L’ultima generazione del Wi-Fi, nota come Wi-Fi 6, porta con sé alcuni miglioramenti significativi nelle prestazioni che mirano a risolvere i limiti nelle generazioni precedenti. Sebbene molti router e client siano già disponibili con chip che utilizzano la certificazione 802.11ax, il Wi-Fi 6 è appena all’inizio del suo lancio.
Entrerà a far parte della specifica ufficiale IEEE nel settembre 2020. Ciò sta inaugurando un’ondata di dispositivi aggiornati che promuovono nuove funzionalità wireless, contribuendo allo sviluppo delle reti di prossima generazione con più velocità e meno congestione. Prima di andare troppo lontano, è importante capire che 802.11ax, noto anche come “wireless ad alta efficienza”, viene identificato comunemente con l’acronimo di Wi-Fi 6. È solo più facile dire Wi-Fi 6 che 802.11ax. Si tratta di un nuovo standard stabilito da Wi-Fi Alliance, con le generazioni precedenti ora conosciute come Wi-Fi 5 (802.11ac) e Wi-Fi 4 (802.11n). Questa convenzione di etichettatura dovrebbe apparire sui dispositivi come mostrato di seguito.
Tecnicamente, Wi-Fi 6 ha una velocità dati per utente singolo che è del 37% più veloce del 802.11ac, con quattro volte la portata per utente in ambienti affollati, oltre a una migliore efficienza energetica che dovrebbe tradursi in un aumento della durata della batteria del dispositivo.
Per ottenere questi miglioramenti, l’802.11ax implementa una serie di modifiche tra cui diverse tecnologie multiutente che sono state prese in prestito dall’industria cellulare: vale a dire MU-MIMO e OFDMA; tecniche che migliorano notevolmente la capacità e le prestazioni consentendo più connessioni simultanee e un completo uso dello spettro di rete. Gli utenti che aggiornano il proprio hardware possono aspettarsi alcuni miglioramenti da queste tecnologie, specialmente nel tempo con l’aumentare del numero di dispositivi per famiglia: alcune stime suggeriscono che ci saranno fino a 50 nodi per casa entro il 2022.
Sebbene il Wi-Fi 6 non sia progettato per aumentare significativamente la velocità di download, le nuove funzionalità brilleranno davvero con l’aumentare del numero di dispositivi in un’area. In ultima analisi, ciò contribuirà a gettare le basi per il numero di nodi previsti per le prossime infrastrutture intelligenti. Oltre ad affrontare la sovrapposizione della copertura dall’enorme numero di dispositivi e implementazioni di reti emergenti con il lancio dell’IoT, Wi-Fi 6 sarà attrezzato per gestire la domanda sempre crescente di velocità di dati multiutente.
Complessivamente, Wi-Fi 6 si basa su 802.11ac con oltre 50 funzionalità aggiornate, sebbene non tutte siano incluse nelle specifiche finali. Ecco alcuni dei principali vantaggi del Wi-Fi 6:
- Più larghezza di banda complessiva per utente per lo streaming ultra HD e in realtà virtuale
- Supporto per più flussi di dati simultanei con maggiore velocità effettiva
- Più spettro radio totale (2,4 GHz e 5 GHz, eventualmente bande a 1 GHz e 6 GHz)
- Questo spettro è suddiviso in più canali per consentire più vie di comunicazione
- I pacchetti contengono più dati e le reti possono gestire diversi flussi di dati contemporaneamente
- Prestazioni migliorate (fino a 4x) alla portata massima di un punto di accesso
- Migliori prestazioni / robustezza in ambienti esterni e multi-percorso
- Capacità di scaricare il traffico wireless dalle reti cellulari in cui la ricezione è scarsa
802.11n VS 802.11ac VS 802.11ax
| 802.11n (Wi-Fi 4) | 802.11ac Wave 2 (Wi-Fi 5) | 802.11ax (Wi-Fi 6) | |
| Rilasciato | 2009 | 2013 | 2019 |
| bande | 2,4 GHz e 5 GHz | 5GHz | 2,4 GHz e 5 GHz, fino a 1 GHz – 6 GHz alla fine |
| Canale di banda | 20 MHz, 40 MHz (40 MHz opzionale) | 20MHz, 40MHz, 80MHz, 80 + 80MHz e 160MHz (supporto 40MHz reso obbligatorio) | 20 MHz / 40 MHz a 2,4 GHz, 80 MHz, 80 + 80 MHz e 160 MHz a 5 GHz |
| Spaziatura sottoportante | 312.5kHz | 312.5kHz | 78,125 kHz |
| Durata simbolo OFDM | 3,6us (intervallo di guardia breve) 4us (intervallo di guardia lungo) | 3.2us (0.4 / 0.8us prefisso ciclico) | 12.8us (prefisso ciclico 0.8 / 1.6 / 3.2us) |
| Modulazione più alta | 64-QAM | 256-QAM | 1024-QAM |
| Velocità dati | Da 54 Mb / sa 600 Mb / s (massimo 4 flussi spaziali) | 433 Mb / s (80 MHz, 1 flusso spaziale) 6933 Mb / s (160 MHz, 8 flusso spaziale) | 600 Mb / s (80 MHz, 1 flusso spaziale) 9607,8 Mb / s (160 MHz, 8 flussi spaziali) |
| Configurazione del canale | Singolo utente MIMO e OFDM | MIMO utente singolo e OFDM Wave 1, MIMO multiutente e OFDM Wave 2 | Multi utente MIMO e OFDMA |
Rilasciato nel 2013, 802.11ac (ora noto anche come Wi-Fi 5) è stato standardizzato per la fine del 2013. Sebbene questa specifica sia ampiamente adeguata per l’uso domestico tipico di oggi, utilizza solo bande nello spettro 5GHz e manca del livello delle tecnologie multiutente che supporterà un numero crescente di dispositivi connessi contemporaneamente.
Come punto di riferimento per i cambiamenti in arrivo con il Wi-Fi 6, ecco cosa ha ampliato 802.11ac (Wi-Fi 5) su 802.11n (Wi-Fi 4):
- Canali più ampi (80 MHz o 160 MHz contro un massimo di 40 MHz nella banda da 5 GHz)
- Otto flussi spaziali invece di quattro
- Modulazione 256-QAM contro 64-QAM (trasmette più bit per simbolo QAM)
- Multi-User MIMO (MU-MIMO) su 802.11ac Wave 2, che consente quattro connessioni downlink contemporaneamente invece di una sola su Single-User MIMO (ancora 1×1 su uplink)
La specifica è retrocompatibile con gli standard precedenti, incorporando sia i 2,4 GHz che 5 GHz insieme alla possibilità di espandere lo spettro radio per includere bande a 1 GHz e 6 GHz quando diventano disponibili.
Forse più degne di nota sono le tecnologie che utilizzeranno questa larghezza di banda. Con più portata disponibile, il Wi-Fi 6 può suddividere la larghezza di banda in sottocanali più stretti, creando più strade per la comunicazione tra client, punti di accesso e abilitando il supporto per dispositivi aggiuntivi su una determinata rete. Nel vecchio 802.11n, si potevano essenzialmente avere solo 3 canali separati attivi contemporaneamente poiché c’era tanta sovrapposizione. Ciò rende le aree affollate come gli appartamenti un disastro, poiché il segnale del router delle varie abitazioni interferisce a vicenda. 802.11ac ha aggiunto spazio extra nella banda 5GHz, ma 802.11ax fa un lavoro migliore nel gestirlo.
Un’altra area da considerare sono le prestazioni multi-dispositivo su una singola rete. Questo è noto come Multiple-Input Multiple-Output e consente a un singolo dispositivo di comunicare su più canali contemporaneamente. Fondamentalmente è come avere diversi adattatori wireless collegati alla stessa rete. L’estensione di questo sull’estremità del punto di accesso è chiamata MU-MIMO o Multi-User MIMO. Come suggerisce il nome, consente a un punto di accesso di connettersi a più utenti contemporaneamente tramite MIMO.
Mentre il Wi-Fi 5 può servire quattro utenti in downstream contemporaneamente grazie a MU-MIMO (un notevole miglioramento rispetto al MIMO per utente singolo su Wi-Fi 4) questa funzione non è un requisito ed è stata aggiunta solo nei dispositivi 802.11ac più recenti. Sulla carta, l’802.11ax porterà a otto utenti sia in uplink che in downlink, con la possibilità di fornire quattro stream simultanei a un singolo client.
Tuttavia, è probabile che l’uplink MU-MIMO non sia molto utile. Pochissimi dispositivi attuali possono beneficiare di quattro flussi spaziali, molto meno degli otto supportati su Wi-Fi 6, poiché la maggior parte degli smartphone e laptop dotati di MU-MIMO hanno solo antenne radio MIMO 2×2: 2 o 3×3: 3.
Questa formattazione del numero (AxB: C) viene utilizzata per dimostrare la quantità massima di antenne di trasmissione (A), la quantità massima di antenne di ricezione (B) e la quantità massima di flussi di dati spaziali (C) supportati da una radio MIMO. Mentre un dispositivo Wi-Fi deve supportare MU-MIMO per beneficiare direttamente di tale tecnologia, l’hardware senza chip MU-MIMO dovrebbe beneficiare indirettamente del tempo di trasmissione aggiuntivo disponibile sui punti di accesso abilitati MU-MIMO.
Per aiutarvi a capire meglio il discorso: invece di un impiegato che serve una singola linea di clienti individualmente, la combinazione di MU-MIMO e OFDMA può essere equiparata ad avere molti impiegati e molte linee, con ogni impiegato in grado di servire più clienti contemporaneamente. Inoltre, 802.11ax informa i client in modo più chiaro quando è disponibile un router invece di farli contendere per l’accesso.
OFDMA – Wi-Fi 6 introduce anche il supporto per up e downlink “Orthogonal Frequency-Division Multiple Access” (OFDMA), uno schema di modulazione che è equiparato a una versione multiutente di OFDM (la specifica su 802.11ac / n). OFDMA ridurrà la latenza, aumenterà la capacità e migliorerà l’efficienza consentendo a un massimo di 30 utenti contemporaneamente di condividere un canale. Questo non deve essere confuso con il multiplexing a divisione di frequenza ortogonale (OFDM) che è qualcosa di diverso.
OFDMA consente una migliore allocazione delle unità di risorse in una data larghezza di banda. Incorporato su Wi-Fi 6 in modo che più client (fino a 30) possano condividere lo stesso canale invece di aspettare, migliorando anche l’efficienza combinando diversi tipi di traffico. OFDMA viene confrontato come una versione multiutente di OFDM.
Per semplificare eccessivamente, OFDM divide un canale in diverse sotto-parti che consentono più flussi di dati paralleli. Tuttavia, ogni utente deve utilizzare la propria sotto-aprte completa. OFDMA d’altra parte li suddivide ulteriormente in Unità di risorse che possono essere assegnate individualmente. Questa allocazione è la chiave del vantaggio in termini di prestazioni di OFDMA.
1024-QAM: il prossimo grande miglioramento delle prestazioni è un salto da 256-QAM a 1024-QAM. Quando un dispositivo wireless trasmette un messaggio, deve inviare un segnale analogico poiché non è possibile trasmettere direttamente dati binari. Questo segnale analogico ha due parti note come ampiezza (quanto è potente il segnale) e quadratura (quanto il segnale viene spostato da un punto di riferimento). Controllando la quadratura e l’ampiezza, possiamo trasmettere efficacemente dati digitali su un segnale analogico.
Il sistema 256-QAM utilizzato in 802.11ac divide sia l’ampiezza che la quadratura in 16 livelli predefiniti. Ciò fornisce un totale di 256 (16 * 16) valori di trasmissione possibili e consente fino a 8 bit per trasmissione (2 ^ 8 = 256). La tecnologia del trasmettitore e del ricevitore è notevolmente avanzata dall’introduzione dello standard 802.11ac, quindi ora siamo in grado di assegnare valori più precisi alle trasmissioni. Invece di dividere la quadratura e l’ampiezza di una trasmissione in 16 possibili valori, 802.11ax può dividerla in un massimo di 32 livelli. Questo ci dà 1024 (32 * 32) valori di trasmissione possibili e fino a 10 bit per trasmissione.
Ovviamente, poiché impacchettiamo sempre più dati nella stessa quantità finita di risorse, anche la sensibilità e precisione devono aumentare. Un piccolo errore nella ricezione di un segnale 256-QAM potrebbe non causare problemi, ma poiché 1024-QAM racchiude simboli molto più vicini, lo stesso errore potrebbe causare la decodifica di un valore errato. I dispositivi sono abbastanza intelligenti da sapere che se molte trasmissioni vengono decodificate in modo errato, dovrebbero passare a uno schema inferiore.
1024-QAM può portare a una velocità dati teorica a flusso singolo di 600 Mb / s utilizzando un canale a 80 MHz che è migliore del 39% rispetto alla velocità dati teorica a flusso singolo di 433 Mb / s di Wi-Fi 5.
Wi-Fi 6E : Espansione del Wi-Fi 6 per includere i 6 GHz
Wi-Fi 6E è il nome di una nuova estensione allo standard Wi-Fi 6, questo va ad indicare che è in grado di supportare le nuove frequenze a 6 GHz. Ciò aggiungerà più spettro radio, portata e latenza inferiore.
Leader del settore come Qualcomm hanno stabilito che un’adeguata qualità del servizio sulle reti future richiederà uno spettro maggiore di quello che 2,4 GHz o 5 GHz possono fornire. La banda a 2,4 GHz è stata a lungo saturata da dispositivi elettronici comuni come le microonde. L’altra opzione, 5 GHz, ha uno spettro insufficiente per canali con larghezza di banda più ampia (come 80 MHz o 160 MHz) e porzioni di 5 GHz sono soggette a restrizioni che ne limitano l’uso.
All’inizio del 2020, la FCC ha dato l’approvazione ufficiale al Wi-Fi per estendere la sua portata a un’enorme fascia di nuovo spettro radio nella banda a 6 GHz negli Stati Uniti. Nello specifico, il nuovo standard Wi-Fi 6E avrà accesso a 1.2 GHz, o 1.200 MHz di spettro radio, che vanno da 5,9 GHz a 7,1 GHz (incorporando tutte le frequenze a 6 GHz in mezzo, da qui i riferimenti al 6 GHz).
Il Wi-Fi standard sta affrontando una carenza di spettro a causa del numero crescente di dispositivi utilizzati in tutto il mondo, l’aggiunta del 6 GHz aiuterà a mitigare questo problema. Una volta attivato, il 6 GHz faciliterà la continua crescita del Wi-Fi, oltre ad altri vantaggi come dimensioni dei canali più ampie e minori interferenze dai dispositivi Wi-Fi 4 (802.11n) e Wi-Fi.
Per mettere in prospettiva il nuovo spettro radio, anche le connessioni più ampie per l’onda 5G, il tipo più veloce di connessione 5G disponibile, sono limitate a 800 MHz. In altre parole, le nuove connessioni Wi-Fi hanno accesso a quasi 1,5 volte la quantità di frequenze su cui trasmettere come le connessioni 5G più veloci.
In teoria, ciò significa che le velocità di connessione Wi-Fi 6E potrebbero rivelarsi significativamente più veloci anche rispetto al 5G. Inoltre, a causa delle leggi fondamentali della fisica e della propagazione del segnale, la copertura Wi-Fi 6E può effettivamente essere più ampia dell’onda 5G. L’impatto eccellente del Wi-Fi 6E si avrà nelle aree altamente congestionate. I router avranno canali più ampi con cui lavorare per ospitare più dispositivi a velocità di trasmissione elevate.
Wi-Fi 6 o 802.11ax è solo uno dei tanti standard wireless in arrivo per soddisfare la varietà di richieste di rete dei diversi dispositivi. 802.11ad / ay porterà velocità multi-gigabit attraverso l’uso di frequenze di onde millimetriche. All’estremità opposta dello spettro, 802.11ah è progettato per una potenza ultra bassa e potrebbe comportare una durata della batteria più elevata.
Conclusione: una vista dall’alto del Wi-Fi 6
Pensato per sostituire sia l’802.11ne l’802.11ac come prossimo standard WLAN, l’802.11ax o il Wi-Fi 6 offrirà notevoli aumenti dell’efficienza di rete e della capacità per i centri abitati densamente popolati; con miglioramenti moderati alle velocità di picco dei dati, che saranno sostenute meglio attraverso più dispositivi contemporaneamente. Come ama dire Qualcomm , “il problema non è quanto velocemente possa andare il Wi-Fi, ma se la rete Wi-Fi ha una capacità sufficiente per gestire la crescente domanda di molti dispositivi e servizi connessi”.
Al momento non ci sono molti client Wi-Fi 6, quindi l’adozione richiederà un po’ di tempo. I miglioramenti di questa generazione non si faranno sentire fino a quando una porzione più ampia di dispositivi non utilizzerà lo standard. Come al solito, Wi-Fi 6 è retrocompatibile, ma i dispositivi meno recenti non saranno in grado di sfruttare le nuove funzionalità.
Considerando il Wi-Fi 6 in modo più ampio, l’aumento del supporto multiutente e in particolare l’aumento delle connessioni simultanee arrivano insieme a una crescente domanda di dati degli utenti. Questi dati verranno raccolti dai dispositivi IoT e utilizzati per scopi quali l’apprendimento automatico, l’alimentazione dell’intelligenza artificiale, il futuro della tecnologia nel suo complesso e un’economia digitale in crescita. Come accennato nell’introduzione di questo articolo, i router sono già disponibili in con specifiche 802.11ax, aspettiamo solo che la maggior parte dell’utenza se ne dotino per ottenere un reale vantaggio prestazionale.
