Il “trucco” del foglio di alluminio e stampante 3D per migliorare il segnale Wi-Fi: lo studio di Dartmouth

Se il Wi-Fi di casa è lento, potreste provare a costruire in casa un rudimentale riflettore direzionale del segnale wireless proveniente dal vostro modem/router usando della carta stagnola e una stampante 3D. Questo è quanto emerge, in estrema sintesi, da un lavoro condotto nel 2017 da un team di ricercatori del Dartmouth College. Il principio fisico alla base di questo “trucco” è solido e ben documentato: i metalli riflettono le onde elettromagnetiche, incluse quelle radio che il router utilizza per comunicare con i dispositivi connessi. Sfruttare questa proprietà per “direzionare” il segnale wireless negli ambienti più frequentati di casa può migliorare la ricezione del segnale nelle zone dove questo fa più fatica ad arrivare. Vediamo più nel dettaglio come funziona il sistema.

L’esperimento del foglio di alluminio condotto dai ricercatori di Dartmouth

Il sistema ideato dal team di ricercatori del Dartmouth College consiste in un riflettore stampato in 3D, rivestito con un sottile strato metallico, capace di concentrare la copertura Wi-Fi nelle stanze dove se ne ha più bisogno e di ridurla altrove. Xia Zhou, professore associato a Dartmouth e parte del team di ricercatori che ha condotto l'esperimento, ha spiegato:

Con un semplice investimento di circa 35 dollari e specificando i requisiti di copertura, un riflettore wireless può essere costruito su misura per superare le prestazioni di antenne che costano migliaia di dollari.

Zhou e il suo team hanno sperimentato varie tipologie di antenne direzionali, mettendo alla prova anche una soluzione piuttosto curiosa e nata quasi con il passaparola: posizionare una lattina d'alluminio dietro il router per indirizzare le onde radio verso una determinata area. Dopo diversi tentativi e ottimizzazioni, i ricercatori sono riusciti a progettare strutture capaci di migliorare il segnale Wi-Fi in ambienti specifici della casa o dell’ufficio. Successivamente hanno sviluppato un software, chiamato WiPrint, in grado di generare e stampare in 3D la forma più adatta a “guidare” il segnale wireless, così da ottenere una copertura più efficiente del segnale. Una volta realizzati, questi riflettori devono semplicemente essere rivestiti con un sottile strato di alluminio.

Secondo quanto emerso dai test, i riflettori creati dal gruppo sono in grado di indirizzare il segnale Wi-Fi con notevole precisione, limitandone la diffusione in alcune zone e concentrandolo invece dove serve maggiormente, migliorando la qualità della connessione e riducendo la dispersione del segnale verso aree indesiderate. Ma com’è possibile tutto questo?

Le onde Wi-Fi possono attraversare materiali come legno, vetro e parte delle pareti in cemento, ma con attenuazioni variabili. Altri materiali sono molto più difficili da penetrare per questo tipo di onde wireless. L'acqua, per esempio, le assorbe in modo significativo, motivo per cui posizionare un acquario davanti al router è una pessima idea. I metalli, invece, le riflettono. Questo li rende potenzialmente utili come strumenti per “modellare” la copertura wireless, ma anche fonti di disturbo quando capitano nel percorso sbagliato: un armadio metallico vicino al router può alterare il segnale in modo imprevedibile, così come gli specchi, che contengono un sottile rivestimento metallico.

Le antenne dei router domestici sono generalmente quasi omnidirezionali sul piano orizzontale. Il segnale, quindi, non viene “puntato” in una specifica direzione e, per questo motivo, parte del segnale viene propagato anche fuori dalla propria abitazione, ad esempio nell'appartamento dei propri vicini di casa.

È qui che entra in gioco la ricerca del Dartmouth College, presentata nel 2017 alla conferenza BuildSys dell'ACM (Association for Computing Machinery), tenutasi a Delft, nei Paesi Bassi. I ricercatori hanno progettato un algoritmo capace di calcolare la forma tridimensionale ottimale di un riflettore, tenendo conto della planimetria dell'abitazione, della posizione del router e delle aree dove si vuole potenziare o attenuare il segnale. Il riflettore, stampato in 3D e rivestito con uno strato superficiale di alluminio, viene poi posizionato intorno alle antenne del router. Nei test condotti dai ricercatori, lo strumento ha ridotto l'intensità del segnale fino a 10 dB nelle zone indesiderate, aumentandola di 6 dB dove richiesto. Il sistema è stato verificato sia sulla frequenza di 2,4 GHz che su quella di 5 GHz, le due bande tipiche dei router moderni a doppia banda.

Il parere di esperti indipendenti sul “trucco” per il Wi-Fi lento

L'approccio ha trovato il consenso di esperti indipendenti. Tra questi figura Swarun Kumar, professore alla Carnegie Mellon University, secondo cui l'idea è fisicamente fondata e, per usare le sue parole, «ha perfettamente senso». Anche Eric Siu, responsabile dello sviluppo prodotti di Linksys, azienda specializzata in router wireless, ha riconosciuto l'efficacia di principio della tecnica. Siu, però, si è mostrato cauto rispetto all'uso fai-da-te della carta stagnola. Il motivo è puramente normativo: negli Stati Uniti, la FCC – la Federal Communications Commission, ovvero l'ente regolatorio delle telecomunicazioni – impone limiti precisi alla potenza massima che un router può irradiare in una certa direzione. Concentrare artificialmente il segnale potrebbe tecnicamente violare queste soglie. In Europa esistono normative analoghe gestite dall'ETSI, l'Istituto Europeo per gli Standard delle Telecomunicazioni. Ora, questo non significa che l'esperimento domestico con la stagnola sia pericoloso, ma che attuarlo potrebbe potenzialmente violare queste normative.

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