Router WiFi distanza massima che è possibile coprire

Ci chiedete spesso qual è la distanza massima alla quale è possibile ricevere il segnale WiFi di un router.
Iniziamo subito col dire che non c’è una risposta immediata perché tanti, come sappiamo, sono i fattori che incidono sull’irradiazione del segnale.

In condizioni di perfetta visibilità ottica (line-of-sight) utilizzando antenne direzionali ad alto guadagno è possibile trasferire dati via WiFi sulle bande dei 2,4 e 5 GHz a distanza di chilometri rispettando i criteri fissati dalla normativa.

Frequenze e potenza: i valori in gioco

Le apparecchiature per le telecomunicazioni utilizzate per implementare collegamenti WiFi devono rispettare una serie di norme tecniche.
Innanzi tutto devono riportare la marcatura CE ed essere dotate della relativa dichiarazione di conformità.

Sulla banda dei 2,4 GHz (frequenze 2400 – 2483,5 MHz) è fissato un limite EIRP (Effective Isotropical Radiated Power) per la potenza radio irradiata dall’antenna del dispositivo wireless in una determinata direzione pari a 100 mW ovvero 20 dBm. L’utilizzo delle frequenze è consentito sia all’interno che all’esterno degli edifici.

Sulla banda dei 5 GHz per le frequenze comprese nella fascia 5150 – 5350 MHz sono ammessi fino a 200 mW EIRP ossia 23 dBm ma l’utilizzo è ammesso solo all’interno degli edifici. Inoltre per la banda 5250 – 5350 MHz è imposto l’uso obbligatorio di DFS e TPC.
DFS (Dynamic Frequency Selection) è un meccanismo che deve essere implementato sul router o comunque sull’apparecchiatura per le telecomunicazioni che evita interferenze con altri servizi, in particolare i radar e satelliti, operativi in questa banda di frequenze.
TPC (Transmit Power Control), a volte chiamato anche DPC (Dynamic Power Control), è un meccanismo che riduce dinamicamente la potenza del trasmettitore radio al minimo necessario per mantenere il collegamento con una certa qualità. Il TPC è usato per evitare interferenze con altri dispositivi e per estendere la durata della batteria. Il legislatore ha scelto di obbligare all’utilizzo di TPC, ovviamente, per il primo aspetto.

Infine, per la banda di frequenze 5470 – 5725 MHz è ammesso l’uso di una potenza trasmissiva fino a 1W EIRP ovvero 30 dBm sia all’interno che all’esterno degli edifici ma restano obbligatori l’uso di TPC e DFS.

Per quanto riguarda WiFi 6E che permette di superare la batteria dei 10 Gbps con il WiFi le norme tecniche sono attualmente in fase di approvazione.
I dispositivi compatibili WiFi 6E possono tuttavia operare esclusivamente sulla banda 5.945 – 6.425 MHz e non dovranno superare i 200 mW EIRP (23 dBm) in ambienti chiusi, 25 mW (14 dBm) all’esterno a meno di modifiche che potrebbero essere applicate nel corso dei mesi a venire.

In caso di intervento degli organi di controllo è previsto il sequestro delle apparecchiature non conformi.

Distanza massima che è possibile coprire con un router WiFi all’esterno

Sui 2,4 GHz in condizioni ottimali, quindi senza interferenze prodotte da altri dispositivi, in una giornata serena (senza perturbazioni atmosferiche), considerando il limite i 100 mW EIRP e l’utilizzo di un’antenna da 3 dBi il segnale WiFi può essere ricevuto fino a 1,5 chilometri a -80 dBm. In un altro articolo abbiamo visto qual è il significato di dBm mentre il valore espresso in dBi esprime il guadagno in decibel rispetto a un’antenna isotropica.
A 1,5 chilometri si otterrà un valore SNR (rapporto segnale/rumore) pari a 4-6 dB e in queste condizioni la velocità di trasferimento dai non potrà essere superiore a 1 Mbps.

Perché si possa beneficiare delle prestazioni massime ottenibili sulla banda dei 2,4 GHz, è necessario che il rapporto segnale/rumore sia pari o superiore a 20 dB.
In questo modo la copertura del segnale WiFi sui 2,4 GHz si attesterà sui 100 metri circa.

Sulle frequenze dei 5 GHz la copertura in condizioni ottimali si attesta intorno a 700 metri ma a 70 metri si otterranno le massime prestazioni.

Va altresì tenuto in considerazione che WiFi utilizza un meccanismo per confermare (ACK, acknowledge) ciascun frame. Accedendo al pannello di configurazione del router, per link WiFi su lunga distanza, è necessario aumentare il valore “acknowledge timeout wait duration“. Nel firmware OpenWRT è presente l’impostazione Distance optimization che permette di impostare la distanza in metri del client più lontano: la regolazione dovrà essere fatta da entrambi i lati.

Utilizzando antenne ad alto guadagno si possono comunque raggiungere distanze davvero ragguardevoli. Si supponga che due tetti in cima a due colline si vedano perfettamente: con due due antenne paraboliche da 25 dBi sui 2,4 GHz si può arrivare fino a 150-200 chilometri con -80 dBm/1 Mbps.

In un altro articolo abbiamo visto come scegliere un’antenna per il WiFi.

Distanza massima per il segnale WiFi del router all’interno degli edifici

Come abbiamo detto più volte il raggio di copertura del segnale WiFi di un router all’interno di un edificio è funzione della topologia di quest’ultimo, dei materiali con cui sono realizzati i muri, degli ostacoli, della disposizione del router sulla base del numero di piani e della superficie da servire.

A differenza dello spazio aperto la distanza massima per il segnale WiFi di un router in ambienti indoor è quindi molto meno prevedibile.

Basti pensare che un singolo muro interno introduce un’attenuazione del segnale WiFi compresa tra 3 e 9 dB su entrambe le bande di frequenza (2,4 e 5 GHz).
Per un muro in cemento armato o calcestruzzo l’attenuazione può spingersi fino a 6-18 dB nel caso dei 2,4; ben 10-30 dB sui 5 GHz.
Vetri doppi e antisfondamento possono attenuare il segnale sui 2,4 GHz di 10-13 dB; di 20 dB sulle frequenze dei 5 GHz. Infine, porte tagliafuoco e divisioni in acciaio possono introdurre un’attenuazione aggiuntiva di 13-19 dB sui 2,4 GHz, di 25-32 dB sui 5 GHz.

Utilizzando appositi strumenti software è possibile disegnare una mappa della copertura del segnale WiFi in modo da potenziare il segnale WiFI dove è più debole.
L’ultima versione di NetSpot consente di creare mappe di copertura usando un normale smartphone Android.

È possibile anche lanciare uno speed test WiFi all’interno della rete locale per verificarne le prestazioni nei vari ambienti a distanza dal router.

In alcuni router che permettono l’installazione e l’utilizzo di antenne esterne si possono rimpiazzare quelle fornite (il guadagno non supera di solito i 2-3 dB) con antenne omnidirezionali con guadagno fino a 12 dBi.
Per coprire aree di ampie dimensioni è possibile orientarsi sull’utilizzo di un sistema WiFi mesh.

Per elaborare calcoli come quelli presentati nell’articolo si possono usare applicazioni web come Link budget calculator e Radiolabs WiFi calculator.