IEEE 802.11a

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Gen.	Logo	Standard IEEE	Anno	Velocità (Mbit/s)	Freq. (GHz)
Wi-Fi	—	802.11-1997	1997	1–2	2,4
Wi-Fi 1	—	802.11b	1999	1–11	2,4
Wi-Fi 2	—	802.11a	1999	6–54	5
Wi-Fi 3	—	802.11g	2003		2,4
Wi-Fi 4		802.11n	2009	6,5–600	2,4 / 5
Wi-Fi 5		802.11ac	2013	6,5–6 933	5
Wi-Fi 6		802.11ax	2021	0,4–9 608	2,4 / 5
Wi-Fi 6E					6
Wi-Fi 7		802.11be	2024	0,4–23 059	2,4 / 5 / 6
Wi-Fi 8	—	802.11bn	2028 (previsto)	100 000	2,4 / 5 / 6

La normativa IEEE 802.11a, identificata ufficialmente anche come IEEE 802.11a-1999, è stata un emendamento dello standard IEEE 802.11 introdotto per specificare le caratteristiche tecniche delle reti locali wireless operanti nella banda di frequenze a 5 GHz, con una velocità di trasferimento dati grezza fino a 54 Mbit/s.

L'emendamento è stato approvato da IEEE il 19 settembre 1999 e pubblicato il 30 dicembre dello stesso anno, ed è esistito come standard autonomo fino al 12 giugno 2007, quando è stato inglobato nella nuova versione 802.11-2007 dello standard completo. Pur essendo formalmente non più in forza come normativa individuale, il termine 802.11a è rimasto in uso nel mercato per indicare in modo sintetico la conformità dei dispositivi alla relativa specifica.

Storia

L'emendamento 802.11a è stato approvato nel 1991, contestualmente con l'emendamento 802.11b, che aumentava la bit rate massima per le reti wireless nella banda a 2,4 GHz. L'affollamento della banda a 2,4 GHz, utilizzata anche per altri dispositivi, nonché i limiti di velocità di trasferimento dati hanno spinto a considerare l'impiego della banda non licenziata a 5 GHz, meno affollata e quindi meno soggetta a interferenze, anche se la frequenza di trasmissione più elevata comporta una portata minore, una minore penetrazione agli ostacoli solidi, come ad esempio i muri, e la necessità di un maggior numero di access point.

La disponibilità sul mercato di dispositivi 802.11a ha avuto inizio nel 2001, ma la diffusione di questo standard è stata condizionata e rallentata da problemi di carattere tecnologico, dovuti alla minore disponibilità e al maggior costo della componentistica, e da problemi di carattere normativo legato alle regolamentazioni locali (in Europa la regolamentazione della banda a 5 GHz era frammentata ed è stata uniformata per poter dare il via libera alla 802.11a solo a metà del 2002) che hanno ulteriormente ritardato la diffusione di questa tecnologia. L'ampia diffusione di dispositivi e reti basate su 802.11b, con cui la 802.11a non può interoperare direttamente, fu un ulteriore elemento di ostacolo.

Lo sviluppo di miglioramenti tecnologici, che hanno consentito ai dispositivi 802.11a di raggiungere portate confrontabili con quelle della 802.11b, e l'introduzione di dispositivi dual-band, in grado di operare indifferentemente su reti 802.11a e 802.11b, ha migliorato la situazione, tuttavia l'introduzione della normativa 802.11g, avvenuta nel 2003, che ha superato molti dei limiti e degli svantaggi della 802.11b, ha di fatto comportato che le reti puramente 802.11a siano rimaste a livello di nicchia e utilizzate raramente.

Descrizione

La normativa 802.11a ha introdotto per la prima volta nelle reti Wi-Fi la trasmissione OFDM, come originariamente proposto nel 1998 da Richard Van Nee di Lucent Technologies.. OFDM presenta due vantaggi fondamentali:

1. Distribuisce il segnale su sotto-portanti che trasportano ognuna una frazione della bit rate complessiva; le sotto-portanti sono spaziate in funzione della frequenza di simbolo (se ${\displaystyle T}$ è la durata di un simbolo, le sottoportanti sono spaziate in frequenza di ${\displaystyle 1/T}$), in modo che in corrispondenza del picco di ogni sotto-portante il contributo di tutte le altre sotto-portanti abbia ampiezza pari a zero, riducendo in questo modo l'interferenza intersimbolica.
2. Se una delle sotto-portanti subisce un'attenuazione selettiva, la rate del segnale complessivo ne risente di meno, grazie alla ridotta bit rate associata a ciascuna sotto-portante.

Il protocollo è lo stesso definito dallo standard 802.11 di base ma la trasmissione avviene sulla banda di frequenza a 5 GHz, su canali ampi 20 MHz trasmessi con tecnica OFDM su 52 sotto-portanti ortogonali spaziate di 0,3125 MHz, corrispondenti a simboli di durata pari a 3,2 μs al netto dell'intervallo di guardia. La spaziatura è il risultato della suddivisione del canale da 20 MHz in 64 frequenze, dove solo le 52 frequenze centrali sono usate per la trasmissione mentre le altre costituiscono la banda di guardia rispetto ai canali adiacenti per evitare interferenze. La normativa stabilisce anche un intervallo di guardia per i simboli pari a 0,8 μs per cui la durata finale totale di un simbolo sale a 4 μs. Questo porta ad ottenere una ampiezza di banda utile effettiva pari a 16,6 MHz per ciascun canale. I dati sono trasferiti usando 48 delle 52 sottoportanti, mentre le rimanenti quattro svolgono la funzione di sottoportanti pilota.

A livello di trasmissione, la preelaborazione del segnale viene effettuata in banda base: il flusso di dati viene codificato e convertito dal dominio della frequenza al dominio del tempo tramite l'applicazione di un algoritmo di trasformata di Fourier veloce inversa (Inverse Fast Fourier transform, IFFT). Al segnale così ottenuto viene aggiunto un preambolo, che consente al ricevitore di individuare l'inizio della sequenza; il tutto viene poi sottoposto alla modulazione e infine trasposto alla frequenza di trasmissione del canale a 5 GHz.

Lato ricezione, viene effettuata l'elaborazione inversa: il segnale ricevuto, una volta demodulato e ritraposto in banda base, viene riconvertito nel dominio della frequenza tramite l'applicazione di una trasformata di Fourier veloce (Fast Fourier Transform, FFT) e infine decodificato.

La normativa prevede diversi tipi di modulazione, a seconda della bit rate trasportata: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM. La tabella seguente riporta la corrispondenza tra bit rate grezza (nominale) e modulazione:

Nella pratica, tenendo conto dell'overhead introdotto dal protocollo e dalle perdite legate ai fenomeni di propagazione (attenuazione, rumore, presenza di ostacoli ecc.), si ottiene una velocità di trasmissione effettiva nell'ordine dei 25 Mbit e una portata al chiuso di circa 30 m.

Note

Bibliografia

• (EN) IEEE 802.11a-1999: High Speed Physical Layer in the 5 GHz band, su standards.ieee.org, IEEE, 30 dicembre 1999.
• (EN) IEEE 802.11-2007: Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications (PDF), IEEE, 12 giugno 2007.

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