Introduzione: Il problema critico delle attenuazioni in ambienti multistrato

In molti appartamenti italiani a più piani, le perdite di segnale Wi-Fi rappresentano una sfida complessa, spesso sottovalutata, che compromette la connettività domestica. A differenza delle strutture a singolo piano, gli edifici multistrato introducono una dinamica di propagazione del segnale fortemente influenzata da pareti spesse, materiali compositi (legno, calcestruzzo, vetro), scale interne e mobili metallici, che generano riflessioni multiple, attenuazioni dirette e zone di ombra profonde. La perdita di segnale non è solo una funzione della distanza, ma dipende da un intreccio di fattori fisici e topologici che richiedono un’analisi precisa e interventi mirati.

Secondo uno studio Tier 2 sulla propagazione RF in contesti domestici complessi, l’attenuazione totale in edifici a più livelli può superare i 20 dB per ogni piano, con picchi superiori a 30 dB in corrispondenza di pareti in calcestruzzo armato e soffitti non isolati. Questo scenario, se non gestito con tecniche avanzate di posizionamento antenna e controllo attivo dei materiali assorbenti, si traduce in una copertura instabile e una percezione reale di “dead zone” anche in assenza di interferenze esterne.

La soluzione non si limita a posizionare antenne ovunque: richiede un approccio metodologico strutturato, basato sulla mappatura del campo elettromagnetico, l’ottimizzazione fisica delle antenne e l’uso strategico di materiali assorbenti locali per modulare il segnale senza schermare completamente l’ambiente.

Analisi avanzata della propagazione: modelli e misure per ambienti multistrato

Modello di attenuazione per strutture a più livelli

La perdita di segnale in ambienti multistrato segue un modello composto da tre componenti principali:
– **Attenuazione per distanza libera (path loss)**: calcolabile con la formula di Friis, adattata ai contesti urbani e interni:
\[ \text{Path Loss (dB)} = 10 \log_{10}(G \cdot P_t \cdot G_r \cdot \left(\frac{\lambda}{4\pi R}\right)^2) + 20 \log_{10}(h_t) + 20 \log_{10}(h_r) – 27.55 \]
dove \(G\): guadagno antenna, \(P_t\): potenza trasmessa, \(G_r\): guadagno ricevitore, \(\lambda\): lunghezza d’onda, \(R\): distanza, \(h_t, h_r\): altezze antenne.
– **Effetti della densità costruttiva**: ogni piano e parete introduce perdite aggiuntive, stimabili in 3–8 dB per parete in calcestruzzo, fino a 15 dB per porte metalliche con vetri.
– **Mappatura del campo elettromagnetico**: strumenti come scanner RF combinati con termografia RF permettono di visualizzare zone di attenuazione >15 dB, fondamentali per identificare le “dead zone” in piano terra, secondo e terzo piano.

Un caso studio recente in un appartamento di 4 piani ha mostrato che, senza mappatura, il 70% delle aree critiche era invisibile, mentre con analisi termografica del campo RF, si è potuto localizzare con precisione le zone di massima attenuazione, riducendo il 90% delle perdite dopo interventi mirati.

Ruolo dei materiali compositi nella propagazione RF

I materiali presenti in un edificio domestico italiano influenzano fortemente la propagazione del Wi-Fi:
| Materiale | Coefficiente di assorbimento α (dB/m) | Spessore critico per attenuazione completa | Note tecniche |
|———–|————————————–|——————————————|—————|
| Calcestruzzo armato | 1.8 – 2.4 | 8–12 cm | Alta densità elettrica, riflette fortemente le onde alte frequenze; efficace schermatura ma degrada il segnale in zone interne. |
| Legno massiccio | 0.4 – 0.7 | 10–15 cm | Minore attenuazione, trasmette. Utile per spazi interni dove è richiesta modulazione del campo. |
| Schiuma fonoassorbente (spessore 5–10 cm) | 0.8 – 1.2 | 6–10 cm | Assorbe frequenze tra 2.4 e 5 GHz; ideale per soffitti e pareti divisorie per ridurre riflessioni multiple. |
| Vetro | 0.1 – 0.3 | Trasparente, riflette fino a 50% | Usato in finestre: richiede integrazione di materiali assorbenti a bordo per evitare riflessi diretti. |
| Metallo (porte, cornici) | 4.0 – 6.0 | 1–3 cm | Barriera quasi totale; da evitare in posizionamento diretto o schermare con aperture strategiche. |

La scelta del materiale non è solo funzionale, ma deve essere calibrata al ruolo: schermare strategicamente, modulare o assorbire selettivamente. L’uso di pannelli in sughero (α=0.7 dB/m, spessore 5 cm) su soffitti interni, combinato con tessuti spessi in zone di ricezione, permette di ridurre riflessioni dannose senza compromettere la copertura generale.

Posizionamento ottimale delle antenne: metodi e compensazioni fisiche

Fase 1: Audit del segnale con scanner RF professionale (es. Ekahau HeatMapper o Wi-Fi Analyzer Pro) e mappatura termografica RF.
– Misurare SNR (Signal-to-Noise Ratio) medio, RSSI (Received Signal Strength Indicator) minimo e path loss per piano.
– Identificare zone con RSSI < -80 dBm (indicativo di segnale debole o assente).

Fase 2: Analisi delle zone di attenuazione (>15 dB di differenza rispetto ai picchi ottimali)
– Usare mappe di copertura generate da strumenti FEM (Finite Element Method), come quelli integrati in Ekahau Studio o CST Studio.
– Prioritizzare il posizionamento delle antenne in corridoi o zone intermedie, evitando angoli morti vicino a porte metalliche o superfici vetrate.

Fase 3: Orientamento e altezza ottimale
– Antenne interne: altezza pari al 60–70% delle pareti interne, angolo di inclinazione verso la zona di massima copertura (±15° rispetto alla parete).
– Antenne esterne: orientamento angolato di 10–15° rispetto alle pareti principali, con elevazione massima 1,5–2 m per ridurre interferenze da riflessione del pavimento.
– Uso di guide di polarizzazione verticale per antenne omnidirezionali per massimizzare la ricezione in ambienti con pavimenti in legno o piastrelle.

Fase 4: Compensazione per materiali riflettenti
– Introdurre un angolo di deflessione di 20–30° tra l’antenna e superfici altamente riflettenti (es. vetri, pareti calcestruzzo).
– Posizionare materiali assorbenti locali (pannelli in sughero o schiuma fonoassorbente) a 1–2 metri di distanza dall’antenna per attenuare i riflessi diretti senza bloccare il segnale.

Fase 5: Calibrazione fine e validazione
– Regolare la potenza trasmessa in base alla distanza e alla densità costruttiva, usando algoritmi di potenza adattiva.
– Ripetere misurazioni con scanner RF ogni 3 mesi o dopo modifiche strutturali (ristrutturazioni, aggiunta di mobili metallici).

*Esempio pratico:* In un appartamento multistrato con 4 piani, la mappatura ha rivelato una zona critica in piano terra con RSSI -92 dBm e path loss 32 dB. L’installazione di un’antenna MIMO esterna con orientamento angolato 15° e pannelli in sughero sui soffitti ha elevato il RSSI a -68 dBm, eliminando la dead zone.

Errori frequenti da evitare nel posizionamento antenna

– **Posizionamento su superfici riflettenti dirette**: installare antenne su vetri o pareti metalliche senza compensazioni causa riflessi multipli che degradano il segnale.
– **Fissa posizione senza analisi termografica**: antenne fisse in corridoi senza considerare variazioni stagionali o uso variabile del piano riducono efficienza.
– **Sovrapposizione di segnali 2.4 GHz e 5 GHz senza bilanciamento**: la scelta della banda deve rispettare la topologia interna: 2.4 GHz penetra meglio ma è più soggetto a interferenze, 5 GHz ha maggiore larghezza ma minore portata.
– **Ignorare la topografia interna**: scale interne, mobili metallici e elettrodomestici (frigoriferi, forni) creano “shadowing” se non compensati con materiali assorbenti o ripetitori.