Il Wi-Fi, l’acronimo di Wireless Fidelity, ha rivoluzionato il modo in cui navighiamo in internet e connettiamo i nostri dispositivi. Ci consente di collegare tra loro dispositivi come computer, tablet, smartphone e altri oggetti senza l’ausilio di cavi, permettendo la connessione a Internet. Ma come si è evoluto nel tempo e quali miglioramenti ha portato?
Definizione e origini del wireless
E’ la tecnologia che ci permette di navigare, scaricare e condividere file senza fili tra dispositivi, grazie ad onde radio elettromagnetiche trasmesse da un dispositivo chiamato access point/router Wi-Fi. Il raggio d’azione del segnale è tipicamente di pochi metri, ma può essere esteso con ripetitori wireless. Per connettersi è necessario che il dispositivo sia nel raggio d’azione di un access point a cui è possibile collegarsi inserendo una password.
I primi esperimenti di reti wireless risalgono agli anni ’70 presso l’Università delle Hawaii. Norman Abramson e i suoi colleghi sviluppano l’Alohanet. Il suo scopo era connettere in wireless i vari edifici dell’università e le strutture di ricerca sparse nelle isole Hawaii. Funzionava con la tecnologia Aloha (Pure Aloha), che prevedeva che i dispositivi trasmettessero i dati ad accesso randomico del canale radio, senza dover attendere un turno o richiedere permessi. I pacchetti trasmessi potevano andare perduti in caso di “collisioni” tra più trasmissioni in contemporanea. La tecnologia venne poi migliorata nel successivo Aloha Slotted.
Nel 1985 la FCC (Federal Communications Commission), l’ente regolatore delle telecomunicazioni negli Stati Uniti, apre varie bande di frequenza all’utilizzo senza licenza, permettendo lo sviluppo di reti wireless. Nello stesso periodo l’ingegnere elettrotecnico della società NCR, Wolfgang Hansen, crea una rete wireless chiamata WaveLAN basata su ricetrasmettitori a raggi infrarossi.
Nasce ufficialmente il Wi-Fi
Il termine Wi-Fi (Wireless Fidelity) viene coniato nel 1999 dall’associazione Wi-Fi Alliance, per descrivere la tecnologia wireless basata sullo standard IEEE 802.11. Lo scopo dell’associazione è quello di rendere interoperabili tra loro i prodotti di società diverse grazie a rigidi test di conformità. Certifica i dispositivi Wi-Fi che superano con successo tutti i test di conformità allo standard. Solo i prodotti certificati possono fregiarsi del marchio “Wi-Fi Certified“.
Il primo standard Wi-Fi 802.11a del 1999 raggiungeva velocità fino a 54 Mbps, ma era compatibile solo con dispositivi 802.11a. Lo standard originale 802.11b, del 2001, operava a 2.4 GHz con velocità fino a 11 Mbps. Con il boom di internet e dei dispositivi wireless come laptop e smartphone, il Wi-Fi diventa sempre più popolare. Nel 2003 viene introdotto 802.11g con velocità fino a 54 Mbps, retrocompatibile con l’802.11b diventa lo standard di riferimento.
Segue nel 2009 lo standard 802.11n che raggiunge i 600 Mbps. Era uno standard ibrido tra 802.11a/b/g, migliorava notevolmente le prestazioni grazie a MIMO e raggiungeva velocità effettive di 100-300 Mbps.
Wireless ad alta velocità
Nel 2013 viene ratificato lo standard 802.11ac, che porta significativi miglioramenti in termini di velocità e affidabilità. Utilizzando bande più ampie a 5 GHz, lo standard 802.11ac introduceva le modulazioni 256-QAM e il beamforming, che consentivano di raggiungere velocità di picco da 1 Gbps fino ad un massimo teorico di 6,7 Gbps.
Nel 2020 arriva il Wi-Fi 6 (standard 802.11ax) che è lo standard di ultima generazione.
WiFi 6 caratteristiche:
- ottimizza le prestazioni delle reti congestionate supportando un elevato numero di dispositivi connessi in contemporanea, fino a 4 volte superiore ai precedenti standard; usa tecniche come OFDMA* (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) e MU-MIMO* (Multi-User Multiple-Input Multiple-Output) per servire più dispositivi in parallelo.
- supporta velocità di picco intorno ai 9,6 Gbps, con prestazioni medie di 1-2 Gbps.
- aumenta l’efficienza spettrale del 40-80% rispetto all’802.11ac, riducendo i consumi.
- usa contemporaneamente sia le bande a 2,4GHz che 5GHz, ottimizzando l’impiego delle frequenze.
- Garantisce migliori prestazioni nelle case intelligenti di oggi dotate con tanti dispositivi IoT, nei uffici e spazi pubblici affollati. È retrocompatibile con gli standard precedenti 802.11a/b/g/n/ac.
OFDMA* è una tecnica di modulazione e accesso multiutente che suddivide la banda disponibile in sotto-bande ortogonali, assegnandole dinamicamente ai dispositivi in base alle loro esigenze di trasmissione. Questo migliora l’efficienza spettrale e la capacità della rete wireless.
MU-MIMO* consente al punto di accesso di inviare/ricevere simultaneamente pacchetti di dati a/da più dispositivi collegati, sfruttando metodi di beamforming avanzato. Questo permette di servire più utenti in parallelo ampliando notevolmente la banda passante complessiva della rete wireless.
Wi-Fi 6E
Wi-Fi 6E introduce alcune novità rispetto al Wi-Fi 6.
- Aggiunge il supporto alla banda di frequenza 6 GHz, oltre alle bande Wi-Fi tradizionali a 2,4 GHz e 5 GHz. Ciò consente di sfruttare ancora più spettro non utilizzato per aumentare la capacità di rete.
- Nella banda a 6 GHz si può arrivare ad una larghezza di canale fino a 160 MHz, con benefici in termini di velocità e minore interferenza.
- Supporta modulazioni avanzate come il 4096-QAM, rispetto al 256-QAM del Wi-Fi 6, permettendo transfer rate teorici fino a 9,6 Gbps.
- Migliora l’efficienza energetica grazie all’utilizzo della banda a 6 GHz meno affollata e l’ottimizzazione TDMA (Time Division Multiple Access).
- Gestisce un numero ancora maggiore di dispositivi connessi contemporaneamente, grazie a OFDMA e MU-MIMO.
- È retrocompatibile con gli standard precedenti Wi-Fi a/b/g/n/ac/ax.
Lo standard Wi-Fi 6E garantisce un incremento prestazionale del 40% rispetto al Wi-Fi 6, consentendo connessioni più veloci, affidabili ed energeticamente efficienti, adatte a supportare scenari ad alta densità di connessioni come le smart home.
Wi-Fi 7, il wireless del futuro
Tecnicamente, il Wi-Fi 7 (ratificato nel 2022) è il nome “semplice” dello standard 802.11be, come Wi-Fi 6 lo è per l’802.11ax, mentre Wi-Fi 5 e lo standard 802.11ac. Il Wi-Fi 7 include degli aggiornamenti talmente evidenti e importanti che può essere considerato un game changer così come lo è stato l’arrivo del 5G nelle reti mobili.
Come tutte le precedenti norme Wi-Fi, il Wi-Fi 7 sarà retrocompatibile. I tuoi dispositivi esistenti saranno in grado di connettersi a un trasmettitore Wi-Fi 7 (router o punto di accesso), così come un dispositivo Wi-Fi 7 potrà connettersi a un router di uno standard più vecchio. Naturalmente per sfruttare i vantaggi del Wi-Fi 7, avrai bisogno di hardware nuovo da entrambe le parti della connessione. In una configurazione con standard misti, avrai l’esperienza della parte inferiore.
Come qualsiasi altro standard wireless, anche il Wi-Fi 7 richiede l’approvazione da parte dell’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) e della Wireless Alliance. La certificazione di approvazione è prevista all’inizio del 2024. Nonostante questo già sono in vendita alcuni smartphone (come il Pixel 8 di Google) e routers come il Rapture GT-BE98 Pro o il TP-Link WiFi 7 Deco BE85 Router Mesh.
In riferimento agli smartphone ricorda che il chip Snapdragon 8 gen 2 ha già il supporto Wi-Fi 7 (anche se al momento solo pochi smartphone con Snapdragon 8 gen 2 hanno incluso un modem Wi-Fi 7 al loro interno).
Scopriamo cosa renderà così diverso ed importante il Wi-Fi 7 rispetto agli standard esistenti. Il Wi-Fi 7 ha copertura teorica simile agli standard esistenti che utilizzano le stesse frequenze, ma grazie ad alcuni miglioramenti, può avere una maggiore portata effettiva. Ci sono quattro nuovi elementi importanti nel Wi-Fi 7, che renderanno il Wi-Fi 7 un game changer . Tra cui
- La nuova larghezza di banda del canale di 320MHz
- 4096-QAM
- Operazione Multi-Link, o MLO
- AFC
- Multi-RU Puncturing e OFDMA
- Altre novità
Dal momento che le novità del Wi-FI 7 sono molte per un approfondimento puoi leggere questo nostro articolo dedicato.
L’evoluzione della sicurezza
Con la diffusione del Wi-Fi cresce anche l’esigenza di proteggere le reti wireless. Il protocollo di sicurezza WEP si rivela presto vulnerabile. Viene quindi introdotto nel 2004 lo standard WPA (Wi-Fi Protected Access) che utilizza l’algoritmo di cifratura AES, più robusto.
Nel 2006 arriva la versione WPA2, tuttora lo standard di sicurezza Wi-Fi più utilizzato grazie alla modalità Enterprise con autenticazione RADIUS e certificati per reti aziendali.
Dal 2018 è disponibile anche il protocollo WPA3 che introduce miglioramenti come la crittografia SAE più resiliente agli attacchi brute force.
Svantaggi e problematiche del WiFi
Il Wi-Fi è una tecnologia che offre diversi vantaggi, come la totale assenza di cavi e la massima libertà di movimento dei dispositivi. Ma è importante essere consapevoli anche dei suoi svantaggi e problematiche , che comunque sono stati quasi decisamente risolti prima con il Wi-Fi6E e poi con il rivoluzionario Wi-Fi 7.
- Portata limitata – Il segnale Wi-Fi si indebolisce rapidamente oltre una certa distanza dall’access point, a causa delle interferenze e degli ostacoli fisici. Richiede ripetitori per estendere la copertura in casa.
- Interferenze – Altre reti Wi-Fi nelle vicinanze, dispositivi Bluetooth, microonde e altre sorgenti possono disturbare il segnale. Anche oggetti metallici possono creare interferenze.
- Sicurezza – Reti pubbliche o con protocolli non aggiornati possono essere vulnerabili ad attacchi informatici. Richiede attenti accorgimenti nella configurazione della rete privata.
- Fluttuazioni di velocità – Il throughput reale può variare significativamente in base alla distanza e interferenze, non raggiungendo sempre le velocità di picco teoriche.
- Consumi energetici– il Wi-Fi scarica rapidamente la batteria di smartphone e laptop rispetto al collegamento via cavo o rispetto ad altri sistemi di trasmissione come il Bluetooth. Per questo motivo per esempio non esistono cuffie in-ear wi-fi, l’autonomia sarebbe molto ridotta. Esiste solo una cuffia Wi-Fi over-ear la HED Unity, che ha un autonomia di 6 ore.
- Maggior latenza – Il segnale impiega più tempo a raggiungere la destinazione rispetto al cavo, con possibili lag per applicazioni critiche come il gaming online.
- Compatibilità – Non tutti i dispositivi supportano gli ultimi standard (es. Wi-Fi 6) e le performance possono variare.
- Costi – Richiede un router Wi-Fi e periodici aggiornamenti. Reti mesh per l’estensione possono avere costi aggiuntivi. Il collegamento via cavo ethernet è molto più economico.
Con l’avanzamento della tecnologia WiFi molte di queste problematiche si sono ridotte, soprattutto il problema dell’interferenza con altre reti si è ridotta notevolmente adottando il WiFi 7. Naturalmente per avere i vantaggi del Wi-Fi 7 i dispositivi collegati devono avere anch’essi il Wi-Fi 7 .
Seguendo alcuni semplici accorgimenti, è possibile migliorare la copertura, la velocità e la sicurezza della rete Wi-Fi anche se non si ha il Wi-Fi 7. Per esempio:
- Posizionare l’access point (modem/router Wi-Fi) possibilmente al centro dell’area da coprire, in posizione elevata e lontano da ostacoli.
- Usare access point dual band in grado di sfruttare sia le bande a 2,4GHz che 5GHz, evitando sovrapposizioni di frequenze e interferenze con altre reti Wi-Fi. Se l’access point è WiFi 6E o Wi-Fi 7 usare anche la frequenza 6GHz, e se si ha il Wi-Fi 7 usare l’MLO .
- Impostare canali non contigui tra loro nelle bande (es. canali 1 e 11 a 2,4GHz) per ridurre interferenze.
- Usare protocolli di cifratura aggiornati possibilmente WPA3 e password lunghe e complesse per proteggere la rete.
- Impostare firewall e funzioni di controllo remoto dell’accesso per rafforzare la sicurezza.
- Aggiornare sempre il firmware del router per correggere eventuali falle di sicurezza.
- Utilizzare dispositivi abilitati al Mu-MIMO e standard elevati (Wi-Fi 6 o superiore) per migliorare le prestazioni.
- Affiancare al router degli access point Mesh/Repeater Wi-Fi per estendere la copertura nelle zone più lontane.
- Quando possibile, utilizzare cavi Ethernet per collegare dispositivi stampanti, computer fissi ecc…
- Se anche con l’uso di Repeater Wi-Fi la situazione non si risolve si possono utilizzare delle powerline per portare il segnale internet in qualsiasi locale della casa tramite la linea elettrica. In questo articolo puoi avere tutti i dettagli.
Conclusioni
L’utilizzo del Wi-Fi è in costante crescita grazie alla diffusione di smartphone, tablet e altri dispositivi IoT che sfruttano il wireless per connettersi a Internet. Anche le reti Wi-Fi pubbliche sono sempre più comuni, con oltre 587.000 hotspot Wi-Fi pubblici nel mondo nel 2021.
Si lavora anche su reti mesh per una copertura omnidirezionale e tecnologie come il Wi-Fi sensing in grado di rilevare gesti e movimenti senza bisogno di dispositivi indossabili. Il Wi-Fi continuerà quindi ad evolversi per soddisfare le crescenti esigenze di connettività wireless.
In poco più di 20 anni, il Wi-Fi ha compiuto passi da gigante in termini di performance e diffusione globale. Da semplice alternativa, il Wi-Fi è diventato il principale mezzo di accesso a internet per miliardi di persone. Grazie a continue innovazioni, il Wi-Fi è pronto a rimanere la principale tecnologia della connessione ancora per molti anni, guidando l’evoluzione dello smart living.