Se sul mercato si assiste già all’avvento del Wi-Fi 6E, il mondo della ricerca è già attivo sul Wi-Fi 7, concentrandosi sull’impiego dell’AI per ottimizzarne qualità e prestazioni.
TAKEAWAY
- Sul mercato è arrivato il Wi-Fi 6, ma per il futuro delle telecomunicazioni si guarda già al Wi-Fi 6E e il mondo della ricerca è già proiettato sul Wi-Fi 7.
- Le opportunità offerte da Wi-Fi 6, e ancor più con le versioni successive permetteranno di sviluppare ulteriormente potenzialità nel mondo della sanità, ma anche nel settore industriale.
- La ricerca e sviluppo si concentra già oggi sulla possibilità di applicare Intelligenza Artificiale, in particolare Deep Learning, per ottimizzare ed esaltare le caratteristiche del Wi-Fi 7.
Nel mondo della ricerca collegata alle telecomunicazioni e al mondo Wi-Fi si sta già guardando già più in là del Wi-Fi 6 e dell’avvento del Wi-Fi 6E. L’obiettivo su cui si lavora è il Wi-Fi 7 e all’applicazione dell’Intelligenza Artificiale per esaltarne qualità e potenzialità.
“Il Wi-Fi nel suo percorso evolutivo ci ha abituati, in questi trent’anni di vita, a una continua crescita di prestazioni, a partire dalla disponibilità di throughput, ovvero la capacità di trasmissione effettiva e di velocità di upload e download da parte degli utenti. Col Wi-Fi 6 e successivi assistiamo e assisteremo a un salto di qualità ancora più significativo”
spiega Andrea Piroddi, docente del Dipartimento di Informatica, Scienza e Ingegneria dell’Università di Bologna e della University of the People, in California, il cui lavoro di ricerca è rivolto all’applicazione dell’Intelligenza Artificiale alle Telecomunicazioni.
Con il 802.11ax si assiste più che a un aumento sensibile delle performance – che pure ci sono – a un’attenzione agli aspetti di sicurezza e di affidabilità della rete e alla resistenza alle interferenze. Per questo sono stati sviluppate tecnologie come Multi User Orthogonal Frequency division Multiple Access (MU-OFDMA), che consente l’utilizzo della risorsa radio a più utenti contemporaneamente da parte dell’access point. Inoltre si sono introdotti nuovi set di modulazione e codifica del segnale a 1024-QAM che consente una maggiore trasmissione di dati.
Si è infatti passati da capacità di 7 Gigabit per secondo della versione 802.11ad a circa 10 Gbps di picco nella versione ax (ovvero il Wi-Fi 6). Ma la sua dote migliore riguarda la robustezza alle interferenze: le sue caratteristiche di affidabilità ne fanno uno standard ideale per garantire trasmissioni sicure in ambiti particolarmente esigenti come sono quelli industriali o quelli della sfera medica, che richiedono di garantire la sicurezza del personale o per assicurare la security in ambienti critici, specifica Piroddi.
L’avvento del Wi-Fi 6E e i benefici attesi
Le migliori caratteristiche del Wi-Fi 6, nella versione Wi-Fi 6E saranno ulteriormente migliorate. Innanzitutto estende la disponibilità dei canali alla parte bassa dello spettro a 6GHz per consentire all’utilizzatore di sfruttare ulteriori 4 canali da 160MHz in una zona libera da interferenza. Inoltre, conta su un valore di latenza (la velocità di risposta di un sistema a un impulso) assai ridotto.
Questo si traduce in una maggiore reattività di rete e in prestazioni migliori in termini di velocità, con benefici percepibili sia nelle applicazioni entertainment su reti mobili come pure di applicazioni di realtà aumentata, in una maggiore integrazione con la virtual reality e con maggiori possibilità per l’utente di esperienze immersive.
“Sarà interessante anche il suo ambito applicativo per sviluppare potenzialità di comunicazione in grandi eventi: pensiamo alle opportunità nei meeting di ampio respiro oppure negli stadi, dove sarà possibile offrire all’utente un maggiore coinvolgimento” ipotizza il docente.
Il Wi-Fi 6E esalterà ancor più le caratteristiche del Wi-Fi 6 anche in ambiti dove si richiede un certo grado di precisione e di complessità. Pensiamo, quindi, agli aeroporti, non solo per gestire alcune funzioni come il carico e recupero bagagli, ma anche a migliorare l’esperienza di streaming e download di film, programmi TV, musica, giochi e altri contenuti in movimento, supportando le attività online che includono la verifica del volo e gli aggiornamenti e nuove condizioni e protocolli di sicurezza.
WI-FI 7: cosa ci dobbiamo aspettare
Ma l’interesse e le prospettive della ricerca guardano già alle potenzialità offerte dal Wi-Fi 7, che dovrebbe arrivare nel 2024. Il nome tecnico si prevedes IEEE 802.11be e avrà performance decisamente più elevate a partire dalla velocità di picco. Sarà in grado di inviare dati su più frequenze in contemporanea e si avvarrà della tecnologia CMU-MIMO (coordinated multiuser multiple input multiple output) che favorirà maggiori performance e aiuterà a decongestionare e distribuire meglio il loading del traffico, decuplicando la capacità già presente nel Wi-Fi 6 e permettendo un coordinamento degli access point.
Aumenterà anche il numero di antenne che collaborano: si passerà, infatti, rispetto alla Wi-Fi 6, dalle otto alle 16. Contando che ogni antenna può gestire più utenti contemporaneamente, raddoppiano quindi le possibilità col futuro IEEE 802.11be.
Il Wi-Fi 7 abbraccerà fino a 320 MHz di larghezza di banda e porterà la velocità di trasmissione dati teorica massima di Wi-Fi 7 a oltre 46 Gbps (si parla addirittura di un picco teorico da 207 Gbps), con una larghezza di banda attesa nel mondo reale fino a 30 Gbps condivisa su molti dispositivi. Inoltre potrà migliorare il set di modulazione del segnale di Wi-Fi 6 (1024-QAM) passando al 4096-QAM, assicurando così una maggiore capacità di trasferimento dati.
Questo significa che le opportunità si moltiplicano con la crescita esponenziale delle prestazioni – sottolinea lo stesso esperto di telecomunicazioni – Queste potenzialità si combinano con la capacità di aggregare bande diverse, partendo da 1 GHz a 7 GHz. Potendo addizionare canali di dimensione diversa, sommando canali da 20 MHz a 160 MHz, tutto ciò sarà estremamente importante per consentire lo sviluppo di tantissime tecnologie che richiedono molta capacità di banda.
Pensiamo per esempio oggi al tempo che richiede la realizzazione di una ecografia da remoto in termini di bit al secondo. Bene, con il Wi-Fi 7 questi bit saranno a disposizione, permettendo così ai medici ancora più di svolgere il loro servizio più efficacemente e in maniera più sicura. Pensiamo, per esempio, alla possibilità di leggere da remoto i parametri vitali dei pazienti, riducendo l’esposizione a virus, ma anche a svolgere in maniera più efficace e puntuale interventi chirurgici anche a migliaia di chilometri di distanza.
In campo automotive, l’era del Wi-Fi 7 sarà determinante per la piena applicazione del Vehicle-to-everything V2X, il sistema di comunicazione di informazioni tra un veicolo a qualsiasi entità che possa influenzare il veicolo e viceversa. Non solo: potenzierà le capacità del Vehicle To Vehicle, tecnologia mediante cui i veicoli potranno scambiarsi informazioni. In entrambi i casi saranno garantite altissime prestazioni e altrettanta affidabilità.
Queste potenzialità del Wi-Fi 7 non rischiano di entrare in conflitto col 5G? “Stiamo considerando soluzioni differenti per ambiti altrettanto diversi. A oggi il 5G è già una soluzione licenziata con un livello di qualità del servizio decisamente maggiore di una piattaforma che non lo è ancora. In ogni caso, queste tecnologie non vanno pensate in antitesi, quanto sinergiche. Immagino che nel prossimo futuro tenderanno a integrarsi o a cooperare” fa notare il professor Piroddi.
WI-FI 7 e intelligenza artificiale: il ruolo del deep learning per la qualità
Con l’avvento del Wi-Fi 7 si prefigura anche un apporto determinante da parte dell’AI. Lo prefigura lo stesso docente, il cui lavoro si sta concentrando sul layer fisico che permette la connessione tra una stazione e un’altra per trasmettere e ricevere segnali digitali: “Stiamo cercando di attuare e individuare modelli predittivi, in grado cioè di predire il comportamento del canale trasmissivo nel tempo al variare di alcuni parametri. Oggi abbiamo dei sistemi che consentono di variare la trasmissione alle condizioni del canale radio, ottimizzando le performance qualitativa del sistema trasmissivo. L’AI fornisce un contributo fondamentale: semplifica il comportamento del circuito, in termini di risposta al canale, e lo rende più robusto, assicurando nel contempo prestazioni decisamente più elevate. Questo è possibile perché nel momento stesso in cui si è in grado di predire il comportamento, si possono adattare in anticipo le peculiarità trasmissive (potenza, guadagno, interferenza ecc.), modificando al meglio le prestazioni per rispondere alla predizione della modifica dello stesso canale“.
Come avverrà questo? Osserva Andrea Piroddi:
“Immaginiamo di avere un trasmettitore e un ricevitore in un ambiente statico e che essi siano contornati da elementi che inficiano la trasmissione provocando un’interferenza. Tutti questi componenti sono dotati di sensori che permettono loro di percepire le frequenze e le interferenze in aria, di conoscere la potenza di trasmissione e di misurare diversi altri valori. I dati provenienti da questi sensori saranno un input prezioso per una rete neurale che avrà il compito di coordinare tutti i parametri, fornendo come risultato informazioni utili per coordinare al meglio condizioni e capacità trasmissive, evitando le interferenze”
Deep learning per il Wi-Fi 7: dagli smartphone alla logistica, ecco i vantaggi applicativi
Quindi, il deep learning può migliorare le telecomunicazioni e a ottimizzare il Wi-Fi 7, esaltandone ulteriormente le potenzialità offerte. Di tutto questo beneficerà l’utente finale: solo in termini di efficienza energetica una rete neurale opportunamente addestrata è in grado di ridurre del 30-40% il consumo della batteria, garantendo così una durata maggiore per esempio a un fruitore di servizi su smartphone.
Oltre al risparmio energetico consegue anche una riduzione dello spreco di banda inutilmente impegnata, consentendo così agli utenti una migliore pulizia di segnale, garantendo così a più strumenti di lavorare meglio pur nello stesso ambiente e attivi contemporaneamente.
Pensiamo quindi ai benefici a livello di trasporti, che già oggi usano frequenze per servizi cruciali come lo scambio delle rotaie oppure segnali radio utilizzati dalle forze dell’ordine o dalle ambulanze. Ridurre le interferenze aiuterà a migliorare e rendere più sicure le comunicazioni, ancor più se pensiamo ad ambienti complessi come saranno le smart city. Sarà possibile un migliore controllo e gestione del consumo energetico, grazie all’impiego dei contatori intelligenti, ottimizzando i carichi di energia elettrica e distribuendola al meglio, evitando picchi o cali indesiderati.
Anche in ambito industriale sarà possibile gestire al meglio la presenza di robot in vari ambienti e attività. Potrà beneficiarne la logistica, la cui modalità di gestione oggi è legata alle applicazioni RFID e domani invece sarà gestita mediante Wi-Fi 7 con costi ridotti per l’azienda e con la medesima garanzia di registrare merci in entrata e in uscita. Allo stesso modo sarà possibile assicurare una maggiore sicurezza sul lavoro ai dipendenti che operano in ambienti critici, avendo la possibilità di tenere traccia dei loro movimenti, pur garantendo la privacy.
