La Tecnologia Wireless

 

19 OTTOBRE 2001. Panoramica sulle varie tecnologie wireless di oggi, a cura di D.Pauletto

La Tecnologia WIRELESS

a cura prof. Daniele Pauletto  @

Wireless si riferisce a una tipologia di comunicazione, ad un monitoraggio e a un insieme di sistemi di controllo in cui i segnali viaggiano nello spazio e non su fili o cavi di trasmissione.In un sistema wireless la trasmissione avviene principalmente via radiofrequenza (RF) o via infrarosso (IR). La Tecnologia Wireless consente in un ufficio, in una casa di far dialogare tra loro tutti i dispositivi elettronici presenti. Lo scambio di informazione fra gli strumenti avviene attraverso onde radio, eliminando qualsiasi tipo di connessione fisica tra dispositivi. Per fare ciò ciascun dispositivo deve possedere all'interno  un chip, integrato, in grado di trasmettere e ricevere informazioni nell'etere.

Gli standard per le tecnologie Wireless più utilizzati sono :

DECT
Digital Enhanced Cordless Telecommunications, standard digitale criptato  per telefonini cordless con possibilità di 120 canali su 12 frequenze, evoluzione del cordless analogico, implementa l'interfaccia Gap (Generic Access Profile) ed utilizza la modulazione GMSK, bit rate max 348 Kbps.

DSSS
Direct Sequence Spread Spectrum, tecnologia trasmissione a "frequenza diretta" a banda larga, ogni bit viene trasmesso come una sequenza ridondante di bit, detta chip.Tale metodo è indicato per la trasmissione e ricezione di segnali deboli.Consente l'interoperabilità con le reti wireless attuali a 11 Mbps con le precedenti a 1-2 Mbps

FHSS
Frequency Hopping Spread Spectrum, tecnologia che consente a più utenti di condividere lo stesso insieme di frequenze cambiando automaticamente la frequenza di trasmissione fino a 1600 volte al secondo, al fine di una maggiore stabilità di connessione e di una riduzione delle interferenze tra canali di trasmissione..Lo spectrum spreading consiste in una continua variazione di frequenza utilizzando una modulazione di frequency hopping.Gli hops corrispondono ai salti di frequenza all'interno della gamma assegnata 2,402 Ghz -2,480 Ghz salti di 1 Mhz, complessivamente 79 hops set).L' FHSS è impiegata anche nel protocollo Bluetooth.

Fixed Wireless,
soluzione tecnologica via radio che fornisce servizi di base voce/dati  con copertura ad ampio raggio fino a 25 Km,la trasmissione utilizza una frequenza bassa compresa da 400 Khz a 2Mhz con un bit rate.

IrDA,
Infrared Device Application, tecnologia di interconnessione dati tramite infrarossi bidirezionale point-to-point tra dispositivi posizionati in visibilità reciproca  LoS, line of sight, con range ridotto a 1 - 2 metri e bit rate di 4 Mbps.

IEEE 802.11,
tecnologia per le wireless Lan , con un'unica interfaccia a livello di Data Link e due possibili implementazioni a livello Psysical Layer (infrarosso, non applicato, trasmissione Dfir),  e a onde radio con tecnologia FHSS e DSSS. Tale standard si articola in  802.11a operante a 5,8 Ghz e 40 Ghz   e 802.11b operante a 2,4 Ghz e 11 Mbps, high rate. Il protocollo IEEE 802.11b consente di scegliere automaticamente sia la banda di trasmissione meno occupata, sia l'access point AP in funzione della potenza del segnale e del traffico di rete, permette inoltre di variare la velocità di trasmissione dati bit rate per adattarsi al canale.

HomeRF,
standard per la trasmissione dati in radio frequenza di  dispositivi domestici, con  una frequenza di 2,4 Ghz e un bit rate pari a 1,6 Mbps, utilizza il protocollo Swap .La sua evoluzione 2.0 consentirà un bit rate fino a 10 Mbps e la trasmissione dati/voce con un range di 50 metri, in modalità peer -to-peer o access point.

Bluetooth,
tecnologia di interconnessione wireless low-power (mWatt), in grado di far "comunicare" dispositivi elettronici come i telefoni, stereo, notebook,computer, pda fino ad un massimo di 16 dispositivi, attraverso onde radio a basso raggio emesse da alcuni trasmettitori presenti all'interno di questi dispositivi. Il tutto senza bisogno di alcun cavo di collegamento, ma semplicemente utilizzando le onde radio con frequenza di 2,45Ghz - 2,56 Ghz ( banda ISM). può supportare fino a 7canali dati (asincrono con data rate di 57,6Kbps in upstream e 721Kbps in downstream) e 3 canali voce (sincroni con data rate di 64 kbps).La velocità massima di trasferimento dati, nel suo complesso, è pari a 1Mbps fullduplex con una copertura dai 10 ai 100 metri.

HyperLan2,
Standard per comunicazione wireless, Wlan che utilizza una frequenza di 5 Ghz con bit rate sino a 54 Mbps, consente un range fino a 100 metri,per applicazioni multimediali di tipo home.

SST
Spread Spectrum Tecnology, molte wireless Lan utilizzano tale tecnologia che pur consumando una maggior banda rispetto una normale trasmissione radio, permette una miglior ricezione di segnali deboli.Le tecniche impiegate sono FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum Technology) e  DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).

Wipll
Wireless Ip local, loop,tecnologica via radio che fornisce servizi di base voce/dati  con copertura ad ampio raggio, utilizza una frequenza  da 2Ghz a 5Ghz con un bit rate di 4 Mbps

Wireless Lan
Una wireless local area network ,WLan, è un sistema di comunicazione flessibile e implementabile nella sua estensione , o alternativo ,ad una rete fissa wired Lan).In una Wlan viene utilizzata una tecnologia di radio frequenza RF per la trasmissione e la ricezione dei dati, minimizzando la necessità di connessioni via cavo (wired), favorendo così una discreta mobiltà.

Una rete wireless può essere un'estensione di una normale rete cablata, supportando tramite un acces point, la connesione a dispositivi mobili e a dispositivi fissi (pc).In generale le architetture per sistemi wireless sono basate due tipologie di dispositivi:

• Access Point (Ap)
• Wireless Terminal (WT)

Gli access point sono bridge che collegano la sottorete wireless con quella cablata, come abbiamo detto, mentre i wireless terminal sono dei dispostivi  che usufruiscono dei servizi di rete. Gli AP possono essere implementati in hardware (esistono dei dispositivi dedicati) che in software appoggiandosi per esempio ad un pc, o notebook dotato sia dell’interfaccia wireless sia di una scheda ethernet. I WT possono essere qualsiasi tipo di dispositivo come per esempio notebbok, palmari, pda, cellulari, o apparecchiature che interfacciano standard IEEE 802.11, o sistemi consumer su tecnologia Bluetooth.

Il protocollo IEEE 802.11 e le sue applicazioni

Agli inizi degli anni novanta fu approvato lo standard IEEE 802.11 che dettava le specifiche a livello fisico e datalink per l’implementazione di una rete LAN wireless.Tale standard consentiva un data rate di 1 o 2 Mbps usando la tecnologia basata su onde radio nella banda 2.4 GHz o su raggi infrarossi. La limitata velocità dello standard determinò uno scarso successo e diffusione. L'evoluzione di tale tecnologia diversi anni dopo ,1997, portò alla sua evoluzione IEEE 802.11b, denominato anche Wi-Fi, consentendo una trasmissione dai 5.5 ai 11 Mbit/s oltre a mantenere la compatibilità con lo standard precedente. Questo standard ha avuto e sta avendo successo perché molte industrie leader nel settore Nokia, 3Com, Apple, Cisco System, Intersil,Compaq, IBM,... lo hanno riconosciuto e  hanno fondato nel 1999 il  WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) con l' obiettivo della certificazione, dell' interoperabilità e compatibilità tra i prodotti.

Il protocollo IEEE 802.11b consente:

• di poter variare la velocità di trasmissione dati per adattarsi al canale
• un data rate fino a 11 Mbps
• la possibilità di scelta automatica della banda di trasmissione meno occupata
• la possibilità di scelta automatica dell'access point in funzione della potenza del segnale e del traffico di rete
• di creare un numero arbitrario di celle parzialmente sovrapposte permettedo il roaming in modo del tutto trasparente.

Una WLan consente una velocità massima di trasmissione dati bit rate) pari a 11Mbps al di sotto di una rete wired ma superiore alle possibilità consentita dai terminali mobili comuni.Tra i possibili  vantaggi offerti da una Wlan, possiamo elencare:

• installazione veloce e semplice, rispetto alla stesura dei cavi,canaline... di una rete cablata
• installazione flessibile
• mobilità con un accesso delle informazioni real time ovunque ci si trova all'interno del network wireless
• scalabilità, consentendo una variegata tipologia/possibilità di configurazione, utilizzando specifiche applicazioni e installazioni
• possibile riduzione dei costi in certe situazioni, o a lungo termine

La trasmissione e ricezione wireless (Tx / RX) opera sui 2.4 GHz, con potenze di trasmissione dai 10-20 mW fino ai 100mW.

La copertura di una cella radio varia da 20 metri a oltre 300 metri, in relazione alla tipologia degli ambienti, con una possibilità di collegamento da 10 a 250 utenze per Ap, in funzione del modello e della tecnolgia impiegata.

Gli standard di comunicazione usati consentono ad un WT di inviare via radio all’Ap i dati che poi instraderà , verso un'eventuale sottorete cablata o ad un’altro WT.

Per il futuro sono previsti nuovi standard di sviluppo che consentiranno una maggior velocità di trasferimento dati, e una maggior sicurezza dei dati tutto a vantaggio della Mobility.


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