WiFi: Tutto quello che devi sapere sul Wi-Fi di casa

Il Wi-Fi, il nome comune degli standard di rete 802.11xx, è un’invenzione rivoluzionaria che ci ha liberato di metri di cavi in giro per casa. Prova a immaginare come potresti usare il tuo smartphone o tablet senza il Wi-Fi: difficile, vero?

In poche parole, il Wi-Fi è un’alternativa ai cavi di rete che consente ai dispositivi di connettersi a una rete in modalità wireless, cioè senza fili. Ma il mondo del Wi-Fi può essere piuttosto complicato da decifrare: è facile perdersi tra i numerosi standard di velocità, bande wireless, caratteristiche disponibili, eccetera.

Questo post ti aiuterà a capirne di più: proveremo a spiegare in dettaglio questa tecnologia senza perderci in termini eccessivamente tecnici, ma allo stesso tempo dandoti una panoramica completa.

Come funziona il Wi-Fi?

Il Wi-Fi utilizza le frequenze radio per trasmettere dati. È lo stesso principio di tutte le altre tecnologie che utilizzano le onde radio, compresa la radio stessa.

Le stazioni radio AM e FM utilizzano frequenze misurate in Kilohertz (kHz) e Megahertz (MHz). Il Wi-Fi, invece, utilizza frequenze molto più elevate, misurate in Gigahertz (GHz). In particolare, utilizza prevalentemente le bande di frequenza 2,4GHz e 5GHz.

Che cosa sono gli Hertz?

Per sapere in cosa consiste questa unità di misura, è più semplice capire cosa costituisce un Hertz.

In termini più semplici, gli Hertz sono il numero di creste di onda radio, o cicli d’onda, ovvero la successione di massimi e minimi dell’onda stessa, che si ripetono in 1 secondo.

Lancia un sasso in uno stagno in cui l’acqua è immobile, e conta il numero di volte al secondo che l’onda generata raggiunge il suo massimo mentre si propaga verso l’esterno. Se il risultato è uno, allora è un Hertz; due significa che si hanno due Hertz, e così via.

Cosa sono le frequenze radio del Wi-Fi

Come avrai notato, il Wi-Fi utilizza frequenze molto alte, 2,4GHz (o 2.400.000.000 Hz) e 5GHz (5.000.000.000 Hz).

In poche parole, più alta è la frequenza, più vicina è la distanza tra due creste d’onda consecutive, il che si traduce in una lunghezza d’onda più corta che l’onda stessa può percorrere. Tuttavia, questo significa anche che l’onda può trasmettere più informazioni.

Il modo in cui manipoliamo le frequenze si traduce in svariati tipi di Wi-Fi, noti come standard.

Gli standard di Wi-Fi domestico

Non si può utilizzare qualsiasi frequenza: le frequenze utilizzabili sono regolamentate. Ed è cosa buona e giusta, perché per comunicare informazioni via radio serve che queste siano uniformate con procedure standardizzate.

Gli standard Wi-Fi, quindi, sono spettri specifici, determinati dall’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Ogni volta che uno spettro è disponibile per uso pubblico, abbiamo un nuovo standard Wi-Fi.

Dal 1999 a questa parte ci sono stati sei standard: 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac e 802.11ax.

Gli standard più recenti sono sempre più veloci di quelli più vecchi, ma sono anche retrocompatibili. Di conseguenza, è quasi sempre possibile utilizzare insieme dispositivi Wi-Fi di generazioni diverse.

Nuove denominazioni: 802.11ax è ora Wi-Fi 6

Il 3 ottobre 2018, la Wi-Fi Alliance, un’organizzazione formata da alcune industrie leader nel settore che promuove la tecnologia Wi-Fi e fornisce certificazioni di conformità ai prodotti che la utilizzano, ha introdotto nuove denominazioni per questi standard Wi-Fi, utilizzando i numeri. Di conseguenza, 802.11ax si chiama adesso Wi-Fi 6 (perché è la sesta generazione di Wi-Fi), 802.11ac si chiama Wi-Fi 5, e via dicendo. Maggiori informazioni sulla tabella sottostante:

Gli standard Wi-Fi in breve

Un paio di considerazioni sulle velocità del Wi-Fi

• Le velocità Wi-Fi qui menzionate sono le velocità massime teoriche, che non sempre corrispondono a quelle effettive.
• Le velocità effettive del Wi-Fi variano molto e sono sempre significativamente inferiori a causa di interferenze, della distanza dal router, della compatibilità dei dispositivi e dall’overhead.
• Nell’utilizzo reale, si usufruisce generalmente di circa due terzi delle velocità massime, nel migliore dei casi.
• La velocità di una connessione Wi-Fi è data dalla parte più debole. Ad esempio, se si utilizza un client Wi-Fi 5 con un router Wi-Fi 4, la connessione tra i due sarà quella dello standard Wi-Fi 4.

Questa nuova convenzione di denominazione è un cambiamento gradito e semplifica notevolmente la comprensione da parte degli utenti: non c’è più bisogno di chiedersi se sia meglio ac, n o ax, ed è logicamente intuitivo che un numero maggiore di Wi-Fi significhi uno standard più nuovo e più veloce.

Secondo la Wi-Fi Alliance, in futuro, quando tutti i fornitori adotteranno le nuove denominazioni, il dispositivo Wi-Fi indicherà anche la generazione di Wi-Fi disponibile (4, 5 o 6). Di conseguenza, se in un luogo ci saranno più reti Wi-Fi di diversi standard Wi-Fi, sarà possibile scegliere quella che meglio si adatta al proprio dispositivo. Tieni a mente che questo non significa necessariamente che avrai un Internet più veloce, perché il Wi-Fi e Internet sono due cose diverse.

I primi tre standard sono lenti e ormai obsoleti, per cui ci concentreremo solo su quelli a partire da Wi-Fi 4.

Wi-Fi 4 (802.11n)

Conosciuto anche come Wireless-N, è disponibile in un massimo di tre stream e un singolo stream è in grado di operare a 150Mbps. Maggiori informazioni sugli stream Wi-Fi qui sotto.

Insieme a questo standard sono arrivate due innovazioni fondamentali per il Wi-Fi:

• Dual-band: per la prima volta, sono diventate disponibili le emittenti Wi-Fi dual-band, ovvero i router e i punti di accesso che operano sia in banda 2,4GHz che in banda 5GHz.
• Designazioni di velocità combinate: per differenziare i dispositivi, i fornitori di rete hanno iniziato a usare le denominazioni in N. Ad esempio, un router dual-band dual-stream (2×2) Wi-Fi 4 viene chiamato un router N600. Il numero che segue N è la velocità massima combinata di entrambe le bande. Allo stesso modo, un router a tre stream (3×3) è ora un router N900.

Tieni presente che, indipendentemente dal numero di bande supportate da un router o da un client, una connessione Wi-Fi avviene in una sola banda alla volta. Anche in questo caso, trovi informazioni ulteriori sulle bande Wi-Fi qui sotto.

Wi-Fi 5 (802.11ac)

Questo standard funziona solo sulla banda a 5GHz; la velocità base in stream singolo è di circa 433Mbps e può lavorare fino a quattro stream alla volta (4×4), quindi fino a circa 1733Mbps (4 x 433Mbps) di velocità.

Sulla banda 5GHz, lo standard è retrocompatibile con il Wi-Fi 4 (802.11n). Inoltre, un router/access point Wi-Fi 5 include sempre un access point Wi-Fi 4 sulla banda a 2,4 Ghz. Qualsiasi emittente Wi-Fi 5, quindi, supporta tutti i client Wi-Fi esistenti.

Insieme a Wi-Fi 5 sono arrivati nuovi sviluppi significativi:

Router tri-band: router con una banda a 2.4Ghz e due bande a 5GHz che lavorano simultaneamente. La banda aggiuntiva a 5GHz significa che questi router possono supportare più client su questa banda prima di rallentare.

Denominazioni AC

Analogamente alle denominazioni N di cui sopra, i fornitori di rete ora combinano le velocità di tutte le bande, con e senza arrotondamento dei numeri, in nuovi nomi per i router Wi-Fi 5.

Per questo motivo, troverai molte variabili possibili: ad esempio, AC1900 (dual-band 3×3 router 3×3 con 1300Mbps su 5GHZ e 600Mbps su 2,4 GHz), AC2500 (dual-band 4×4 router), AC3200 (tri-band 3×3 router con 1300Mbps su ciascuna delle due bande 5GHz e 600Mbps su 2,4 GHz) e così via.

Tieni presente che i numeri che seguono AC non sono la velocità massima di una singola connessione, ma la larghezza di banda totale di tutte le bande. È come chiamare una ipotetica macchina volante, che può viaggiare su strada a 100km/h all’ora e volare a 200 km/h, un veicolo a 300 km/h per ora. È una denominazione fuorviante, perché l’auto non può viaggiare su strada e volare contemporaneamente: ma i venditori in rete amano usare questa nomenclatura come uno stratagemma di marketing.

802.11ad

Introdotto per la prima volta nel 2009 come WiGig, questo standard è stato inizialmente considerato a sé stante e non è entrato a far parte del mondo Wi-Fi fino al 2013.

802.11ad funziona a 60 GHz e ha una velocità wireless estrema fino a 7 Gbps. Tuttavia, secondo la nostra esperienza, ha un raggio d’azione estremamente limitato, di pochi metri circa. Inoltre, non può assolutamente attraversare pareti o oggetti, il che lo rende poco pratico come standard di rete wireless. Alla luce di queste considerazioni, viene usato soprattutto come soluzione di docking per un laptop: un modo rapido per collegare dispositivi a distanza ravvicinata, nello stesso ambiente. A causa di questa grande carenza, questo standard non è stato adottato da molti utenti.

Un router 802.11ad include sempre un punto di accesso 802.11ac e 802.11n per poter funzionare con i client Wi-Fi esistenti. Ma, visti i grandi limiti di questo standard, non vale la pena concentrarvisi troppo.

Wi-Fi 6 (802.11ax)

802.11ax è la nuova generazione di Wi-Fi ed è entrato in commercio all’inizio del 2019 con i primi router. Probabilmente dovremo aspettare qualche anno prima che il Wi-Fi 6 raggiunga l’attuale livello di popolarità del Wi-Fi 5 (802.11ac).

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I Migliori Router WiFi 6
Dovresti eseguire l’aggiornamento a Router Wifi 6?

Questo nuovo standard è da 4 a 10 volte più veloce del Wi-Fi 5, a seconda della configurazione. Con il Wi-Fi 6, è possibile avere connessioni Wi-Fi notevolmente più veloci di 1Gbps, che è la velocità di una connessione Gigabit cablata.

Scopri di più in questo post sulla velocità e la copertura del Wi-Fi 6. Prima, però, ci sono due cose importanti che dovresti sapere a riguardo:

OFDMA – Più efficienza

Wi-Fi 6 utilizza una nuova tecnologia chiamata Orthogonal Frequency-Division Multiple Access (OFDMA), una versione multiutente dello schema di modulazione digitale Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM). In particolare, questa tecnica divide ogni canale in svariati sotto-canali di frequenze diverse. Queste frequenze “mini” si sovrappongono l’una sull’altra per fornire un’efficienza molto migliore.

Puoi pensare a OFDMA come a una versione migliorata di MU-MIMO. (Maggiori informazioni su MIMO e MU-MIMO qui sotto). Se in una situazione di vita quotidiana MU-MIMO è come avere più baristi dietro il bancone di un bar (invece di uno solo, come in MIMO), OFDMA fa uno step ulteriore, utilizzando baristi robotizzati, di cui ognuno può servire numerosi clienti alla volta.

Target wake time e migliore durata della batteria

Il Wi-Fi 6 promette inoltre di migliorare ulteriormente la durata della batteria rispetto al Wi-Fi 5 (802.11ac), anche perché richiede meno tempo per trasmettere la stessa quantità di dati. Il dettaglio più significativo, tuttavia, è che ciò è dovuto all’effetto di una nuova funzione chiamata wake time scheduling o Target Wake Time (TWT).

Questa funzione consente agli adattatori Wi-Fi di andare rapidamente in sleep mode quando sono inattivi (anche per un tempo molto breve) e di svegliarsi automaticamente quando necessario. È come avere un’auto che spegne automaticamente il motore al semaforo rosso e si avvia automaticamente quando si preme sull’acceleratore.

Come tutti i precedenti standard Wi-Fi, il Wi-Fi 6 è retrocompatibile con tutti i client Wi-Fi esistenti. Tuttavia, per godere dei suoi vantaggi bisogna che sia l’emittente (router o punto di accesso) che il ricevitore (client o adattatore) supportino questo standard.

Hardware Wi-Fi

Per avere una connessione Wi-Fi, abbiamo bisogno di un’emittente di segnale e di un ricevitore, ovvero l’effettivo hardware coinvolto in una connessione Wi-Fi.

In genere, l’emittente è sempre un punto di accesso (AP, dall’inglese Access Point). Tuttavia, più spesso ci si imbatte in router Wi-Fi, cioè un router standard che ha uno o più AP integrati. Tutti i router domestici al giorno d’oggi sono presumibilmente router Wi-Fi.

Il ricevitore è un adattatore Wi-Fi. Nella maggior parte dei casi, non si vede un adattatore vero e proprio, perché è nascosto all’interno del dispositivo (laptop o smartphone) che si sta utilizzando. Ma se hai un computer che non ha un Wi-Fi integrato (o un Wi-Fi dello standard desiderato), puoi facilmente acquistare un adattatore Wi-Fi USB o PCIe separato.

Un dispositivo, sia esso un computer o uno smartphone, con un adattatore Wi-Fi integrato si chiama client Wi-Fi.

Bande Wi-Fi

Sono le frequenze radio su cui viaggiano i segnali Wi-Fi tra un AP e un cliente. Ci sono tre bande Wi-Fi: 2.4GHz, 5GHz e 60GHz.

Più alto è il numero, migliore è la velocità, ma minore è la copertura. La copertura della banda 60GHz è così scarsa che ha pochissime applicazioni nel mondo reale, come menzionato nel caso di 802.11ad di cui sopra.

La banda a 2,4GHz è la più popolare, ma è utilizzata anche dai dispositivi non Wi-Fi, come i telefoni cordless o i telecomandi TV: di conseguenza, le sue velocità nel mondo reale risentono fortemente delle interferenze e di altri fattori. Viene quindi usata soprattutto come backup, dove la copertura è più importante della velocità; generalmente, secondo la nostra esperienza, questa banda ha un raggio d’azione effettivo di circa 175 piedi (53 m), ed è anche abbastanza veloce da funzionare perfettamente per la maggior parte delle connessioni Internet domestiche.

Detto questo, la banda a 5GHz è perfetto punto di incontro dove si ottiene sia l’alta velocità che il lungo raggio, di circa 150 piedi (46 m).

Dual-band: un’emittente dual-band ha due punti di accesso, che convenzionalmente includono un AP a 2,4GHz e un AP a 5GHz. Un client dual-band, allo stesso modo, ha due ricevitori wireless, uno su ogni banda.

Tieni presente che “dual” non significa che vedi due unità hardware, ma un punto di accesso fisico (o un router o adattatore) che può supportare entrambe le bande.

La maggior parte delle emittenti (router e punti d’accesso) sono ormai emittenti dual-band simultanei, il che significa che possono lavorare su entrambe le bande contemporaneamente. Fino a qualche anno fa, prevalevano invece emittenti dual-band selezionabili che operavano su una banda alla volta.

Tutti i ricevitori (adattatori o clienti), dual-band o meno, possono collegarsi ad un’emittente solo su una banda alla volta.

Tri-band: valido solo per le emittenti, significa che un’emittente ha tre punti di accesso, uno di 2,4GHz e due di 5GHz, e tutti possono funzionare contemporaneamente. Un router tri-band può quindi servire più client contemporaneamente rispetto ad un router dual-band, prima di rallentare.

Leggi di più:
Wi-Fi Dual band vs. Wi-Fi Tri-band e l’urgente Domanda sulla Larghezza di Banda.

Canali Wi-Fi

I canali Wi-Fi sono, in parole povere, piccole parti di ogni banda Wi-Fi, come corsie di un’autostrada. Una connessione Wi-Fi deve utilizzare un determinato canale in un determinato momento, e i canali determinano quanto è veloce un collegamento. È come avere una pista ciclabile, più lenta di una corsia per le auto ma più veloce del marciapiede per i pedoni.

Come funzionano i canali in diversi standard Wi-Fi.

I canali sono misurati in megahertz (MHz). Ci sono quattro livelli: 20MHz, 40MHz, 80MHz e 160MHz. Più alto è il numero, più ampi sono i canali, che si traducono in velocità più elevate. Un canale più largo occuperà lo spazio di più canali più stretti.

Generalmente, il Wi-Fi 4 (802.11n) funziona solo con i primi due, mentre il Wi-Fi 5 usa in prevalenza le larghezze di banda dei canali a 40MHz e 80MHz. È importante notare che molte emittenti Wi-Fi 5 supportano i 160MHz, ma pochissimi client Wi-Fi 5 lo fanno. La larghezza di banda del canale a 160MHz è la chiave per la velocità wireless super-veloce del Wi-Fi 6, ma non tutti i dispositivi Wi-Fi 6 lo supportano, per motivi diversi. Detto questo, gli 80MHz sono la larghezza di banda del canale più popolare.

Canali 160MHz vs 160MHz (80+80)

Un canale puro a 160MHz comprende uno spazio continuo. La modalità 80+80 160MHz è quando l’hardware combina due canali non continui a 80MHz in un unico canale.

Sovrapposizione dei canali

I canali sovrapposti sono quelli che possono essere utilizzati da più tipi di traffico – come una corsia per le auto, che può essere usata anche dalle bici – e tendono ad essere più suscettibili alle interferenze. I canali non sovrapposti, invece, sono come le corsie esplicitamente destinate a un solo tipo di traffico, come una ferrovia, o una corsia per gli autobus.

Canali con selezione dinamica della frequenza (DFS)

Disponibili solo sulla banda 5 GHz, i canali DFS – che vanno dal canale 52 al canale 144 – sono canali speciali che condividono lo spazio aereo con i segnali radar.

Normalmente questi canali funzionano come qualsiasi altro canale; tuttavia, quando viene rilevato un radar sul canale utilizzato dal router, cosa che tende ad accadere spesso se si vive entro qualche decina di chilometri di distanza da un aeroporto, il router sposta i suoi segnali sul successivo canale DFS non occupato. Durante questo processo, si perde brevemente il segnale Wi-Fi.

Un’altra cosa da notare è che non tutti i client supportano il DFS e non possono quindi connettersi alla banda a 5 GHz del router. Per questo motivo, è generalmente più sicuro utilizzare canali non DFS.

Stream Wi-Fi

Gli stream Wi-Fi – spesso chiamati flussi spaziali o flussi di dati – sono il modo in cui il segnale Wi-Fi viaggia. Uno stream determina la velocità di base di una banda di frequenza in uno standard Wi-Fi. Più flussi una banda è in grado di gestire, maggiore è la sua velocità.

Prendi ad esempio il Wi-Fi 4 (802.11n). Ha una velocità di base di 150 megabit al secondo (Mbps) per singolo stream a 5GHz. Se hai un dispositivo dual-stream (2×2), otterrai 300Mbps di velocità Wi-Fi. Allo stesso modo, una configurazione 3×3 è di 450Mbps.

Grazie a vari miglioramenti, la velocità di base di un singolo stream Wi-Fi è diventata più veloce, ma il concetto di stream multipli rimane lo stesso. Inoltre, i nuovi standard Wi-Fi tendono a gestire più stream. Ad esempio, mentre il Wi-Fi 4 arriva a tre stream (3×3), il Wi-Fi 5 può gestirne quattro (4×4). Il prossimo Wi-Fi 6 avrà probabilmente ancora più stream.

Bande, canali e stream a confronto

Per riassumere, ecco una semplice analogia: le connessioni Wi-Fi sono come il traffico su un ponte multipiano. Ogni piano è una banda Wi-Fi; ogni corsia (comprese le ferrovie e i marciapiedi) su un piano è un canale Wi-Fi, e i mezzi di trasporto che viaggiano nel traffico (auto, autobus, treni, biciclette, ecc.) in un dato momento sono gli stream Wi-Fi.

Una connessione Wi-Fi avviene su un singolo canale (corsia) alla volta, ma più canali ci sono (che aumentano con il numero di bande), più opzioni hanno i dispositivi hardware per offrire una migliore velocità.

Il MU-MIMO è ora una caratteristica standard nella maggior parte dei router Wi-Fi.

Funzionalità Wi-Fi

Ci sono alcune funzionalità di potenziamento del Wi-Fi molto popolari: WPS, il Beamforming, MIMO e MU-MIMO.

WPS

WPS sta per Wi-Fi Protected Setup ed è un modo rapido per consentire ad un client di connettersi a una rete Wi-Fi. Si preme un pulsante sull’emittente e poi sul client e, dopo meno di un minuto di attesa, i due dispositivi sono connessi.

Il WPS risparmia il fastidio di dover digitare la password Wi-Fi manualmente, ma in alcuni casi potrebbe comportare rischi per la sicurezza.

Beamforming

Il beamforming è una funzionalità comune ai router Wi-Fi 5 (802.11ac). L’emittente concentra automaticamente i propri segnali nella specifica direzione di un ricevitore per aumentare l’efficienza e, quindi, la velocità.

MIMO

MIMO è l’acronimo di multiple-input e multiple-output. Consente ad una coppia di un emittente e un ricevitore di gestire più flussi di dati (stream) alla volta. Più stream ci sono, più veloce è la connessione.

Questa funzionalità è uscita inizialmente con il Wi-Fi 4 (802.11n) e funziona su entrambe le bande di frequenza 2.4GHz e 5GHz. In anni più recenti, il MIMO è spesso indicato come MIMO a singolo utente o SU-MIMO (single-user MIMO), in seguito all’introduzione del MU-MIMO, o MIMO multi-utente.

MU-MIMO

Questa funzionalità fa parte di Wi-Fi 5 Wave 2 – una versione potenziata di 802.11ac. MU-MIMO consente a più dispositivi di ricevere diversi flussi di dati contemporaneamente.

In particolare, in una rete MIMO, l’emittente gestisce un solo client Wi-Fi alla volta, in una logica del “chi prima arriva meglio alloggia”. Quindi, se ci sono più client connessi, questi devono rimanere in linea e ricevere a turno i pacchetti di dati. È come quando c’è un solo barista al bar.

Al contrario, in una rete MU-MIMO, l’emittente può servire fino a quattro (forse anche di più in futuro) client Wi-Fi contemporaneamente; è come avere diversi baristi dietro il bancone.

Detto questo, è importante notare che anche in una rete MIMO un router può passare da un client all’altro abbastanza velocemente, e la maggior parte delle volte non si verifica alcun ritardo o rallentamento.

Di conseguenza, a meno che non tu abbia necessità di molti, diciamo più di dieci, client attivi contemporaneamente, non apprezzerai i vantaggi di MU-MIMO. Inoltre, questa feature funziona solo in downlink (cioè sul traffico dati dal router al dispositivo, e non viceversa) e solo sulla banda a 5GHz.

In generale, però, non ci sono controindicazioni su MU-MIMO, e la maggior parte dei router e dei punti di accesso oggi in commercio lo supportano.

Wave 1 vs Wave 2

Potresti aver sentito parlare di Wi-Fi Wave 1 e Wave 2. Si tratta di due generazioni di Wi-Fi che insieme presentano tutti gli aspetti sopra citati del Wi-Fi, e si applicano solo al Wi-Fi 5 (80211ac) e al Wi-Fi 4 (802.11n).

Wave 1 (generazione 1) è il protocollo uscito con il Wi-Fi 4 e ha queste caratteristiche:

• Fino a tre stream (3×3)
• Canali a 80MHz più ampi
• MIMO

Quando è arrivato il Wi-Fi 5, ha inizialmente utilizzato le caratteristiche di Wave 1, per poi passare a Wave 2. Detto questo, Wave 2 (generazione 2) ha le seguenti caratteristiche:

• Fino a quattro stream (4×4)
• Canali ancora più ampi a 160MHz
• MU-MIMO

In breve, Wave 2 è più veloce e più efficiente di Wave 1. Tuttavia, i dispositivi di entrambe le onde sono compatibili tra loro.