2,4 vs 5GHz: la scienza dietro i problemi di connettività nei dispositivi IoT

Il WiFi ha fatto molta strada dalla sua nascita 26 anni fa. Inizialmente, supportava un misero 2 Mbps a 2,4 GHz. La tecnologia si evolve e oggi si stima che siano in uso 18 miliardi di dispositivi abilitati WiFi e oltre 4 miliardi di nuovi dispositivi vengano spediti ogni anno.

Sono state aggiunte nuove funzionalità e bande di frequenza, l'ultima delle quali è la banda 6 GHz che supporta una velocità di collegamento massima di 9,6 Gbps. Si tratta di 48.000 volte la velocità originale del 1997.

Più veloce è, meglio è, giusto? Tuttavia, la banda da 2,4 GHz rimane oggi la banda più popolare e la maggior parte dei prodotti per la casa intelligente supporta solo 2,4 GHz. Per capire perché, esploriamo la scienza dietro le bande. Poiché i prodotti a 6 GHz sono ancora nelle fasi iniziali della disponibilità commerciale, ci concentreremo sul confronto tra 2,4 e 5 GHz.

Senza dubbio, la banda da 5 GHz trasporta molto più traffico wireless. Ciò è evidente solo guardando il grafico qui sopra. La velocità può essere importante per il feed video di una telecamera di sicurezza, ma la portata può essere il fattore decisivo per un apriporta intelligente per garage situato lontano dal router. Il vantaggio di 2,4 GHz è che ha una portata più lunga e una migliore copertura.

Il motivo è che le frequenze wireless più basse attraversano pareti e mobili meglio di quelle più alte. Ad esempio, un segnale a 2,4 GHz diminuisce del 70% quando attraversa un muro a secco, rispetto al 90% per 5 GHz. Per un muro di mattoni, si tratta di un calo del 63% a 2,4 GHz e dell'83% a 5 GHz.

Le frequenze più basse hanno anche lunghezze d'onda più lunghe, il che consente loro di piegarsi più facilmente attorno agli oggetti. Ciò significa meno punti morti del WiFi e una migliore copertura in casa.

Un altro vantaggio di 2,4 GHz è che è la banda originale. La compatibilità con le versioni precedenti è stata mantenuta attraverso le successive iterazioni del WiFi e, grazie alla sua lunga storia e alle conseguenti economie di scala, i chipset e i moduli da 2,4 GHz sono più convenienti di quelli da 5 GHz. Se sei il product manager di un prodotto per la casa intelligente, spesso è un gioco da ragazzi.

La banda 2.4GHz è però uno spazio affollato, utilizzato non solo dal WiFi ma anche dai dispositivi Bluetooth e dai forni a microonde. Spesso soffre di congestione e interferenze, con conseguenti problemi di connettività per i prodotti per la casa intelligente, che possono portare a problemi di supporto tecnico e a una scarsa percezione del marchio.

Una banda di frequenza WiFi è suddivisa in canali, analogamente ai canali TV nella banda UHF/VHF e alle stazioni radio nelle bande AM/FM. Negli Stati Uniti e in Canada, i canali WiFi 1-11 sono ampiamente utilizzati, 12-13 sono limitati e 14 non viene utilizzato.

Un punto importante della figura sopra è che i canali a 2,4 GHz si sovrappongono tra loro. Una rete che opera sul canale 1 invia e riceve dati utilizzando alcune delle stesse frequenze di una rete sul canale 3.

In una certa misura interferiranno tra loro. Le interferenze riducono la qualità del segnale wireless, riducendo di conseguenza la portata, la larghezza di banda e le prestazioni della rete.

Peggio ancora, la maggior parte dei router utilizzerà per impostazione predefinita i canali 1, 6 o 11 (colorati in blu nella figura sopra). Questo perché non si sovrappongono e quindi non interferiscono tra loro. Ma in un grande condominio o condominio, potresti essere facilmente coperto da dieci o più reti WiFi.

Ricorda, 2,4 GHz ha una portata più lunga, quindi è più probabile che il WiFi di un vicino copra la tua casa. Alcuni di loro utilizzeranno il canale come te, poiché ci sono solo tre canali non sovrapposti tra cui spostarsi.

In confronto, la banda da 5 GHz ha 21 canali non sovrapposti, quindi la possibilità di interferenze è molto inferiore.

Quando c'è molto traffico dati sul tuo canale e tutto rallenta, si parla di congestione. Il WiFi è un mezzo condiviso, il che significa che quando un dispositivo parla, nessun altro può farlo. Più il canale è occupato, più difficile sarà ottenere uno spazio di conversazione, il che si traduce in video di scarsa qualità o bloccati e persino nella perdita di dati.

Inoltre, i dispositivi intelligenti con un livello o una qualità del segnale WiFi inferiore, come quelli vicini al limite della copertura o del raggio d’azione della rete, parlano più lentamente dei dispositivi vicini al router e utilizzano effettivamente più larghezza di banda. È possibile che la tua rete domestica possa trasmettere video in streaming a due dispositivi situati vicino al router, ma solo a un dispositivo situato al limite della copertura.