Da Filippide a Internet:
l'evoluzione dei mezzi di comunicazione
Fulvio Babich
Dobbiaco
29 luglio 2010
Obiettivo
Spiegare, anche a un pubblico non esperto del settore,
i passaggi fondamentali che hanno reso
possibile al giorno d'oggi (tele)comunicare
praticamente sempre, ovunque e con chiunque.
La battaglia di Maratona
• 490 a.C.
• Ateniesi: 10000 uomini. Persiani: 25000 uomini.
• Eucle (o Filippide) chiese, vanamente, l’aiuto degli
Spartani, percorrendo circa 250 km 2 volte in 4 giorni (da
cui la Spartathlon, gara percorsa in circa 24 ore).
• Filippide (Pheidippides) annunciò la vittoria agli ateniesi,
percorrendo i poco meno di 40 km che separano Maratona
da Atene, e morì.
• La maratona divenne la gara simbolo delle Olimpiadi
moderne, sulla distanza di 42,195 km (dal 1908; distanza
dal Castello di Windsor allo Stadio Olimpico di Londra).
Comunicare a distanza
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Informazione (esito della battaglia).
Sorgente di informazione: evento (battaglia).
Destinatario di informazione (cittadini di Atene).
Mezzo trasmissivo (strada).
Segnale (Filippide: supporto materiale dell’informazione).
Risorse
– Banda (utilizzo condiviso del mezzo trasmissivo)
– Energia
• Parametri
– Distanza
– Qualità (ritardo, errori, distorsione)
(Tele)comunicare
Rendere possibile l’invio di informazione
dalla sorgente a uno o più destinatari,
sfruttando in modo efficiente le risorse a disposizione,
nel rispetto dei vincoli di qualità del servizio.
Tecniche di comunicazione a distanza
• Messaggeri
– Emerodromi: Filippide
– Corrieri a cavallo
– Piccioni viaggiatori
• Tecniche ottiche
– Segnali di fumo
– Specchi
– Bandiere
• Tecniche acustiche
– Tamburi
1880
“L’evoluzione tecnologica ha fatto sì che oggi le informazioni
ci giungano rapidissimamente e in gran quantità, tanto da
non lasciarci più il tempo di pensare.”
(un ministro inglese, parlando del trasporto di messaggi mediante ferrovia)
L’energia elettrica
• Alessandro Volta: la pila elettrica (1799).
• Hans Christian Ørsted: il campo elettromagnetico (1820).
• Michael Faraday: induzione elettrica (1830).
• Heinrich Rudolf Hertz: onde elettromagnetiche e loro
trasmissione attraverso il vuoto (radiazione
elettromagnetica) (1866).
• James Clerk Maxwell: natura unitaria della luce e dei
campi elettromagnetici (1876).
Velocità di propagazione
• Velocità del suono nell’aria: 343 m/s a 20 °C.
• Velocità della luce (radiazione elettromagnetica) nel vuoto:
300 000 km/s.
• Velocità della radiazione elettromagnetica in un cavo
coassiale: 200 000 km/s.
• Ritardo con cui riceviamo la luce del sole (distanza 150
milioni di chilometri): 8 minuti.
Il primo passo
• Un nuovo segnale: il campo elettromagnetico.
• Modulare: far variare le caratteristiche del segnale in
maniera dipendente dall’informazione che si vuole
trasferire.
• Trasmettere: consentire la propagazione del segnale dalla
sorgente al destinatario su un opportuno mezzo.
• Demodulare: ricostruire l’informazione in base alle
caratteristiche del segnale ricevuto.
I mezzi trasmissivi
• I cavi elettrici (propagazione guidata)
– 1837, 1844: Telegrafo (Codice Morse)
– 1871, 1875 : Telefono (Meucci, Bell)
• Il vuoto (propagazione libera)
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1895: Radiotrasmissione (Marconi)
1920: Prima stazione radio commerciale (KDKA) (Conrad)
1928: Prime stazioni TV sperimentali (W2XCW, NBC )
1960: Comunicazioni via satellite
• Il vetro (propagazione guidata luce)
– 1966: Fibre ottiche (Charles K. Kao)
Informazione
• Analogica
– Voce (funzione a valori reali del tempo)
– Misura di un sensore di temperatura (funzione del tempo)
– Immagine (funzioni di due variabili spaziali)
– Video (funzioni del tempo e dello spazio)
• Numerica (digitale)
– Misura di un sensore di allarme (a due valori)
– Testo (alfabeto di dimensione finita)
– Risultati di un programma di calcolo
Informazione numerica
• Il codice Morse.
• Il codice Baudot.
• La codifica ASCII.
Modulazione
• Analogica: far variare un parametro (ampiezza, frequenza)
dell’onda elettromagnetica in modo proporzionale
all’informazione che si vuole trasmettere.
• Numerica (digitale): il segnale trasmesso è una successione
di funzioni del tempo scelte in un insieme di dimensione
finita.
Commutazione
• Mettere in comunicazione due utenti
– Necessità di un collegamento punto-punto fra ogni coppia di utenti
(troppi collegamenti)
– Soluzione: le centrali di commutazione
• Gli utenti sono collegati alle centrali
• Nelle centrali viene stabilito un collegamento fra gli utenti che
intendono comunicare (commutazione di circuito).
– Le prime centrali prevedevano l’utilizzo di un operatore.
Evoluzione tecnologica
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Trasmissione numerica (informazione digitale)
Commutazione numerica
Elaborazione dell’informazione
Dorsale ottica (trasporto a larga banda)
Rete intelligente: il supporto alla mobilità
Accesso senza fili: la mobilità (accesso satellitare)
Accesso a larga banda (accesso integrato ai servizi)
Trasporto integrato: Commutazione di pacchetto
Una rete unica (almeno idealmente)
Rete di accesso
di trasporto
ReteRete
di telecomunicazioni
Obiettivo: permettere il collegamento di
una sorgente di informazione (qualsiasi, fissa o mobile)
con uno o più fruitori (fissi o mobili)
per l’inoltro di informazione multimediale
nel rispetto dei vincoli di qualità del servizio
Alcune considerazioni
• Proliferazione
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Di tecniche
Di standard
Di terminali
Di servizi
• Obiettivi attuali (dei fornitori di servizi)
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Integrazione (Triple play: telefonia+televisione+Internet)
Accesso universale (Quad play: Triple play + wireless)
Semplificazione: un solo terminale, un solo numero
Risparmio
Integrazione: alcuni problemi aperti
• Qualità del servizio (non garantita)
– Ritardo (non delimitabile)
– Errori (mezzi non affidabili: radiocomunicazione)
– Jitter (sincronismo imperfetto)
• Sicurezza
• Compatibilità: affollamento spettro radio
• Diffusione ottimizzata (routing: efficienza, molteplicità di
percorsi alternativi; multicasting: inoltro selettivo;
cooperazione)
• Cognitive radio (adattarsi all’utente, all’ambiente, al
sistema): dispositivi multi-standard
Telefonia e Internet
• Voice over IP (telefonia a basso costo)
• VoIP diventa mobile (Convergenza fisso-mobile-FMC)
– IP Multimedia System (IMS)
Interazione fra Internet e standard di comunicazione mobile:
accesso mediante operatore radio, trasporto a pacchetto.
– Unlicensed Mobile Access (UMA)
Accesso radio (senza operatore) anche tramite Wi-Fi (con telefono
mobile), mantenendo il numero.
– Voice over LTE (Long Term Evolution) Generic Access (VoLGA)
Combinazione di commutazione di circuito e commutazione di
pacchetto che utilizza il protocollo per la comunicazione vocale
Unlicensed Mobile Access/Generic Access Network (UMA/GAN).
Alcuni riferimenti bibliografici
• S. Haykin, M. Moher, “Introduzione alle telecomunicazioni analogiche
e digitali”, Milano : CEA, 2007.
• A. Pattavina, Reti di telecomunicazioni, McGraw-Hill, 2003.
• G. L. Stuber, “Principles of mobile communication”, Kluwer
Academic, 2001.
• J.F. Kurose, K.W. Ross, Internet e reti di calcolatori, McGraw-Hill,
2002.
• W. Stallings, “Data and computer communications”, 7. ed. - Upper
Saddle River, Pearson Prentice Hall, 2004.
• W.R. Stevens, TCP IP Illustrated, Addison Wesley.
• W. Stallings, “Crittografia e sicurezza delle reti”, 2. ed. - Milano:
McGraw-Hill, 2007.