Come e perchè progettare reti Wi-Fi per l’università e la ricerca

Specificità e cambiamenti delle reti Wi-Fi universitarie

Il mondo universitario e della ricerca ha specifici requisiti che richiedono competenze e strumenti specializzati per progettare reti Wi-Fi, la sola che effettivamente gli utenti vedono e sperimentano. Proprio per questo motivo, le prestazioni non ottimali e i malfunzionamenti vengono spesso sperimentati come un malfunzionamento della rete in generale (quindi sia della rete di campus tout court che della rete GARR). È dunque necessario investire in formazione, conoscenza e nuovi metodi di lavoro per realizzare design ad alte prestazioni. Le competenze possono crescere soprattutto nel confronto con la comunità dei propri pari professionisti WLAN, che condividono problemi e soluzioni in un ambiente aperto e inclusivo, globalmente e ora anche in Italia. In questo modo, gli utenti potranno usufruire di tutte le potenzialità della rete anche quando si tratta di accesso senza fili.

Ne abbiamo parlato con Jan Reister, responsabile dell'ufficio Wi-Fi dell'Università di Milano.

Quali sono i cambiamenti che l’Università degli Studi di Milano ha attraversato negli ultimi 5 anni?

L’infrastruttura Wi-Fi dell’Università degli Studi di Milano ha attraversato una profonda espansione, seguendo dinamiche comuni a molti atenei: apertura di nuove sedi e campus, diffusione capillare negli spazi didattici e aggiornamento tecnologico. La rapida crescita che ci ha portato a oltre 2500 access point (AP) installati ha altrettanto rapidamente comportato problemi di prestazioni, design e scalabilità, costringendoci a ripensare il governo del servizio ed a costruire competenze specializzate nelle wireless LAN (WLAN ) all’interno della struttura di networking.

Quali sono i caratteri distintivi delle reti Wi-Fi nelle università?

Anzitutto va considerato il limitato controllo sui dispositivi degli utenti e sulle diverse generazioni di tecnologie e sistemi operativi, tipico del modello bring your own device (BYOD); inoltre spazi didattici e auditorium sono aree complesse ad alta densità di utenti. eduroam, l’iniziativa globale di accesso e roaming nata nel 2002, a 20 anni di distanza presenta problemi di coesistenza sulle frequenze 2.4 Ghz, 5 Ghz e 6 Ghz. Infine, le residenze studentesche uniscono alle caratteristiche di alta densità e alla richiesta di elevate prestazioni la necessità di dare accesso a dispositivi di tipo domestico come assistenti vocali e giochi.

Ci siamo resi conto che non era sufficiente progettare per la massima copertura, come si faceva nelle prime installazioni Wi-Fi, ovvero pochi AP distanti tra loro e alla massima potenza di trasmissione, installati spesso in corridoi e aree di passaggio lontane dagli utenti con l’obiettivo di creare celle, o aree di servizio, di grandi dimensioni. In queste condizioni, l’alto numero di dispositivi connessi porta a disfunzionalità che si traducono in lamentele e richieste di supporto: elevate ritrasmissioni dovute a hidden node (dispositivi troppo distanti che non connettono correttamente al mezzo radio), associazione ad AP lontani e quindi roaming difficoltoso (sticky client), e una preferenza per l’uso di 2.4 Ghz. Oggi quindi progettiamo portando numerosi AP vicino agli utenti all’interno dei locali, con celle più piccole a bassa potenza, privilegiando la frequenza 5 Ghz (e in futuro 6 Ghz) che è l’unica a consentire prestazioni elevate a fronte di un alto numero di utenti connessi.

Altro problema con un impatto sulle prestazioni è l’orientamento errato degli AP installati: ad esempio a parete come orologi, sopra il controsoffitto, dietro tubazioni e griglie metalliche, con antenne puntate a caso. È un retaggio della scarsa conoscenza del mezzo trasmissivo e delle tecniche di installazione; sappiamo oggi invece che i diagrammi di radiazione presenti nelle schede tecniche di ogni AP definiscono il contesto d’uso e il corretto orientamento di ogni modello di AP. Staffe e accessori di montaggio dal design funzionale e gradevole ci hanno facilitato l’installazione anche in situazioni architettoniche complesse.

Come è cambiata quindi la progettazione delle reti Wi-Fi nelle università?

Oggi progettiamo reti Wi-Fi non tanto per la copertura, che diamo per scontato, ma per assicurare capacità adeguata ai dispositivi e alle applicazioni in uso. Prevediamo quindi un adeguato numero di AP per la densità di client e per consentire efficace roaming in mobilità, disegniamo i parametri radio (RF) per fornire datarate elevati e massimo uso dell’airtime: minimum basic rate elevati (12-24 Mbps), riutilizzo esteso dei canali (larghi 20Mhz), potenza trasmissiva 6-9 a dB vantaggio dei 5 Ghz, distinzione degli SSID per banda di frequenza e costante attenzione alla sicurezza.

Le variabili architettoniche degli ambienti e la dinamicità d’uso nel tempo rendono impossibile e controproducente l’utilizzo di formule fisse. Pareti diverse in uno stesso edificio hanno fattori di attenuazione radio differenti, a maggior ragione considerando la diversità e ricchezza del patrimonio architettonico italiano. Mettere un AP ogni tot metri quadri e lasciar fare agli algoritmi di gestione automatica delle frequenze non significa progettare, perché l’automazione radio deve sempre essere configurata con parametri adeguati al contesto. Ogni progetto ha caratteri unici nel tempo e nello spazio e dovrà esser valido oggi e negli anni a venire.

Project management, documentazione e networking sono competenze già presenti nell’organizzazione IT di un ateneo. Nel processo di progettazione di reti wireless intervengono competenze specifiche che riguardano il mezzo trasmissivo (RF) e il protocollo 802.11, e conoscenze delle soluzioni tecnologiche hardware e software disponibili. Forse l’elemento più peculiare nel design è l’attenta disamina e comprensione degli spazi e delle architetture, dalla gestione di planimetrie alla capacità di lettura degli spazi, all’esecuzione corretta ed efficiente dei sopralluoghi. Fondamentale è la collaborazione con le strutture amministrative di ateneo in capo a edilizia, didattica e sicurezza sul lavoro, così come una più stretta interazione con fornitori e installatori a garanza della qualità finale dei progetti.

Quali scelte in particolare ha fatto l’Università degli Studi di Milano?

L’Università ha scelto di portare all’interno le competenze e i processi di progettazione e validazione delle reti Wi-Fi e gli strumenti tecnici necessari: software per il design predittivo, strumenti di misura per il troubleshooting e la validazione dei progetti e numerosi accessori. Sono strumenti maturi e di elevata produttività, con cui è stato possibile rispondere alle esigenze di ateneo con un’efficacia e una prontezza che non sarebbe stata possibile facendo ricorso a fornitori esterni.

Non tutte le realtà hanno le stesse risorse a disposizione, ma sono le competenze WLAN il fattore abilitante e imprescindibile, sia per governare internamente i progetti Wi-Fi, sia per gestire e valutare l’operato e il valore aggiunto dei fornitori esterni. Esistono diversi e ottimi schemi di certificazione gestiti dai grandi fornitori di tecnologie di networking, ma il percorso di formazione più interessante è quello neutrale e indipendente di CWNP (www.cwnp.com) con Certified Wireless Network Administrator (CWNA), che in Unimi ha visto nel tempo tre tecnici certificati e la cui Study Guide (ISBN: 978-1-119-73450-5) è un oltretutto prezioso manuale di consultazione.

Le competenze non crescono nel vuoto. Il confronto con la comunità professionale WLAN è un fattore di crescita, e questa è accessibile e molto viva. Vi sono circa 2000 professionisti Wi-Fi attivi globalmente, 500 CWNE (Expert), 2 conferenze indipendenti in USA e UE (wlanprofessionals.com) e un fitto dialogo tecnico sui social media. Dal mondo accademico e della ricerca, per natura aperto e collaborativo, è partita una comunità italiana dei professionisti WLAN (wlanitalia.it), che con frequenti incontri tecnici si confronta e condivide problemi, esperienze e soluzioni.

Il Wi-Fi è una tecnologia pervasiva, abilitante e inclusiva, che rende possibile connettività di base e accesso ai servizi per l’università e la ricerca. La recente disponibilità delle frequenze 6 Ghz moltiplica lo spettro disponibile permettendo un’espansione senza precedenti delle prestazioni e della densità, a costi competitivi. Fare crescere le competenze nelle reti wireless all’interno del mondo accademico e della ricerca sarà l’elemento chiave per cogliere questa opportunità.