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Tipologie di reti senza fili

Comunicare senza fili nella storia La comunicazione a distanza senza fili è stata realizzata dall’uomo in molte forme nel corso della storia: tam-tam, un tamburo usato da alcuni popoli africani segnali di fumo utilizzati dagli indiani d’America codice Morse, usato da Guglielmo Marconi all’inizio del secolo scorso per far comunicare le navi mediante luci pulsanti. 3

Comunicare senza fili oggi Naturalmente al giorno d’oggi sono i telefoni cellulari a rappresentare il più diffuso esempio di comunicazione wireless. L’arrivo dei personal computer negli anni Ottanta e la necessità di organizzarsi in reti per il lavoro ma anche per il divertimento, non poteva prescindere dai grandi vantaggi che le trasmissioni via etere garantiscono. 4

Le reti wireless L’uso delle onde radio nella trasmissione dati ha dato origine alle reti wireless, cioè senza fili. Le reti wireless NON utilizzano alcun tipo di cavo: il segnale è trasportato nell’etere tramite la propagazione di onde radio emesse da un’antenna. 5

Le reti wireless e Internet Le interfacce wireless sono in grado di utilizzare servizi di rete che consentono l’uso di tutti gli optional che Internet offre, dalla posta elettronica alla navigazione, dai motori di ricerca ai social network, dalle videoconferenze all’accesso alle basi di dati. E tutto questo da qualunque luogo: da casa, dal posto di lavoro o da ambienti pubblici. 6

Hotspot e WiFi Con il termine hotspot ci si riferisce comunemente a un’intera area dove è possibile accedere a Internet in modalità wireless, attraverso l’uso di un router collegato a un provider Internet. Attualmente lo standard più diffuso in questo ambito è il WiFi. 7

Vantaggi reti wireless e Internet Le conseguenze sono molto vantaggiose sia per l’utente privato sia per le aziende. Ma il maggior vantaggio consiste nella facilità di estendere le reti aziendali senza dover effettuare nuovi e costosi cablaggi. Inoltre c’è la comodità di non dover più allestire postazioni fisse di lavoro. Non è più l’utente che si sposta laddove c’è il sistema di elaborazione, ma è il sistema di elaborazione che si sposta con l’utente. 8

Le reti wireless e dispositivi Esistono molti sistemi di comunicazione wireless, ma la caratteristica di una rete wireless è la comunicazione fra dispositivi computerizzati. Questi dispositivi includono: palmari (PDA, Personal Digital Assistant), notebook, tablet, smartphone, personal computer, server, stampanti. Le reti wireless possono utilizzare onde radio o segnali infrarossi per comunicare attraverso l’etere. La maggior parte dei produttori integra nei dispositivi di elaborazione la scheda di rete wireless e l’antenna. 9

Onde radio Come detto il mezzo principale usato nella comunicazione wireless sono le onde radio. Le onde radio possono attraversare o no i materiali: i metalli le riflettono, mentre gli isolanti in genere le deviano (fenomeno della rifrazione). Le cause più frequenti di disturbi sulle reti wireless sono le altre apparecchiature presenti come per esempio il forno a microonde o i telefoni cordless. In ambiente aperto i disturbi derivano da fenomeni atmosferici che generano gocce d’acqua molto piccole, come la nebbia e la pioviggine, e in genere le condizioni meteo avverse. 10

Infrarossi La tecnologia a raggi infrarossi è usata per comunicazioni a brevissima distanza (pochi metri), infatti la luce infrarossa non è in grado di attraversare alcun ostacolo. L’IrDA (Infrared Device Application) è lo standard per la trasmissione dati tramite infrarossi, è bidirezionale e point-to-point tra dispositivi con collegamento “a vista” (LoS, Line of Sight). Come si è detto, tali dispositivi sono indicati per comunicazioni a breve distanza e non per le reti vere e proprie. 11

Bluetooth La tecnologia bluetooth nasce alla fine degli anni Novanta a opera di un consorzio guidato dalla Ericsson. Bluetooth, che è una specifica e NON uno standard, è adatto ai dispositivi di piccole dimensioni, a corto raggio, a basso consumo e poco costosi. 12

Le reti WiFi Le reti WiFi hanno avuto un’enorme diffusione negli ultimi anni perché i costi degli apparati si sono molto ridotti e si sono diffusi dispositivi portatili come per esempio gli smartphone che consentono la connessione alla rete Internet. L’esigenza di connettere e condividere varie periferiche (stampanti, videocamere di sorveglianza ecc.) senza utilizzare cavi di connessione ha spinto le aziende produttrici a immettere sul mercato prodotti già predisposti per la connessione wireless. Sempre più spesso nelle città e nelle aree commerciali si trovano le cosiddette “WiFi Free Area”. 13

Le reti WiFi in azienda Anche nelle aziende si sono diffuse le reti wireless per consentire ai dipendenti di avere l’accesso alle risorse informatiche pur spostandosi tra i vari reparti. Le reti wireless possono essere classificate in base all’estensione dell’area fisica che possono coprire: • WPAN (Wireless Personal Area Network); • WLAN (Wireless Local Area Network); • WMAN (Wireless Metropolitan Area Network); • WWAN (Wireless Wide Area Network). La classificazione in WPAN, WLAN, WMAN e WWAN non è netta, ma solo indicativa dei principali ambiti d’applicazione delle varie tecnologie. 14

Le reti WPAN Le reti WPAN (Wireless Personal Area Network) coprono il campo d’azione di una persona (10-15 metri) e sono adatte per reti domestiche o per piccoli uffici. Tutto questo con il vantaggio di eliminare i cavi e rendere lo spostamento e l’installazione delle periferiche assai semplice. La maggior parte delle WPAN utilizza le onde radio. Alcune WPAN utilizzano segnali infrarossi. Il vantaggio degli infrarossi consiste nella mancanza di interferenze radio. Per contro, la necessità del contatto visivo tra i dispositivi limita fortemente le possibilità di posizionamento dei dispositivi stessi. I raggi infrarossi vengono soprattutto utilizzati per connettere via etere tastiere e mouse con personal computer. 15

Le reti WPAN e domotica Uno dei campi nei quali più si vanno diffondendo le WPAN è la domotica. Con domotica si intende quella disciplina che si occupa dello studio delle tecnologie atte a migliorare la qualità della vita nelle case, creando le cosiddette case intelligenti. Per fare ciò occorre mirare all’integrazione dei dispositivi di controllo e trasduzione e dei rispettivi sistemi di interconnessione (sensor networking) che si trovano nelle nostre abitazioni. In questo ambito, costi e dimensioni sono fattori chiave, ma diventano fondamentali anche il basso consumo dei dispositivi e la quasi totale mancanza di manutenzione. 16

Le reti WLAN Le LAN wireless sono simili alle tradizionali LAN Ethernet cablate sia per prestazioni e costi sia per funzionamento e componenti utilizzati. Questo rende facile estendere una rete cablata preesistente con componenti wireless creando così delle LAN miste, con e senza fili. Il vantaggio è quello di poter utilizzare dispositivi mobili all’interno dell’azienda facilitando il lavoro dei dipendenti. Lo standard più diffuso per le WLAN è l’IEEE 802.11. 17

Le reti WLAN e WiFi Se un dispositivo WLAN soddisfa le specifiche WiFi, allora è garantita l’interoperabilità del dispositivo stesso con gli altri dispositivi WiFi. Questo fa sì che utenti diversi possano operare sulla stessa WLAN e se ciò è scontato nelle reti private diventa determinante in quelle pubbliche. Le reti WiFi pubbliche sono ormai disponibili nella maggior parte degli hotspot, come aeroporti, stazioni ferroviarie, porti marittimi, centri commerciali, centri congressi e alberghi. 18

Dispositivi delle reti WLAN I dispositivi che costituiscono le reti LAN wireless sono: i Wireless Terminal (WT): dispositivi mobili (notebook, palmari, cellulari, smartphone ecc.) oppure fissi (personal computer); gli Access Point (AP): hanno un doppio scopo, da un lato sono dei bridge che collegano la parte cablata (wired) con la parte wireless, dall’altro consentono ai Wireless Terminal di collegarsi alla rete wireless agendo quindi da gateway. 19

Basic Service Set L’insieme formato dall’Access Point e dalle stazioni poste nella sua zona di copertura è detto insieme di servizi di base (Basic Service Set, BSS) e costituisce una cella. Ogni BSS è identificato da un BSS-ID, identificativo di 6 byte. Nella cosiddetta modalità infrastruttura nella quale i client senza fili sono connessi a un punto di accesso, il BSS-ID corrisponde all’indirizzo MAC del punto di accesso. 20

Wireless Distribution System È possibile inoltre collegare più AP alla rete cablata o tra loro (roaming) creando un Wireless Distribution System. Gli AP in questi casi funzionano come un bridge tra BSS e Wireless Distribution System. 21

Extended Service Set Più BSS collegati tra loro da un Wireless Distribution System, costituiscono un ESS (Extended Service Set). L’ESS appare come un’unica WLAN. 22

Access Point nelle reti domestiche Nelle reti domestiche, l’Access Point funge anche da router-switch spesso dotato anche di funzionalità firewall, e viene collegato a una connessione a Internet a banda larga, per esempio ADSL. La normale portata di un router WLAN è sufficiente a coprire un appartamento, una casa, anche su due piani, o un ufficio. 23

Access Point nelle strutture pubbliche Uno scenario importante è quello rappresentato da ospedali, magazzini o ristoranti che vogliano offrire l’accesso a un database centrale ai propri dipendenti mediante dispositivi mobili come i palmari. L’utilizzo di una periferica mobile che trasmetta attraverso una connessione wireless i dati raccolti a un database centralizzato garantisce tempestività e assicura maggior precisione. Tutto questo non sarebbe possibile senza una rete wireless che faccia da supporto a un database centralizzato e ai dispositivi mobili per la raccolta e la consultazione dei dati. 24

WMAN Le MAN wireless (WMAN) consentono di distribuire dati (Internet, telefonia, on-demand cinema ecc.) su di un agglomerato di case tramite una potente antenna. Il gruppo di lavoro IEEE 802.16 si occupa di questa architettura. Solitamente le WMAN forniscono interconnessioni tra utenti fissi. Per esempio un’azienda può trovare conveniente collegare la sede centrale con un suo vicino centro di distribuzione utilizzando componenti wireless. I Wireless Internet Service Providers (WISP) mettono a disposizione MAN wireless nelle città e nelle aree rurali. 25

Tipologie di connessione WMAN La connessione può essere: point-to-point point-to-multipoint 26

Collegamento WMAN point-to-point Il collegamento point-to-point viene realizzato mediante una coppia di dispositivi che supportino la connettività fissa da un punto all’altro. Tale coppia di dispositivi è solitamente rappresentata da due bridge wireless. I bridge wireless hanno una porta cablata che li collega alla rete aziendale e una porta wireless che li collega a un’antenna direzionale. 27

Collegamento WMAN point-to-multipoint Il collegamento point-to-multipoint prevede: un’antenna centralizzata omnidirezionale (per esempio posta in un edificio ubicato nel centro di una città) una serie di antenne direzionali puntate verso l’antenna centrale (per esempio da una serie di edifici decentrati) 28

WMAN e difficoltà urbane La pianificazione delle WMAN è difficile in ambienti urbani a causa degli edifici che possono ostruire il percorso tra i punti della rete. I raggi infrarossi in particolare richiedono un percorso esente da ostacoli; migliore è la situazione se si usano i segnali radio. 29

WWAN Le WAN wireless (WWAN) offrono applicazioni mobili che coprono vaste aree, come un continente. La necessità di garantire una copertura ampia implica l’utilizzo di tecnologie diverse da quelle utilizzate per le altre reti. Queste tecnologie sono offerte a livello regionale e nazionale dai Wireless Internet Service Providers (WISP) che garantiscono la realizzazione di infrastrutture WWAN per fornire la connettività a grande raggio. Accordi di roaming tra gli operatori di telecomunicazioni permettono poi la connettività a livello globale. Pagando un solo provider, un utente può accedere a servizi Internet su una WWAN da qualsiasi luogo. I costi delle infrastrutture, benché piuttosto alti, possono essere suddivisi tra molti utenti garantendo costi di abbonamento relativamente bassi. 30

Svantaggio WWAN Lo svantaggio delle WWAN è la limitata disponibilità dello spettro in frequenza, che implica basse prestazioni e sicurezza limitata. La velocità di trasmissione varia dai 56Kbps a un massimo di 170Kbps, non distante quindi dalle performance di un modem analogico e ben lontana invece dall’alta velocità assicurata dalle tecnologie a banda larga. Va però considerato che le limitate dimensioni dello schermo, il basso quantitativo di memoria a disposizione e la ridotta capacità di elaborazione dei dispositivi mobili (cellulari, palmari, smartphone ecc.) non richiedono prestazioni elevate in termini di banda. 31

Vantaggio WWAN Il vantaggio della WWAN è quello di consentire di accedere ai servizi Internet mentre si è in viaggio, senza dover aspettare di arrivare in albergo per poter utilizzare la WLAN dall’hotspot WiFi dell’albergo stesso. 32

Vantaggio WWAN Il vantaggio della WWAN è quello di consentire di accedere ai servizi Internet mentre si è in viaggio, senza dover aspettare di arrivare in albergo per poter utilizzare la WLAN dall’hotspot WiFi dell’albergo stesso. 33