Wi-Fi 6 aka 802.11ax

1. Qualità del collegamento

In questa brochure pubblicitaria di un produttore di dispositivi Wi-Fi di classe enterprise (in inglese e abbastanza lungo) viene spiegato in modo molto chiaro perché sia così difficile realizzare un'infrastruttura che eroghi un collegamento Wi-Fi di elevata qualità.

Estraendo dal documento i punti salienti, si possono individuare ben 9 categorie di problemi che è necessario superare per costruire un'infrastruttura Wi-Fi che garantisca un'esperienza utente di alto livello sotto tutti gli aspetti, nello specifico:

• Mobilità
• Interferenze
• Sicurezza
• Standard
• Infrastrutture di supporto
• Implementazione dell'infrastruttura
• Densità di client
• Applicazioni che usano l'infrastruttura
• Compatibilità con client obsoleti

Mobilità: la mancanza dei fili agevola i dispositivi connessi a muoversi e questo significa spesso uscire dalla copertura dell'AP a cui si è collegati, magari per spostarsi nella zona di influenza di un altro AP appartenente alla stessa WLAN: la rete deve essere in grado di migrare l'utente da un AP all'altro in modo trasparente, possibilmente senza che l'utente noti interruzioni.

Questa problematica è particolarmente difficile da affrontare per i gestori della rete perché gli algoritmi utilizzati per calcolare quando è il momento di abbandonare il vecchio AP per passare sul nuovo (algoritmi di roaming) sono implementati "client-side", quindi è il dispositivo stesso a decidere quando il segnale dell'access point vecchio non è più adeguato ed è meglio passare su un altro eventualmente disponibile (appartenente o meno alla medesima WLAN) e non sono necessariamente standardizzati.

Interferenze: pavimenti, muri, altre reti Wi-Fi e, in generale, ogni altra emissione elettromagnetica su una banda di frequenza sovrapposta a quella in uso dalla rete Wi-Fi, possono introdurre un disturbo o un'interferenza con il segnale della WLAN.

La normativa che regolamenta l'uso delle frequenze utilizzate per queste reti, inoltre, non è omogenea in tutti i paesi e la trasmissione del segnale con antenne omnidirezionali tende a massimizzare i problemi di sovrapposizione, soprattutto in presenza di diverse reti Wi-Fi contigue.

Sicurezza: questo problema, purtroppo, non riguarda solo il Wi-Fi, per anni questo aspetto è stato sottovalutato fino alla "disclosure" degli exploit KRACK o Kr00k che, al di là dei nomi che possono far sorridere, potenzialmente espongono al mondo il traffico generato da miliardi di dispositivi Wi-Fi.

Inoltre, l'uso predominante di "pre-shared keys" per l'accesso alle reti Wi-Fi (la classica password per l'accesso alla rete, quella usata anche nelle reti con protezione "WPA2 Personal") implica che un numero potenzialmente molto elevato e molto eterogeneo di dispositivi custodisce lo stesso set di credenziali che protegge il traffico di tutti i device collegati alla WLAN, rendendo il traffico di tutti i dispositivi connessi tanto più a rischio quanto è vulnerabile il dispositivo più debole del gruppo.

Standard: con l'esplosione del Wi-Fi e dei dispositivi IoT delle più disparate tecnologie, spesso ci si aspetta che un ricevitore sia in grado di supportare standard diversi (magari come il Bluetooth, il protocollo ZigBee o Z-Wave) e non solo il comune Wi-Fi, che già di suo ne prevede parecchi, ma ognuno di questi protocolli si porta dietro le sue limitazioni e le sue vulnerabilità.

Infrastrutture di supporto: l'infrastruttura che sta dietro agli "Access Points" e, in generale, agli apparati radio che compongono la rete, è importante quanto gli AP stessi.

Link Ethernet multi-gigabit in grado di supportare adeguatamente il traffico generato sono essenziali per la realizzazione di un collegamento Wi-Fi 6 di qualità, in quanto questi dispositivi sono teoricamente in grado di eguagliare e anche superare il "physical layer (PHY) rate" messo a disposizione da un comune link Ethernet Gigabit.

Implementazione dell'infrastruttura: la complessità, la dotazione e le dimensioni fisiche degli apparati devono essere dimensionate sulla base della destinazione d'uso.

Parliamo di dispositivi annegati all'interno di pali della luce, piuttosto che dei totem informativi e che magari si trovano per la strada o nelle infrastrutture pubblicitarie o, ancora, nel caso di apparati per uso domestico, che devono armonizzarsi il più possibile con l'arredamento del salotto, ma anche di apparati installati dove non è possibile portare un cavo di rete per collegare l'AP al resto dell'infrastruttura ed è quindi utile poter ricorrere a tecnologie MESH.

Per tali motivi, non è detto che l'apparato più idoneo a servire l'area di uno stadio o un centro commerciale sia anche idoneo a servire un appartamento o un ufficio.

Densità dei client: ogni AP è in grado di gestire un numero limitato di client.

Pensiamo al caso di una WLAN installata all'interno di uno stadio o di un'area pubblica: non è sufficiente installare un numero di AP che possano coprire la metratura dell'area da servire, la copertura complessiva deve essere dimensionata anche sulla base del numero massimo di client per AP che possono essere serviti.

In ambito domestico o SOHO (small office, home office) questo problema è meno sentito, ma si porta in dote un corollario importante dato che, come vedremo, le prestazioni di una rete Wi-Fi sono fortemente influenzate dalle prestazioni del client più lento collegato alla rete stessa.

I problemi collegati alla densità e tipologia dei client che tipicamente un AP deve affrontare nella gestione di una rete WLAN sono:

• Ping-ponging devices. Sono i dispositivi che, trovandosi in una zona al limite della copertura di due diversi AP, passano continuamente dall'uno all'altro senza trovare una situazione stabile e innescando continui fenomeni di roaming.
• Sticky devices. Con questo termine si intendono i dispositivi che tardano troppo a trasferirsi dall'AP a cui sono collegati ad altri AP disponibili nel range di copertura e, magari, in grado di fornire un migliore segnale.

Causa e conseguenza di questo stesso problema è l'effetto detto anche di "asimmetria": normalmente un AP è in grado di trasmettere molto più lontano di quanto possa fare un client come, ad esempio, un dispositivo cellulare e questo può produrre la condizione per cui il dispositivo client riceve un segnale sufficientemente forte da un AP per considerarlo ancora utilizzabile anche quando, in realtà, l'AP si trova fuori o al limite della portata di trasmissione del dispositivo client e riceve un segnale inadeguato.

• Dominant devices. Sono dispositivi che occupano più risorse dell'AP di quelle che sarebbero necessarie, tipicamente a causa di driver scritti male o di vetustà e compatibilità solo con protocolli obsoleti.
• Chatty devices. In un mondo in cui tutto deve essere automatico ma Harry Potter non esiste, i dispositivi connessi eseguono continuamente operazioni di scoperta dei servizi vicini che comportano un consumo di banda, senza però generare vero traffico "utile".

Applicazioni che usano l'infrastruttura: per soddisfare le esigenze di applicazioni molto affamate di banda (in upload o in download) come lo streaming di contenuti 4k o di applicazioni fortemente dipendenti dalla latenza (e soprattutto dalla sua stabilità nel tempo) quali la videoconferenza o il gaming, è necessario che la rete WLAN risulti adeguatamente dimensionata sia nella sua parte radio a disposizione dei client che nella parte di backend.

Compatibilità con client obsoleti: la commistione di dispositivi di diverse generazioni provoca un fisiologico deterioramento complessivo delle prestazioni dell'infrastruttura di rete.

In una rete Wi-Fi, l'AP deve dedicare del tempo ("airtime") a ciascun client connesso perché questo possa completare la trasmissione del proprio traffico e questo tempo viene stabilito tramite un algoritmo di schedulazione.

Quanto tempo deve essere allocato per ciascun client o quanto tempo venga effettivamente consumato da ciascun client dipende da diversi fattori: la quantità di dati da trasmettere e la velocità con cui la comunicazione avviene, la qualità del link e quindi l'indipendenza dai disturbi e la stabilità del segnale.

Va da sé che un client in grado di trasmettere solo a 10Mbit ma che occupa magari il 20% del tempo dell'AP perché si trova al limite della copertura o in presenza di interferenze e deve fare continue ritrasmissioni, contribuisce ad abbattere notevolmente la velocità complessiva risultante per il link e, di conseguenza, la user experience anche di chi magari sta utilizzando un dispositivo di ultima generazione collegato allo stesso access point.