La connessione wireless tramite Wi-Fi è sicuramente la più semplice e veloce per garantire l’accesso a internet e la condivisione delle risorse multimediali all’interno della rete di casa. Ma anche per riprodurre contenuti multimediali e on demand, l’accesso ai servizi OTT, ai canali IPTV e molto altro.
Così come il cavo Ethernet, anche il Wi-Fi garantisce ormai connessioni ultraveloci e affidabili in qualsiasi punto dell’abitazione con il vantaggio di non richiedere cablaggi aggiuntivi. Come tutte le tecnologie wireless, però, è facile preda degli hacker se non viene adeguatamente protetto e potrebbero presentarsi zone d’ombra, cioè senza copertura, se non configurato a dovere.
Il nostro consiglio è quello di affidarsi al caro vecchio cavo Ethernet per la dorsale principale e le ramificazioni principali, almeno dove il cablaggio è già esistente o è facile da realizzare grazie alle predisposizioni murarie o esterne (corrugati sotto traccia, canaline esterne, battiscopa con canaline integrate, ecc.). Per raggiungere i dispositivi mobili e le zone non cablate (o l’intera casa se il cavo Ethernet è off-limits) si può invece creare una rete mista “Ethernet + Wi-Fi” oppure “solo Wi-Fi”, tenendo conto dei possibili disturbi generati da altri dispositivi che utilizzano le onde radio e degli ostacoli alla propagazione dei segnali wireless come muri e solette.
Come funziona una rete Wi-Fi
Il termine Wi-Fi è stato coniato alla fine degli anni ’90 dalla società di consulenza Interbrand, a cui la Wi-Fi Alliance si era affidata per trovare un nome più orecchiabile al posto della specifica tecnica chiamata “IEEE 802.11b Direct Sequence”.
Si tratta di una rete di telecomunicazioni senza fili (WLAN – Wireless Local Access Network), eventualmente (ma non obbligatoriamente) interconnessa con la rete internet, concettualmente paragonabile a una rete cellulare a scala locale, con dispositivi di ricetrasmissione radio chiamati access point (AP) oppure hot spot in sostituzione delle tradizionali stazioni radio base (BTS) delle reti radiomobili secondo il modello di architettura client-server. Gli access point possono essere indipendenti (stand alone) oppure integrati in modem, router e altri dispositivi.
Secondo le più recenti evoluzioni tecnologiche, un access point può avere una portata massima di circa 20 metri all’interno di un edificio oppure un raggio di 100 metri all’esterno. Utilizzando più punti di accesso sovrapposti oppure sistemi punto-punto, la portata può superare le decine di chilometri in linea d’aria o garantire la copertura di aree di diversi chilometri quadrati.
Dato che la trasmissione di ciascuna stazione avviene sulla stessa frequenza operativa (2,4 o 5 GHz), per evitare collisioni in ricezione si utilizza il protocollo di accesso multiplo CSMA/CA. I protocolli Wi-Fi consentono anche di adattare la velocità di trasmissione in funzione della qualità del segnale radio, a sua volta dipendente dalla distanza tra l’access point e i dispositivi connessi, minimizzando le perdite di trasmissione.
Classi, velocità massime teoriche e frequenze operative
Gli standard di trasmissione delle reti WLAN sono raggruppati nella famiglia IEEE 802.11, dal nome della commissione (802) e del gruppo di lavoro (11) dell’associazione internazionale Institute of Electrical and Electronic Engineers che li hanno sviluppati.
La famiglia 802.11 comprende cinque protocolli (chiamati anche “classi”) identificati dalle lettere che seguono il numero 11: a, b, g, n, ac e ax.
I moduli Wi-Fi integrati nelle moderne apparecchiature audio/video adottano generalmente uno o più protocolli b, g, n e ac mentre solo da pochi mesi sono disponibili i primi dispositivi mobili e access point compatibili ax.
L’802.11b è nato nel 1999, utilizza la banda 2,4 GHz e offre una velocità massima teorica di 11 Mbps. La classe g (2003) opera sulla stessa banda ma arriva a una velocità di 54 Mbps mentre la classe n (2004 – Wi-Fi 4) utilizza due diverse frequenze (2,4 e 5 GHz – anche in simultanea) per una velocità fino a 450 Mbps.
L’802.11ac nato nel 2014 (Wi-Fi 5) opera esclusivamente a 5 GHz e si spinge fino a 3 Gbps grazie a una maggiore larghezza di banda a disposizione, alla modulazione ad alta densità e all’utilizzo di più flussi spaziali MIMO (Multiple Input Multiple Output). L’ultimo step evolutivo è rappresentato dalla classe ax (Wi-Fi 6), presente sul mercato da pochi mesi e su un numero limitato di dispositivi.
Come scegliere il canale giusto
I protocolli 802.11 operanti in banda 2,4 GHz (2,412÷2,484 GHz) dividono lo spettro in 14 canali con ampiezza da 20-22 MHz (b/g) o 20-40 MHz (n). Le reti a 5 GHz (4,915÷5,825 GHz – 802.11 n/ac) possono invece contare su 30 canali con ampiezza minima di 20 MHz e massima di 160 MHz (solo ac e ax).
L’ampiezza di banda influisce sulla velocità massima di trasferimento e la compatibilità con i dispositivi connessi. Dal momento che la banda a 2,4 GHz è piuttosto ristretta, i 14 canali risultano parzialmente sovrapposti tra loro (overlapping) e possono quindi manifestarsi interferenze tra canali consecutivi se gli access point che li generano si trovano entro un raggio di pochi metri. Gli unici gruppi di canali che non si sovrappongono e che permettono quindi di ottimizzare la copertura e la velocità sono 1-6-11, 2-7-12 e 3-8-13 (con ampiezza di banda di 22 MHz).
La banda a 5 GHz è invece decisamente più estesa e, almeno in Europa e con un’ampiezza di 20 MHz, non c’è alcun rischio di sovrapposizione e interferenza reciproca. Gli esperti consigliano però di impostare uno tra i canali 36, 44, 52 e 100 perché capaci di sfruttare al meglio la banda a disposizione.
Negli access point è possibile impostare il canale migliore sia manualmente sia automaticamente in base alla situazione ambientale. Il nostro consiglio è di scegliere il canale manualmente ma solo dopo aver analizzato lo stato delle reti Wi-Fi in tutti i locali dell’abitazione, soprattutto se si vive in un condominio. Per questa operazione basta utilizzare uno smartphone e un’app come Analizzatore Wi-Fi per Android.
Questa app mostra in un grafico le reti Wi-Fi rilevate, sia a 2,4 che a 5 GHz con SSID e colori differenti per facilitare l’identificazione, i canali occupati, l’ampiezza di banda e l’eventuale sovrapposizione. Dopo aver individuato i canali liberi oppure quelli con il segnale più debole in tutta l’abitazione, è sufficiente accedere all’interfaccia web dell’access point (o alla sua app se disponibile) e impostarli nelle configurazioni Wi-Fi (2,4 e/o 5 GHz).
Come già anticipato, la velocità effettiva è anche proporzionale alla potenza e alla qualità del segnale RF, cioè un segnale debole e disturbato rende la connessione più lenta. La banda 2,4 GHz ha una portata maggiore rispetto alla 5 GHz perché le sue onde penetrano più efficacemente negli ambienti chiusi. Tuttavia può essere disturbata da altri dispositivi che utilizzano le stesse frequenze (Bluetooth, radiocomandi di cancelli elettrici, trasmettitori AV, forni a microonde, ecc.) mentre i 5 GHz sono ancora poco utilizzati.
Quando la distanza tra l’apparecchio da connettere e il modem/router con access point Wi-Fi supera i 5-6 metri con presenza di muri e, peggio, pavimenti lungo il tragitto, è preferibile accontentarsi di connessioni più lente (es.: 802.11 n) ma anche più affidabili rispetto a quelle più veloci ma a corto raggio (802.11 ac). Se, invece, le apparecchiature sono vicine tra loro, per esempio nella stessa stanza, si possono scegliere tranquillamente le reti e le tecnologie più moderne e prestazionali.
Tecnologia Beamforming per una copertura intelligente
Il Beamforming è una tecnologia che serve a modulare la fase e l’ampiezza delle onde radio così da direzionare e concentrare il segnale Wi-Fi in determinate zone. Un’onda radio, in assenza di perturbazioni e interferenze, si diffonde nell’ambiente formando circonferenze concentriche, esattamente come quando si getta un sasso in uno stagno.
Questo consente teoricamente di uniformare la copertura ma, in pratica, il segnale giungerà anche in zone dove non sono presenti dispositivi da connettere oppure creerà zone d’ombra per le riflessioni e le interferenze causate da muri e altri dispositivi elettrici ed elettronici.
Il Beamforming sfrutta alcuni algoritmi per localizzare i dispositivi connessi alla rete e inviare solo a loro il segnale Wi-Fi, evitando inutili sprechi e, talvolta, anche la necessità di utilizzare ripetitori ed estensori di segnale.
Gli access point che supportano il Beamforming sono dotati di apparati RTX e antenne con tecnologia MiMo (Multiple In, Multiple Out) che permette di migliorare la velocità di connessione e la portata dei segnali senza ricorrere a banda addizionale o incrementare la potenza di trasmissione.
Booster RF a costo zero e antenne più efficienti
Quando i vari accorgimenti come la scelta dei canali Wi-Fi o le tecnologie Beamforming e MiMo non sono in grado di eliminare le zone d’ombra e garantire una copertura capillare, è possibile ricorrere a due soluzioni semplici ma a volte sorprendentemente efficaci.
La prima è a costo zero e consiste semplicemente nel cambiare la regione di utilizzo del router/AP per incrementare la potenza di trasmissione (Booster RF virtuale). Di norma, i dispositivi Wi-Fi venduti in Italia devono rispettare i limiti delle emissioni RF imposte dall’UE (100 milliwatt pari a 20 dBm) e, di conseguenza, sono già settati sulla regione “Europa”.
In altri Paesi, come per esempio negli Stati Uniti, il limite è invece di 200 mW (23 dBm). Per raddoppiare la potenza di trasmissione e migliorare la copertura, senza mettere a rischio l’affidabilità dell’access point né la salute umana (la potenza generata dai cellulari è da 10 a 100 volte superiore), in numerosi modelli basta selezionare nel setup Wi-Fi la regione “USA” (oppure Russia, Australia o Giappone). Alcuni test condotti su un modem/router Netgear (D7000) hanno confermato un deciso aumento della copertura e nessun tipo di malfunzionamento anche a lungo termine.
La seconda soluzione consiste nel sostituire le antenne dell’access point ma solo se esterne e removibili con connettore RP-SMA.
Le antenne di serie hanno solitamente con guadagno di 2-5 dBi, decisamente inferiore rispetto a quelle omnidirezionali (circa 8 dBi) o direzionali (circa 10 dBi) in vendita nei negozi e sostituibili in pochi secondi. Triplicando il guadagno di un’antenna omnidirezionale si ottiene un raddoppio della copertura seppur con un lobo di irradiazione più stretto. Prima dell’acquisto è importante verificare che la nuova antenna sia compatibile con le bande di frequenza utilizzate dall’access point (solo 2,4 GHz o 2,4+5 GHz).
Come proteggere la rete da intrusioni e furti di dati
Una rete Wi-Fi può essere “libera”, cioè senza alcuna protezione, oppure criptata con vari sistemi (WEP, WPA e WPA2) che richiedono l’inserimento di una password per l’accesso.
Il protocollo di sicurezza WPA2 (Wi-Fi Protected Access di seconda generazione) è decisamente più sicuro dei precedenti WEP e WPA grazie all’implementazione di algoritmi più sofisticati. Tuttavia deve sempre essere abbinato a password lunghe e complesse (da 8 a 63 caratteri o 64 cifre esadecimali) per evitare che le chiavi pre-condivise (WPA2-PSK) possano risultare vulnerabili agli attacchi di cracking di tipo “brute force” (invio di migliaia di chiavi in pochi secondi fino a trovare quella corretta).
Password lunghe e complesse, però, sono difficili da ricordare tanto da spingere molti utenti a cambiare quelle di default, spesso riportate sull’etichetta alla base del router Wi-Fi o dell’access point con altre più semplici ma anche facilmente individuabili dai malintenzionati perché, per esempio, contenenti il nome e/o il cognome dell’utente, la sua data di nascita o, peggio, sequenze numeriche banali come 12345678.
È anche possibile evitare di ricordare e digitare una password complessa utilizzando il Wi-Fi Protected Setup (WPS), uno standard per connessioni sicure messo a punto dalla Wi-Fi Alliance nel 2007. WPS permette di accedere alla rete Wi-Fi digitando un codice PIN preimpostato (es.: 59382356) o, più semplicemente, premendo un tasto (fisico o virtuale) sia sul router/AP sia sul dispositivo da connettere per consentire lo scambio delle chiavi e l’autorizzazione alla connessione. Su alcuni dispositivi, la negoziazione può avvenire anche attraverso la tecnologia di comunicazione a corto raggio NFC (Near Field Communication) utilizzata anche per i pagamenti contactless.
Anche WPS, però, è vulnerabile agli attacchi brute force e gli esperti nella sicurezza informatica consigliano di disabilitarlo se non strettamente necessario.
Il nostro consiglio è quello di creare password “robuste” ma anche facili da ricordare in base a una sequenza logica che non richiede necessariamente la memorizzazione di ogni singolo carattere alfanumerico, abbinate a ulteriori
sistemi di sicurezza e controllo. Tra questi suggeriamo la soppressione della trasmissione in chiaro del codice identificativo della rete (SSID), che impedisce di “vedere” la rete protetta perché non elencata tra quelle disponibili, e la creazione di whitelist contenenti gli indirizzi Mac dei propri dispositivi, unici come i numeri seriali, ai quali viene concesso l’accesso esclusivo alla rete. Tutto ciò non garantisce ovviamente la sicurezza assoluta da accessi indesiderati, furto e intercettazione (sniffing) di dati sensibili ma rallenta e complica il lavoro degli hacker.
Più potenza e copertura con Range Extender e Repeater
Quando anche l’overboost RF, le antenne ad alto guadagno e le tecnologie di ottimizzazione si dimostrano insufficienti oppure si vuole estendere la copertura Wi-Fi a zone esterne come terrazzi e giardini, l’unica soluzione è impiegare i cosiddetti “Range Extender” e “Wi-Fi Repeater”.
Si tratta di apparecchi compatti, quasi sempre dotati di spina integrata per essere alimentati dalle prese di corrente a muro, che ricevono il segnale a 2,4 e/o 5 GHz trasmesso dal modem/router Wi-Fi e lo amplificano, mantenendo lo stesso identificativo di rete così da evitare modifiche alla configurazione dei dispositivi oppure creandone uno nuovo. I modelli più economici costano intorno ai 30-40 euro e supportano le classi 802.11 b/g/n mentre quelli di fascia media e alta, dai 50 euro in su, sono compatibili anche con l’802.11 ac.
Alcuni modelli sono anche in grado di creare due reti Wi-Fi su bande distinte (2,4 GHz e 5 GHz) anche se ricevono il segnale solo a 2,4 GHz, possono comprendere un plug RJ45 e quindi un’interfaccia Ethernet per quei dispositivi senza Wi-Fi nativo (es.: Pc desktop o decoder) e fungere anche da access point indipendenti per generare una nuova rete Wi-Fi utilizzando la connessione Ethernet. Possono eliminare singole zone d’ombra in appartamenti di media superficie (50-100 mq) e devono essere collocati in posizioni strategiche, ovvero vicino alle zone da servire ma non troppo lontano dal modem/router Wi-Fi.
Di norma, il miglior posizionamento si ottiene dopo alcuni tentativi, tenuto conto sia della disponibilità di prese AC a muro sia del segnale ricevuto, a volte indicato da una o più spie led. Un consiglio: per connettere questi dispositivi con il router meglio agire in una posizione più vicina possibile al router stesso. Quando il collegamento wireless è stato effettuato e i dispositivi sono diventati parte della rete possono essere spostati nel luogo dove si vorrebbe portare il segnale Wi-Fi.
Copertura capillare grazie al Mesh Networking
I sistemi più moderni e avanzati di “Mesh Networking” sono invece composti da diversi moduli (nodi) tra cui uno principale da collegare al modem/router (via Ethernet) e quelli secondari (satelliti) da posizionare strategicamente nelle varie stanze per permettere una copertura capillare senza zone d’ombra, anche su grandi superfici (oltre i 150-200 mq) e su diversi piani.
Per garantire queste prestazioni, i vari moduli comunicano tra loro creando un’estesa rete a maglia (da cui il termine “Mesh”) e non singola (modem/router < > repeater/extender) che evita le interferenze ottimizzando la velocità e l’instradamento dei dati. I sistemi Mesh possono essere espansi a seconda delle esigenze ma risultano molto più costosi dei tradizionali Repeater/Extender, anche oltre i 200-300 euro per un kit base composto da 1 gateway e 2 satelliti (compatibili 802.11 b/g/n/ac fino a oltre 2 Gbps).
In alternativa agli extender si può valutare anche l’aggiunta di un nuovo router Wi-Fi al modem/router esistente, magari quello fornito in comodato d’uso dall’operatore (Tim, Vodafone, ecc.) che non sempre garantisce prestazioni e coperture adeguate. In questo caso basta collegare il nuovo router Wi-Fi a una della prese LAN del modem, impostare una classe IP differente (es.: 192.168.1.x al posto della 192.168.0.x del modem) e trasferire tutti i servizi Ethernet e Wi-Fi sul nuovo dispositivo.
Ethernet e Wi-Fi viaggiano sulla rete elettrica
Gli adattatori Ethernet con funzione hot-spot Wi-Fi basati sulla tecnologia PLC (Power Line Communication) possono risultare efficaci per estendere la rete cablata su lunghe distanze e per generare reti Wi-Fi aggiuntive per coperture ad-hoc. La tecnologia PLC impiega la linea elettrica preesistente, senza quindi alcun cablaggio aggiuntivo, per creare una connessione Ethernet “virtuale” e una nuova rete Wi-Fi dove è presente una presa di corrente. Gli adattatori LAN/WLAN PLC più recenti e prestazionali posso ormai garantire collegamenti veloci (fino a 1.200 Mbps) e sicuri grazie alla cifratura AES a 128 bit.
Un kit di base composto da un modulo trasmettitore e uno ricevente con hot-spot Wi-Fi integrato costa dai 40 euro in su e può essere espanso con ulteriori moduli riceventi. Ricordiamo che gli adattatori PLC LAN/WLAN funzionano solo se collegati alle prese sotto lo stesso contatore di energia, non filtrate né provenienti da un gruppo di continuità, e su cablaggi elettrici lunghi fino a 300 metri.
Dalla Ethernet al Wi-Fi con meno di 20 euro
Nei decoder e nei Tv connessi sprovvisti di Wi-Fi è possibile effettuare l’upgrade utilizzando moduli esterni chiamati “adattatori Ethernet Wi-Fi” che si collegano fisicamente al plug RJ45 dell’apparecchio e alla rete Wi-Fi generata da qualsiasi access point (modem, router, extender, ecc.).
Costano intorno ai 20 euro e sono talmente compatti da poter essere nascosti dietro al Tv o al decoder, prelevando addirittura l’alimentazione da una porta USB (anche adattatore di rete). Si configurano in pochi minuti, anche tramite smartphone, e garantiscono connessioni sicure (WPA2-PSK), veloci (802.11 n a 2,4 GHz – max 150 Mbps) e affidabili ma solo a patto che l’access point non sia troppo lontano.
