802.11n 802.11ac - WiFi

Scrivo solo un po' di informazioni di carattere generale sulle quali faccio sempre confusione.

MIMO -> Multiple Input Multiple Output
I dati utente che si desidera trasmettere vengono suddivisi in flussi spaziali (spatial stream) multipli, trasmessi attraverso più antenne e si propagano nel mezzo trasmissivo (l'aria)  seguendo percorsi diversi. Quando tutti i flussi raggiungono il destinatario i dati vengono ricombinati.Quando uno standard supporta MIMO trovo nelle specifiche di un prodotto aderente allo standard informazioni del tipo:
2x2:2 -> Ovvero 2 antenne che trasmettono, 2 che ricevono e 2 spatial stream
Più in generale
MxN:S -> M Antenne in trasmissione, N Antenne in Ricezione, e S spatial stream. Il numero di spatial stream (S) non può essere superiore al minore fra M e N.
Dividere i dati in flussi e trasmetterli su antenne separate aumenta per prima cosa il throughput: A spanne ogni stream che viene aggiunto raddoppia la banda; Questa operazione si chiama space multiplexing
Ci si può chiedere cosa serva avere una configurazione del tipo 3x2:2 visto che ci sono sempre un massimo di 2 spatial stream. Avere però più antenne aumenta quella che viene chiamata diversity che migliora la qualità e l'affidabilità della trasmissione (link). Per esempio possiamo pensare in trasmissione di mandare lo stesso segnale a distanza molto ravvicinata nel tempo, prima da un' antenna e poi dall'altra in modo che chi riceve possa avere una ridondanza. Oppure in ricezione 2 antenne potrebbero ricevere uno stesso flusso di dati in modi leggermente diversi: Stabilita la distanza fissa fra le 2 antenne riceventi è poi possibile matematicamente combinare le 2 ricezioni per avere una miglior idea di cosa è stato trasmesso (spatial diversity).

Il segnale radio viene inviato in intervalli nell'intorno dei 2.4GHz e dei 5GHz. A grandi linee la banda dei 5GHz è meno congestionata rispetto a quella dei 2.4GHz. Ad alte frequenze corrisponde un miglior segnale ma una peggior capacità di penetrare gli ostacoli.
Un intervallo (channel width) è "grosso" 22MHz (approssimato a 20) ed è possibile aggregare 2 o più  intervalli adiacenti, trasmettendo così in intervalli da 40/80/160MHz, aumentando ancora una volta la banda passante. E' errato però pensare che a intervalli più grossi corrrisponda automaticamente un miglior segnale in quanto aumenta anche la possibilità che ci siano interferenze. Ciascuno di questi intervalli, chiamati canali (channels) è numerato e generalemtente hai la possibilità di modificare il canale su cui opera un apparato.

Qui un elenco dei canali sulla banda dei 2.4GHz

Per MU-MIMO, ovvero multi user mimo si intende la possibilità per i client (che possono avere poche antenne l'uno ma essere tanti contemporaneamente, pensa agli smartphone) di accedere in modo specifico a uno o più stream senza doverli condividere con altri. Questo è ovviamente possibile con un ricevitore che abbia tante antenne. Per esempio un apparato 5x5:5 può utilizzare 3 spatial stream per un client 3x3:3 e gli altri 2 per 2 client 1x1:1.

802.11n
Velocità teorica: 150Mbps per spatial stream con canali da 40MHz
Canali: 20MHz o 40MHz
Bande: 2.4GHz o 5GHz

Quindi un teorico dispositovo 3x3:3 con canali da 40Mhz trasmette su una singola banda (2.4GHz o 5 GHz) a 450Mbps. Alcuni dispositivi dual band permettono di aggregare la trasmissione su entrambe le bande raddoppiando quindi la bandwidth teorica.

802.11ac
Velocità Teorica: 433Mbps per spatial stream con canali da 80MHz
Canali: 20MHz, 40MHz, 80MHz, 160MHz
Bande: 5GHz e 2.4Gz solo per retrocompatibilità

Quindi un teorico dispositivo 3x3:3 con canali da 80MHz trasmette sui 5GHz a  1.3Gbps. Con canali da 160Mhz si può arrivare ai teorici 2.34Gbps.
Trovare canali così ampi nella banda dei 5GHz non è così semplice e, qui in europa, ce ne sono disponibili solamente 2, dovendo attivare obbligatoriamente la funzionalità DFS (Dynamic Frequency Selection)  per evitare intereferenze con altri dispositivi.

 

 

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