Nato nel 1997, il Wi-Fi ha influenzato la vita umana molto più di qualsiasi altra celebrità della Gen Z. La sua costante crescita e maturazione hanno gradualmente liberato la connettività di rete dall'antico regime di cavi e connettori, al punto che l'accesso wireless a Internet a banda larga, qualcosa di impensabile ai tempi del dial-up, è spesso dato per scontato.
Sono abbastanza vecchio da ricordare il soddisfacente clic con cui una presa RJ45 indicava una connessione riuscita al multiverso online in rapida espansione. Al giorno d'oggi ho poco bisogno degli RJ45 e gli adolescenti di mia conoscenza, saturi di tecnologia, potrebbero non essere consapevoli della loro esistenza.
Negli anni '60 e '70, AT&T ha sviluppato sistemi di connettori modulari per sostituire gli ingombranti connettori telefonici. Questi sistemi successivamente si espansero per includere RJ45 per la rete di computer
La preferenza per il Wi-Fi da parte della popolazione generale non è affatto sorprendente; I cavi Ethernet sembrano quasi barbarici rispetto alla prodigiosa comodità del wireless. Ma come ingegnere interessato semplicemente alle prestazioni del collegamento dati, considero ancora il Wi-Fi inferiore a una connessione cablata. L'802.11 porterà il Wi-Fi un passo avanti, o forse addirittura un balzo, più vicino alla sostituzione completa di Ethernet?
Una breve introduzione agli standard Wi-Fi: Wi-Fi 6 e Wi-Fi 7
Wi-Fi 6 è il nome pubblicizzato per IEEE 802.11ax. Completamente approvato all'inizio del 2021 e beneficiando di oltre vent'anni di miglioramenti accumulati nel protocollo 802.11, il Wi-Fi 6 è uno standard formidabile che non sembra essere candidato a una rapida sostituzione.
Un post sul blog di Qualcomm riassume il Wi-Fi 6 come "una raccolta di funzionalità e protocolli volti a trasferire quanti più dati possibile al maggior numero possibile di dispositivi contemporaneamente". Wi-Fi 6 ha introdotto varie funzionalità avanzate che migliorano l'efficienza e aumentano la velocità di trasmissione, tra cui il multiplexing nel dominio della frequenza, MIMO multiutente in uplink e la frammentazione dinamica dei pacchetti di dati.
Wi-Fi 6 incorpora la tecnologia OFDMA (accesso multiplo a divisione di frequenza ortogonale), che aumenta l'efficienza spettrale in ambienti multiutente
Perché allora il gruppo di lavoro 802.11 è già sulla buona strada per sviluppare un nuovo standard? Perché stiamo già vedendo i titoli dei giornali sulla prima demo del Wi-Fi 7? Nonostante l’insieme di tecnologie radio all’avanguardia, il Wi-Fi 6 è percepito, almeno in alcuni ambienti, come deludente sotto due aspetti importanti: velocità dei dati e latenza.
Migliorando la velocità dei dati e le prestazioni di latenza del Wi-Fi 6, gli architetti del Wi-Fi 7 sperano di offrire un'esperienza utente veloce, fluida e affidabile che è ancora più facilmente ottenibile con i cavi Ethernet.
Velocità dati e latenze relative ai protocolli Wi-Fi
Wi-Fi 6 supporta velocità di trasmissione dati prossime a 10 Gbps. Se questo sia “abbastanza buono” in senso assoluto è una questione altamente soggettiva. Tuttavia, in senso relativo, la velocità dei dati del Wi-Fi 6 è oggettivamente scarsa: il Wi-Fi 5 ha ottenuto un aumento del mille per cento della velocità dei dati rispetto al suo predecessore, mentre il Wi-Fi 6 ha aumentato la velocità dei dati di meno del cinquanta per cento. rispetto al Wi-Fi 5.
La velocità teorica del flusso dati non è sicuramente un mezzo completo per quantificare la “velocità” di una connessione di rete, ma è abbastanza importante da meritare la massima attenzione di coloro che sono responsabili del continuo successo commerciale del Wi-Fi.
Confronto tra le ultime tre generazioni di protocolli di rete Wi-Fi
La latenza come concetto generale si riferisce ai ritardi tra input e risposta.
Nel contesto delle connessioni di rete, una latenza eccessiva può peggiorare l'esperienza dell'utente tanto quanto (o anche più della) velocità dati limitata: la trasmissione a livello di bit estremamente veloce non ti aiuta molto se devi aspettare cinque secondi prima di una pagina web inizia a caricarsi. La latenza è particolarmente importante per le applicazioni in tempo reale come videoconferenze, realtà virtuale, giochi e controllo remoto di apparecchiature. Gli utenti hanno solo un certo limite di pazienza per video glitch, giochi lenti e interfacce di macchine lente.
Velocità dati e latenza del Wi-Fi 7
Il rapporto di autorizzazione del progetto per IEEE 802.11be include sia l'aumento della velocità dei dati che la riduzione della latenza come obiettivi espliciti. Diamo uno sguardo più da vicino a questi due percorsi di aggiornamento.
Velocità dati e modulazione di ampiezza in quadratura
Gli architetti del Wi-Fi 7 vogliono vedere un throughput massimo di almeno 30 Gbps. Non sappiamo quali caratteristiche e tecniche saranno incorporate nello standard 802.11be definitivo, ma alcuni dei candidati più promettenti per aumentare la velocità dei dati sono la larghezza del canale di 320 MHz, il funzionamento multi-link e la modulazione 4096-QAM.
Con l'accesso a risorse di spettro aggiuntive dalla banda da 6 GHz, il Wi-Fi può aumentare in modo fattibile la larghezza massima del canale a 320 MHz. Una larghezza del canale di 320 MHz aumenta la larghezza di banda massima e la velocità dati di picco teorica di un fattore due rispetto al Wi-Fi 6.
Nel funzionamento multi-link, più stazioni client con i propri collegamenti funzionano collettivamente come “dispositivi multi-link” che hanno un'interfaccia al livello di controllo del collegamento logico della rete. Wi-Fi 7 avrà accesso a tre bande (2.4 GHz, 5 GHz e 6 GHz); un dispositivo multi-link Wi-Fi 7 potrebbe inviare e ricevere dati contemporaneamente su più bande. L’operazione multi-link ha il potenziale per importanti aumenti di throughput, ma comporta alcune sfide significative in termini di implementazione.
Nel funzionamento multi-link, un dispositivo multi-link ha un indirizzo MAC anche se include più di una STA (che sta per stazione, ovvero un dispositivo comunicante come un laptop o uno smartphone)
QAM sta per modulazione di ampiezza in quadratura. Si tratta di uno schema di modulazione I/Q in cui combinazioni specifiche di fase e ampiezza corrispondono a diverse sequenze binarie. Possiamo (in teoria) aumentare il numero di bit trasmessi per simbolo aumentando il numero di punti di fase/ampiezza nella “costellazione” del sistema (vedere il diagramma seguente).
Questo è un diagramma della costellazione per 16-QAM. Ogni cerchio sul piano complesso rappresenta una combinazione fase/ampiezza che corrisponde a un numero binario predefinito
Wi-Fi 6 utilizza 1024-QAM, che supporta 10 bit per simbolo (perché 2^10 = 1024). Con la modulazione 4096-QAM, un sistema può trasmettere 12 bit per simbolo, se riesce a raggiungere un SNR sufficiente sul ricevitore per consentire una demodulazione corretta.
Wi-Fi 7 Funzionalità di latenza:
Livello MAC e livello PHY
La soglia per la funzionalità affidabile delle applicazioni in tempo reale è la latenza nel caso peggiore di 5–10 ms; le latenze fino a 1 ms sono utili in alcuni scenari di utilizzo. Raggiungere latenze così basse in un ambiente Wi-Fi non è un compito facile.
Le funzionalità che operano sia a livello MAC (controllo di accesso medio) che a livello fisico (PHY) contribuiranno a portare le prestazioni di latenza del Wi-Fi 7 nel regno inferiore a 10 ms. Questi includono beamforming coordinato con più punti di accesso, networking sensibile al tempo e funzionamento multi-link.
Caratteristiche principali del Wi-Fi 7
Ricerche recenti indicano che l'aggregazione multi-link, che è inclusa nella definizione generale di operazione multi-link, può essere determinante nel consentire al Wi-Fi 7 di soddisfare i requisiti di latenza delle applicazioni in tempo reale.
Il futuro del Wi-Fi 7?
Non sappiamo ancora come sarà esattamente il Wi-Fi 7, ma senza dubbio comprenderà nuove e impressionanti tecnologie RF e tecniche di elaborazione dei dati. Ne varrà la pena tutta la ricerca e lo sviluppo? Il Wi-Fi 7 rivoluzionerà le reti wireless e neutralizzerà definitivamente i pochi vantaggi rimasti dei cavi Ethernet? Sentiti libero di condividere i tuoi pensieri nella sezione commenti qui sotto.
