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Come funziona le rete Wi-Fi

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Presente in ogni casa o quasi, il Wi-Fi è una tecnologia di trasmissione dati senza fili. Scopriamo il funzionamento delle rete Wi-Fi e la loro storia

 

Non tutti concordano sulla data di nascita del Wi-Fi (acronimo che dovrebbe stare per Wireless Fidelity, anche se in alcuni casi viene indicato come un non-sense). C'è chi la fa risalire a metà degli anni '80, chi all'inizio degli anni '90. Chi, come la Wireless History Foundation, attribuisce la nascita della rete wireless al 1896 e al primo messaggio telegrafico inviato senza fili da Guglielmo Marconi. Magari un po' azzardato, ma effettivamente l'idea di poter inviare dati nell'etere, senza che il messaggio fosse trasmesso per mezzo di un supporto fisico, come ad esempio un cavo, rispecchia la filosofia di funzionamento del Wi-Fi.

Potremmo però prendere come atto costitutivo di questa tecnologia la decisione della Federal Communications Commission statunitense (l'ente regolatore del settore delle telecomunicazioni) di liberare alcune frequenze e renderle disponibili all'uso civile senza obbligo di licenza. Era il 1985 e le grandi aziende cominciarono a progettare sistemi di comunicazione senza fili (wireless, appunto) per la trasmissione di dati. Fu necessario aspettare il 1991 prima che un dispositivo di questo genere fosse presentato dalla compagnia telefonica Usa AT&T. I primi anni di vita furono contraddistinti da una sostanziale incertezza determinata dall'assenza di uno standard e di un protocollo di comunicazione unico in tutto il mondo. Solo nel 1999, lo IEEE rilasciò il protocollo 802.11 che definì una volta per tutti i principi strutturali della tecnologia.

Che cos'è il Wi-Fi

Oggi, per Wi-Fi (detta anche rete wireless o rete Wi-Fi), si intende una tecnologia che permette a due o più dispositivi di scambiarsi dati senza fili, utilizzando onde radio. Questa sistema di comunicazione permette la condivisione non solo di file ma anche della connessione Internet.

 

Grazie alla dislocazione di vari hotspot, è possibile navigare in Internet anche in aperta campagna

 

La Wi-Fi alliance ad esempio, la definisce come un "qualsiasi prodotto basato sugli standard dell'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 capace di creare una rete locale senza fili (Wireless Local Area Network, WLAN)". Una rete Wi-Wi è identificata attraverso il suo SSID (Service Set IDentifier), ovvero un nome solitamente scelto dall'utente che può essere d'aiuto nel riconoscere la propria WLAN.

Come è formata una rete Wi-Fi

Ogni rete può essere composta da uno o più access point (o hotspot), ovvero di un punto d'accesso o più punti di accesso alla rete stessa che fungono da "sorgente" del segnale, e uno o più client che si connettono alla rete. Il segnale wireless di un singolo access point solitamente copre un'area tra i 50 ed i 100 metri (molto dipende dalla configurazione architettonica dell'area coperta), ma può essere esteso in diversi modi. Si può amplificare, ad esempio, attraverso il collegamento di differenti access point tramite cavo; oppure creando un "ponte" wireless con ripetitori di segnali come i ripetitori Wi-Fi che "catturano" il segnale di un access point e lo ritrasmettono.

 

Il logo del Wi-Fi su un computer

 

Come funziona il Wi-Fi

Il funzionamento di un access point (solitamente un router dotato di una o più antenne Wi-Fi) è piuttosto semplice. L'apparato Wi-Fi del router trasmette, ogni 100 ms, un pacchetto dati, chiamato beacon contenente lo SSID della rete e altre informazioni, come il protocollo di sicurezza utilizzato. Il client (un computer dotato di scheda Wi-Fi o un ripetitore di segnale) può decidere di connettersi alla rete seguendo vari criteri: ad esempio, può collegarsi alla rete con un SSID noto (ossia a una rete alla quale già ci si è connessi in precedenza), oppure a quella dal segnale più forte e che quindi garantisce le prestazioni migliori. Nel caso in cui la rete sia protetta, l'utente dovrà inserire la password. Esistono tre differenti protocolli di sicurezza: WEP, WPA e WPA2. Tra i tre, il più sicuro è l'ultimo (conosciuto anche come IEEE802.11i) poiché permette di crittografare le chiavi di sicurezza con l'algoritmo AES (Advanced Encryption Standard) a 256 bit.

 

Linea temporale evolutiva del Wi-Fi

 

Gli standard Wi-Fi

Le certificazioni dello IEEE hanno di volta in volta stabilito gli standard tecnologici sui quali i produttori realizzano i loro dispositivi Wi-Fi. A oggi gli standard Wi-Fi esistenti sono 9, anche se i più utilizzati sono al massimo 4. Le certificazioni dello IEEE, o classi Wi-Fi, già "accettate" dalla comunità internazionale sono identificate dal numero 802.11 seguito da una lettera dell'alfabeto.

La prima certificazione, rilasciata nel 1999, è la 802.11a, seguita poco dopo dalla certificazione 802.11b. Nel giugno 2003 viene rilasciata la certificazione 802.11g, che fa segnare un netto miglioramento nelle prestazioni (sia per la forza del segnale sia per i picchi di velocità raggiungibili) rispetto ai due predecessori. Lo standard 802.11g lavora sulla banda di frequenza da 2,4 GHz, copre aree di circa 100 metri e permette teoricamente la trasmissione di dati fino a 54Mbps (Mega bit per second) sebbene mediamente si attesti attorno ai 22-24 Mbps).

Un ulteriore avanzamento delle prestazioni si è avuta con la certificazione 802.11n, rilasciata nel 2009. Questo nuovo standard si basa sull'utilizzo di diverse antenne MIMO (multiple-input, multiple-output) che lavorano sulle frequenze di 2,4 GHz e 5 GHz. Così facendo, si può rafforzare ulteriormente il segnale e raggiungere velocità che possono, in teoria, arrivare anche 600 Mbps.

A questo è seguito lo standard 802.11ac, che ha portato l'asticella della velocità di connessione a 1,3 gigabit al secondo (il doppio rispetto allo standard n, oltre 20 volte più veloce rispetto allo standard g). Un risultato reso possibile dalla differente divisione in sottobande della banda da 5 gigahertz e dall'impiego di differenti standard di comunicazione.

Negli ultimi anni, la Wi-Fi alliance ha studiato e definito altri tre standard che, sfruttando bande di comunicazioni differenti, ampliano lo spettro delle possibili applicazioni e utilizzi dello standard senza fili per eccellenza. L'IEEE 802.11ah sfrutta la banda da 1 gigahertz per connessioni più stabili e meno soggette al rumore; l'IEEE 802.11af, detto anche super Wi-Fi, lavora sulla banda di comunicazione riservata alle comunicazioni televisive per assicurare connessioni stabili e a grande velocità (sino a sei volte quelle raggiunte dagli attuali standard Wi-Fi, secondo i responsabili del progetto WATCH); l'IEEE 802.11ad (detto anche WiGig), infine, lavora sulla banda di frequenza dei 60 gigahertz e, pur coprendo distanze minori, può raggiungere la velocità di connessione di 7 gigabit: l'ideale, insomma, per una smart house alla ricerca di una banda sempre più ampia e stabile.

 

(aggiornato l'8 settembre 2017)

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