Nel prossimo quinquennio i dispositivi IoT connessi alle reti Wi-Fi sono destinati ad aumentare in maniera esponenziale. L'IEEE sta creando un nuovo standard Wi-Fi per non farsi trovare impreparata

Che la storia della tecnologia Wi-Fi sia stata quanto meno travagliata non può essere di certo considerata un'opinione. Lo dimostrano il rilascio di 10 diversi standard in circa 30 anni di vita in una sorta di rincorsa, a tratti forsennata, alla velocità di connessione e ad un'ampiezza di banda sempre maggiori. Tutto questo per "colpa" di un'utenza sempre più esigente e del crescente numero di dispositivi, mobili e non, che sfruttano la rete Wi-Fi per avere accesso a Internet o per comunicare tra loro in network locali senza fili (le cosiddette WLAN).
Gli sforzi degli scienziati, dunque, sono tutti rivolti a migliorare le specifiche Wi-Fi attuali, così da creare nuovi standard tecnologici che siano in grado di dare risposta non solo alle esigenze odierne, ma anche a quelle future, nel medio e breve periodo. Una su tutte: l'ormai imminente esplosione (meramente in termini numerici) dei dispositivi della casa domotica e, più in generale, dei device dell'Internet of Things.
Se le previsioni saranno rispettate, infatti, nel prossimo quinquennio miliardi di nuovi dispositivi smart si collegheranno al web grazie al Wi-Fi: necessario, dunque, mettere in campo tecnologie di comunicazione in grado di aumentare la velocità di connessione e potenziare lo scambio dati su reti senza fili. La risposta a queste esigenze dovrebbe passare attraverso il nuovo standard – ancora in fase di definizione – IEEE 802.11ax.
Come funziona lo standard Wi-Fi IEEE 802.11ac
Ratificato nel 2013, lo standard IEEE 802.11ac è il "top di gamma" odierno per quel che riguarda le connessioni Wi-Fi. Pur restando nel solco "ideologico" dello standard precedente (802.11n), permette di raggiungere velocità di connessione di 1,3 gigabit al secondo aumentando l'ampiezza della banda di comunicazione di ogni singolo canale (che passa da 40 megahertz a 80 megahertz) e sfruttando tecnologie MuMiMO (acronimo di Multi-user MiMo).
Cosa è e come funzionerà lo standard Wi-Fi IEEE 802.11ax
Anche se i tecnici e gli ingegneri dell'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE, l'ente indipendente che si occupa di sviluppare e certificare protocolli comunicativi wireless, tra i quali quelli dello standard Wi-Fi) non hanno terminato il loro lavoro, a grandi linee si conoscono già quelle che saranno le caratteristiche dello standard IEEE 802.11ax. In particolare, i tecnici IEEE stanno lavorando per rendere più efficiente l'uso della banda a disposizione – si sa già che il nuovo standard sfrutterà sia la "vecchia" da 2,4 gigahertz e la "nuova" da 5 gigahertz – e la gestione degli utenti connessi alla rete, così da evitare "ingorghi" quando il numero di dispositivi presenti in una singola area dovesse avere dei picchi (ad es. in caso di eventi pubblici). Tradotto in soldoni, il nuovo standard permette di ottenere un potenziamento della capacità Wi-Fi e di aumentare la velocità di connessione.
Per raggiungere questi obiettivi, lo standard IEEE 802.11ax si regge su tre "capisaldi": l'ulteriore allargamento della banda a disposizione dei singoli canali Wi-Fi (che raddoppia, passando da 80 a 160 megahertz), l'utilizzo di tecnologie MUMiMo e OFDMA (acronimo di Orthogonal frequency-division multiple access). Quest'ultima, già utilizzata da altri standard di telecomunicazione wireless come il 4G LTE e il WiMax, consente di ottimizzare l'utilizzo della banda quando il numero di utenti connessi alla rete Wi-Fi cresce velocemente, sfruttando i principi del multiplexing. L'OFDMA, infatti, consente di suddividere i canali di comunicazione in tantissimi sottocanali dell'ampiezza di poche decine di hertz. I segnali sono poi posti ortogonalmente e "accatastati" l'uno sull'altro in modo da poter essere inviati contemporaneamente ai vari dispositivi interessati.
A questo si aggiunge l'utilizzo del protocollo di codifica QAM (acronimo di Quadrature amplitude modulation, "modulazione numerica di ampiezza in quadratura" in italiano), che permette di inviare una maggior quantità di dati per singolo pacchetto. La QAM sfrutta la modulazione del segnale wireless per far viaggiare i dati in contemporanea su diverse "onde portanti" aventi la stessa frequenza, ma diversa fase l'una dall'altra: in questo modo la porzione dello spettro radio a disposizione viene sfruttata in maniera più efficiente, aumentando il bitrate (la quantità di bit, ovvero di dati, trasmessi per unità di tempo) a parità di banda spettrale occupata.
Vantaggi dell'IEEE 802.11ax rispetto all'IEEE 802.11ac
Un esempio "poco" tecnico ci permetterà di comprendere meglio come funzionerà il Wi-Fi IEEE 802.11ax e quali sono i vantaggi che garantisce rispetto allo standard oggi in uso.
A questo scopo ipotizziamo che il router Wi-Fi di casa sia uno sportello bancario e i vari circuiti interni e protocolli di comunicazione usati siano un cassiere. Canali di comunicazione più ampi, uniti all'utilizzo del MuMiMo, permettono alla singola cassa di allargarsi a sufficienza da avere a disposizione spazio per accomodare fino a 4 postazioni, ognuna delle quali capace di ospitare fino a 4 cassieri (ovvero, quattro bande di comunicazione attraverso le quali far passare quattro flussi dati per ognuna) per un totale potenziale di 16 clienti serviti in contemporanea. L'OFDMA, poi, permette al singolo cassiere di gestire e servire più clienti nello stesso momento, senza dover necessariamente attendere che un cliente termini la propria operazione per passare al successivo. Il multiplexing ortogonale, in particolare, permetterà di gestire fino a 30 clienti senza che si creino accavallamenti o sensibili ritardi, garantendo una migliore gestione ed efficienza dello stesso "sportello" (cioè, l'OFDMA permette di ottimizzare la gestione della banda di comunicazione "compattando" più flussi in un unico invio e demandando al router la loro gestione e la lettura delle informazioni inviate).
In questo modo, lo standard IEEE 802.11ax permetterà di aumentare la velocità di connessione fino a un massimo di 10 volte rispetto ai vecchi standard e raggiungere, da un punto di vista teorico, la velocità massima di 14 gigabit al secondo. Inoltre, garantirà una miglior copertura del segnale, cosa che consentirà anche di ridurre il consumo di batteria dei dispositivi mobili che lo utilizzeranno.



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