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Larghezza di banda
La larghezza di banda è la misura di quanta informazione può passare attraverso una connessione dati in un dato lasso di tempo. Di solito è misurata in multipli di bit al secondo (bps), ad esempio megabit al secondo (Mbps) o gigabit al secondo (Gbps).
Come funziona la larghezza di banda?
Maggiore è la larghezza di banda di una connessione dati, più dati può inviare e ricevere contemporaneamente. In teoria, la larghezza di banda può essere paragonata al volume d’acqua che può scorrere in un tubo. Più ampio è il diametro del tubo, più acqua può scorrere in esso contemporaneamente. La larghezza di banda funziona secondo lo stesso principio. Maggiore è la capacità del collegamento di comunicazione, più dati possono fluire al secondo.
Il costo di una connessione di rete aumenta con l’aumentare della larghezza di banda. Pertanto, un collegamento Dedicated Internet Access (DIA) da 1 gigabit al secondo (Gbps) sarà più costoso di uno in grado di gestire 250 megabit al secondo (Mbps) di throughput.
Larghezza di banda vs. velocità
I termini larghezza di banda e velocità sono spesso usati in modo intercambiabile ma non correttamente. La causa della confusione potrebbe essere dovuta, in parte, alle pubblicità dei provider di servizi Internet (ISP) che confondono i due facendo riferimento a velocità maggiori quando in realtà intendono larghezza di banda.
In sostanza, la velocità si riferisce alla velocità con cui i dati possono essere trasmessi, mentre la definizione di larghezza di banda è la capacità per quella velocità. Per usare di nuovo la metafora dell’acqua, la velocità si riferisce alla rapidità con cui l’acqua può essere spinta attraverso un tubo; la larghezza di banda si riferisce alla quantità di acqua che può essere spostata attraverso il tubo in un intervallo di tempo stabilito.
Perché la larghezza di banda è importante
La larghezza di banda non è una risorsa illimitata. In qualsiasi luogo di distribuzione, come una casa o un’azienda, c’è solo una certa capacità disponibile. A volte, ciò è dovuto a limitazioni fisiche del dispositivo di rete, come il router o il modem, il cablaggio o le frequenze wireless utilizzate. Altre volte, la larghezza di banda è intenzionalmente limitata da un amministratore di rete o da un operatore di Internet o di rete WAN (Wide Area Network).
Più dispositivi che utilizzano la stessa connessione devono condividere la larghezza di banda. Alcuni dispositivi, come le TV che trasmettono in streaming video 4K, sono consumatori di larghezza di banda. In confronto, un webinar in genere utilizza molta meno larghezza di banda. Sebbene velocità e larghezza di banda non siano intercambiabili, una maggiore larghezza di banda è essenziale per mantenere velocità tollerabili su più dispositivi. Per illustrare meglio questo concetto, ecco la larghezza di banda media consumata per vari servizi:
Come misurare la larghezza di banda
Mentre la larghezza di banda è tradizionalmente espressa in bit al secondo (bps), i moderni collegamenti di rete ora hanno una capacità molto maggiore, motivo per cui la larghezza di banda è ora più spesso espressa in Mbps o Gbps.
Le connessioni a larghezza di banda possono essere simmetriche, il che significa che la capacità dei dati è la stessa in entrambe le direzioni, caricamento e download, o asimmetriche, il che significa che la capacità di download e caricamento non sono uguali. Nelle connessioni asimmetriche, la capacità di caricamento è in genere inferiore alla capacità di download; questo è comune nelle connessioni a banda larga Internet di livello consumer. I collegamenti WAN e DIA di livello enterprise hanno più comunemente una larghezza di banda simmetrica.
Considerazioni per il calcolo della larghezza di banda
I progressi tecnologici hanno reso alcuni calcoli della larghezza di banda più complessi e possono dipendere dal tipo di collegamento di rete utilizzato. Ad esempio, la fibra ottica che utilizza diversi tipi di onde luminose e il multiplexing a divisione di tempo può trasmettere più dati attraverso una connessione in una volta rispetto alle alternative Ethernet in rame, il che aumenta efficacemente la sua larghezza di banda.
Nelle reti dati mobili, come Long-Term Evolution, o LTE, e 5G, la larghezza di banda è definita come lo spettro di frequenze che gli operatori possono ottenere in licenza dalla Federal Communications Commission e dalla National Telecommunications and Information Administration per l’uso negli Stati Uniti. Questo spettro non può essere legalmente utilizzato da nessuno se non dall’azienda che ne detiene la licenza. L’operatore può quindi utilizzare tecnologie wireless per trasportare dati attraverso quello spettro per ottenere la massima larghezza di banda che l’hardware può fornire.
Lo spettro Wi-Fi, d’altro canto, è considerato non concesso in licenza. Pertanto, chiunque disponga di un punto di accesso Wi-Fi (AP) o di un router Wi-Fi può creare una rete wireless. L’avvertenza è che non è garantito che lo spettro sia disponibile. Pertanto, la larghezza di banda Wi-Fi può risentirne quando ci sono altri AP Wi-Fi che tentano di utilizzare alcune o tutte le stesse frequenze.
La larghezza di banda effettiva, ovvero la velocità di trasmissione affidabile più elevata che un collegamento può fornire su una data tecnologia di trasporto, può essere misurata utilizzando un test di larghezza di banda. Durante un test di larghezza di banda, la capacità del collegamento viene determinata misurando ripetutamente il tempo necessario affinché un file specifico lasci il suo punto di origine e venga scaricato correttamente a destinazione.
Dopo aver determinato il consumo di larghezza di banda nella rete, è quindi necessario vedere dove risiedono le applicazioni e i dati e calcolare le loro esigenze medie di larghezza di banda per ogni utente e sessione.
Per capire quanta larghezza di banda richiede un uplink di rete o una banda larga Internet, segui questi quattro passaggi:
- Determina quali applicazioni saranno utilizzate.
- Determina i requisiti di larghezza di banda di ogni applicazione.
- Moltiplica i requisiti di applicazione di ogni applicazione per il numero di utenti simultanei previsti.
- Somma insieme tutti i numeri di larghezza di banda dell’applicazione.
Per determinare le esigenze di larghezza di banda per cloud pubblici o privati su collegamenti Internet o WAN, si applica lo stesso calcolo. La differenza, tuttavia, è che la larghezza di banda disponibile su una rete locale o LAN wireless è in genere molto maggiore rispetto alle connessioni WAN o DIA. Pertanto, valutare accuratamente i requisiti di larghezza di banda è fondamentale, così come monitorare l’utilizzo del collegamento nel tempo. Monitorare la quantità di larghezza di banda utilizzata durante il giorno, la settimana, il mese o l’anno può aiutare i tecnici di rete a determinare se un collegamento WAN/DIA ha una larghezza di banda sufficiente o se è necessario un aggiornamento della larghezza di banda.
Quando la larghezza di banda su una rete è insufficiente, le applicazioni e i servizi hanno prestazioni scadenti.
Fattori che influenzano le prestazioni di rete
La capacità massima di una connessione di rete è solo uno dei fattori che influenzano le prestazioni di rete. Perdita di pacchetti, latenza e jitter possono tutti degradare la produttività di rete e far funzionare un collegamento ad alta capacità come uno con una larghezza di banda disponibile inferiore.
Un percorso di rete end-to-end di solito è costituito da più connessioni, ciascuna con una diversa capacità di larghezza di banda. Di conseguenza, il collegamento con la larghezza di banda più bassa è spesso descritto come il collo di bottiglia perché può limitare la capacità complessiva di tutte le connessioni nel percorso.
Molte reti di livello aziendale sono implementate con più collegamenti aggregati che agiscono come una singola connessione logica. Se, ad esempio, un uplink switch utilizza quattro connessioni aggregate da 1 Gbps, ha una capacità di throughput effettiva di 4 Gbps. Tuttavia, se due di questi collegamenti dovessero guastarsi, il limite di larghezza di banda scenderebbe a 2 Gbps.
Larghezza di banda su richiesta
La larghezza di banda per i collegamenti Internet o WAN viene solitamente venduta a un prezzo fisso al mese. Tuttavia, la larghezza di banda su richiesta, detta anche allocazione dinamica della larghezza di banda o larghezza di banda burstable, è un modello alternativo che consente agli abbonati di aumentare la quantità di larghezza di banda disponibile in momenti specifici o per scopi specifici. La larghezza di banda su richiesta è una tecnica che può fornire capacità aggiuntiva su un collegamento di comunicazione per adattarsi a raffiche di traffico dati che richiedono temporaneamente più larghezza di banda.
Invece di sovradimensionare la rete con costosi collegamenti dedicati tutto l’anno, la larghezza di banda su richiesta viene spesso utilizzata nelle WAN per aumentare la capacità in base alle esigenze per un evento speciale o un momento della giornata in cui si prevede un picco di traffico. Ad esempio, un rivenditore di fiori online potrebbe aver bisogno di aumentare la propria capacità solo nelle settimane che precedono la festa della mamma. La larghezza di banda su richiesta consente alle aziende di pagare solo per la larghezza di banda aggiuntiva che consumano in un periodo di tempo più breve.
La larghezza di banda su richiesta è disponibile tramite molti provider di servizi Internet e WAN. A seconda del collegamento di rete che un cliente ha attualmente in uso, un provider potrebbe essere in grado di fornire capacità aggiuntiva su richiesta utilizzando la connessione esistente. Ad esempio, un collegamento da 100 Mbps potrebbe essere in grado di aumentare fino a 1 Gb perché la connessione del provider di servizi ha capacità disponibile. Se un cliente avesse bisogno di più della larghezza di banda massima assoluta disponibile su quel collegamento, sarebbe necessaria un’altra connessione fisica.
Occasionalmente, un provider di servizi consentirà ai clienti di aumentare oltre il limite di larghezza di banda sottoscritto senza addebitare costi aggiuntivi. Tuttavia, se i clienti dovessero sostenere regolarmente più di 100 Mbps utilizzando la funzione di aumento, vengono comunemente fatturati dal provider di servizi utilizzando calcoli del 95° percentile.
SD-WAN semplifica i processi di pianificazione della capacità di larghezza di banda dedicata
La tecnologia WAN definita dal software (SD-WAN) può fornire ai clienti capacità extra bilanciando il traffico su più connessioni WAN e DIA anziché su una singola connessione. Le distribuzioni SD-WAN spesso utilizzano una connessione Multiprotocol Label Switching, o MPLS, o altri tipi di collegamenti di trasporto dedicati in combinazione con una connessione Internet a banda larga o cellulare a basso costo.
Come ottimizzare e monitorare l’utilizzo della larghezza di banda?
Gli ingegneri di rete hanno diverse opzioni disponibili quando un collegamento di rete diventa congestionato. La scelta più frequente è quella di aumentare la larghezza di banda. Ciò può essere ottenuto aggiornando le capacità di throughput fisiche del collegamento o tramite l’aggregazione delle porte e il bilanciamento del carico per suddividere logicamente il traffico su più collegamenti. Tuttavia, a volte queste tecniche non sono possibili.
Gli ISP o gli amministratori di rete possono anche regolare intenzionalmente la velocità, in aumento o in diminuzione, dei dati che viaggiano sulla rete, una misura nota come limitazione della larghezza di banda. Esistono diverse ragioni per la limitazione della larghezza di banda, tra cui la limitazione della congestione della rete, in particolare sulle reti di accesso pubblico. Gli ISP possono usare la limitazione per ridurre l’uso della larghezza di banda da parte di un particolare utente o di una determinata classe di utenti. Ad esempio, con prezzi a livelli, un fornitore di servizi può offrire un menu di larghezza di banda in upload e download. Gli ISP possono anche limitare la larghezza di banda per uniformare l’uso tra tutti gli utenti sulla rete.
L’uso della limitazione della larghezza di banda su Internet è stato criticato dai sostenitori della neutralità della rete, i quali sostengono che la pratica può essere utilizzata in modo improprio per ragioni politiche o economiche e che colpisce ingiustamente determinati segmenti della popolazione.
È possibile eseguire un test di velocità per verificare se un ISP sta limitando la larghezza di banda. I test di velocità misurano la velocità tra un dispositivo e un server di prova utilizzando la connessione Internet di un dispositivo. Gli ISP offrono test di velocità sui propri siti Web e sono disponibili anche test indipendenti da servizi come Speedtest. Poiché molti fattori possono influenzare i risultati di un test di velocità, in genere si consiglia di eseguire più test in diversi momenti della giornata e di utilizzare diversi server disponibili tramite il sito del test di velocità. Si consiglia inoltre di eseguire un test di velocità tramite una connessione cablata.
La limitazione del trasferimento dati limita intenzionalmente la quantità di dati inviati o ricevuti su una rete, in particolare allo scopo di prevenire spam o trasmissione di e-mail in blocco tramite un server. Può essere considerata un’altra forma di limitazione della larghezza di banda. Se implementata su una scala sufficientemente ampia, la limitazione del trasferimento dati può controllare la diffusione di virus informatici, worm o altri malware tramite Internet.
Sono disponibili strumenti di monitoraggio della larghezza di banda di rete per aiutare a identificare problemi di prestazioni, come un router difettoso o un computer infettato da malware che sta partecipando a un attacco denial-of-service distribuito. Come notato in precedenza, il monitoraggio della larghezza di banda può anche aiutare gli amministratori di rete a pianificare meglio la futura crescita della rete, vedendo dove nella larghezza di banda della rete è più necessaria. Gli strumenti di monitoraggio possono anche aiutare gli amministratori a vedere se il loro ISP sta rispettando l’accordo sul livello di servizio nel loro contratto.
