Connettività di rete: Scopriamo tutti i tipi di connessione

Il continuo progresso tecnologico, ci ha portato a toccare con mano scenari che non avremmo mai potuto immaginare 20 anni fa. Oggi nelle nostre tasche sono presenti dispositivi intelligenti che hanno una capacità di calcolo impressionante.

Alla crescita esponenziale della potenza di calcolo e delle varie implementazioni dell’internet delle cose, sta seguendo anche un aumento delle tipologie di connessione di rete, che ci consentono la comunicazione tra un dispositivo ed un altro. Questa crescente diversificazione delle connessioni ci dà una chiara idea che si punta a raggiungere ed a coprire tutti i rami nel campo della trasmissione dei dati.

Nonostante questa diversificazione, tuttavia, si stanno cercando di consolidare degli standard che consentano l’adattabilità e la compatibilità ad ogni singolo dispositivo.

I tipi di connessione sono comunemente definiti Protocolli in quanto definiscono i dettagli e le modalità di trasmissione dei dati tra dispositivi.

Dopo questa breve premessa andiamo a vedere quali sono i protocolli attualmente più utilizzati.

LAN (Local Area Network)

Ethernet: Sicuramente il più vecchio e conosciuto. Questo tipo di protocollo è basato su comunicazione cablata ed è possibile sfruttarlo con due diverse tipologie di cablaggio.

Il cavo di categoria 5, comunemente chiamato Ethernet, è il più usato e diffuso. Oltre questo è possibile sfruttare il protocollo anche grazie ad un classico cavo coassiale. Si esatto, è possibile sfruttare una connessione Ethernet usando il proprio cavo che porta il segnale dall’antenna alla nostra tv.

Fondamentalmente, una rete cablata LAN si basa nella maggior parte dei casi sull’utilizzo del Protocollo Ethernet.

Le cose si ampliano andando ad analizzare i protocolli riferiti a collegamenti senza cablaggio, ossia quelli via etere.

Andiamo a vederli dettagliatamente uno per uno partendo dalle connessioni a corto raggio.

NFC (Near Field Communication): Questo protocollo di comunicazione si basa su trasferimento di dati a bassissimo raggio, si parla infatti di 3-4 cm massimi. Il suo utilizzo sta avendo una forte espansione grazie all’introduzione di nuovi servizi come i pagamenti contactless effettuati da smartphone e possiamo trovare i chip abilitati per questo tipo di trasmissioni, all’interno delle batterie dei cellulari o tablet.

Di Frequente è utilizzato anche negli Hotel per l’apertura e la chiusura di una camera tramite tessera magnetica contenente Tag NFC.

Considerata la mole di utilizzo, ossia trasmettere e ricevere poche informazioni, la sua velocità di trasmissione massima è pari a 424 Kbit/s e la frequenza di trasmissione occupa la banda dei 13,56 Mhz.

RFID (Radio-Frequency IDentification): Questo tipo di protocollo può essere definito il padre del NFC. Sono molto simili in quanto consentono scarse quantità di dati in trasmissione ed i loro tag ,spesso, non hanno bisogno di un’alimentazione diretta. Questo perchè i tag passivi sono alimentati dal dispositivo che richiede l’informazione (Reader) tramite un impulso elettromagnetico.

Al contrario del NFC questo protocollo è maggiormente usato per una connessione più ad ampio raggio.

Comunemente usato nei centri commerciali, possiamo trovare i suoi Reader all’ingresso dei vari negozi ed i tag posti su tutti i prodotti come dispositivi di antitaccheggio.

Questo Protocollo può lavorare su varie frequenze e distanze, tutto varia dal tipo di utilizzo e dal tipo di supporto usato per la trasmissione e la ricezione dei dati.

 

Bluetooth: Questo protocollo è uno tra i più conosciuti in ambito wireless. Consente la trasmissioni di dati di qualsiasi grandezza offrendo un consumo ridotto da parte dei dispositivi di trasmissione e ricezione. Utilizzato spesso in ambito mobile per lo scambio di dati o di peering con dispositivi esterni come cuffie, mouse, tastiere, ecc. Il range di copertura massima e di circa 8-9 metri e la frequenza di trasmissione oscilla tra i 2.4 e 2.485 GHz. La velocità massima di trasferimento dati con l’attuale protocollo 4.0 tocca i 24Mbit/s.

 

ZigBee: Questo protocollo è maggiormente utilizzato nelle comunicazioni in PAN (Private Area Network). Nasce con l’intento di ottenere trasmissioni e ricezioni di dati per breve e media distanza, tenendo consumi bassissimi entro un massimo di 100 mW. I dispositivi di trasmissione hanno un range di copertura che va dai 10 ai 75 metri e considerato che questo protocollo nasce per un alta efficienza energetica, è sicuramente un ottimo risultato. Ovviamente la sperimentazione continua e troviamo casi in cui il range di copertura di queste trasmissioni supera i 75 metri.

 

6LowPan: Come ZigBee questo protocollo nasce per un altissima efficienza energetica ed una trasmissione per brevi e lunghe distanze. La differenza sostanziale con ZigBee è il fatto di avere al suo interno il protocollo di comunicazione internet IPv6, del quale non parlerò in questo articolo in quanto basato su comunicazioni su rete Internet.

Avere la compatibilità ad IPv6 sta ad indicare che un dispositivo può avere accesso alla rete internet senza aver la necessità di utilizzare un controller esterno.

 

Protocolli proprietari: Sono protocolli realizzati da determinate aziende per regolamentare lo scambio di dati tra dispositivi proprietari. Spesso le informazioni viaggiano sulle frequenze 2,4 e 5 Ghz. La velocità e la portata di trasferimento sono a discrezione di ogni singola azienda. Per farvi un esempio pratico, provate a pensare ai droni radiocomandati.

 

Wi-fi: Protocollo che fornisce le modalità di trasmissione di dati ad alta velocità in rete LAN. Presente nei router, la trasmissione dei dati si poggia sulle frequenze 2,4 e 5 Ghz. La velocità di trasmissione varia a seconda della potenza dell’hardware che lo contiene. Famosissimo a tal proposito è lo standard IEEE 802.11 seguito da valori in lettere che ne specificano dettagliatamente la velocità massima in trasmissione. Di seguito un piccolo riassunto:

IEEE 802.11	Frequenza	Velocità
Legacy	2.4 Ghz	1 Mbit/s
a	5.8 Ghz	54 Mbit/s
b	2.4 Ghz	11 Mbit/s
g	2.4 Ghz	54 Mbit/s
n	2.4 – 5Ghz	600 Mbit/s
ac	5 Ghz	1300 Mbit/s
ad	60 Ghz	7000 Mbit/s
ah	900 Mhz	20-100 Mbit/S
af	54 – 790Mhz	25 -35 Mbit/s

NB: La velocità effettiva di trasferimento in Mb/s si ottiene dividendo il valore dei Mbit/s diviso 8, in quando un Byte è composto da 8 bit.

Dall’immagine è possibile notare come la frequenza influisca sulla portata del wifi.

Da ciò si deduce che una frequenza alta è usata per una trasmissione ad alta velocità a breve distanza, mentre una bassa frequenza è usata per la trasmissione a lunga distanza.

 

 

 

WAN (Wide Area Network)

Whitespace: questo protocollo definisce le trasmissioni WAN (Wide Area Network) di radio e Tv dei diversi broadcaster. Esso è sfruttato sulle frequenze che vanno dai 50 ai circa 800 Mhz. Facile intuire che queste frequenze sono state scelte per avere un ampia copertura senza la necessità di installare potentissimi ponti radio a breve distanza l’uno dall’altro. La velocità di trasmissione va da qualche Mbit/s fino a circa 65 Mbit/s per le più recenti trasmissioni in Ultra HD.

 

Cellular: In questo caso ci troviamo di fronte ad una diversificazione di protocollo creata dalla crescente evoluzione della tecnologia. Questi tipi di protocolli definiscono i dettagli e le modalità di trasmissione dei dispositivi mobili.

Di seguito si specificano i dettagli riguardanti questi standard protocollari.

Gen.	Protocollo	Frequenza	Velocità
0G	Vari proprietari	35-900 Mhz	ND
1G	Amps – Tacs – Etacs	850 – 905 Mhz	2.4 – 14.4 Kbit/s
2G	Gsm	400/450 Mhz 800/1900 Mhz 850/1900 Mhz	14.4 Kbit/s
2,5G 2,75G	Gprs – Edge	850/900/1800/1900	35 – 380 Kbit/s
3G 3G+	Umts – Hsdpa – Hspa+	850/900/1800/1900	Max 42,2 Mbit/s (Download)* Max 11 Mbit/s (Upload)*
4G	Lte – Lte Advanced	850/900/1800/1900	Max 3,3 Gbit/s (Download)* Max 1,5 Gbit/s (Upload)*
5G	ND	850/900/1800/1900	10 Gbit/s (Download)* 10 Gbit/s (Upload)*

* Velocità massima teorica.

Concludendo possiamo dire che gli attuali protocolli ci consentono di coprire gran parte delle nostre esigenze quotidiane. In questo articolo sono stati citati i più famosi ed usati, ma in uso è possibile trovarne tanti altri appartenenti soprattutto a tecnologie proprietarie, che ancora non sono stati standardizzati o resi disponibili a tutti.

Fatemi sapere nei commenti cosa ne pensate dei protocolli sopra citati e se pensate che possa esserci la necessità di crearne altri per soddisfare specifiche esigenze. aggiornamento