Telecomunicaţie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Copie a telefonului original al lui Alexander Graham Bell la Muzeul de Arte și Meserii din Paris .

Telecomunicațiile (din greaca téle , departe, abrevierea TLC ) este activitatea de transmitere pe distanță lungă a semnalelor , cuvintelor și imaginilor sub formă de mesaje între doi sau mai mulți subiecți, numiți expeditor și destinatari, prin intermediul dispozitivelor electronice ( transmițător și receptor ) printr-un canal de comunicare fizică. Vasta aplicație tehnologică a telecomunicațiilor poate fi urmărită în două grupuri: tehnologiile informației și tehnologiile informației și comunicațiilor (în acronim TIC) [1] , a căror difuzare pe scară largă în societatea actuală a dat viață - prin mijloace de comunicare în masă precum telefonul , radioul și televiziune - către societatea informațională actuală, precum și unul dintre sectoarele motrice ale așa-numitei a treia revoluții industriale .

Etimologie

Cuvântul telecomunicație a fost adaptat de la cuvântul francez télécommunication . Este un compus din prefixul grecesc tele- (τηλε-), care înseamnă „departe de” și din latinescul comunicare , care înseamnă „a face comun”, „a avea în comun”, „a împărți”.

Istorie

Exemplu de semnale de fum indiene

Sisteme timpurii

Cele mai vechi forme de telecomunicații au inclus semnalele de fum și tobe . Tobele erau folosite de nativii din Africa , Guineea și America de Sud , în timp ce semnalele de fum erau introduse de nativii din America de Nord și China . Contrar credinței populare, aceste sisteme au fost adesea utilizate nu numai pentru a semnaliza prezența unui câmp, ci și în scopuri diferite. [2] [3] Instrumentele au variat în timp, schematic pot fi rezumate:

Telegraf și telefon

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Telegraf și Telefon .
O replică a turnurilor telegrafice ale lui Chappe

În 1792, un inginer francez, Claude Chappe a construit primul telegraf optic între Lille și Paris . [4] Cu toate acestea, acest sistem de comunicații necesita operatori cu abilități foarte înalte și turnuri scumpe, adesea la intervale cuprinse între 10 și 30 de kilometri. În consecință, ultima linie comercială a fost abandonată în 1880 . Primul telegraf electric comercial a fost construit de Sir Charles Wheatstone și Sir William Fothergill Cooke și a fost deschis la 9 aprilie 1839 . Atât Wheatstone, cât și Cooke au considerat dispozitivul lor o îmbunătățire a telegrafului electromagnetic existent și nu un dispozitiv nou.

De-a lungul Oceanului Atlantic , Samuel Morse a dezvoltat independent o versiune a telegrafului electric, dovedită fără succes la 2 septembrie 1837 . La scurt timp după ce Morse a fost alăturat de Alfred Vail, care a dezvoltat registrul, acesta este un terminal pentru telegraf care a integrat un dispozitiv util pentru înregistrarea mesajelor pe hârtie. Acest dispozitiv a fost demonstrat cu succes la 6 ianuarie 1838 . [5] Primul cablu telegrafic submarin transatlantic a fost finalizat la 27 iulie 1866 , permițând astfel telecomunicațiile transatlantice pentru prima dată. [6] Datorită calităților sale de fiabilitate și simplitate, telegraful a fost, până în primele decenii ale secolului al XX-lea, cel mai răspândit mijloc de telecomunicație la oficiile poștale.

Telefonul a fost inventat în 1849 de Antonio Meucci . Dispozitivul pe care l-a conceput a fost primul capabil să transmită voce peste o linie electrică. În 1876 , Alexander Bell a creat independent un dispozitiv similar în principiu cu Meucci, dar s-a îmbunătățit în anumite privințe. Bell și-a brevetat telefonul (spre deosebire de Meucci care nu a reușit niciodată să facă acest lucru din cauza problemelor economice) și a dat impulsul decisiv nașterii telefoniei . Primele servicii comerciale de telefonie au fost deschise în 1878 și 1879 de ambele părți ale Atlanticului, în orașele New Haven și Londra . [7] [8]

Radio și televiziune

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Radio și Telediffusion .

În 1832 , James Lindsay a oferit elevilor săi o demonstrație de telegrafie wireless . În 1854 a putut demonstra transmiterea peste estuarul Tay de la Dundee la Woodhaven , pe o distanță de două mile, folosind apa ca mijloc de propagare. [9] În decembrie 1901 , Guglielmo Marconi a stabilit o comunicație fără fir între St. John's (Canada) și Poldhu (Anglia), obținândPremiul Nobel pentru fizică în 1909 (pe care l-a împărtășit cu Karl Ferdinand Braun ). [10]

La 25 martie 1925 , John Logie Baird a demonstrat pentru prima dată transmiterea imaginilor în mișcare de siluete la centrul comercial Selfridges din Londra. Dispozitivul lui Baird se baza pe discul Nipkow și astfel a devenit cunoscut sub numele de televiziune mecanică ; acest dispozitiv a pregătit scena experimentelor de difuzare ale BBC ( British Broadcasting Corporation ), care au început pe 30 septembrie 1929 . [11] Cu toate acestea, majoritatea televizoarelor din secolul XX se bazează pe tubul catodic inventat de Karl Braun . Prima versiune a unui astfel de televizor cu rezultate promițătoare a fost produsă de Philo Farnsworth și demonstrată familiei sale pe 20 septembrie 1927 .

Rețele de calculatoare și Internet

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Rețele de calculatoare și Internet .
Simbolul rețelei Internet

La 11 septembrie 1940 , George Stibitz a reușit pentru prima dată să trimită o problemă folosind teleprinterul la Calculatorul numărului complex din New York și să primească rezultatul la Dartmouth College din New Hampshire . [12] Această configurație, care implica un computer central (sau mainframe ) și terminale la distanță fără capacitate de calcul, a rămas populară pe tot parcursul anilor 1950. Cu toate acestea, abia în anii 1960 cercetătorii au început să investigheze comutarea pachetelor , o tehnologie care a permis trimiterea unor cantități mici de date către mai multe computere fără a trece printr-un mainframe centralizat. O rețea cu patru noduri a fost construită și testată pentru prima dată la 5 decembrie 1969 ; această rețea a luat mai târziu numele de ARPANET și în 1981 a ajuns să pună 213 de noduri în comunicare. [13]

Dezvoltarea ARPANET s-a bazat pe mecanismul RFC ( Request For Comments ) și pe 7 aprilie 1969 a fost publicat RFC 1. Acest proces este important deoarece ARPANET a fuzionat ulterior cu alte rețele pentru a da naștere internetului și numeroaselor protocoale pe care Internetul se bazează astăzi au fost specificate prin mecanismul RFC. În septembrie 1981, RFC 791 a introdus Protocolul Internet versiunea 4 (IPv4) și RFC 793 a introdus Protocolul de control al transmisiei (TCP), dând astfel naștere protocolului TCP / IP pe care se bazează o mare parte din Internet.

Cu toate acestea, nu toate dezvoltările majore de pe Internet au avut loc prin intermediul RFC-urilor. Două protocoale populare Layer 2 pentru rețele locale (LAN, Local Area Network) au apărut în anii șaptezeci. La 29 octombrie 1974 , Olof Soderblom a solicitat un brevet pentru protocolul token ring ; în iulie 1976 , un articol despre protocolul Ethernet a fost publicat de Robert Metcalfe și David Boggs pentru Comunicări ale revistei ACM . [14] Aceste protocoale sunt discutate mai detaliat în secțiunea următoare.

Noua economie și economia digitală

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Economia digitală .

Mai mult, influența telecomunicațiilor moderne și a TIC în general în nașterea și dezvoltarea așa-numitei economii noi și chiar mai general asupra evoluției tehnologice și socio-economice a societății moderne, citând de exemplu apariția a trei mari revoluții tehnologice. din anii de după 2000, precum telefoanele mobile , internetul și GPS-ul . Infrastructurile de telecomunicații au devenit, prin urmare, o astfel de resursă strategică și, în același timp, critică, în cadrul fiecărui stat, până la punctul de a permite dezvoltarea socio-economică, precum și puterea economico-politică respectivă la nivel internațional, necesitând chiar utilizarea formularelor de siguranță. sau specificații de securitate . Marile corporații sau companiile de telecomunicații se numesc Telco, iar sectorul din lumea occidentală, ca și în alte sectoare industriale, a trecut de-a lungul anilor de la formele de monopol de stat la prima privatizare și liberalizarea ulterioară.

Generalitate

Fundamente teoretice

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: teoria informației .

Bazele teoretice ale telecomunicațiilor moderne sunt formalizate de teoria informației și de evoluțiile sale ulterioare.

Clasificare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Transmisie (telecomunicații) .

Telecomunicațiile oferă practic trei tipuri de servicii utilizatorului:

Din punctul de vedere al transportului de informații pe canal, comunicarea poate fi de două tipuri:

În funcție de numărul de destinatari ai unei transmisii, o comunicare poate fi:

  • unicast adică de la un utilizator la alt utilizator unic ( punct la punct , de ex. apelul telefonic)
  • multicast, adică de la un expeditor la mai mulți destinatari ( punct- la- multipunct , de ex. videoconferință )
  • difuzare care este trimisă tuturor utilizatorilor autorizați să primească un anumit serviciu ( punct-toate , de ex. radio și televiziune ).

Fiecare dintre acestea poate, la rândul său, călători la distanță pe diferite medii de transmisie care reprezintă canalul de comunicație la nivel fizic și, prin urmare, pot fi:

În general, toate aceste forme de comunicare, din punct de vedere informațional, pot fi realizate prin transmisiuni de tipul:

Infrastructură

Pachet de fibre optice
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Sistem de transmisie (telecomunicații) .

Infrastructura utilizată pentru implementarea unei telecomunicații între doi utilizatori se numește sistem sau instalație de telecomunicații în timp ce telecomunicația dintre mai mult de două persoane situate în mai multe puncte spațiale este implementată prin ceea ce se numește rețeaua de telecomunicații .

Proiectarea și dezvoltarea unui sistem de telecomunicații și a unei rețele de telecomunicații este un domeniu de studiu și investigație a ingineriei telecomunicațiilor care funcționează de obicei la un nivel logico-sistemic abstract care se ocupă de proiectarea și dezvoltarea funcțională a subsistemelor de transmisie aferente și de recepție-procesare, a cărui fizică de punere în aplicare intră parțial în domeniul de studiu al Inginerie Electronică prin utilizarea pe scară largă a tehnicilor de cunoaștere și de construcție pornind de la elementele de circuit de bază (analogice și digitale) ( electronice pentru telecomunicații ), și parțial în Ingineria Calculatoarelor în ceea ce privește punerea în aplicare a protocoale de comunicare sub formă de software de telecomunicații.

Prin urmare, sistemele de telecomunicații sunt proiectate de inginerii de telecomunicații . Din acest punct de vedere crucial este cunoașterea teoriei semnalului , a teoriei informației și a tehnicilor de transmisie analogică și digitală. Printre pionierii din aceste domenii se numără: Antonio Meucci , Elisha Gray , Alexander Graham Bell , Nikola Tesla , Guglielmo Marconi , John Logie Baird , Claude Shannon , Harry Nyquist .

Difuzie

Telecomunicațiile sunt răspândite astăzi și instrumentele care permit comunicațiile la distanță, cum ar fi radioul și televiziunea, sunt comune în toată lumea. Există, de asemenea, un set vast de rețele care conectează dispozitive transceiver, cum ar fi rețelele de televiziune și radio, rețeaua de telefonie , rețelele radio celulare , rețelele de calculatoare . Comunicațiile prin internet , cum ar fi e-mailul sau mesageria instantanee, sunt un alt exemplu de telecomunicații. Telecomunicațiile reprezintă o parte importantă a economiei mondiale , iar veniturile industriei telecomunicațiilor se ridică la aproximativ 3% din produsul intern brut (PIB) mondial. [ fără sursă ]

Evoluțiile recente

Începând cu anii șaptezeci, utilizarea fibrelor optice a crescut considerabil lățimea de bandă disponibilă pentru comunicațiile intercontinentale în secțiunile de transport ale rețelelor de date, ajutând la utilizarea internetului mai rapidă și mai bogată. În plus, televiziunea digitală a făcut posibilă obținerea difuzărilor de înaltă definiție prin eliminarea multor defecte ale difuzărilor analogice.

Clienți / utilizatori

Până în prezent, în telecomunicații, în domeniul comercial sau în furnizarea / utilizarea serviciilor finale către utilizator, sunt identificate în esență două segmente de piață , care corespund a două tipuri diferite de utilizatori / clienți cu nevoi diferite:

  • clienți de afaceri sau corporativi, de obicei cu cea mai mare nevoie în ceea ce privește calitatea serviciilor ;
  • clienți privați ( consumatori ) sau toți utilizatorii privați rămași;

Ofertele sau tipurile de servicii și costurile impozabile ale diferiților operatori de telecomunicații diferă în funcție de aceste două categorii de utilizatori.

Operațiune

Obiectivul unei comunicări la distanță între doi sau mai mulți utilizatori este transferul de informații prin semnale de la un expeditor la un destinatar în așa fel încât mesajul primit să poată fi reconstruit cât mai fidel mesajului original transmis de către expeditor.

Elementele de bază ale unui sistem de telecomunicații sunt:

În funcție de transmisia analogică sau digitală , se adaugă alte subsisteme pentru procesarea semnalului în transmisie și recepție.

Dacă mai multe sisteme de telecomunicații end-to-end sunt îmbinate într-un set conectat topologic, se obține o rețea de telecomunicații cu o arhitectură tipică de rețea stratificată sau pe mai multe niveluri.

Transmițător și receptor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Transmițător și receptor (teoria informației) .

De exemplu, să luăm în considerare un sistem de transmisie radio. În acest caz, antena stației este emițătorul, radioul este receptorul și mediul de transmisie este spațiul liber . Adesea, sistemele de telecomunicații și canalele de transmisie sunt bidirecționale ( full-duplex ), iar dispozitivele care le compun se comportă atât ca emițătoare, cât și ca receptoare; adică se spune că sunt transmițătoare . Un telefon mobil este un exemplu de transceiver. Comunicarea pe o linie telefonică se numește comunicație punct-la-punct , deoarece are loc între un emițător și un receptor, comunicarea printr-o stație de bază radio se numește, în general, multicast (de la unul la mai mulți), dar mai frecvent transmisă (de la unul la toate), difuziv) deoarece apare între un singur transmițător de mare putere și numeroase receptoare. [15]

Semnale

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Teoria semnalelor .

Semnalele sunt cantități fizice care variază în timp și cărora li se încredințează transportul informațiilor la distanță pe canal sau pe suportul de transmisie ; pot fi atât analogice, cât și digitale . Un semnal analog poate lua în mod continuu orice valoare și informațiile sunt direct impresionate de o anumită cantitate caracteristică a semnalului ( amplitudine , fază etc.); dimpotrivă, într-un semnal digital informația este codificată prin intermediul unui set de valori discrete pe care le poate asuma semnalul (de exemplu „1” și „0”). [16] . În special, semnalele care transportă informații sunt semnale care variază aleator în timp în funcție de informațiile care trebuie transmise.

De obicei, un semnal de informație generat de un aparat de transmisie este întotdeauna de tip electric , posibil ulterior convertit sau transdus într-un semnal acustic și transmis direct în eter (semnal audio) sau în semnal electromagnetic (optic, cu microunde sau radiofrecvență ) și transmis pe radio sau mediu radio.în structuri de ghidare . În acest din urmă caz, are loc procesul invers de reconversie într-un semnal electric, care este apoi transdus într-un semnal acustic sau vizual (semnal audio și / sau video) pentru utilizatorul final.

Canal și mijloace de transmisie

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Canal (telecomunicații) și mediu de transmisie .

Dispozitivele de telecomunicații convertesc diferite tipuri de informații , cum ar fi sunetul și imaginile în:

Când un semnal ajunge la destinație, dispozitivul de la terminalul de sosire convertește semnalul într-un mesaj ușor de înțeles, cum ar fi sunetul dintr-un telefon, imaginile de pe televizor sau cuvintele de pe ecranul unui computer ( monitor ).

Canalul este unitatea fundamentală utilizată pentru propagarea semnalului de la emițător sau sursă la receptor. Se obișnuiește împărțirea resurselor mediului de transmisie astfel încât mai multe fluxuri de informații să se poată propaga simultan fără a se interfera reciproc ( multiplexare ). De exemplu, un post de radio poate transmite la 96 MHz, în timp ce altul la 95 MHz. În acest caz, resursele canalului au fost împărțite în frecvență și fiecare canal a primit o frecvență sau o bandă specifică pe care să transmită ( Multiplexare prin diviziune de frecvență sau FDM) . Alternativ, ar fi posibil să se aloce fiecărei stații un interval de timp periodic ( slot ) pe care să transmită; în acest caz vorbim de împărțirea timpului ( Time Division Multiplexing sau TDM). Există, de asemenea, alte modalități de a împărți un mediu în diferite canale, de exemplu recurgând la Multiplexarea prin diviziune de cod (CDM).

Codificarea informațiilor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Cod (teoria informației) .

În transmisiile digitale , în timp ce rămâne canalul de comunicație analogic, semnalul sursă este convertit în format digital și tratat ulterior cu procesare specială, cum ar fi codarea sursei , codarea canalului , codificarea criptografică și codificarea liniei înainte de reconversie. În format analog de către modulatorul numeric pentru transmisie pe canalul de unde continue. La recepție, receptorul va funcționa ca de obicei într-un mod dual sau invers, reconstituind semnalul digital prin intermediul unei demodulări numerice și apoi aplicând o decodificare a canalului, o decodificare a sursei și o decriptare, până la conversia finală în format analogic.

Modulare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Modulație .
Exemple de modulație AM și FM pornind de la purtătorul de semnal

Tehnica de a varia un semnal purtător pentru a transmite informații este cunoscută sub numele de modulație . Modulația este un concept cheie în telecomunicații și este frecvent utilizată pentru a imprima informațiile asociate cu un semnal pe altul. Folosit inițial în difuzarea analogică ca modulație analogică , în comunicațiile digitale modulația digitală este utilizată pentru a reprezenta un semnal digital pe un semnal analogic. Există mai multe tehnici, cum ar fi modularea fazei ( Phase Shift Keying sau PSK) sau frecvența ( Frequency Shift Keying sau FSK). De exemplu, Bluetooth utilizează PSK. [17]

Cu toate acestea, modulația îndeplinește și o altă funcție, și anume aceea de a crește frecvența unui semnal analogic. Acest lucru este adesea necesar, deoarece un semnal nu este de obicei potrivit pentru transmiterea pe distanțe mari la frecvență joasă. Deci, informațiile sale trebuie să fie imprimate pe un semnal de frecvență mai mare (cunoscut sub numele de purtător ) înainte de transmisie. De exemplu, în cazul transmisiilor radio, semnalul acustic are o bandă de aproximativ 20 - 25 kHz, dar înainte de a fi transmisă informația este modulată pe un purtător care în cazul FM este de ordinul a aproximativ 100 MHz.

Amplificare, filtrare, egalizare

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Amplificator , filtru (electronică) și egalizator .

Sistemului de transmisie, pe lângă subsistemele enumerate mai sus, există și, în special în transmisiile analogice , subsistemele sau elementele de circuit concepute pentru a depăși atenuarea semnalului de-a lungul canalului sau a amplificatoarelor , sisteme dedicate curățării semnalului de componentele nedorite cum ar fi zgomotul introdus de canal și de către transceiver echipamentului sau la reglarea sau filtrele , convertoarele de frecvență și în final anti- distorsiune sisteme ale semnalului de-a lungul canalului prin intermediul egalizatoare .

Zgomot și interferențe

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Zgomot (electronice) și interferențe (telecomunicații) .

Un factor nedorit în sistemele de telecomunicații este zgomotul prezent de obicei în canalul de comunicații și în dispozitivele electronice de recepție și procesare din aval de transmisie. Acest zgomot corupe semnalul util, adăugându-l adesea într-un mod aditiv, astfel capabil să modifice fluxul corect de informații dintre expeditor și destinatar. Un alt factor deranjant poate fi interferența posibilă din cauza altor informații care nu sunt utile la semnale.

Rețeaua

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Rețeaua de telecomunicații .
Exemplu de rețea de telecomunicații formată din interconectări între dispozitive.

Un set de mai multe emițătoare, receptoare sau receptoare care comunică între ele se numește rețea . Aceasta poate fi o rețea fixă cu fir cu terminale fixe sau o rețea mobilă cu acces radio de către terminalele mobile. In questi casi le funzionalità logico/fisiche di trasmissione/ricezione non sono di per sé sufficienti ovvero non sono le uniche funzioni in grado di assicurare il funzionamento della rete nella sua interezza in quanto sono necessarie funzionalità aggiuntive quali ad esempio l' accesso al mezzo di trasmissione condiviso tra più utenti, la commutazione nei nodi di transito ovvero l'indirizzamento/ instradamento , l' affidabilità della comunicazione se non precedentemente garantita, e l'interfacciamento con l'utente, il tutto secondo uno schema logico noto come architettura di rete .

In particolare una rete di telecomunicazioni a commutazione di circuito consiste di almeno due terminali interconnessi tramite uno o più nodi intermedi (come ad esempio gli switch ) che stabiliscono una connessione punto-punto ricreando un circuito fisico dedicato: è questo il caso della rete telefonica generale . Le reti di telecomunicazioni a commutazione di pacchetto consistono invece di due o più nodi di rete terminali interconnessi tramite nodi intermedi (come ad esempio i router ) necessari per convogliare l'informazione verso il giusto destinatario: è questo il caso delle reti dati. Per entrambi i tipi di rete può essere necessario l'utilizzo di uno o più ripetitori per amplificare o rigenerare un segnale quando questo viene trasmesso per lunghe distanze.

L'evoluzione tecnologica ha portato verso la convergenza tra i due tipi di rete dando così vita a una rete multiservizi integrata che impiega un'unica infrastruttura. Questo, unito alla disponibilità di tecnologie di trasmissione ad alta capacità e velocità, ha consentito la forte diffusione dell'ICT e lo sviluppo di attività come la new economy e di nuove applicazioni come l' Internet delle cose .

Telecomunicazioni in età moderna

Connettori e prese RJ-11 per doppino telefonico

Comunicazioni elettriche

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Comunicazioni elettriche e Telefonia .

Sul fronte delle trasmissioni terrestri cablate le prime a diffondersi e svilupparsi, già a partire con la telefonia fissa, sono le comunicazioni elettriche su cavi in rame ( cavo coassiale e doppino telefonico ) sia su rete di trasporto sia su rete di accesso, in modalità analogica prima e digitale poi.

Comunicazioni ottiche

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Comunicazioni ottiche .

A partire dagli anni settanta del XX secolo cominciano a svilupparsi e diffondersi le comunicazioni ottiche specie in fibra ottica nelle reti cablate in sostituzione delle classiche comunicazioni elettriche su cavi in rame, prima a partire dalla rete di trasporto in sostituzione del cavo coassiale , poi a partire dagli anni 2000 anche sulla rete di accesso ( NGAN ) in sostituzione del doppino telefonico . I vantaggi principali sono in un'altissima ampiezza di banda e bassissima attenuazione della fibra che aumentano sensibilmente la velocità di trasmissione e al contempo riducono il numero di amplificatori / rigeneratori necessari lungo la tratta.

Radiocomunicazioni

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Radiocomunicazione e Telecomunicazioni via satellite .

Ancor prima delle telecomunicazioni via cavo, le radiocomunicazioni hanno permesso l'invenzione della radio e dei sistemi radar , utilizzabili al suolo o in libera atmosfera.

Nella seconda metà del XX secolo hanno inizio le prime telecomunicazioni via satellite appoggiandosi a reti di satelliti per telecomunicazioni in orbita o ponti radio satellitari, inizialmente per collegamenti di telefonia satellitare e in appoggio alla radiodiffusione e telediffusione, e successivamente dagli anni novanta anche per servizi dati, tanto da farle sembrare subito come la soluzione tecnologica ottimale per il futuro delle telecomunicazioni.

Reti mobili cellulari

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Rete cellulare .

Gli anni ottanta del XX secolo hanno visto la nascita, la diffusione e lo sviluppo delle reti mobili cellulari dove terminali mobili accedono via radiocomunicazione all'interfaccia radio della rete, inizialmente per servizi di telefonia ( TACS e GSM ) e messaggistica ( SMS ) e successivamente anche per servizi dati anche multimediali ( GPRS , UMTS e LTE ) con un traffico in continua crescita, apportando una vera e propria rivoluzione tecnologica e nei costumi della società occidentale prima e mondiale poi.

Reti locali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Local area network .

Nonostante la crescita di Internet, le caratteristiche delle LAN ( Local Area Network , Rete Locale) che misurano al più pochi chilometri, rimangono distinte.

Nella metà degli anni ottanta, sono emersi numerosi protocolli pensati per colmare il vuoto tra il livello data link e quello applicazione della pila OSI. Tra di essi i principali sono AppleTalk , IPX e NetBIOS , con la predominanza di IPX all'inizio degli anni novanta, dovuta in particolare al suo utilizzo in MS-DOS . All'epoca il TCP / IP già esisteva, ma il suo utilizzo era limitato agli enti governativi ed alle grandi aziende. [18] La rapida adozione di Internet tuttavia portò alla nascita di numerose LAN legate alla nuova rete e di conseguenza all'adozione anche nelle LAN dei due principali protocolli Internet. Il passaggio al TCP/IP fu aiutato dall'introduzione di alcune tecnologie, come il DHCP , che consente ai nodi di configurare autonomamente il proprio indirizzo IP ; tale funzionalità era infatti standard nelle suite AppleTalk / IPX / NetBIOS .

Tuttavia è a livello datalink che le moderne reti locali differiscono da Internet. Mentre per le reti più grandi i tipici protocolli di livello 2 sono l'ATM e l'MPLS ( Multi Protocol Label Switching ), per le reti locali sono utilizzati il Token Ring e soprattutto l' Ethernet ; i protocolli per le LAN differiscono dai primi poiché sono più semplici (non offrono alcuni servizi come il supporto del QoS) ed offrono meccanismi di prevenzione delle collisioni (ossia evitano o limitano la contemporanea trasmissione di più pacchetti in contemporanea). Entrambe queste differenze consentono di ridurre i costi legati alla creazione della rete. Ad esempio l'assenza di QoS consente di utilizzare router più semplici e nello stesso tempo tale servizio non è strettamente necessario in una rete locale. Inoltre la prevenzione delle collisioni consente a più di due nodi di condividere un mezzo trasmissivo, riducendo i costi.

Nonostante Ethernet e Token Ring abbiano differenti formati di trama ( frame ), la differenza principale tra i due protocolli sta nel meccanismo di prevenzione delle collisioni. Nel Token Ring un gettone ( token ) viene fatto circolare tra i nodi e solo il nodo che detiene il gettone può trasmettere. È necessaria quindi la gestione del token in modo che non vada perso o duplicato, tuttavia in questo modo le collisioni sono impossibili. Al contrario nell'Ethernet, tutti i nodi possono comunicare se ritengono che il canale sia libero, ma i nodi devono ascoltare il canale in modo da poter rilevare le collisioni e sospendere la comunicazione per un tempo casuale. [19]

Nonostante la discreta popolarità del Token Ring negli anni ottanta e novanta, con l'avvento del XXI secolo , la maggior parte delle reti locali si basa ormai sullo standard Ethernet. A livello fisico la maggior parte delle implementazioni di Ethernet utilizza cavi in rame (come le diffuse reti 10BASE-T ). Alcune implementazioni iniziali usavano invece il cavo coassiale . Alcune implementazioni (specialmente quelle ad alta velocità) usano invece le fibre ottiche. Le fibre si prevede avranno un ruolo fondamentale nel nuovo standard 10 gigabit Ethernet . [20] Quando si utilizzano le fibre ottiche, è necessario distinguere tra la fibre multimodo e le fibre singolo modo, Le prime sono fibre in cui il mezzo trasmissivo è più largo; ne consegue che la produzione è meno costosa ma la banda offerta è minore e l'attenuazione è maggiore.

Internet

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Internet .

Secondo le stime, circa il 15,7% della popolazione mondiale ha accesso ad Internet . La percentuale maggiore si riscontra in Nord America (68,6%), Oceania (52,6%) ed Europa (36,1%). [21] In termini di accesso a banda larga , i paesi in testa alle classifiche sono Islanda (26,7%), Corea del Sud (25,4%) e Paesi Bassi (25.3%). [22]

La natura stessa della comunicazioni tra computer porta ad utilizzare un approccio logico-architetturale a strati, in cui ogni livello protocollare sia largamente indipendente dagli altri. Questo consente di avere protocolli di basso livello che possono essere modificati secondo le proprie esigenze, lasciando inalterati i protocolli di livello superiore, posto che un numero limitato di funzioni sia comunque garantito. Un esempio pratico dell'importanza di questo principio è il fatto che un web browser può connettersi ad Internet utilizzando lo stesso codice, sia che sia connesso tramite una ADSL , che tramite una rete Ethernet o una rete Wi-fi .

Spesso per catalogare un protocollo in termini di basso/alto livello, si fa riferimento alla pila OSI , un modello proposto nel 1983 come primo passo di un percorso utopistico per la creazione di un insieme di protocolli di rete universalmente accettato. [23] Il modello è riprodotto nella figura a destra. È tuttavia importante sottolineare che il modello ISO-OSI, pur non essendosi mai tradotto in un'implementazione pratica, è molto utile per descrivere i moderni protocolli; anche i protocolli sui quali si basa Internet possono essere classificati alla luce di tale modello, anche se di fatto non lo seguono alla lettera.

Nel caso di Internet, il mezzo fisico ed il protocollo di livello datalink (ovvero i primi due livelli della pila OSI) possono variare numerose volte lungo il tragitto che un pacchetto percorre. Nella maggior parte dei casi Internet viaggia su fibre ottiche utilizzando il protocollo di datalink ATM , ma è possibile anche che il traffico Internet viaggi su etere o rame, utilizzando protocolli come Wi-Fi , Ethernet e PPP .

A livello di rete , la standardizzazione aumenta con l'adozione dell' IP ( Internet Protocol ) per l'indirizzamento logico. Al momento la versione di IP più comunemente utilizzata è la IPv4 ma è in atto il passaggio alla versione IPv6 che aumenta in modo considerevole il numero di indirizzi disponibili (3.40 × 10 38 indirizzi rispetto ai 4.29 × 10 9 dell'IPv4) e prevede nativamente maggiore sicurezza tramite IPsec e miglior gestione della distribuzione del traffico.

A livello di trasporto la maggior parte di applicazioni utilizza il TCP ( Transmission Control Protocol ) o l'UDP ( User Datagram Protocol ). Nel caso del TCP, i pacchetti che vengano persi durante la trasmissione vengono rispediti e riordinati, prima di essere presentati ai livelli superiori; in questo modo è anche possibile eliminare gli eventuali pacchetti duplicati. Al contrario nel caso dell'UDP i pacchetti non vengono riordinati e nel caso di perdite non sono ritrasmessi. Sia i pacchetti TCP che UDP trasportano il numero di porta per specificare a quale applicazione oa quale processo il pacchetto debba essere indirizzato. [24] Poiché taluni protocolli di livello applicazione utilizzano porte standard , è possibile per gli amministratori di rete limitare o favorire il flusso di traffico verso specifiche porte tramite appositi filtri.

Al di sopra del livello di trasporto, esistono diversi protocolli che sono difficili da catalogare nel livello di sessione o presentazione , ma che sono largamente diffusi come il Transport Layer Security (TLS) anche noto come (SSL). Questi protocolli assicurano che i dati in transito sulla rete rimangono completamente riservati. Tali protocolli utilizzano la crittografia asimmetrica per scambiarsi una chiave comune e successivamente proteggono i dati mediante crittografia simmetrica . Un altro protocollo di difficile posizionamento nella pila OSI è il Real-time Transport Protocol (RTP), utilizzato principalmente per il trasporto di audio o video in streaming. [25] Infine a livello di applicazione, esistono numerosi protocolli che dovrebbero risultare familiari agli utenti Internet, ossia l' HTTP per la navigazione, il POP3 per la posta elettronica, l' FTP per il trasferimento di dati, e SIP per la tele e la video conferenza.

Sistemi di radiolocalizzazione e navigazione

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Sistema satellitare globale di navigazione .
Ricevitore sistema GPS

A partire dagli anni novanta sono stati aperti all'uso pubblico i sistemi di posizionamento e navigazione satellitare che appoggiandosi a reti satellitari dedicate consentono a radioricevitori al suolo la loro localizzazione in termini di coordinate geografiche e la conseguente navigazione su mappe geografiche in memoria ( navigatori satellitari ). Questi sistemi, seguendo l'evoluzione della telefonia mobile, sono diventati parti integrante anche della rete mobile stessa. Inoltre, questi sistemi si integrano in generale con le reti di telecomunicazione anche come sorgenti ad elevata precisione per la distribuzione del sincronismo e di data e ora. [26]

Digitalizzazione (radio, televisione e telefonia mobile)

L'industria dei media sta affrontando un importante punto di svolta nella sua evoluzione, ossia il passaggio dalla trasmissione analogica a quella digitale , già ottenuta nel caso delle reti cellulari. Il vantaggio principale dell'utilizzo di trasmissioni digitali sta ancora una volta nella intrinseca robustezza al rumore del digitale. In altre parole il digitale consente di evitare i tipici effetti del rumore, come ad esempio il ghosting delle immagini video o il fruscio della voce nelle radio. Questo poiché i segnali digitali sono semplici cifre binarie e quindi piccole variazioni dovute al rumore sono filtrate dalla decisione a soglia al ricevitore. per fare un semplice esempio, se il messaggio binario 1011 viene trasmesso mediante un segnale con ampiezza [1 0 1 1] e viene ricevuto come un segnale con ampiezza [1,1 0,2 1,1 0,8], la sequenza decisa sarà quella corretta, ossia 1011. Se il rumore è molto elevato tuttavia anche questa strategia fallisce. In questo caso è possibile utilizzare dei codici FEC ( Forward Error Correction ) in grado di correggere uno o più errori consecutivi dovuti al rumore.

Nella trasmissione televisiva digitale esistono tre diversi standard in competizione, ognuno dei quali utilizza lo standard MPEG-2 per la codifica video: l' ATSC , che utilizza il Dolby Digital AC-3 per la compressione audio ed una modulazione di ampiezza a banda vestigiale 8VSB ; il DVB usa tipicamente l' MPEG-1 per l'audio ma non ha uno standard, mentre per la modulazione ricorre all' OFDM ( Orthogonal Frequency-Division Multiplexing ); infine l' ISDB , in cui la modulazione è ancora OFDM e come formato di compressione audio si fa uso dell' MPEG-2 .

Nella trasmissione di audio digitale, gli standard sono molto più unificati. Quasi tutti i paesi utilizzano lo standard Digital Audio Broadcasting (DAB, noto anche come standard Eureka 147 ). L'unica eccezione sono gli Stati Uniti , che hanno deciso di adottare l' HD Radio . Il vantaggio di quest'ultimo standard sta nel fatto che la tecnica di modulazione impiegata consente di modulare il segnale sulle esistenti trasmissioni analogiche (AM ed FM), evitando così la necessità di allocare nuove bande per le trasmissioni digitali. Nonostante i nomi diversi, entrambi gli standard si basano sulla modulazione OFDM. Per quanto riguarda la compressione audio, il DAB come il DVB utilizza l' MPEG-1 , mentre l'HD Radio usa l' High-Definition Coding .

Tuttavia, nonostante l'imminente passaggio al digitale, i ricevitori analogici rimangono molto diffusi. La TV analogica è praticamente ancora trasmessa in tutte le nazioni (gli Stati Uniti prevedono il passaggio nel febbraio del 2009). Per la TV analogica esistono tre standard, noti come PAL , NTSC e SÉCAM . I fondamenti di PAL e NTSC sono molto simili: una sottoportante modulata QAM ( Quadrature Amplitude Modulation ) che trasporta l'informazione sulla crominanza è aggiunta al segnale video che trasporta la luminanza a formare un segnale CVBS ( Composite Video Baseband Signal ). D'altra parte il SECAM utilizza uno schema a modulazione di frequenza sulla suo sottoportante per il colore. Il PAL si differenzia dall'NTSC per il fatto che la fase delle componenti dei colori del segnale video è rovesciata allo scopo di correggere gli errori di fase. Per la trasmissione radio, l'ostacolo principale all'adozione degli standard digitali sta nel fatto che i ricevitori digitali hanno un costo ancora diverse volte superiore a quello dei ricevitori analogici.

Il passaggio alle tecnologie digitali in ambito telefonia mobile si è avuto invece con la tecnologia del 2G .

Telecomunicazioni e società

Le telecomunicazioni sono una parte importante di numerose società moderne. L'esistenza di una buona infrastruttura di telecomunicazioni è largamente riconosciuta come un successo importante di un paese, sia a livello microeconomico che macroeconomico . L'importanza delle infrastrutture di telecomunicazioni è divenuta talmente cruciale e strategica che molti attuali sistemi di telecomunicazioni (dalle reti ai sistemi di radiocomunicazioni) sono spesso soggetti a ridondanza nel dimensionamento delle loro risorse trasmissive, di elaborazione e di memorizzazione aumentandone robustezza e tolleranza ad eventuali guasti/malfunzionamenti ed evitando così il più possibile disservizi verso gli utenti.

Microeconomico

A livello microeconomico, numerose compagnie hanno sfruttato le telecomunicazioni per costruire imperi economici, come è evidente ad esempio nel caso del portale di vendita ( e-commerce ) su Internet Amazon.com , ma gli osservatori hanno notato che anche catene tradizionali, come Wal-Mart o Ikea hanno tratto benefici dal possedere una rete di telecomunicazioni superiore a quella dei loro concorrenti. [27] Nella moderna società occidentale, l'utilizzo delle telecomunicazioni è fondamentale anche nelle attività di tutti i giorni, come ad esempio prenotare una pizza per telefono o chiamare l' idraulico . Anche comunità relativamente povere, ricorrono oggi alle telecomunicazioni per migliorare la loro vita quotidiana. Nel distretto di Narsingdi , in Bangladesh , gli abitanti di villaggi isolati utilizzano i telefoni cellulari per parlare direttamente con i grossisti ed ottenere prezzi migliori per le loro merci. In Costa d'Avorio i coltivatori di caffè utilizzano telefoni cellulari in comune per seguire le variazioni orarie del prezzo del caffè e vendere al prezzo migliore. [28]

Macroeconomico

A livello macroeconomico, nel 2001 Lars-Hendrik Röller e Leonard Waverman hanno suggerito l'esistenza di un legame causale tra l'esistenza di una buona infrastruttura di telecomunicazioni e crescita economica . [29] Pochi ormai negano l'esistenza di questo legame, anche se alcuni non concordano sulla sua natura causale. [30] Tuttavia il fatto che le economie traggano benefici da una buona infrastruttura di telecomunicazioni è innegabile e per tale motivo è sempre maggiore la preoccupazione per il cosiddetto divario digitale .

Questa preoccupazione deriva dal fatto che l'accesso ai mezzi di telecomunicazione non è ugualmente suddiviso tra la popolazione mondiale. Una ricerca del 2003 a cura dell' International Telecommunication Union (ITU) ha rivelato che circa un terzo delle nazioni ha meno di un abbonato alla telefonia cellulare per ogni 20 abitanti e circa un terzo delle nazioni ha meno di un abbonato alla rete fissa ogni 20 abitanti. Per quanto riguarda l'accesso Internet , circa metà delle nazioni ha meno di una persona su 20 che goda di un accesso ad Internet. Da queste informazioni e da dati provenienti dalle scuole, l'ITU ha compilato l"Indice di Accesso Digitale" (Digital Access Index), che misura la capacità totale di un cittadino di accedere ed usare le tecnologie dell'informazione e della comunicazione. Utilizzando questo parametro, nazioni come la Svezia , la Danimarca e l' Islanda ricevono il voto più alto, mentre al fondo classifica si piazzano paesi africani come il Niger , il Burkina Faso ed il Mali . [31]

A cavallo degli anni 2000 col nascere della New Economy si è però assistito a fenomeni di speculazione economica nell'ambito delle telecomunicazioni e in generale dell'ICT che hanno portato allo scoppio della cosiddetta bolla speculativa delle dot-com .

Enti regolatori

Organismi internazionali

A livello internazionale partecipano alla stesura degli standard tecnici e normativi (direttive) delle telecomunicazioni diversi enti internazionali tra i quali si ricordano:

In Italia

In Italia l' Istituto Superiore per le Comunicazioni e le Tecnologie dell'Informazione (ISTICOM), compreso all'interno del Ministero dello sviluppo economico , l' Autorità per le Garanzie nelle Comunicazioni (AGCOM) ei vari enti delegati a livello regionale ( Corecom ) si occupano di supervisionare il mondo ed il mercato delle Telecomunicazioni secondo le direttive giuridiche ed economiche da essi imposti con poteri sanzionatori oltre che deliberativi .

Note

  1. ^ Dall'inglese Information and Communications Technology .
  2. ^ ( EN ) Native American Smoke Signals , William Tomkins, 2005
  3. ^ ( EN ) Talking Drums Archiviato il 10 settembre 2006 in Internet Archive ., Instrument Encyclopedia, Cultural Heritage for Community Outreach, 1996
  4. ^ ( FR ) Les Télégraphes Chappe Archiviato il 17 marzo 2011 in Internet Archive ., Cédrick Chatenet, l' École centrale de Lyon , 2003
  5. ^ ( EN ) The Electromagnetic Telegraph Archiviato il 4 agosto 2007 in Internet Archive ., JB Calvert, April 2000
  6. ^ ( EN ) The Atlantic Cable , Bern Dibner, Burndy Library Inc., 1959
  7. ^ ( EN ) Connected Earth: The telephone , BT, 2006.
  8. ^ ( EN ) History of AT&T , AT&T, 2006
  9. ^ ( EN ) James Bowman Lindsay Archiviato l'11 maggio 2006 in Internet Archive ., Macdonald Black, Dundee City Council, 1999
  10. ^ ( EN ) Tesla Biography , Ljubo Vujovic, Tesla Memorial Society of New York, 1998
  11. ^ ( EN ) The Pioneers Archiviato il 14 maggio 2013 in Internet Archive ., MZTV Museum of Television, 2006
  12. ^ ( EN ) George Stibitz , Kerry Redshaw, 1996
  13. ^ ( EN ) Katie Hafner, Where Wizards Stay Up Late: The Origins Of The Internet , Simon & Schuster, 1998, ISBN 0-684-83267-4 .
  14. ^ ( EN ) Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks Archiviato il 7 agosto 2007 in Internet Archive ., Robert M. Metcalfe and David R. Boggs, Communications of the ACM (pp 395 — 404, Vol. 19, No. 5), July 1976
  15. ^ ( EN ) Simon Haykin, Communication Systems , 4th edition, John Wiley & Sons, 2001, pp. 1 –3, ISBN 0-471-17869-1 .
  16. ^ ( EN ) Ashok Ambardar, Analog and Digital Signal Processing , 2nd edition, Brooks/Cole Publishing Company, 1999, pp. 1 –2, ISBN 0-534-95409-X .
  17. ^ Bluetooth 2.0 usa il PSK per l'EDR (Enhanced Data Rate). In particolare una DQPSK shiftata di 45° a 2 Mbit/s ed una 8DPSK at 3 Mbit/s. Cfr. ( EN ) Bluetooth Specification Version 2.0 + EDR Archiviato il 14 agosto 2014 in Internet Archive . (p 27), Bluetooth, 2004
  18. ^ ( EN ) Martin, Michael (2000). Understanding the Network ( The Networker's Guide to AppleTalk, IPX, and NetBIOS ), SAMS Publishing, ISBN 0-7357-0977-7
  19. ^ ( EN ) Stallings, pp 500 — 526
  20. ^ ( EN ) Stallings, pp 514 — 516
  21. ^ ( EN ) World Internet Users and Population Stats , internetworldstats.com, 2006
  22. ^ ( EN ) OECD Broadband Statistics , Organisation for Economic Co-operation and Development, December 2005
  23. ^ ( EN ) History of the OSI Reference Model , The TCP/IP Guide v3.0, Charles M. Kozierok, 2005
  24. ^ ( EN ) Stallings, pp 683 — 702
  25. ^ ( EN ) RTP: About RTP and the Audio-Video Transport Working , Henning Schulzrinne, July 2006
  26. ^ ( EN ) ITU-T G.781 (08/17) Synchronization layer functions , in ITU-T Recommendations, G Series , Ginevra, ITU-T .
  27. ^ ( EN ) A Communication Theory Perspective on Telecommunications Policy, Edward Lenert, Journal of Communication, Volume 48, Issue 4, Page 3-23, Dec 1998
  28. ^ ( EN ) The Effect of Income Inequality on Mobile Phone Penetration Archiviato il 14 febbraio 2007 in Internet Archive ., Mareille Samaan, Boston University Honors thesis, April 2003
  29. ^ ( EN ) Telecommunications Infrastructure and Economic Development: A Simultaneous Approach, American Economic Review, Volume 91, Number 4, Page 909-923
  30. ^ ( EN ) The role of telecommunications in economic growth: proposal for an alternative framework of analysis, Ali Riaz, Media, Culture & Society, Volume 19, Number 4, Page 557-583, 1997
  31. ^ ( EN ) World Telecommunication Development Report 2003 , International Telecommunication Union , 2003

Bibliografia

  • AS Tanenbaum, Reti di computer , Prentice Hall International - UTET, 1997
  • A. Bruce Carlson, Paul B. Crilly, e Janet C. Rutledge: Communication systems , 4ª edizione, McGraw Hill, 2002.
  • P. Stella, Codice dell'editoria e delle comunicazioni , LED Edizioni Universitarie, Milano, 2008, ISBN 978-88-7916-370-5
  • Telecomunicazioni, opportunità e legislazione , atti del forum su "Regolamentazione ed ostacoli fiscali nelle telecomunicazioni", tenutosi a Roma il 15 luglio 1999, Roma, Confindustria, 1999.
  • Renato Abeille, Storia delle telecomunicazioni italiane e della Sip: 1964-1994 . FrancoAngeli, 1999.

Voci correlate

Altri progetti

Collegamenti esterni

Controllo di autorità Thesaurus BNCF 1794 · LCCN ( EN ) sh85133270 · GND ( DE ) 4059360-5 · BNF ( FR ) cb119335984 (data) · BNE ( ES ) XX525038 (data) · NDL ( EN , JA ) 00561375