Introduzione al Wi-Fi (802.11 o WiFi)

Agosto 2015

Presentazione del WiFi (802.11)


La norma IEEE 802.11 (ISO/IEC 8802-11) è uno standard internazionale che descrive le caratteristiche di una rete locale senza fili (WLAN). Il nome Wi-Fi (contrazione di Wireless Fidelity, talvolta siglato a torto WiFi) corrisponde inizialmente al nome dato alla certificazione rilasciata dalla Wi-Fi Alliance, già WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), organismo incaricato di mantenere l'interoperabilità tra i hardware che rispondono alla norma 802.11. Per abuso di linguaggio (e per ragioni di marketing) il nome della norma si confonde oggi con quello della certificazione. Così una rete Wifi è in realtà una rete che risponde alla norma 802.11. L'hardware certificato dalla Wi-Fi Alliance beneficia della possibilità di usare il seguente logo :
Logo della certificazione Wi-Fi


Grazie al Wi-Fi, è possibile creare delle reti locali senza fili ad alta capacità di banda a patto che il computer da connettere non sia troppo distante dal punto di accesso. In pratica, il WiFi permette di collegare dei computer portatili, dei computer fissi, dei /contents/309-pda-palmarePDA o qualsiasi altro tipo di periferica ad un collegamento ad alta capacità di banda (11 Mbps o superiore) su un raggio di alcune dozzine di metri all'interno (generalmente tra una ventina e una cinquantina di metri) fino a centinaia di metri all'aperto.

Così, gli operatori cominciano a irrigare delle zone a forte concentrazione di utenti (stazioni, aeroporti, hotel, treni,...) con delle reti senza fili. Queste zone di accesso sono dette « hot spot ».

Presentazione del WiFi (802.11)


La norma 802.11 definisce gli strati inferiori del modello OSI per una connessione senza fili che utilizza delle onde elettromagnetiche, cioè :
  • Il livello fisico (siglato talvolta livello PHY), che propone tre tipi di codifica dell'informazione.
  • Il livello collegamento di dati, costituito dal due substrati: il controllo di collegamento logico (Logical Link Control, o LLC) e il controllo di accesso al supporto (Media Access Control, o MAC)


Il livello fisico definisce la modulazione delle onde radio-elettriche e le caratteristiche della segnaletica per la trasmissione dei dati, mentre il livello collegamento di dati definisce l'interfaccia tra il bus del terminale e il livello fisico, soprattutto un metodo di accesso vicino a quello usato nello standard ethernet e le impostazioni di comunicazione tra le diverse stazioni. La norma 802.11 propone in realtà tre strati fisici, che definiscono delle modalità di trasmissione alternative :

Livello Collegamento di dati
(MAC)
802.2
802.11
Livello fisico (
PHY)
DSSSFHSSInfrarossi


E' possibile usare qualsiasi protocollo di alto livello su una rete senza fili WiFi come su una rete ethernet.

Le differenti norme WiFi


La norma IEEE 802.11 è in realtà la norma iniziale che offre delle capacità di banda di 1 o 2 Mbps. Sono state apportate delle revisioni alla norma originale per ottimizzare la capacità di banda (è il caso delle norme 802.11a, 802.11g, dette norme 802.11 fisiche) oppure precisare degli elementi per assicurare una migliore sicurezza di interoperabilità. Ecco una tabella che presenta le differenti revisioni della norma 802.11 e il loro significato :

Nome della normaNomeDescrizione
802.11aWifi5La norma 802.11a (battezzata Wifi5) permette di ottenere un'alta capacità di banda (54 Mbps teorici, 30 Mbps reali). La norma 802.11a specifica 8 canali radio nella banda di frequenza dei 5 GHz.
802.11bWifiLa norma 802.11b è la norma più diffusa attualmente. Propone una capacità di banda teorica di 11 Mbps (6 reali) con una portata che può andare fino a 300 metri in uno spazio aperto e libero. La lista di frequenza utilizzata è la banda dei 2,4 GHz, con 3 canali radio disponibili.
802.11cPonte 802.11 verso 802.1dLa norma 802.11c non interessa il grande pubblico. Si tratta unicamente di una modifica della norma 802.1d per poter stabilire un ponte con i frame 802.11 (livello collegamento di dati).
802.11dInternazionalizzazioneLa norma 802.11d è un supplemento della norma 802.1 il cui scopo è di permettere un utilizzo internazionale delle reti locali 802.11. Consiste nel permettere alle diverse apparecchiature di scambiare delle informazioni sulla lista di frequenze e le potenze autorizzate nei paesi di origine del hardware.
802.11eMiglioramento della qualità di servizioLa norma 802.11e punta a dare delle possibilità in materia di qualità di servizio a livello del livello collegamento di dati. Così questa norma ha come scopo di definire i bisogni dei diversi pacchetti in termini di larghezza di banda e di tempi di trasmissione in modo tale da permettere soprattutto una migliore trasmissione della voce e dei video.
802.11fRoamingLa norma 802.11f è una raccomandazione all'intenzione dei venditori di punti di accesso per una migliore interoperabilità dei prodotti. Propone il protocollo Inter-Access point roaming protocol che permette ad un utente itinerante di cambiare di punto d'accesso in modo trasparente durante uno spostamento, indipendentemente dalla marca del punto di accesso presente nell'infrastruttura di rete. Questa possibilità è detta roaming
802.11gLa norma 802.11g offre un'alta capacità di banda (54 Mbps teorici, 30 reali) sulla banda di frequenza dei 3.4 GHz. La norma 802.11g ha una compatibilità ascendente con la norma 802.1b, il che significa che dei hardware conformi alla norma 802.11g possono funzionare in 802.11b.
802.11h La norma 802.11h punta ad avvicinare la norma 802.11 dello standard Europeo (HiperLAN 2, da cui l'h di 802.1h) e essere conforme con la regolamentazione europea in materia di frequenze e di economie di energia.
802.11iLa norma 802.11i ha lo scopo di migliorare la sicurezza delle trasmissioni (gestione e distribuzione di chiavi, codifica e autenticazione). Questa norma si basa sull'AES (Advanced Encryption Standard) e propone una codifica delle comunicazioni per le trasmissioni che utilizzano le tecnologie 802.1a, 802.11b e 802.11g.
802.11Ir La norma 802.11r è stata elaborata in modo tale da usare dei segnali infrarossi. Questa norma è ormai sorpassata tecnicamente.
802.11j La norma 802.11j sta alla regolamentazione giapponese come la 802.11h sta a quella europea.


E' interessante notare l'esistenza di una norma battezzata «802.11b+». Si tratta di una norma proprietaria che propone dei miglioramenti in termini di capacità di banda. D'altra parte questa norma soffre di alcune lacune in termini di garanzia di interoperabilità nella misura in cui non si tratta di uno standard IEE.

Portate e capacità di banda


Le norme 802.11a, 802.11b e 802.11g, dette «norme fisiche» corrispondono a delle revisioni dello standard 802.11 e propongono delle modalità di funzionamento, che permettono di ottenere differenti capacità di banda in funzione della portata.

StandardBanda di frequenzaCapacità di bandaPortata
WiFi a (802.11a)5 GHz54 Mbit/s10 m
WiFi B (802.11b)2.4 GHz11 Mbit/s100 m
WiFi G (802.11b)2.4 GHz54 Mbit/s100 m

802.11a


La norma 802.11a permette di ottenere una capacità di banda teorica di 54 Mbps, ossia cinque volte più elevata rispetto alla 802.11b, per una portata di circa trenta metri solamente. La norma 802.11a si basa su una codifica del tipo Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) sulla banda di frequenza 5GHz e usano 8 canali che non si ricoprono.

Così, le apparecchiature 802.11a non sono compatibili con quelle 802.11b. Esistono tuttavia dei hardware che integrano dei chip 802.11a e 802.11b, si parla allora di hardware «dual band».

Capacità di banda teorica
(in interno)
Portata
54 Mbits/s10 m
48 Mbits/s17 m
36 Mbits/s25 m
24 Mbits/s30 m
12 Mbits/s50 m
6 Mbits/s70 m

802.11b


La norma 802.11b permette di ottenere un debito teorico di 11 Mbps, per una portata di circa cinquanta metri all'interno e fino a 200 metri all'esterno (e anche oltre con delle antenne direzionali).

Capacità di banda teoricaPortata
(in interno)
Portata
(in esterno)
11 Mbits/s50 m200 m
5,5 Mbits/s75 m300 m
2 Mbits/s100 m400 m
1 Mbit/s150 m500 m

802.11g


La norma 802.11g permette di ottenere una capacità di banda teorica di 54 Mbps per delle portate equivalenti a quelle della norma 802.11b. D'altra parte, dato che la norma 802.11g usa la banda di frequenza 2,4 GHZ con una codifica OFDM, questa norma è compatibile con i hardware 802.11b, ad eccezione di alcuni hardware obsoleti.

Capacità di banda teoricaPortata
(in interno)
Portata
(in esterno)
54 Mbits/s27 m75 m
48 Mbits/s29 m100 m
36 Mbits/s30 m120 m
24 Mbit/s42 m140 m
18 Mbit/s55 m180 m
12 Mbit/s64 m250 m
9 Mbit/s75 m350 m
6 Mbit/s90 m400 m
Per poter consultare questo documento offline, ne potete scaricare gratuitamente una versione in formato PDF:
Introduzione-al-wi-fi-802-11-o-wifi .pdf

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