La propagazione delle onde radio (802.11)

Ultimo aggiornamento giovedì 19 ottobre 2017 à 14:48 da Antonello Ciccarello.

È necessario avere un minimo di cultura sulla propagazione delle onde hertziane per poter realizzare un'architettura di rete senza fili e, soprattutto, per sapere come posizionare i punti di accesso in modo tale da ottenere una portata ottimale.

Propagazione delle onde radio
Assorbimento delle onde radio
Riflessione delle onde radio
Proprietà degli ambienti

Propagazione delle onde radio

Le onde radio (sigla RF per Radio Frequency) si propagano in linea diretta in più direzioni. La velocità di propagazione delle onde nel vuoto è di 3.10⁸ m/s. In qualsiasi altro luogo, il segnale subisce un indebolimento dovuto: alla riflessione; alla rifrazione; alla diffrazione; all'assorbimento.

Assorbimento delle onde radio

Quando un'onda radio trova un ostacolo, una parte della sua energia viene assorbita e trasformata in energia, una parte continua a propagarsi in modo attenuato e una parte può eventualmente venire riflessa.

Viene detta attenuazione di un segnale la riduzione della potenza di quest'ultimo durante una trasmissione. L'attenuazione si misura in Bel (il cui simbolo è B) ed è uguale al logaritmo in base 10 della potenza all'uscita del supporto di trasmissione, divisa per potenza di entrata. Si preferisce solitamente usare il decibel (il cui simbolo è dB) corrispondente ad un decimo del valore in Bel. Così un Bel rappresenta 10 decibel e la formula diventa:

R (dB) = (10)* log (P2/P1)

Quando R è positivo si parla di amplificazione, quando è negativo di attenuazione. Solitamente per le trasmissioni senza fili si tratta piuttosto di attenuazioni:

Attenuazione di un segnale

L'attenuazione aumenta con l'aumento della frequenza o della distanza. Inoltre durante la collisione con un ostacolo, il valore dell'attenuazione dipende fortemente dal materiale che compone l'ostacolo. Generalmente gli ostacoli metallici provocano un forte riflesso, mentre l'acqua assorbe il segnale.

Riflessione delle onde radio

Quando un'onda radio trova un ostacolo, tutta o una parte dell'onda è riflessa, con una perdita di potenza. La riflessione è tale che l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione:

riflessione di una onda radio

Per definizione un'onda radio è suscettibile di propagarsi in più direzioni. Un segnale sorgente può arrivare, tramite riflessi successivi, a raggiungere una stazione o un punto di accesso attraverso percorsi multipli (si parla allora di multipath):

$percorsi multipli di un\$

La differenza dei tempi di propagazione (detti scadenze di propagazione) tra due segnali che hanno preso percorsi diversi può provocare delle interferenze a livello del ricettore dati che i dati ricevuti si accavallano.

Queste interferenze diventano sempre più importanti quando la velocità di trasmissione aumenta dato che gli intervalli di tempo tra i dati sono sempre più corti. I percorsi di propagazioni multiple limitano quindi la velocità di trasmissione nelle reti senza fili.

Per rimediare a questo problema le schede Wi-Fi e i punti di accesso prevedono due antenne per emittente. Così, grazie all'azione dell'AGC (Aquisition Gain Controller), che commuta immediatamente da un'antenna all'altra secondo la potenza dei segnali, il punto di accesso è capace di distinguere due segnali provenienti dalla stessa stazione. I segnali ricevuti da queste due antenne sono detti decorrelati (indipendenti) se sono separati da Lambda/2 (da 6,25 cm a 2.4GHz).

Proprietà degli ambienti

L'indebolimento della potenza del segnale è in gran parte dovuto alle proprietà degli ambienti attraversati dall'onda. Ecco una tabella che fornisce i livelli di attenuazione per i diversi materiali:

Materiali	Indebolimento	Esempi
Aria	Nessuno	Spazio aperto, cortile
Legno	Debole	Porta, tavola, separatore
Plastica	Debole	Separatore
Vetro	Debole	Finestre non colorate
Vetro colorato	Medio	Finestre colorate
Acqua	Medio	Acquario, fontana
Esseri viventi	Medio	Folla, animali, esseri umani, vegetazione
Mattoni	Medio	Muri
Gesso	Medio	Separatore
Ceramica	Alto	Pavimentazione
Carta	Alto	Rotoli di carta
Cemento	Alto	Muri portanti, piani, piloni
Vetro blindato	Alto	Vetri ani-proiettili
Metallo	Molto alto	Cemento armato, specchi, armadi metallici, cabine di ascensori