Di John Herman
Vivete la vostra vita a 2.4 GHz. Il tuo router, il tuo telefono cordless, il tuo auricolare Bluetooth, il tuo baby monitor e il tuo apritore di garage amano e vivono tutti su questa frequenza radio, e nessun’altra. Perché? La risposta è nella tua cucina.
Di cosa stiamo parlando
Prima di andare troppo avanti, facciamo un ripasso delle basi. La vostra casa o il vostro appartamento, o la caffetteria in cui siete seduti ora, sono saturi di onde radio. Un numero inconcepibile di esse, infatti, vibra dalle stazioni radio, dalle stazioni televisive, dai ripetitori cellulari e dall’universo stesso, nello spazio in cui vivi. Siete bombardati, costantemente, da onde elettromagnetiche di ogni tipo di frequenza, molte delle quali sono state codificate con informazioni specifiche, che si tratti di una voce, di un tono o di dati digitali. Diavolo, forse anche queste stesse parole.
Inoltre, sei circondato da onde di tua creazione. All’interno della tua casa ci sono una dozzina di piccole stazioni radio: il tuo router, il tuo telefono cordless, l’apriporta del garage. Tutto ciò che possiedi che è senza fili, più o meno. Fottute onde radio: sono ovunque.
In realtà, è strano che il tuo telefono cordless abbia persino l’adesivo dei 2,4 GHz. Per il tuo acquirente medio, non così tecnico, è un numero che significa A) niente, o B) qualcosa, ma la cosa sbagliata. (“2.4 GHz? È più veloce del mio computer!”)
Quello che quel numero significa effettivamente è la frequenza di trasmissione, o la frequenza delle onde che la stazione base del telefono invia al suo ricevitore. Tutto qui. In realtà, l’hertz è solo un’unità di misura della frequenza in qualsiasi contesto: è il numero di volte che qualcosa accade nel corso di un secondo. Nelle comunicazioni senza fili, si riferisce all’oscillazione delle onde. Nei computer, si riferisce alla frequenza di clock del processore. Per i televisori, la velocità di aggiornamento dello schermo; per me, che sto applaudendo davanti al mio computer in questo momento, è la velocità con cui lo sto facendo. Un hertz, applauso lento.
La domanda, allora, è perché così tanti dei vostri gadget operano a 2,4 GHz, invece che a ~2.399.999.999 frequenze di numero intero sotto di esso, o qualsiasi numero sopra di esso. Sembra quasi controllato, o guidato. Sembra, forse, un po’ arbitrario. Sembra, beh, regolato.
Un’occhiata ai regolamenti FCC conferma ogni sospetto. Una banda di frequenze raggruppate intorno ai 2,4 GHz è stata designata, insieme a una manciata di altre, come le bande radio industriali, scientifiche e mediche. “Molte delle cose senza licenza – per esempio, il Wi-Fi – sono sulle frequenze a 2,4 GHz o 900 Mhz, le bande ISM. Non hai bisogno di una licenza per operare su di esse”. Questo è Ira Kelpz, vice capo dell’Ufficio di Ingegneria e Tecnologia della Commissione Federale delle Comunicazioni, che spiega esattamente perché queste bande ISM sono attraenti per i produttori di gadget: Sono libere da usare. Se router, telefoni cordless e quant’altro sono relegati in una piccola banda a 2,4 GHz, allora le loro onde radio non interferiranno con, diciamo, i cellulari che operano a 1,9 GHz, o la radio AM, che trasmette tra 535 kHz e 1,7 MHz. L’ISM è, in effetti, un ghetto per la trasmissione senza fili senza licenza, raccomandato prima da una piccola e tranquilla agenzia in un ufficio svizzero dell’ONU, chiamato ITU, poi formalizzato, modificato e codificato per l’uso pratico dai governi del mondo, compresa, naturalmente, la nostra FCC.
Gli attuali standard ISM furono stabiliti nel 1985, e appena in tempo. I nostri telefoni erano sul punto di perdere i loro cavi, e nel prossimo futuro le connessioni internet a banda larga sarebbero nate e sarebbero diventate magicamente wireless. Tutti questi gadget avevano bisogno di frequenze che non richiedevano licenze, ma che erano incastrate tra quelle che le richiedevano. Frequenze che non fossero così alte da sacrificare la penetrazione della trasmissione (attraverso i muri, per esempio), ma che non fossero così basse da richiedere antenne lunghe 30 centimetri. In breve, avevano bisogno delle bande ISM. Così le hanno prese.
Perché 2.4?
Ora, ci sono molte, molte frequenze che si qualificano come “senza licenza”, ma solo una manciata viene utilizzata nei nostri telefoni, router e walkie talkie.
Nel caso di qualcosa come i telefoni, che sono venduti in coppia con una specifica stazione base, scegliere la giusta frequenza senza licenza è un calcolo abbastanza semplice: Un sistema a 900-MHz sarà più facilmente in grado di trasmettere attraverso una casa a più piani, ma un sistema a 2,4-GHz avrà una portata maggiore (se non ci sono ostacoli) e generalmente richiede un’antenna più piccola, il che mantiene le dimensioni del telefono sotto controllo.
I router Wi-Fi hanno iniziato come sistemi proprietari e accoppiati che operavano su ogni sorta di frequenze, stabilendosi solo su uno standard – 5 GHz – con la codifica di 802.11a. Poi l’Institute of Electrical and Electronics Engineers ha concordato che 2,4 GHz, con la sua ampia selezione di canali e il potenziale di gamma/penetrazione/costo, era una scommessa più sicura. Oggi, alcuni router Wireless N possono operare contemporaneamente su entrambe le bande a 2,4 GHz e 5 GHz. I router potrebbero funzionare altrettanto bene a 2,3 o 2,5 GHz, ma non sono autorizzati. Sono le regole. La banda a 2,4 GHz, che va da circa 2.400 a 2.483,5 Mhz, è dove i router devono vivere.
Per questo, possono ringraziare il microonde.
I forni a microonde riscaldano il cibo facendolo esplodere con, letteralmente, microonde. (Va detto che in termini di onde elettromagnetiche, le microonde, le cui lunghezze d’onda vanno da un millimetro fino a un metro, non sono particolarmente “micro”). A certe frequenze, tali onde causano qualcosa chiamato riscaldamento dielettrico in acqua e grasso, mentre passano direttamente attraverso altri materiali, come la plastica o il vetro, senza eccitarli molto. Per una spiegazione completa di come funziona il riscaldamento dielettrico, clicca qui, ma per gli scopi di questo articolo, basta sapere questo: Solo certi materiali sono suscettibili, e solo quando vengono bombardati con onde di una certa frequenza e potenza. Una di queste frequenze è 915 MHz. Altre cadono a 5,8 GHz e 24 GHz. Ma quella che si è dimostrata efficace e relativamente economica da ottenere è stata 2,45 GHz. Questa è la frequenza emessa dal vostro microonde, proprio lì in cucina.
Quindi, quando la FCC si è trovata a stabilire su quali frequenze i gadget senza licenza potessero trasmettere, ha avuto un sacco di cose a cui pensare. In primo luogo, hanno dovuto considerare quali frequenze erano già in uso da cose come radio e TV. Quelle sarebbero state off-limits. Poi, delle frequenze rimanenti, utilizzabili e non assegnate, hanno cercato quelle che erano già utilizzate da apparecchiature esistenti. Una cosa che hanno notato? Le microonde erano popolari! Erano in commercio dal 1947. E generalmente, funzionavano a una frequenza specifica: 2,45 GHz. Nonostante le pesanti schermature, le potenti emissioni dei forni a microonde potevano a volte interferire con le frequenze vicine, così si decise di dare loro qualche megahertz di spazio in entrambe le direzioni. E così è nata la banda ISM da 2.400 a 2.483,5 Mhz.
Che queste frequenze libere un giorno potessero essere sovraffollate è sempre stata una possibilità. Ma la preoccupazione principale della FCC è occuparsi delle frequenze che concede in licenza; tutti quelli che lavorano nelle frequenze ISM, quindi, devono cavarsela da soli. E lo fanno! Il tuo microonde e il tuo router potrebbero emettere onde nella stessa gamma di frequenza, e questo potrebbe incasinare un po’ la connettività del tuo router. In generale, però, le compagnie di router sono state in grado di minimizzare le interferenze aumentando la potenza del segnale e scrivendo un firmware più intelligente. E le emissioni di microonde verso l’esterno dovrebbero almeno essere ridotte al minimo. (Quello scudo di metallo perforato nello sportello di vetro del tuo microonde? È uno scudo – i fori in esso sono più piccoli della larghezza fisica dell’onda a 2.4-GHz). Alla fine, le cose funzionano.
Questo non vuol dire che la banda a 2,4-GHz non sia affollata. Molti router operano almeno in parte sulla banda a 5-GHz, e una rapida indagine del vostro Best Buy locale troverà telefoni wireless a 900 MHz, 1,9 GHz e 5 GHz. Ma il re della montagna di frequenze, la banda amata da miliardi di connessioni wireless in tutto il mondo, che siano Bluetooth, Wi-Fi, o telecomandi RF non standard, è la mia banda, la tua banda, la nostra banda, 2.4. E tutto perché volevamo cucinare il nostro cibo un po’ più velocemente.
Arte originale dell’artista ospite Chris McVeigh (AKA powerpig). Puoi vedere tutti i suoi lavori su flickr.com/powerpig, e seguirlo su Twitter. (@Actionfigured)
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