802.11ac – L’evoluzione verso il WiFi Gigabit

Introduzione: il WiFi per la casa con funzionalità video

802.11ac è la prossima evoluzione del WiFi. 802.11n, l’ultimo standard WiFi approvato nel 2009, si unisce all’attuale generazione 802.11n che assicura fino a 450 Mbps per radio. 802.11ac si basa sullo standard 802.11n e assicura velocità wireless superiori ad 1 Gigabit per secondo (Gbps), per un risultato migliore di quasi tre volte rispetto a quello offerto dallo standard 802.11.n. Lo standard 802.11ac è stato certificato da Wi-Fi Alliance verso la fine del 2012 e sarà ulteriormente richiesto con l'aumento dei dispositivi mobili e dei servizi di streaming video, ad esempio YouTube. A partire dalla seconda metà del 2012 si è assistito al lancio di una grande quantità di access point/router 802.11ac pre-standard in versione draft.

L’utilità dello standard 802.11ac all’interno degli ambienti abitativi diventerà inequivocabile nel momento in cui computer portatili, tablet e telefoni cellulari con supporto 802.11ac arriveranno sul mercato a partire già dal 2013, mentre l'adozione del medesimo standard a livello aziendale dovrebbe avvenire a partire dal 2014.

L’arrivo dello standard 802.11ac sarà il preludio per lo sviluppo di prodotti home entertainment che permetteranno di trasformare lo streaming Web di video in un'esperienza paragonabile a quella odierna di visione della TV via cavo. In un primo tempo l’applicazione principale dello standard 802.11ac riguarderà la trasmissione di video ad alta definizione in tutti gli spazi tramite WiFi. Lo standard 802.11ac potrebbe essere utilizzato per trasmettere video in HD su più televisori, o ancora per riprodurli in streaming da un dispositivo mobile a un televisore.

Questo documento rappresenta una panoramica tecnica delle nuove funzionalità dello standard 802.11ac e ne riassume i vantaggi in considerazione dei progressi fatti, in particolare rispetto allo standard 802.11n.

802.11ac: Panoramica tecnologica

La tendenza costante verso applicazioni e dispositivi soggetti al passaggio da connessioni fisse a connessioni wireless e la comparsa di nuove applicazioni wireless con requisiti ancora più elevati in termini di velocità di trasmissione, rende essenziale l’impiego di una reti wireless maggiormente performante. Il protocollo 802.11ac presenta una serie di evoluzioni che saranno implementate in maniera graduale e che, considerate nel loro complesso, mirano ad aumentare in maniera rilevante la velocità di trasmissione e l’affidabilità delle reti WiFi.

• Evoluzioni radio, banda di frequenza superiore e ampiezza dei canali ottimizzata, maggior numero di streaming spaziali ed evoluzioni a livello di modulazione
• MIMO multi-utente (MU-MIMO) con beamforming ottimizzato

Evoluzioni radio

Banda di frequenza superiore e maggiore ampiezza dei canali

Ogni dispositivo WiFi invia o riceve segnali attraverso una porzione dello spettro radio o della banda di frequenza, il cui uso è strettamente disciplinato da accordi internazionali. Un problema legato alle attuali reti WiFi 802.11n consiste nel fatto che la banda da 2,4 GHz è congestionata da molti altri dispositivi, dagli auricolari Bluetooth ai forni a microonde. Dal momento che tutti questi dispositivi utilizzando la stessa ampiezza di banda alquanto limitata, la connessione Internet rallenta per tutti, proprio come in autostrada il traffico rallenta quando ci sono troppe auto in circolazione. Al contrario, lo standard 802.11ac opera esclusivamente sulla banda meno congestionata da 5 GHz. Con

una minore competizione per le onde radio emesse da altri dispositivi, le velocità di trasmissione aumentano vertiginosamente. La banda da 5 GHz, rispetto a quella da 2,4 GHz, ha il vantaggio di offrire uno spazio maggiore per le trasmissioni radio. Di conseguenza, lo standard 802.11ac offre un’ampiezza di banda estesa per i canali wireless rispetto a 802.11n(maggiore è l'ampiezza di banda dei canali, più veloci saranno le connessioni WiFi).

Maggior numero di streaming spaziali

Lo standard 802.11ac può supportare fino a 8 streaming spaziali, rispetto ad un massimo di 4 per il protocollo 802.11n. Tuttavia, il supporto per più di uno streaming spaziale è un optional. Il maggior numero di streaming è particolarmente utile in combinazione con la nuova funzionalità MU‐MIMO (Multi-User Multiple-input multipleoutput) dello standard 802.11ac (discussa più avanti) con supporto fino a 8 streaming spaziali in modalità MIMO singolo-utente e multi-utente e non più di 4 streaming spaziali per stazione in modalità multi-utente.

MU-MIMO

Il MU‐MIMO (Multi-User Multiple-input multiple-output) consente a un access point di trasmettere contemporaneamente dati singoli a più client ed è fondamentale per permettere alle reti 802.11ac di raggiungere un’ampiezza di banda di livello Gigabit.

Panoramica MU-MIMO

Il MU‐MIMO (Multi-User Multiple-input multiple-output) è stato integrato nello standard 802.11ac in quanto è una tecnica per migliorare la velocità di trasmissione multi-stazione dell’access point. In MU‐MIMO, l’access point (AP) trasmette flussi di dati indipendenti a più client contemporaneamente. Il MU-MIMO è analogo alla funzionalità MIMO per lo standard 802.11n, tranne per il fatto che le trasmissioni avvengono su antenne di diversi dispositivi riceventi. Il numero di streaming spaziali è limitato al numero di canali di trasmissione dell'AP. Il MIMO multi-utente richiede un’evoluzione a livello di beamforming. Rispetto ai metodi di beamforming dello standard 802.11n, molteplici e incompatibili, il protocollo 802.11ac ha ridotto il beamforming a un solo metodo esplicito in cui il lato ricevente restituisce le matrici al trasmettitore in risposta a un determinato frame di canale inviato da quello trasmesso per sollecitare il feedback. Ne risulta una funzionalità interoperabile che massimizza la portata e la copertura delle trasmissioni 802.11ac. Attraverso la pre-elaborazione dei flussi di dati a livello di trasmettitore (analogamente a quanto accade nel beamforming), le interferenze provenienti dagli streaming non destinati a un determinato client vengono eliminate a livello di singolo ricevitore. Ogni client riceve pertanto i propri dati senza interferenze dalle trasmissioni indirizzate

contemporaneamente ad altri client. In MU‐MIMO il supporto di più streaming spaziali è impiegato per creare trasmissioni indipendenti verso client diversi, mentre in MIMO singolo-utente 802.11n più streaming spaziali vengono utilizzati per aumentare la velocità di trasmissione dall’access point al client. In conclusione, il MIMO multi-utente dovrebbe assicurare una velocità di trasmissione decisamente superiore, oltre a una migliore portata e copertura, quando più client single/dual stream sono collegati all'AP. La maggior parte degli smartphone e dei tablet sono dispositivi single stream (con lo standard 802.11n può scaricare un solo dispositivo single stream alla volta).

Conclusione

I vantaggi principali dello standard 802.11ac, rispetto a 802.11n, sono:

• Velocità di trasmissione fino a tre volte migliori grazie a un’ampiezza di banda di canale maggiore e a una velocità di modulazione superiore
• Maggiore affidabilità grazie a uno spettro radio da 5 GHz meno congestionato
• Maggiore copertura grazie al nuovo standard interoperabile di beamforming

Di conseguenza, lo standard 802.11ac permetterà al settore WiFi di dettare per l’ennesima volta gli standard in fatto prestazioni wireless per soddisfare i requisiti delle più recenti applicazioni wireless. Per ulteriori informazioni sui prossimi prodotti wireless e sulle tecnologie correlate, si prega di consultare il sito www.netgear.it.