Le nuove connessioni wireless a corto raggio

Alla scoperta del Bluetooth 2.0 e del wireless USB. Pregi e e difetti dei nuovi standard per collegamenti senza fili.

luglio 2007 Se l'introduzione dell'USB (e in particolare
della sua versione 2.0, in grado di supportare quasi ogni tipo di periferica,
anche ad alta velocità) ha rivoluzionato lo scenario delle connessioni
“ a cavo” fra PC e periferiche esterne, con una connessione universale
e facile da usare il Bluetooth ha iniziato l'utenza di massa, sia in ambito
telefonico, sia in ambito microinformatico, alla comodità delle connessioni
wireless verso GPS, periferiche audio, stampanti, PDA ed altri dispositivi mobili.

Senza dubbio, USB e Bluetooth hanno costituito due passi in avanti fondamentali
per quanto riguarda la praticità d'uso e la compatibilità,
tuttavia esistono ancora margini di miglioramento per entrambi. Infatti, il
Bluetooth 1.x è capace di prestazioni piuttosto modeste - 768 Kbps -
mentre USB 2.0 dispone della banda necessaria per quasi tutte le applicazioni,
ma è ancora basato su cavo.

La soluzione ideale sarebbe quella di riuscire a coniugare la praticità
della tecnologia wireless con prestazioni abbastanza elevate da soddisfare le
esigenze delle periferiche più “affamate” di banda. E proprio
questo è l'obiettivo che si prefiggono due nuove soluzioni destinate
a godere di grande diffusione sui PC e sulle loro periferiche: il Bluetooth
2.0, che cerca di aumentare le prestazioni di una tecnologia wireless già
nota e diffusa, e il Wireless USB, che punta a replicare nel mondo wireless
le prestazioni dell'USB 2.0 via cavo ed il suo travolgente successo (si
stima che nel mondo, a tutto 2006, fossero installati 3.5 miliardi di interfacce
USB).

La tecnologia wireless ad alte prestazioni non è una vera novità:
basti pensare al Wi-Fi 802.11g, capace di supportare una velocità nominale
di 54 Mbps, o alle sue evoluzioni basate su sistemi di accelerazione proprietaria
(100, 108, 125 Mbps, MIMO…), fino all'802.11n, che in versione definitiva
dovrebbe raggiungere 250 Mbps. Tutte queste tecnologie supportano trasferimenti
dati ad alta velocità su collegamento wireless. Si tratta, tuttavia,
di sistemi pensati per realizzare reti di computer a medio raggio, operanti
da un punto di vista logico come una LAN, e non per sostituire un cavo di collegamento
a corto raggio fra PC e periferiche.

Bluetooth 2.0
Nessuna rivoluzione, ma un'importante evoluzione “quantitativa”
dello standard oggi dominante nell'ambito della connessione wireless a
corto raggio di periferiche con modeste esigenze di banda (dispositivi audio,
imaging, GPS, PDA). Rispetto alle versioni 1.1 e 1.2 dello standard, il Bluetooth
2.0 migliora la gestione dei consumi elettrici, in un'ottica di risparmio
energetico per aumentare l'autonomia dei dispositivi mobili, ma soprattutto
introduce un bit rate più elevato: raggiunge infatti i 2.1 Mbps di banda
teorica, contro i 721 Kbps disponibili con il Bluetooth 1.x.

Nonostante il sensibile incremento, si tratta ancora di valori insufficienti
per trattare in modo soddisfacente il video, pertanto la maggior velocità
del Bluetooth 2.0 serve soprattutto a rendere più rapide le operazioni
già possibili con 1.x, senza la pretesa di estendere il campo d'applicabilità
di questa tecnologia.

Così, trasferire foto dal cellulare alla stampante, o file dal PC al
cellulare, oppure contatti fra PDA e PDA richiederà un tempo senza dubbio
minore, ma non ci si deve aspettare che si possano fare cose “qualitativamente”
nuove. In questo senso, sebbene sia da considerarsi scontato che il Bluetooth
2.0 venga adottato senza clamori da tutti i dispositivi di nuova introduzione
sul mercato come normale aggiornamento tecnologico, non è certo da qui
che avverrà il salto qualitativo che ci permetterà realmente di
fare in modalità wireless le stesse cose che oggi si possono fare via
cavo.

Si presume che il Bluetooth 3.0 (già soprannominato High Speed Bluetooth)
adotterà una nuova forma di modulazione radio (Ultra-wideband, o UWB)
che, pur mantenendo molto bassi i consumi elettrici, permetterà di raggiungere
prestazioni molto più elevate di quelle odierne (trasmettendo, pare,
nella banda dei 6 GHz anziché in quella dei 2.4 GHz usata dall'attuale
Bluetooth) e sarà in grado di aprire la porta ad applicazioni decisamente
più “bandwidth-intensive”. Le voci sulle caratteristiche
di High Speed Bluetooth appaiono credibili e sono anche apparsi dei prototipi
(specie per la tecnologia UWB), tuttavia è ancora presto per ipotizzare
una data di disponibilità commerciale su larga scala.

Wireless USB
Visto lo straordinario successo della tecnologia USB in versione cablata e le
ottime potenzialità di un sistema di interconnessione wireless a corto
raggio dimostrate dal Bluetooth, è stato spontaneo cercare di abbinare
i pregi di entrambe le tecnologie in una soluzione unificata.

Lo standard del wireless USB è stato ufficialmente annunciato a metà
2005, dopo poco più di un anno di attività della task force fondata
per iniziativa di aziende del calibro di Intel, Microsoft, HP ed altri colossi.
Una volta pubblicato lo standard i produttori di chip­set hanno potuto iniziare
il proprio lavoro e diversi mesi dopo, nel 2006, è stata tenuta la prima
dimostrazione pratica della nuova tecnologia, con il trasferimento di un flusso
di dati video ad alta definizione verso un PC basato su Windows XP equipaggiato
con appositi driver.

Così come il futuro High Speed Bluetooth, il Wireless USB si basa anch'esso
sulla modulazione Ultra-Wideband (UWB), in questo caso nella banda dei 7.5 GHz,
ed eccelle nelle prestazioni assicurate nell'ambito delle connessioni
a corto raggio in cui, su distanze fino a 3 metri, raggiunge 480 Mbps e supporta
un massimo di 127 periferiche: le stesse prestazioni teoriche di un normale
collegamento USB 2.0 via cavo (è già previsto, peraltro, che successive
evoluzioni dello standard possano superare 1 Gbps).

Grande attenzione è stata rivolta al contenimento dei consumi elettrici;
è previsto che, in attività, la circuiteria Wireless USB non assorba
più di 300 mW di potenza e che, col tempo, questo consumo scenda fino
a soli 100 mW grazie al graduale perfezionamento della tecnologia e dei chipset
disponibili: per esempio, la sezione radio potrà disattivarsi entrando
in modalità standby quando non vi sia necessità di trasferire
dati.

Com'è fisiologico in una tecnologia radio, al crescere della
distanza la banda disponibile decresce rapidamente, tanto che in un raggio di
10 metri la velocità raggiungibile dichiarata è di “soli”
110 Mbps. È comunque importante sottolineare il fatto che, con valori
di questa entità, per collegamenti a corto-medio raggio il Wireless USB,
almeno sulla carta, è in grado di superare o uguagliare le prestazioni
delle attuali tecnologie Wi-Fi non proprietarie: un risultato di grande rilievo.

Soprattutto, è da notare che una banda simile risulta adeguata perfino
al trasferimento in streaming di dati video HD. Sono quindi previste applicazioni
del Wireless USB anche al mondo dell'elettronica di consumo e, in particolare,
alle videocamere, in cui la connessione IEEE1394 (o DV.out, o iLink, o FireWire)
potrà essere affiancata dalla nuova tecnologia wireless. Diverrà
dunque realtà uno scenario in cui, per rivedere o editare i filmati girati
in vacanza, basterà collocare la videocamera nei paraggi del televisore
o del PC per trasmettere le immagini senza più bisogno di cavi. Lo stesso
varrebbe per le fotografie. Oppure potrebbero giungere dischi fissi esterni
con connessione wireless capaci di ottime prestazioni.

Per le sue caratteristiche, il Wireless USB sarebbe inoltre perfetto per realizzare
reti temporanee punto-punto “ad hoc” fra due PC vicini, con finalità
di trasferimento dati o sincronizzazione cartelle, senza avere a che fare con
impostazioni IP, DHCP, SSID, netmask e quant'altro, né dover installare
driver (almeno quando i sistemi operativi più diffusi avranno incorporato
il relativo supporto fra le proprie capacità di base).

Le alternative oggi più comuni per la connessione PC-to-PC, infatti,
consistono nell'uso di un cavo Ethernet cross o di un cavo USB-USB, nell'impostazione
di una rete Wi-Fi ad-hoc oppure nell'impostazione di una relazione Bluetooth
per file transfer oppure Object Transfer: sulla carta, il Wireless USB dovrebbe
superare nettamente, o per lo meno uguagliare, ognuna di queste soluzioni sia
per prestazioni, sia per facilità d'uso.

In particolare, per facilitare al massimo la sostituzione di una tratta USB
wired con una wireless, si è deciso di mantenere l'impostazione
generale tale per cui le comunicazioni non sono peer-to-peer, ma sempre host-to-device:
la complessità logica e circuitale è concentrata nell'host,
mentre il device può essere fabbricato in modo economico e non richiede
grandi capacità di elaborazione, in quanto essenzialmente deve solo rispondere
ad ordini impartiti dal controller, che risiede sull'host.

Per consentire a determinati dispositivi di funzionare, a seconda dei casi,
sia come host, sia come periferiche, è stato previsto il concetto di
“dual role device” che, proprio come accade nella modalità
USB On-the-go a cavo, consente ad una fotocamera di funzionare come memoria
esterna quando è il PC a richiedere le immagini, oppure di comportarsi
da host nei confronti di una stampante wireless quando si tratti di stampare;
analogamente, un PDA può funzionare come periferica di un PC, ma può
anche accedere ad una memoria di massa condivisa come un disco fisso esterno
Wireless USB; un riproduttore multimediale può comportarsi come memoria
di massa quando il PC deve caricarvi i contenuti, oppure come host quando deve
inviare a periferiche quali un sistema Hi-Fi surround o uno schermo HDTV i propri
segnali audio e video.

Per quanto riguarda la connettività, abbiamo già accennato al
limite di 127 periferiche gestibili, come nel wired USB. Il concetto di hub
USB perde significato dal momento che non vi sono porte fisiche in quantità
limitata, tuttavia sono attesi sul mercato prodotti ibridi che si presentano
come normali hub USB wired a 4 porte, ma usano il Wireless USB anziché
il classico cavo A-B per collegarsi al PC; oppure degli adattatori Wireless
USB realizzati fisicamente come dei dongle USB 2.0 del tutto simili alle chiavette
Wi-Fi oggi in uso. Questi prodotti, tecnicamente definiti Host Wire Adapter,
permetteranno di aggiungere con facilità il supporto Wireless USB anche
a computer che non ne siano dotati.

Sono previsti anche degli adattatori Wireless USB (Device Wire Adapter) da
installare sulle periferiche anziché sul PC, per rendere compatibili
con il Wireless USB le attuali periferiche USB 2.0 a cavo. In altre parole,
si potrà accedere ai vantaggi del Wireless USB mantenendo periferiche
e PC attuali e, al tempo stesso, affiancarvi future periferiche basate in modo
nativo sul nuovo standard.

In un aspetto, però, il Wireless USB risulterà per forza di
cose un po' meno intuitivo del normale USB wired: come in tutte le tecnologie
wireless, in cui il “cavo” che collega le periferiche è qualcosa
di “logico” ed invisibile, inevitabilmente ecco comparire la necessità
di una procedura di pairing (simile a quella del Bluetooth) per chiarire chi
è collegato a che cosa e per evitare accessi non autorizzati.

A questo scopo va allora ricordato che su tutti i prodotti Certified Wireless
USB la sicurezza della tratta radio sarà prontamente garantita dalla
crittografia AES: è inoltre previsto che l'AES non sia disabilitabile,
per assicurare un livello minimo standard di protezione dei dati in qualsiasi
situazione d'utilizzo.

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