Standard IEEE 802.11 (Wi-Fi) spiegato: PHY, MAC, evoluzione e futuro
IEEE 802.11 è il fondamento del Wi-Fi – una famiglia di standard che definisce la comunicazione WLAN (Wireless LAN). Mantenuto dal IEEE LAN/MAN Standards Committee (LMSC).
Strati architetturali
| Strato | Sottolivelli 802.11 | Funzione |
|---|---|---|
| Fisico (PHY) | PLCP (Convergenza), PMD (Medium Dependent) | Modulazione, codifica, trasmissione RF, canalizzazione |
| Data Link | MAC (Medium Access Control), LLC (Logical Link Control) | Inquadratura, indirizzamento, accesso al canale (CSMA/CA), QoS, sicurezza |
Evoluzione PHY (Generazioni = nomi commerciali)
| Standard | Anno | Banda | Velocità max | Tecnologia chiave | Nome Wi-Fi |
|---|---|---|---|---|---|
| 802.11 | 1997 | 2,4 GHz | 2 Mbps | FHSS/DSSS | — |
| 802.11b | 1999 | 2,4 GHz | 11 Mbps | HR-DSSS | — |
| 802.11a | 1999 | 5 GHz | 54 Mbps | OFDM | — |
| 802.11g | 2003 | 2,4 GHz | 54 Mbps | OFDM (retrocompatibile b) | — |
| 802.11n | 2009 | 2,4/5 GHz | 600 Mbps | MIMO (4x4), 40 MHz | Wi-Fi 4 |
| 802.11ac | 2013 | 5 GHz | 6,9 Gbps | MU-MIMO, 160 MHz, 256-QAM | Wi-Fi 5 |
| 802.11ax | 2019 | 2,4/5/6 GHz | 9,6 Gbps | OFDMA, MU-MIMO UL/DL, TWT, 1024-QAM | Wi-Fi 6/6E |
| 802.11be | 2024 | 2,4/5/6/7 GHz | 46 Gbps | 320 MHz, 4096-QAM, MLO, Preamble Puncturing | Wi-Fi 7 |
Elementi essenziali del livello MAC
- CSMA/CA: ascolta prima di parlare, backoff casuale, ACK/NAK
- DCF (Distributed Coordination Function): accesso per contesa base
- HCF (Hybrid Coordination Function): QoS (802.11e/WMM) – EDCA + HCCA
- Sicurezza: WEP (rotto) → WPA (TKIP) → WPA2 (AES-CCMP) → WPA3 (SAE, OWE)
- Risparmio energetico: PS-Poll, U-APSD, TWT (Target Wake Time – 802.11ax+)
Innovazioni chiave per generazione
- 802.11n: stream spaziali MIMO, aggregazione frame, block ACK
- 802.11ac: MU-MIMO downlink (4 utenti), canali più larghi, beamforming
- 802.11ax (Wi-Fi 6): OFDMA (allocazione sottocanale), MU-MIMO UL/DL, BSS Coloring, TWT
- 802.11be (Wi-Fi 7): MLO (Multi-Link Operation), 320 MHz, MRU, latenza deterministica
Interoperabilità e retrocompatibilità
- Nuovi PHY devono supportare tassi legacy (1, 2, 5.5, 11 Mbps DSSS/CCK)
- Meccanismi di protezione: RTS/CTS, CTS-to-self per ambienti misti
- AP dual-band: 2,4 + 5 GHz simultanei (tri-band aggiunge 6 GHz)
Normative e spettro
- Bande non licenziate: 2,4 GHz (ISM), 5 GHz (UNII), 6 GHz (UNII-5/6/7/8 – AFC richiesto)
- ETSI (UE), FCC (USA), MIC (Giappone), SRRC (Cina) – regole diverse su canali/potenza
- DFS (Dynamic Frequency Selection) per evitare radar (5 GHz)
802.11 è uno standard vivente – emendamenti (a, b, g, n, ac, ax, be, bn, bf...) aggiungono continuamente capacità mantenendo il framework MAC/PHY di base che rende il Wi-Fi universalmente interoperabile.