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Tecnologie Wireless Appunti Prof.ssa Maria Rosaria Petrachi Tecnologie Wireless “Il termine wireless, cioè “senza fili”, si riferisce ai sistemi e alle tecnologie di comunicazione tra dispositivi elettronici che non fanno uso di cavi “. La trasmissione wireless avviene attraverso l’aria e utilizza le onde elettromagnetiche. Le onde si propagano nell’aria eseguendo delle oscillazioni. Il numero delle oscillazioni al secondo si chiama frequenza e si misura in hertz (Hz). Lunghezza d’onda: misura la distanza tra due valori massimi consecutivi dell’onda e si indica con la lettera greca lambda (ℷ). La lunghezza d’onda è inversamente proporzionale alla frequenza. La velocità delle onde elettromagnetiche è costante ed è uguale al prodotto tra la lunghezza d’onda e la frequenza: c= ℷ*f Dove c rappresenta la velocità; f rappresenta la frequenza e ℷ la lunghezza d’onda. Le onde elettromagnetiche sono descritte dallo spazio elettromagnetico (EM) che rappresenta le onde al variare della frequenza. Le tecnologie wireless utilizzano le onde elettromagnetiche per trasportare le informazioni tra i diversi dispositivi. Alcune parti dello spettro elettromagnetico sono regolate dai governi e concesse in licenza a varie organizzazioni per applicazioni specifiche. Alcune aree dello spettro sono libere, possono essere utilizzate senza chiedere autorizzazioni speciali e sono riconosciute come ISM – Industrial Scientific Medical.
Sono stati sviluppati numerosi standard per garantire che i dispositivi wireless possano comunicare. Essi specificano, ad esempio: lo spettro delle radio frequenze utilizzato, la velocità di trasmissione, la distanza, ecc. L'organizzazione principale responsabile per la creazione degli standard wireless è l'IEEE. Vediamo alcuni vantaggi che si hanno con le tecnologie wireless Mobilità: gli utenti si possono spostare continuando a utilizzare il proprio dispositivo e si possono connettere alle reti Wi-Fi Connettività a breve termine: è possibile creare reti ad hoc, ad esempio per una riunione, un evento, una manifestazione, ecc; Scalabilità: è semplice aggiungere ulteriori utenti ad una WLAN Facilità di implementazione: Le reti wireless sono molto utili nei casi in cui il cablaggio non è conveniente (es. palazzi antichi), e nell’uso dei dispositivi mobili.
Accesso al mezzo di trasmissione Nelle reti wireless la modalità di trasmissione è sempre half-duplex. Se due stazioni trasmettono contemporaneamente si ha una collisione. Per evitare collisioni bisogna regolamentare l’utilizzo del mezzo di trasmissione. I dispositivi wireless che trasmettono sullo stesso intervallo di frequenze creano interferenze in una rete Wi- Fi. I dispositivi elettronici domestici, come i telefoni cordless, altre reti wireless e i monitor per bambini, possono utilizzare questa stessa gamma di frequenze. Questi dispositivi possono rallentare le prestazioni Wi-Fi e potenzialmente interrompere le connessioni di rete. Canali I canali vengono creati dividendo lo spettro RF disponibile. Ogni canale è in grado di trasportare una conversazione diversa. Più AP possono funzionare in stretta vicinanza tra loro a condizione che utilizzino canali diversi per la comunicazione. Alcune delle tecnologie wireless a 5 GHz combinano più canali per creare un singolo canale più ampio, che fornisce maggiore larghezza di banda e aumenta la velocità di trasmissione. Il Ptotocollo CSMA/CA La tecnologia wireless utilizza un metodo di accesso denominato Carrier Sense Multiple Access con Collision Avoidance (CSMA / CA). CSMA / CA crea una prenotazione sul canale per una conversazione specifica tra i dispositivi. Mentre è attiva una prenotazione, nessun altro dispositivo può trasmettere sul canale, così si evitano possibili collisioni. How does this reservation process work? If a device requires use of a specific communication channel in the wireless network, it must ask permission from the AP. This is known as a Request to Send (RTS). If the channel is available, the wireless access point (AP) will respond to the device with a Clear to Send (CTS) message indicating that the device may transmit on the channel. A CTS is broadcast to all devices within the network. Therefore, all devices in the network know that the requested channel is now in use. When the conversation is complete, the device that requested the channel sends another message to the AP known as an Acknowledgment (ACK). The ACK indicates to the AP or the router that the channel can be released. This message is also broadcast to all devices on the WLAN. All devices within the network receive the ACK and know that the channel is now available.
Si divide la frequenza in tanti canali e si assegna ad ogni canale una WLAN identificata da un SSID. In questo modo più reti wireless possono comunicare sulla stessa frequenze senza che si verifichino collisioni. Acronimi: vedere anche il corso Cisco modulo 2 capitolo 12 SSID – Shared Service Set Identifier: identificativo di una rete wireless. Un SSID è case sensitive e non può superare i 32 caratteri. I dispositivi wireless inseriscono nell’intestazione dei frame l’SSID con il quale sono stati configurati. BSS - Basic Service Set: un’area limitata utilizzata da un Access Point IBSS - Independent Basic Service Set o Rete ad hoc Una rete ad-hoc è costituita da due o più client in connessione peer-to-peer. L’area coperta da questo tipo di rete viene definita (IBSS). Una rete ad-hoc può andare per bene per pochi client. BSS - Basic Service Set o Rete ad infrastruttura. Una rete ad infrastruttura è una rete con molti client che richiedono l’uso di un dispositivo intermedio (AP, router wireless) per poter comunicare. Nelle reti di questo tipo (infrastructure mode) i client non possono comunicare direttamente tra loro, ma ogni host deve preventivamente ottenere il permesso dall’AP. L’area coperta da un AP è chiamata cella o Basic Service Set (BSS). DS - Distribution System: Il DS rappresenta una backbone cablata e si utilizza quando è necessario estendere l’area di copertura connettendo più AP. Si ha così un maggiore numero di celle che, se parzialmente sovrapposte, consentono ad un host di spostarsi da una cella all’altra senza perdere connettività. ESS - Extended Service Set: L’intera WLAN, comprendente le varie celle, i loro rispettivi Access Points ed il Distribuition System, è visto come un’unica rete 802.11 che va sotto il nome di Extended Service Set.
Nelle nostre case è presente un dispositivo multifunzione: Standard wireless ITE 6.0 paragr. 7.2.2. Lo standard IEEE 802.11, o Wi-Fi, si riferisce a un gruppo di standard che specificano le frequenze radio, le velocità e altre funzionalità delle WLAN. Negli anni sono state sviluppate varie implementazioni dello standard IEEE 802.11. Gli standard 802.11a, 802.11b e 802.11g devono essere considerati standard obsoleti (legacy). Per le nuove WLAN si consigliano dispositivi conformi a IEEE 802.11ac. Per le WLAN esistenti è consigliato il passaggio allo standard 802.11ac quando si acquistano nuovi dispositivi. Confronto degli standard 802.
Dal corso R&SW capitolo 4 Appendice: Figure A4-3: 802.11 Standards Confronto tra i diversi standard Le differenze tra i vari standard si riferiscono a: Velocità o larghezza di banda Copertura del segnale (range) Frequenza La larghezza di banda (i dati trasmessi in 1 secondo e quindi la velocità) indicata rappresenta un valore massimo teorico, il valore effettivo è inferiore. Bisogna considerare la distanza tra il client e l’AP, eventuali interferenze, ecc. N.B. In una rete wireless la banda è condivisa tra i vari client che si collegano alla rete, maggiore è il numero di client minore è la banda a disposizione per ognuno. Es. se ci sono 10 client la velocità è divisa per 10. Range: massima distanza che può avere un dispositivo mobile dall’access point (AP). C’è una grande variabilità; ad esempio bisogna tener conto se si sta operando in un ambiente aperto o chiuso. Dalla tabella si può osservare che il raggio di copertura delle rete wireless, è inferiore rispetto a quello delle reti cablate. N.B. Nelle reti wireless la trasmissione è half duplex: o si trasmette o si riceve. A partire dal protocollo 802.11n è presente la tecnologia MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output). Questa tecnologia permette che: 2 client possano ricevere i segnali nello stesso momento sulla stessa frequenza o Ogni client ha uno stream spaziale dedicato o Non ci sono collisioni o Diventa possibile una trasmissione di tipo full-duplex. Nella trasmissione wireless un’antenna trasmette onde elettromagnetiche che possono essere ricevute da un ricevitore a una certa distanza. Tecnologia MIMO presente a partire dallo standard 802.11n
