3. Dov'è la fregatura ?


E ovviamente ci sono anche diversi "ma"...

Il Wi-Fi 6 porta in dote sicuramente dei grossi miglioramenti per quanto riguarda la copertura di grandi superfici ad alta densità di client e, quando lo standard si diffonderà, le reti Wi-Fi faranno un grosso passo avanti per quanto ne riguarda la fruibilità e la velocità in generale.

Le considerazioni che seguono si applicano più o meno proporzionalmente e con qualche eccezione specifica a tutte le generazioni di Wi-Fi passate, presenti e (per quanto ne sappiamo ora) future, quindi non sono da intendere come critiche ad una tecnologia nata male o sfortunata ma, semplicemente, constatazioni derivanti dall'analisi di quanto scritto in precedenza, in larga parte applicabili a tutte le generazioni di Wi-Fi.

In prima battuta, così ce lo togliamo dai piedi, il costo: tutta questa intelligenza introdotta per la gestione dei segnali ha un costo e non è contenuto, almeno non per ora, quindi il prezzo dei dispositivi "Wi-Fi 6 certified" è relativamente alto.

Si tratta però della tecnologia top di gamma (quindi ci siamo abituati) e questo seguirà la normale curva dei prezzi che abbiamo sempre visto.

"Wi-Fi 6 certified"? In precedenza abbiamo accennato al fatto che lo standard definitivo per il protocollo IEEE 802.11ax sarà ratificato solo attorno a settembre 2020, motivo per cui i dispositivi che si trovano in commercio adesso di fatto sono dei "draft", delle "bozze", basati su uno standard non definitivo.

Secondo questo whitepaper di Huawei tutte le "key feature" sono già state "finalized" con la Draft 3.0 dello standard e il documento suggerisce che eventuali modifiche potranno essere implementate via aggiornamenti del firmware.

Sappiamo però tutti che una cosa sono i dispositivi enterprise, supportati magari per parecchi anni, e un'altra i dispositivi consumer, dove gli aggiornamenti dei firmware possono arrivare con molta calma o non arrivare affatto.

Sappiamo, poi, che è già prevista l'introduzione del supporto alle frequenze nella banda dei 6GHz (se e quando la ITU le rilascerà), il che significherà nuovo hardware perché le radio Wi-Fi 6 attuali non sono in grado di gestire quelle frequenze.

Inoltre, un articolo scritto da una marketing engineer di Aruba (una compagnia di proprietà di Hewlett Packard Enterprise Company) di inizio 2019 riporta l'indicazione secondo cui l'introduzione del MU-MIMO in uplink sarebbe posticipata al "Wave 2 of 11ax".

Magari si sbaglia oppure questo posticipo è solo per i dispositivi Aruba (non abbiamo trovato una indicazione chiara in merito), certo è che, consultando il "Product Finder" sul sito della Wi-Fi Alliance® per diversi dispositivi certificati "Wi-Fi 6", viene riportato effettivamente solo il "DL MU-MIMO".

Per sostenere adeguatamente il nuovo standard è necessaria anche un'infrastruttura che sia in grado di supportare link multi-gigabit, altrimenti lo sforzo fatto per migliorare la parte in aria verrebbe vanificato dal collo di bottiglia dato dall'interfacciamento con la parte alle spalle dell'AP: molti apparati router/AP Wi-Fi 6 integrano infatti almeno una porta a 2,5Gbit/s in luogo della tradizionale Gigabit Ethernet, proprio per poter sostenere il data rate messo a disposizione dal nuovo protocollo.

Come mai "solo" 2,5Gbit/s se la velocità massima messa a disposizione dal link è prossima ai 10Gbit/s?

Perché, anche stavolta, il data rate del link consentito dal protocollo è di 9,6Gb/s al massimo, aggregando tutti gli 8 SS (Spatial Streams) previsti: ad oggi, almeno per la fascia home/soho o in generale consumer, non ci risulta che ci siano in commercio access point o router con AP integrato in grado di supportare più di 4 SS contemporanei, il che significa un throughput massimo di 4,8Gb/s.

Infine, con una semplificazione che potrebbe essere eccessiva ma che chiarisce il concetto, possiamo dire che le trasmissioni Wi-Fi sono half-duplex (significa che un dispositivo mentre trasmette non può contemporaneamente anche ricevere) contrariamente ai link Ethernet che sono full-duplex (il flusso dei dati può viaggiare contemporaneamente sia in trasmissione che in ricezione), quindi, mediamente, per servire un link 4,8Gb/s half-duplex un 2,5Gb/s full-duplex è generalmente sufficiente, anche se potrebbe risultare limitante in alcuni scenari.

Mettiamoci anche che non esistono ancora (a quanto ne sappiamo) in commercio adattatori lato dispositivo client o, in generale, terminali Wi-Fi 6 che implementino più di 2 SS, il che abbatte ulteriormente a 2400Mb/s il massimo "physical layer (PHY) rate" negoziabile tra AP e il singolo client Wi-Fi 6.

Ma non vi preoccupate: normalmente in un dispositivo consumer Wi-Fi 6 la porta a 2,5Gbit/s è la sola porta WAN (quindi, in assenza di una connessione WAN a 2,5Gbit, rimane largamente inutilizzata), mentre le porte verso la LAN sono frequentemente delle normali porte Gigabit Ethernet che, quindi, risultano ulteriormente limitanti per tutto il traffico verso i client della rete locale come NAS o altri servizi collegati alla rete cablata.

Quanto sopra, sempre a patto di poter utilizzare in maniera ottimale canali con ampiezza di 160MHz: in Italia (per la regolamentazione nazionale delle bande di frequenza) i canali a 160MHz necessari per raggiungere queste velocità e di cui è consentito l'uso sono solo 2 quindi, almeno fino all'introduzione delle frequenze sui 6GHz che dovrebbero portarne altri, se lo standard dovesse prendere piede c'è il rischio concreto di un sovraffollamento dei canali (con quello che comporta in termini di interferenze, di cui abbiamo parlato in precedenza).

Come se non bastasse, alcuni router/AP Wi-Fi "implementano" un supporto ai 160MHz ottenuto come aggregazione di due canali da 80MHz, che non è la stessa cosa in termini di velocità risultante di una vera trasmissione su un singolo canale a 160MHz.

Infine, la QAM-1024 necessaria per raggiungere le massime prestazioni è vero che è parte integrante dello standard e deve essere supportata dai router/AP perché possano ottenere la certificazione Wi-Fi 6 ma, per essere utilizzabile, deve essere gestita anche da parte del client e non abbiamo trovato conferma certa che il supporto alla QAM-1024 sia mandatorio anche per i terminali "client".

Sono tante le cose da controllare quando si sceglie un prodotto piuttosto che un altro e reperire queste informazioni in maniera dettagliata è sempre più difficile, dato che ormai le "schede tecniche" dei dispositivi che compriamo sembrano sempre più spesso essere brochure pubblicitarie e risultano molto superficiali.

Aggiungiamo, inoltre, che la QAM-1024 richiede un segnale estremamente pulito e chiaro, il che significa poche interferenze e la necessità di rimanere molto vicini alla stazione trasmittente (riprendendo ancora l'esempio della tavola optometrica, se le interferenze sono talmente rilevanti da impedire di leggere i caratteri più piccoli allora sarà per forza necessario usare una QAM diversa per trasmettere il segnale).

Purtroppo non abbiamo ancora trovato l'indicazione chiara di una misura che permetta ad un comune mortale (cioè a chiunque una indicazione del tipo "-47 dB PA EVM" non dica nulla) di capire quanto "vicino" sia necessario rimanere all'emettitore per poter fruire di QAM-1024, probabilmente perché la risposta giusta è: "dipende dalle caratteristiche specifiche dell'installazione".

In questo whitepaper di Cisco a pagina 11 viene indicata in meno di 250m2 (2500 ft2) la superfice coperta da una cella che possa ottenere i maggiori benefici in termine di throughput in seguito all'introduzione della QAM-1024, ma a pagina 12 (figura 10) viene riportata la seguente pianta di un ufficio tipo, coperto da 6 Access Point Wi-Fi 6 (che riportiamo di seguito per comodità):


Wi-Fi 6 aka 802.11ax 3. Dov'è la fregatura ? 1 


In questa condizione, solo le aree in verde riescono a beneficiare della QAM-1024, mentre le aree in grigio sono già in QAM-256.

Sul disegno non è riportata una scala ma, ammettendo che si tratti dell'ufficio di 250m2 di cui parlavano e facendo una valutazione a spanne, ci sentiamo di azzardare che l'area coperta in QAM-1024 da un AP tipicamente di livello medio-alto (valori di Modulation and Coding Schemes - MCS - pari a 10/11) sia una superficie senza ostacoli inferiore ai 40m2.

Nell'immagine sopra riportata è interessante notare come la presenza di una colonna portante (o comunque di un forte ostacolo) vicino all'AP centrale superiore azzeri praticamente la copertura in direzione della stessa, mentre l'assenza dei divisori lungo il corridoio coperto dall'AP centrale in basso ne estenda notevolmente la copertura, ulteriore conferma e promemoria della necessità di scegliere con estrema attenzione la posizione degli access point.

Nota:

Wi-Fi 6 aka 802.11ax 3. Dov'è la fregatura ? 2 


"Modulation and Coding Schemes" (MCS): non l'abbiamo citato in precedenza perché non è una particolarità di Wi-Fi6, ma è un parametro specifico di tutte le connessioni con "high-throughput orthogonal frequency division multiplexing" (HT-OFDM) introdotto con lo standard 802.11n ed è utilizzato per determinarne il data rate.

Il valore di MCS è negoziato continuamente tra client e access point per garantire che siano sempre utilizzate le migliori combinazioni di modulazione, ampiezza del canale di trasmissione e "Guard Interval" (GI) per garantire un bilanciamento ottimale tra "data rate" ed "error rate".

Il "guard interval" è un ritardo (di 800 o 1600 nanosecondi per il protocollo 802.11ax) introdotto tra due trasmissioni successive di un blocco "QAM" per evitare sovrapposizioni e impedire che il device partner possa, a causa del MIMO e in condizioni sfavorevoli, ricevere in ritardo un blocco di simboli QAM e non sapere, per capirci, se è l'ultimo frame del set precedente o se è il primo del set successivo, questo fenomeno di indeterminazione si chiama "intersymbol interference" (ISI).

A MCS più elevati corrisponde tipicamente il maggior throughput, ma anche la minor robustezza del segnale trasmesso e viceversa per i valori più bassi di MCS.

"Coding rate" o "information rate": è un valore che determina, sul totale dei bit trasmessi, il rapporto tra quelli destinati al dato utile e quanti vengono riservati per gli algoritmi di correzione dell'errore.

Questi bit di controllo errori sono inviati nella stessa trasmissione del segnale utile e hanno lo scopo di ridurre il più possibile la necessità di ritrasmettere un blocco di dati a causa della ricezione di informazioni incomprensibili.

Maggiore è la quantità di bit riservata al controllo errori, minori saranno le ritrasmissioni necessarie per trasferire l'informazione corretta, ma sarà anche minore la quantità di dato utile che potrà essere trasmessa con il singolo pacchetto di dati.


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