Gli impianti audio, video e multi-room che utilizzano musica e film in streaming, rendono necessaria la costruzione di Reti informatiche nelle abitazioni. Questa necessità, rapportata ad un ambiente casalingo, spesso viene affrontata con la convinzione che sia sufficiente realizzare Reti con prestazioni di base, al limite del banale. Ebbene, questa convinzione è profondamente erronea. E potrebbe compromettere la fruizione affidabile e fluida dello streaming.
Streaming multimediale
Iniziamo ad affrontare l’argomento riportando la descrizione di streaming formulata da Wikipedia: “In telecomunicazioni il termine streaming identifica un flusso di dati audio/video trasmessi da una sorgente a una o più destinazioni tramite una rete telematica. Questi dati vengono riprodotti man mano che arrivano a destinazione.”. Per un approfondimento del tema rimandiamo ad un articolo dedicato allo Streaming multimediale.
I servizi di streaming multimediale, in particolare quelli audiovisivi, Netflix, Sky Q, Premium, Amazon Prime, possono arrivare a richiedere un’elevata capacità di trasmissione dati. Questa capacità è chiamata Banda passante e corrisponde alla quantità massima di bit al secondo che una Rete può trasferire. Il problema è che i contenuti multimediali disponibili o che lo saranno prossimamente, possono arrivare a richiedere elevati flussi di dati. Prendiamo ad esempio un servizio di streaming come Netflix, nel caso di trasmissioni Ultra High Definition (4K, HDR/Dolby Vision, Gamma colore BT2020, Colore 10 bit, Campionamento 4:2:2), richiede un flusso dati costante di 25 Mbps (Mega bit per secondo). Per garantire che il flusso dati trasmesso non subisca interruzioni è buona regola disporre di una Banda passante doppia rispetto alle specifiche richieste dalle trasmissioni da ricevere. In questo caso il flusso dati disponibile dovrebbe essere cautelativamente di 50 Mbps. Parlando di una Rete casalinga è da prevedere che sia utilizzata contemporaneamente da più componenti di una famiglia, che potrebbero accedere a streaming differenti. Un esempio di ulteriore utilizzo è YouTube, che per trasmissioni 4K Ultra HD richiede una banda passante variabile fra i 44 e gli 85 Mb. In casi di questo tipo il flusso dati necessario dovrà essere la somma dei singoli utilizzi. I 50 Mb potranno così arrivare a 100, 170, 220 Mbps. Anche se non tutti i familiari utilizzassero lo streaming video contemporaneamente, potrebbero comunque utilizzare in altro modo le trasmissioni in rete e questo aumenterebbe comunque il flusso dati complessivo.
Networking
Quale Rete realizzare per far fronte alle crescenti prestazioni che deve e dovrà sostenere?
Iniziamo col dire che una Rete Locale (LAN – Local Area Network) nel suo insieme comprende sia connessioni Cablate (Ethernet) che Wireless (Wi-Fi). DA un po’ di anni si è diffusa la convinzione che l’unica connessione alla quale prestare attenzione sia quella Wi-Fi. Crediamo che questa convinzione sia a dir poco limitante, pur comprendendone la comodità d’uso e la facilità d’implementazione in abitazioni dove la posa di cavi potrebbe rivelarsi problematica. Esistono però buone ragioni per valutare l’opzione di affidarsi anche a collegamenti cablati.
Dispositivi di Rete
Per realizzare una Rete informatica è necessario utilizzare alcuni dispositivi, primo fra questi il Router. Il Router da un lato consente l’accesso alla Linea Internet (WAN) e dall’altro lato consente il collegamento dei dispositivi che l’utente desidera utilizzare. Tralasciamo per ora di valutare il tipo di connessione ad Internet utilizzato, ADSL o Fibra ottica, perché ci focalizzeremo sulle connessioni utilizzate all’interno delle abitazioni nella Rete Locale.
I Router abitualmente forniscono due tipi di collegamenti:
– Porte Ethernet (10/100/1000 Mbps) per collegamenti con cavi di Rete denominati CAT 5/5e/6/7
– Collegamento senza fili Wi-Fi, utilizzando le Classi A, B, G, N, AC, AD e frequenze di trasmissione a 2.4 e 5 GHz.
Le Porte Ethernet consentono di costruire Reti cablate, le trasmissioni Wi-Fi consentono di costruire Reti senza fili (WLAN – Wireless Local Area Network). Il Router gestisce l’insieme delle connessioni e delle trasmissioni sia cablate che wireless presenti nella Rete.
Oltre al Router possono essere utilizzati altri dispositivi di Rete: in particolare gli Switch Ethernet e gli Access Point Wi-Fi. Entrambi hanno i compito di aumentare i collegamenti disponibili ed estendere spazialmente le connessioni.
Switch Ethernet
Gli Switch Ethernet, connessi a valle del Router, servono ad aumentare le porte di collegamento e ad estendere spazialmente le Reti. I Router generalmente sono dotati di 4 o 5 porte Ethernet, quando è necessario collegare un numero superiore di dispositivi, si ricorre all’uso di Switch che incrementano il numero di porte utilizzabili.
Ora ipotizziamo il caso che un Router sia collocato in un Locale tecnico e occorra portare il collegamento cablato in un altro locale dell’abitazione. In questo caso è possibile utilizzare un cavo di Rete (CAT), con apposite prese o connettori RJ45, per collegare i due locali. Ipotizziamo anche che nel locale di arrivo del cavo i dispositivi da collegare siano più di uno, necessità tutt’altro che difficile da verificarsi vista la quantità di apparecchi che ormai richiedono una connessione di Rete, ad esempio: Decoder SKY, TV SAT, DTT, TV, Console di videogiochi, Streamer audio o audio-video. Per collegare più di un dispositivo il cavo di Rete posato non sarà sufficiente. Per aumentare i collegamenti sarà necessario utilizzare uno Switch Ethernet. Gli Switch più piccoli hanno 4 Porte, ma è possibile arrivare fino a modelli con molte più porte, oppure interconnettere fra loro più Switch.
La più evidente ed immediata delle caratteristiche che distingue gli Switch è la Banda passante che sono in grado di trasmettere. La descrizione di questa è indicata con le sigle 10/100 Base-T oppure 10/100/1000 Base-T, la prima sigla corrisponde a 100 Mbps, la seconda a 1.000 Mbps (che corrisponde ad 1 Giga bit per secondo)). Queste capacità però sono teoriche, le trasmissioni reali supportate possono risultare inferiori a quelle dichiarate, per ragioni sia tecniche che ambientali. Se adesso si confronta la Banda passante occorrente, stimata nel paragrafo Streaming multimediale, che poteva arrivare ben oltre i 100 Mbps reali, con quella offerta dai due tipi di Switch, si noterà che 100 Mbps potrebbero non essere sufficienti a trasmettere la quantità di bit necessaria. Al contrario gli Switch Gbps hanno capacità di trasmissione utili a garantire queste quantità di flusso dati.
Per allestire una Rete Gb è necessario che tutti i componenti utilizzati siano conformi a questo standard: Router, Switch, cavi e connettori RJ45. Qualsiasi punto di snodo e passaggio delle trasmissioni che non supportasse questo standard, diverrebbe un collo di bottiglia capace di limitare le prestazioni della Rete. Un cavo CAT5 ad esempio non è conforme allo standard Gb, i cavi che lo supportano sono i CAT5e / 6 / 7.
Access Point Wi-Fi
Gli Access Point Wi-Fi sono dispositivi utilizzati per estendere spazialmente le trasmissioni delle Reti dati wireless (senza fili). In ambito casalingo abitualmente si costruiscono le Reti utilizzando Router forniti dal Provider di accesso ad Internet. Gli apparecchi forniti possono presentare vari limiti: una limitata capacità di gestire una certa quantità di dispositivi connessi, non avere porte Ethernet Gb, non supportare le più recenti e performanti Classi Wi-Fi. Le trasmissioni Wi-Fi vengono distinte e indicate come Classi A / B / G / N / AC / AD. Ad ognuna di queste corrisponde una banda passante più o meno ampia, se il Router non supporta quelle con maggiori capacità, le quantità di dati trasmissibili saranno minori. Per fare un raffronto, solo a partire dalla Classe N è possibile ottenere trasmissioni teoriche comparabili con quelle cablate da 100 Mb. In questo caso sottolineare che le capacità sono teoriche è ancora più importante che per le Reti cablate, perché i segnali wireless sono maggiormente soggetti a limitazioni spaziali e disturbi. L’estensione degli appartamenti, muri, pareti e controsoffitti in cartongesso, apparecchiature elettroniche, e persino le Reti Wi-Fi dei vicini, concorrono a disturbare il segnale e ridurne la portata. Per questo è difficile che un solo Router assicuri copertura estesa e performante. È consigliabile non dare troppo credito agli indicatori di segnale presenti su vari dispositivi, “tacche”, perché anche se indicano un’elevata intensità possono non rivelare il degrado qualitativo del segnale disponibile.
Per sopperire a questi problemi si ricorre all’impiego di Access Point (AP), ovvero Punti di accesso alla rete Wi-Fi. Gli AP vengono distribuiti in un’abitazione in modo da coprire adeguatamente l’intera area di utilizzo. In questo modo i dispositivi da collegare alla Rete Wi-Fi, non saranno vincolati a trovarsi entro l’area di copertura wireless del Router. Gli AP possono essere posizionati anche a notevole distanza dal Router e verranno collegati a questo utilizzando i cablaggi della Rete.
Come detto in precedenza, per trasmissioni multimediali è consigliabile collegare i dispositivi audio e video tramite cavi di rete. Oltre che per le prestazioni che riescono a fornire, le Reti cablate sono più stabili. I segnali Wi-Fi invece possono essere disturbati in modo inatteso e variabile. Qualora non fosse possibile utilizzare collegamenti cablati, è auspicabile che Router e Access Point impiegati prevedano trasmissioni a 2.4 e 5 GHz, e supportino le Classi AC e AD del Wi-Fi. Solo disponendo di queste specifiche tecniche si può ipotizzarne un utilizzo con trasmissioni che richiedono una banda passante particolarmente onerosa.
Oltre a queste specifiche ne esistono anche altre che possono migliorare le prestazioni dei dispositivi Wi-Fi, ma il discorso diverrebbe lungo e specialistico.
Ultima e sintetica segnalazione, se si è nella condizione di dover estendere la Rete Wi-Fi e non è possibile utilizzare o posare cavi di rete per collegare degli AP, è possibile ricorrere a dispositivi di Rete denominati Extender Wi-Fi.
In alternativa esistono dispositivi denominati Power Line, capaci di convogliare i segnali della Rete dati utilizzando i cavi dell’impianto elettrico. Per funzionare in modo ottimale però questi dispositivi necessitano che la rete elettrica sia realizzata a Regola d’Arte, altrimenti le prestazioni possono rivelarsi scadenti.
Note finali
Le osservazioni fin qui svolte erano incentrate sulla trasmissione in Rete di contenuti (streaming), per individuarne l’utilizzo di Banda passante e confrontarla con le prestazioni dei dispositivi di Rete. In modo da individuare quali tipi di tecnologie di Networking siano adeguate all’adempimento del compito.
Crediamo di avere illustrato come le Reti ad uso domestico possano e debbano sopportare carichi di lavoro tutt’altro che banali, con l’ulteriore prospettiva di vederli aumentare in futuro. Da queste osservazioni discende il consiglio di allestire Reti capaci di trasmissioni Gb, di privilegiare collegamenti cablati laddove è possibile e di utilizzare quelli wireless solo nei casi dove non è possibile fare altrimenti. In generale i collegamenti Wi-Fi sarebbero da riservare ai dispositivi mobili.
Suddividendo il collegamento dei vari dispositivi fra cablati e wireless, si ottiene un ulteriore e non trascurabile vantaggio, la riduzione relativa del traffico di rete. Collegando svariati apparecchi al Wi-Fi si finirebbe col generare un traffico eccessivo fra trasmissioni concorrenti saturando la capacità della rete. In questa situazione tutte le trasmissioni verrebbero rallentate, ed alcune più di altre. Le prestazioni della rete potrebbero decadere fino a renderne insoddisfacente l’uso.
Così come è da tenere presente che l’Architettura complessiva della Rete dovrebbe evitare di avere snodi che siano o possano divenire colli di bottiglia.
Le Reti informatiche locali devono essere progettate e realizzate con cura, altrimenti l’utilizzo potrebbe rivelarsi problematico in vari modi e situazioni. Paradossalmente, anche disponendo di una connessione Internet veloce, potrebbe non essere possibile utilizzarla a pieno regime a causa dei limiti della rete locale.
