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Wi-Fi: velocità reali e siglificati

In questo articolo vogliamo illustrare dei concetti semplici ma di cui, di questo ne abbiamo la certezza, si fa troppa confusione: la velocità del Wireless (Wi-Fi); chiariamo subito una cosa:

il WIRELESS non è ADSL non è FIBRA OTTICA non LTE ergo NON DIPENDE DAL VOSTRO FORNITORE DI SERVIZI INTERNET

ma è un segnale radio (in locale = vostro) che viene erogato dall'antenna del modem/router e viene trasmesso ai vari dispositivi quali PC, Tablet, cellulari, stampanti ecc.
Esempio n°1: abbiamo un contratto adsl che eroga sino a 20Mbps: è possibile che tramite collegamento alla porta LAN misuriamo velocità medie di 18Mbps mentre in Wi-Fi andiamo a 1Mbps? SI, è possibile e non c'è nulla di strano!
Esempio n°2: abbiamo un contratto Fibra (VDSL2) che eroga sino a 100Mbps: è possibile che tramite collegamento alla porta LAN misuriamo velocità medie di 92Mbps mentre in Wi-Fi andiamo a 1Mbps? SI, è possibile e non c'è nulla di strano!
Esempio n°3: abbiamo un contratto FIBRA 1Gbps che eroga sino a 1Gbps: è possibile che tramite collegamento alla porta LAN misuriamo velocità medie di 993Mbps (scheda di rete 10/100/1000 Mbps) mentre in Wi-Fi andiamo a 1Mbps? SI, è possibile e non c'è nulla di strano!
OK, nell'esempio N°3 qualche lettore si sarà posto già qualche domanda pertinente: ci torneremo ma per ora l'importante è aver intuito che per quanti mega ci vengano forniti la nostra rete Wi-Fi potrebbe sempre andare peggio di quanto ci si possa aspettare.
Sentiamo spesso parlare di Wireless super veloci, blasonati da questo o l'altro produttore poi lo acquistiamo ma facendo un test di velocità l'umore non decolla...

Veniamo ai primi concetti: avremo sicuramente sentito parlare di 2.4GHz, 5GHz, N, G, AC, 1x1, 2x2, 3x3 ecc ma che significato nasconsono? Ovviamente stiamo parlando di caratteristiche importanti dell'interfaccia Wireless (Wi-Fi) del nostro modem/router (vah bè, l'antenna e quello a cui è collegata...) che spesso ci convincono ad una scelta piuttosto che un'altra invitati soprattutto da i Mbps che promettono di traferire e che poi....non fanno!
I più informati avranno certamente sentito parlare delle vecchie tecnologie, ormai obsolete, che però hanno permesso di arrivare alle attuali. Giusto per dare  un cenno storico all'articolo riproponiamo le loro caratteristiche che, ad oggi, faticherebbero a farci ricevere persino una mail:

IEEE 802.11  velocità di trasmissione comprese tra 1 e 2  Mb/s
IEEE 802.11a velocità connessione massima è di 20 megabit al secondo
IEEE 802.11b velocità connessione teoriche di 11 megabit al secondo

Oggi abbiamo tecnologie che ci permettono di raggiungere picchi (nominali) sino a poco tempo fà da fantascenza non facendoci rimpiangere il cavo ethernet.
Dalla 802.11g abbiamo iniziato ad avere velocità di connessione teorica sino a 54 megabit per secondo e le cose sono andate ancora meglio con la tecnologia MIMO, acronimo di Multiple in Multiple out, che sfrutta il multipath, proprietà che permette di aumentare la velocità di trasmissione senza che sia necessario aumentare la larghezza della banda di trasmissione (aumentata dalle tecnologie successive): il segnale sarà inviato da diverse antenne di trasmissione ma raggiungerà il PC, cellulare o Tablet seguendo percorsi multipli in tempi leggermente diversi creando diversi flussi di dati simultanei in grado di trasportare più informazioni rispetto ad un singolo flusso ( il classico ma ormai in disuso 1x1).

Con la tecnologia 802.11n si fa un grosso passo in avanti grazie all'utilizzo di più antenne e quindi più flussi ma è sempre l'utilizzo della tecnologia MIMO che permette di inviare segnali (flussi) simultanei: fornisce sino a 150 Mb/s, indicati spesso come N150, ad antenna. Questo significa che raddoppia sino a 300 Mb/s quando sono disponibili due antenne a due flussi (2x2) arrivando sino a 450 Mb/s con tre antenne a tre flussi (3x3).

Ma il protocollo Wireless N ha anche un'altra importantissima caratteristica che permette di aumentare notevolmente le sue prestazioni: può essere implementata utilizzando segnali radio da 2.4GHz e 5GHz. Va da se che questi prodotti, denominati dual-band, sono in grado di comunicare simultaneamente su entrambe le larghezze di banda avendo quindi un throughput teorico (ossia la larghezza di banda lato wi-fi) pari alla somma di quanto supportato dalle sue interfacce radio (antenne + scheda di rete su modem). E così abbiamo capito anche da cosa derivano le sigle dei prodotti denominati N600, N750 ed N900 ecc. Su questi, infatti, troviamo sigle come 2x2, 3x3 che stanno ad indicare i flussi simultanei per ogni antenna che si andranno a sommare con le bande disponibili ossia quella da 2.4GHz e quella da 5GHz.
Facciamo un esempio: prendiamo in esame un Modem (vedi tabella sotto) Adsl 750N (1), cosa vuol dire?
Sappiamo che ogni antenna per una classe N è capace di erogare 150Mbps, il modem in questione ha 3 antenne e utilizza le frequenze da 2.4GHz e 5GHz quindi:
150 x 3 antenne = 450 (su frequenza a 2.4GHz)
150 x 2 antenne = 300 (su frequenza a 5GHz)
450+300=750 da qui la dicitura 750N che sta per i 750Mbps nominali riferiti alla trasmissione dati attraverso l'interfaccia del modem; nel caso specifico di un 750N il costruttore sceglie quanti flussi simultanei fornire ad ogni antenna dando importanza a certe caratteristiche piuttosto che ad altre; il 2.4GHz è più supportato ma è anche utilizzato da altri apparecchi radio che potrebbero disturbarlo mentre il 5GHz è nettamente più libero (non sempre è vero!!!)

Arriviamo infine all'ultma tecnologia sviluppata per ciò che concerne il Wi-Fi o meglio, le sue prestazioni: 802.11ac
Con quest'ultima tecnologia il marketing di tutti i produttori ha sparato numeroni da capogiro direttamente proporzionali al costo dei modem/router venduti ma le prestazioni sono reali? Intanto cerchiamo di capire meglio come funziona la tecnologia AC: essa prende la precedente e più utilizzata ancora oggi tecnologia 802.11n e la rivoluziona portando i 450Mbps che si raggiungevano con 3 antenne sui modem della classe "N" ad un punto dal quale partire per quelli di classe "AC". Come? Utilizzando una più ampia larghezza di banda (fino a 160 MHz), aumentando i flussi di traffico attraverso la tecnologia MIMO e anzi utilizzando la sua evoluzione nota come MU-MIMO, modulando ad alta densità (fino a 256 QAM) e infine implementando il tanto blasonato Beamforming.
La tecnologia MIMO permette di inviare e ricevere simultaneamente più stream di dati, come già detto, incrementando così la velocità del collegamento mentre attraverso il MU-MIMO (Multiple User, Multiple Input, Multiple Output) un router Wi-Fi può inviare e ricevere dati con più dispositivi client allo stesso tempo grazie a stream simultaneai nelle due direzioni con i dispositivi connessi: attenzione però, il MU-MIMO permette di mantenere costante il segnale wireless gestendo fino a 4 dispositivi senza penalizzare la velocità ma se si aggiunge un 5° o se due client si trovano accando ci potrebbe essere un abbassamento delle prestazioni (in quest'ultimo caso dovuto alla divisione del flusso)...
Il Beamforming è un'atra delle caratteristiche vincenti della tecnologia AC: questa permette all'antenna del router di determinare la posizione relativa di un dispositivo compatibile grazie a delle speciali “interferenze” che i dispositivi connessi emettono per farsi localizzare. A questo punto il router può meglio direzionare il segnale ed inviarlo con più forza verso tali dispositivi e non a caso, così da ridurre interferenze e comunicare in modo più “pulito”.
Altra caratteristica di cui non abbiamo parlato in riferimento alla classe AC è che questa utilizza solo la banda a 5GHz notoriamente meno impattata della 2.4GHz che però penetra meglio gli ostacoli della casa ed è supporata dai dispositivi più anziani. Come risolvere? Facile, una parte del hardware AC implemeta la classe N così da essere retrocompatibile.
Tutte queste peculiarità sommate tra loro danno luogo a modem/router dalle prestazione veramente interessanti, almeno nella carta dove il modello entry-level permette di trasmettere 150Mbps attraverso la frequenza a 2.4GHz e 450Mbps (in verità 433Mbps) attraverso la banda a 5GHz.
Di seguito una tabella che riporta sommattoriamente da dove vengono fuori le sigle 300N, 600N ecc con relative velocità nominali trasmesse dall'antenna verso i vari cellulari, PC, tablet ecc che abbiamo in casa.
Evitiamo di aggiornare la tabella all'infinito poichè i produttori stanno via via potenziando i loro modem/router che ad oggi sono in grado di effettuare una trasmissione dati attraverso l'interfaccia Wi-Fi ben maggiore a quella riportata a fondo tabella.

 Classe Wireless Ampiezza di banda a 2.4 GHz   Ampiezza di banda a 5 GHz  Velocità nominali
54G 1x1     54 Mb/s
 150N      150Mbps
 300N      300Mbps
 450N      450Mbps
600N   300 (2x2)   300 (2x2)   600Mbps
750N (1)  450 (3x3)  300 (2x2)  750Mbps
750N (2) 300 (2x2) 450 (3x3)  750Mbps
 900N  450 (3x3)  450 (3x3)  900Mbps
AC580 150 (1x1) 433 (1x1)  580Mbps
AC750 300 (2x2) 433 (1x1)  750Mbps
AC1000 150 (1x1) 867 (2x2)  1000Mbps
AC1200 300 (2x2) 867 (2x2)  1200Mbps
AC1310 450 (3x3) 867 (2x2)  1300Mbps
AC1600 300 (2x2) 1300 (3x3)  1600Mbps
AC1750 450 (3x3) 1300 (3x3) 1750Mbps

Veniamo ora alla realtà dei fatti: state già cercando su Amazon il modem/router di punta convinti di trasmettere video a 4K tra i vari dispositivi della casa? L'idea sarebbe ottima se solo si potesse rispettare un dettaglio di basilare importanza: le nostre personali tecnologie! Con questo si spegne l'entusiasmo!

Già, perchè non basta un modem stellare per poter risolvere le lentezze e gli impuntamenti continui della nostra rete Wi-Fi. Vi abbiamo sconfortato? OK, non ci basta, oggi siamo intrattabili e vogliamo fare di peggio! Immaginate lo scenario seguente: vi dissanguate acquistando un modem AC all'ultimo grido che pagate circa 300 euro, lo portate a casa, lo configurate e dopo averlo protetto da una password sicura iniziate ad assocciare i vostri dispositivi, tutti top di gamma: cellulari e tablet da mille euro, due MacBook e infine il cellulare del 2009 che avete passato a vostro figlio per trastullarsi (ogni tanto) su YouTube.

Bene, la vostra rete Wi-Fi crollerà a picco. Perchè? La risposta è che il modem si adeguerà al più scadende dei device collegati in rete. Ovvio, il downgrade terminerà nel momento in cui quel cellulare che porta ormai una interfaccia di rete obsoleta sarà spento ma siete veramente sicuri che tutti gli altri dispositivi seppur recenti implementino quelle caratteristiche che permetterebbero a modem/device di poter comunicare utilizzando il 100% delle potenzialità fornite dalla tecnologia AC? Se la risposta non è affermativa possiamo dichiarare che un modem/router classe "N" magari di fascia alta, sarebbe al momento la scelta migliore che possiate fare almenochè non vogliate sostituire tutti i device aventi prestazioni inferiori a quelle del modem/router AC in esempio.

 

 

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