I vantaggi del WiMax

Grande velocità e maggiore copertura. Ma questa tecnologia non va in competizione con il Wi-Fi.

WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) promette di permettere
un accesso wireless alla rete con prestazioni pari se non superiori a quelle
di un'ottima connessione ADSL e simili a quelle degli attuali standard
ufficiali Wi-Fi, entro un raggio nell'ordine di parecchi chilometri dalla
stazione base.

Con queste caratteristiche, appare chiaro come diventi fattibile coprire un'intera
città con un numero ragionevole di hot spot WiMax (mentre con WiFi ne
servirebbero centinaia, senza contare i problemi di sovrapposizione delle frequenze
fra access point confinanti), rendendo disponibile l'accesso a larga banda
wireless a un bacino di utenza enormemente maggiore rispetto a oggi. Non solo,
diventa possibile installare una stazione base WiMax al centro di una zona rurale
non “economicamente raggiungibile” dall'ADSL e fornire all'improvviso,
a decine o centinaia di siti, un servizio con prestazioni paragonabili a quelle
della rete fissa.

Va detto che, in entrambi gli ambiti d'impiego, il WiMax dovrebbe differire
in modo netto dal WiFi. Tanto per essere chiari, il WiMax non è l'ennesima
evoluzione proprietaria di WiFi un po' più veloce delle precedenti.
Anzi, la massima banda teorica che può offrire (indicativamente 70 Mbps)
non supera i livelli nominali dichiarati per le più evolute varianti
WiFi, per non parlare del velocissimo WiFi 802.11n in arrivo nel 2007.

Per le sue caratteristiche il WiMax è una tecnologia che si presta
non tanto per “coprire” la propria casa o il proprio ufficio con
una rete wireless più veloce, più sicura, più estesa o
più stabile, quanto piuttosto per supportare la fornitura di un servizio
commerciale di accesso a Internet a un'utenza numerosa sparsa su un territorio
assai ampio. Stiamo infatti parlando di un sistema che, come vedremo meglio
fra poco, può raggiungere un raggio di copertura anche di decine di chilometri.

In questo scenario, un'impresa potrà dotarsi di un ricevitore WiMax
da interfacciare con la propria LAN per condividere la connessione, proprio
come oggi si acquista un modem-router ADSL per lo stesso scopo. Naturalmente,
per avere i migliori risultati, l'antenna dev'essere collocata in
posizione elevata, possibilmente all'esterno; ciò è vero
soprattutto per la stazione base che “illumina” il territorio, che
sarà tipicamente collocata sul tetto di un edificio o su un traliccio,
come le antenne della rete GSM/UMTS.

In conclusione, per le questioni tecniche e normative, e sia dal punto di
vista della ripartizione dei ruoli sia da quello dell'attrezzatura di
cui dotarsi, in esercizio il WiMax dovrebbe assomigliare più a una rete
telefonica cellulare che al WiFi.
Il gestore è proprietario e responsabile delle stazioni base (per il
cui esercizio ha probabilmente dovuto ottenere dallo Stato una licenza a pagamento),
mentre l'utente deve procurarsi solo il terminale ed eventualmente corrispondere
al gestore un canone per il servizio.

Un caso particolare in cui uno stesso soggetto privato potrebbe dotarsi delle
apparecchiature a entrambe le estremità del collegamento WiMax potrebbe
essere il mercato enterprise, in cui aziende con sedi dislocate in edifici a
media distanza fra loro (e possibilmente senza interposizione di ostacoli) potrebbero
costruirsi una rete dati privata dotandosi di un collegamento diretto WiMax
punto-punto. Oppure i campus universitari o gli insediamenti industriali, che
potrebbero installare un singolo access point WiMax, anziché una decina
di access point WiFi, per coprire tutto un vasto complesso.

La comprensione dei vantaggi del WiMax e l'identificazione delle tecnologie
“concorrenti” (o meglio dire “complementari”, come vedremo)
dipendono dalla visione che si vuol dare di questo nuovo standard, che è
sfruttabile in almeno due scenari d'uso completamente diversi fra loro.

Il WiMax per l'utente “nomade”
Se il WiMax viene visto come una tecnologia da applicare al campo dell'accesso
in mobilità alla rete dati, allora deve essere paragonato innanzitutto
con tecnologie nate nell'ambito delle reti cellulari e che ormai gli smartphone
più recenti incorporano sempre più spesso. Queste includono, in
particolare, le recenti EDGE e UMTS e l'ultimissima evoluzione di quest'ultima,
l'HSDPA, che alcuni operatori hanno ribattezzato con nomi commerciali
come “Super UMTS” (Vodafone), “ADSM” (Tre) o “UMTS
Hi-Speed” (Tim).

Inoltre, se con “accesso in mobilità” intendiamo non tanto
“su veicolo” ma semplicemente “fuori sede” o “in
luogo pubblico attrezzato”, un'altra tecnologia applicabile e concorrente,
anch'essa supportata da palmari e smartphones nonché laptop, è
ovviamente il WiFi, che nelle attuali versioni 802.11b/g raggiunge rispettivamente
11 e 54 Mbps teorici.

Il WiFi può raggiungere prestazioni ancora superiori, con le numerose
soluzioni di accelerazione non standard a 100, 108, 125 Mbps proposte dai vari
produttori (Turbo G, G+, High Speed Mode, pre-N, MIMO); fra non molto farà
la sua comparsa lo standard ufficiale 802.11n in versione definitiva, che dovrebbe
decuplicare le prestazioni rispetto allo standard 54 Mbps garantendo però
un contesto di standard interoperabili.

In questo ambito applicativo, rispetto al WiFi il principale punto di forza
del WiMax consiste nella copertura territoriale nettamente più ampia
rispetto a quanto possibile con il WiFi (dell'ordine dei chilometri anziché
poche decine di metri), il che permette, da un'unica installazione, di
offrire il servizio non soltanto nella hall di un albergo o nella sala d'attesa
di un aeroporto, ma in un campus universitario, in un quartiere, in una cittadina
o anche in una ampia zona rurale.

È chiaro comunque che le prestazioni ottimali si hanno in assenza di
ostacoli fra stazione base e utente (questa situazione di visibilità
diretta è definita Line Of Sight, LOS): nello scenario opposto, quando
cioè vi siano palazzi, alberi e altri ostacoli (Non Line of Sight, o
NLOS) il segnale si attenua e si riducono sia la banda sia la massima distanza
operativa.

Rispetto alle tecnologie cellulari 3G e 3,5G invece il WiMax offre una velocità
superiore a quella possibile con l'UMTS e con l'HSDPA (fino a 70
Mbps nominali contro, rispettivamente, 2 e 10 Mbps), entro un raggio operativo
dell'ordine dei chilometri, e velocità simmetrica in download e
in upload. Tuttavia, la copertura territoriale delle reti cellulari è
tale che anche nello scenario più favorevole il WiMax impiegherà
anni prima di poter essere altrettanto onnipresente.

Pertanto è ragionevole attendere un futuro nel quale, per l'accesso
alla rete, un terminale userà, se disponibile, una tecnologia WiFi o
WiMax, “ricadendo” (fall-back) su HSDPA o UMTS come soluzione di
riserva. Questa è esattamente una delle ipotesi sul funzionamento dei
dispositivi di comunicazione mobile di quarta generazione (4G), in parole povere
gli smartphone del dopo-UMTS: terminali multistandard in cui il WiMax potrebbe
colmare il gap fra le alte prestazioni del WiFi, circoscritte in pochi metri
quadrati, e le prestazioni relativamente basse, ma disponibili praticamente
ovunque, della rete cellulare UMTS/HSDPA.

Così come oggi il mercato offre delle schede PCMCIA per portatili comprendenti
sia la circuiteria WiFi sia quella UMTS, in futuro questi prodotti supporteranno
anche WiMax e HSDPA. Non a caso, già a dicembre 2006, Intel ha già
mostrato un prototipo di piattaforma Centrino con connettività dati “a
tre vie”: WiMax, WiFi 802.11n e HSDPA. Un mix capace di assicurare le
massime prestazioni in quasi tutti gli scenari d'uso immaginabili. L'integrazione
di queste funzioni nei notebook dovrebbe avvenire nel 2007-2008, ma già
fra non molto saranno disponibili schede di espansione per portatili come soluzione
“ponte”.

Il WiMax per l'utente fisso
Se invece si considera il WiMax come una tecnologia per il cosiddetto “ultimo
miglio” (last mile), ossia per fornire a postazioni fisse (case e uffici)
l'accesso a larga banda a Internet, allora le principali tecnologie concorrenti
si chiamano ADSL (fino a 8 Mbps in download), ADSL2+ (24 Mbps) e fibra ottica
(velocità limitata principalmente dalle scelte tecniche e commerciali
del gestore). Tutte queste tecnologie si basano su un'infrastruttura a
cavo e permettono di realizzare una rete con ampia capacità complessiva,
ma hanno limitazioni e svantaggi:

  • L'ADSL/ADSL2+ ha prestazioni tanto peggiori quanto maggiore è
    la distanza percorsa dal cavo in rame fra la centrale telefonica e la sede
    dell'utente; oltre i 2-3 km di distanza le prestazioni degradano in
    modo drastico. Questo limite non è particolarmente severo in ambito
    urbano in cui la densità abitativa fa sì che tipicamente la
    centrale disti al massimo poche centinaia di metri dal domicilio, ma nelle
    zone rurali o montane le distanze in gioco possono facilmente essere incompatibili
    con un buon funzionamento.
  • La rete in fibra ottica garantisce prestazioni molto elevate anche su grandi
    distanze, ma deve essere realizzata da zero con notevoli investimenti, a differenza
    dell'ADSL/ADSL2+ che sfrutta i cavi telefonici già installati.
    Esistono già da anni tecnologie wireless alternative all'accesso
    basato su cavo: in particolare l'accesso via satellite e la tecnologia
    LMDS basata a terra.
  • La tecnologia satellitare per l'accesso a Internet permette al gestore
    di offrire “improvvisamente” una copertura pressochè totale
    di enormi aree di territorio, ma la banda disponibile è condivisa fra
    tutti gli utenti che risiedono nell'area “illuminata” dal
    satellite; inoltre risulta veloce solo il download che avviene tramite parabola,
    mentre l'upload si fa via telefono, con basse prestazioni, alti costi
    e necessità di avere comunque accesso alla rete fissa.
  • La tecnologia LMDS (Local Multipoint Distribution Service) prevede l'installazione
    a terra, in luogo elevato, di una antenna che copre un settore di territorio
    con un raggio di circa 2-3 km. Entro quest'area è possibile servire
    un certo numero di postazioni con prestazioni anche molto elevate (decine
    o centinaia di Mbps). Questa tecnologia finora ha avuto successo solo in applicazioni
    particolari, come la realizzazione di VLAN fra gli edifici che ospitano le
    sedi di una stessa organizzazione in un centro urbano, ma in un certo senso
    rappresenta l'antesignana del WiMax.

Normative, prestazioni e sicurezza
Il vero nome dello standard WiMax è IEEE 802.16, una famiglia di standard
comprendente la norma 802.16-2004 (per l'impiego come tecnologia di accesso
broadband per utenti fissi) e la più recente 802.16e (per l'accesso
broadband mobile). Questa tecnologia radio può lavorare su diverse bande
di frequenza ma in Europa è quasi certo che si adotterà la banda
dei 3,5 GHz (per avere un riferimento, i telefoni UMTS lavorano tipicamente
fra 1,9 e 2,1 GHz, mentre WiFi e Bluetooth arrivano a 2,4 GHz).

In Italia, in particolare, la banda dei 3.5 GHz era riservata al Ministero
della Difesa per installazioni radar fisse e mobili e altri sistemi di comunicazione.
Tuttavia, per velocizzare il decollo delle applicazioni commerciali, fin dall'inizio
del 2005 è stato reso disponibile un certo numero di canali per sperimentazioni
tecniche in varie aree del Paese. Coerentemente con questa impostazione, a fine
dicembre 2006 è stato poi annunciato un accordo fra il Ministero della
Difesa e quello delle Comunicazioni in base al quale, nei prossimi cinque anni,
saranno gradualmente resi disponibili in via definitiva vari lotti di frequenze
da destinare espressamente al WiMax.

I risultati delle sperimentazioni hanno dimostrato, com'era prevedibile,
che come tutte le tecnologie radio il WiMax è uno standard con notevoli
potenzialità, ma anche altamente sensibile alle condizioni di propagazione,
specialmente per quanto riguarda la presenza di ostacoli fra le parti.

Molto dipenderà anche dalle scelte definitive che saranno fatte a livello
normativo per quanto riguarda numero e ampiezza dei canali radio destinati al
WiMax. Data la limitata disponibilità di frequenze, le sperimentazioni
sono state effettuate per lo più usando canali ampi solo 3.5 MHz (per
avere un termine di paragone si consideri che i canali del comune WiFi sono
ampi ben 22 MHz), ma per quando il WiMax entrerà in servizio commerciale,
alcuni operatori hanno fatto sapere di ritenere necessari canali più
ampi, per poter raggiungere un adeguato livello di prestazioni.

Va anche ricordato che le due principali promesse del WiMax (banda fino a
70 Mbps e distanze di decine di chilometri) potrebbero rivelarsi “in concorrenza”
fra loro, nel senso che è probabile che, a seconda delle applicazioni
e delle esigenze, si debba scegliere se privilegiare la banda o la distanza.
A titolo di riferimento, in condizioni pratiche d'impiego appare realistico
aspettarsi velocità effettive dell'ordine di 10 Mbps su distanze
di circa 10 km, con possibilità di supportare distanze maggiori a minor
velocità oppure di supportare una banda maggiore su distanze più
brevi.

È quindi significativo che pur in questa fase pioneristica, e con le
limitazioni citate, nei numerosi scenari di sperimentazione siano state misurate
velocità effettive di trasferimento dati dell'ordine di diversi
Mbit/s su distanze dell'ordine dei chilometri: un risultato decisamente
incoraggiante e ben fuori dalla portata del WiFi, rispetto al quale infatti
il WiMax va visto come complementare e non come alternativo.

Un aspetto importante di cui si è tenuto conto nella definizione degli
standard è ovviamente quello della sicurezza. Come in ogni tecnologia
di comunicazione radio, infatti, è potenzialmente sempre presente il
rischio di subire intercettazioni e intrusioni. Ma se nel caso del WiFi, a causa
della copertura a corto raggio, l'attacker deve portarsi molto vicino
all'access point, con il WiMax il territorio da cui può partire
un attacco può avere un raggio di decine di chilometri e comprendere
migliaia di edifici e di persone (alcune delle quali potenzialmente malintenzionate).

È chiaro che questo moltiplica a dismisura il numero di possibili minacce
e rende estremamente difficile l'individuazione degli attaccanti: la tecnologia
quindi deve essere resa intrinsecamente sicura con opportune tecniche di cifratura.
Per questo per la protezione della comunicazione WiMax è previsto l'impiego
di algoritmi crittografici estremamente “forti” come AES o anche
il Triple-DES.

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