Reti Wi-FI

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Il contesto operativo

Rete Wi-Fi e Access Point

La rete Wi-Fi è una rete di telecomunicazioni wireless, tipicamente interconnessa con la rete Internet: è concettualmente paragonabile a una rete a copertura cellulare a piccola scala (locale), con dispositivi di ricetrasmissione radio (Access Point) in sostituzione delle tradizionali stazioni radio base delle reti radiomobili.

Un Access Point Wi-Fi è un dispositivo elettronico di telecomunicazioni che permette ad utente mobile di collegarsi ad una rete wireless direttamente tramite il suo terminale (se dotato di opportuna scheda Wi-Fi). Se collegato fisicamente ad una rete cablata (oppure via radio ad un altro Access Point), può ricevere ed inviare un segnale radio all'utente grazie ad antenne e apparati di ricetrasmissione, permettendo così la connessione sotto forma di accesso radio.

Reti Wi-Fi sono sempre più diffuse, soprattutto in aree metropolitane, dove vengono utilizzate generalmente per fornire servizi di connettività al cittadino, in modo tale che questi sia in grado di accedere ad Internet in qualunque posto della città si trovi. In tali reti, ogni Access Point è un hot-spot, ovvero un luogo in cui è presente una connessione a Internet aperta al pubblico. L’architettura di tali reti è ad albero, in quanto ogni Access Point deve essere collegato alla rete cablata.

Rete mesh

Tale approccio può risultare troppo complesso e costoso in alcune situazioni, soprattutto quando le aree da coprire sono ampie: in tali casi viene pertanto utilizzata una architettura a rete mesh.

La rete mesh ha una architettura a maglia, con un funzionamento analogo a quello di Internet: gli Access Point sono in grado di dialogare tra loro e hanno tutti funzioni di routing, ovvero operano come nodi di rete e sono in grado di inoltrare i pacchetti dati verso un altro nodo. In questo modo è quindi sufficiente che uno di questi sia connesso alla rete cablata per estenderne la copertura a tutti gli Access Point della propria mesh.

Più reti mesh possono essere composte assieme, per creare una rete più ampia.

Questo tipo di infrastruttura è decentralizzata, relativamente economica, molto adattabile e resistente, dal momento che ogni nodo deve solamente trasmettere un segnale al massimo fino al nodo successivo. I nodi fungono da ripetitori per trasmettere il segnale inviato in broadcast dai nodi più vicini ai peers (nodi equivalenti) che sono troppo distanti per essere raggiunti direttamente; in questo modo abbiamo una rete capace di coprire grandi distanze, specialmente su terreni accidentati o comunque "difficili".

L'architettura a mesh è particolarmente affidabile perché, se un Access Point non funziona, il sistema è in grado di riconfigurarsi e trasmettere il segnale utilizzando un percorso alternativo. Inoltre, la configurazione automatica rende possibile aggiungere nuovi Access Point con un intervento manuale limitato.

Tutti gli Access Point della rete mesh parlano con tutti gli altri e condividono, così, la stessa connessione Ethernet, potendo quindi essere posizionati ovunque ci sia una presa di corrente.

Laddove non arriva l'elettricità, si possono anche usare Access Point dotati di piccoli pannelli solari (il consumo energetico di un Access Point è inferiore a 20 W). Ulteriori Access Point collegati fisicamente alla rete possono essere aggiunti per aumentare l'affidabilità complessiva del sistema o per migliorare il throughput, riducendo il numero di salti (hop) necessari per raggiungere il punto di interconnessione.

Strutturazione di reti wi-fi complesse

La strutturazione di reti wi-fi complesse prevede una infrastruttura decentralizzata, economica e adattabile, costituita da diverse mesh: ogni mesh è costituita da numerosi nodi che fungono da ricevitori, trasmettitori e ripetitori.

Ogni nodo (Access Point) è quindi parte della rete: funge da hot-spot per le vicinanze e da ripetitore per gli altri nodi. Ogni mesh ha per ragioni di ridondanza almeno due Access Point che dispongono di una connettività su LAN o Fibra Ottica locale (rete cablata), e fungono da punti di ricezione/immissione dati al server centrale per la propria mesh.

In ogni rete mesh ogni apparato Access Point ha un doppio accesso radio ed opera in due bande di frequenza diverse: uno per comunicare con i client, basata sul diffuso protocollo standard 802.11b/g, che funziona nella banda del 2,4 GHz, e l'altra per dialogare con gli altri Access Point della rete (ovvero per il backhaul) nella banda del 5 GHz con il protocollo standard 802.11a.

È necessario, poi, un gateway per collegare logicamente la subnet della rete mesh con la rete cablata dell'organizzazione oppure del service provider, con funzioni di routing, sicurezza, gestione degli utenti mobili e via dicendo.

L’implementazione di una rete di questo tipo richiede una accurata progettazione che tenga in considerazione numerosi fattori, come l’orografia del terreno, i tempi di latenza, il throughput dei dati (i carichi di lavoro) previsto, il numero degli utenti contemporanei previsti e molto altro ancora. A grandi linee, si possono comunque considerare i seguenti fattori:
- Per colloquiare tra loro, i nodi di una rete mesh devono essere in visibilità ottica tra
- Ogni rete mesh può avere fino a 30 – 40 nodi e può gestire fino a 250 utenti singoli contemporanei

L’intera rete potrà avere due SSId, ovvero due tipologie di accesso: uno pubblico ed uno privato. In altre parole, su tale infrastruttura sarà disponibile una rete privata di utilizzo esclusivo di un ente gestore ed una rete con accesso reso disponibile al pubblico. E’ possibile definire priorità di utilizzo e carichi di lavoro per ciascuna delle due reti.
(SSId, acronimo di service set identifier, è il nome con cui una rete Wi-Fi si identifica ai suoi utenti: è il nome che compare sul dispositivo mobile quando si ricerca una rete wireless disponibile).