1.6 Sistemi di telecomunicazione
Introduciamo brevemente cinque diversi
punti di vista in cui è possibile inquadrare le problematiche di comunicazione: gli aspetti
fisici, di
sistema, di
rete, di
elaborazione, e di
trasporto.
Un canale di comunicazione, dal punto di vista fisico, si identifica con il mezzo trasmissivo, per la descrizione del quale si adotta frequentemente un modello circuitale. Elenchiamo i mezzi comunemente adottati:
Collegamenti radio: il segnale si propaga nello spazio libero come onda elettromagnetica sferica, e viene irradiato mediante antenne, che ne focalizzano la potenza lungo direzioni privilegiate. La trasmissione è resa possibile grazie al processo di modulazione;
Collegamenti in cavo: da quelli tra computer e stampante, a quelli su doppino (telefonia), a quelli in cavo coassiale (televisione, ethernet). Possono essere di tipo half o full duplex a seconda che i due estremi della comunicazione siano unidirezionali o bidirezionali;
Collegamenti in fibra ottica: sono realizzati facendo viaggiare energia luminosa attraverso una guida d’onda di materiale dielettrico. La tecnica è idonea alla trasmissione dei soli segnali numerici, dato che la sorgente luminosa in trasmissione viene accesa e spenta velocissimamente in corrispondenza dei bit (zero od uno) del messaggio.
Modello circuitale Il collegamento ed i trasduttori ad esso relativi, sono spesso realizzati ricorrendo ad un circuito elettrico equivalente, in modo da poterne descrivere il comportamento mediante strumenti analitici noti.
Da un punto di vista
di sistema, il transito dei segnali attraverso sistemi fisici è analizzato in termini del peggioramento introdotto, che può essere catalogato nell’ambito di diverse categorie:
Distorsioni Si distinguono quelle cosiddette
lineari, causate da una risposta in frequenza non ideale, dalle distorsioni
non lineari, che causano invece una deformazione istantanea sulla forma d’onda in transito;
Non stazionarietà Sono fenomeni caratterizzati da una variazione nel tempo delle caratteristiche del canale, e ricorrono spesso nel caso di comunicazioni con mezzi mobili;
Attenuazione Un segnale in transito lungo un canale presenta in uscita una ampiezza inferiore a quella di ingresso. L’alterazione può aver luogo sia per cause fisiche intrinseche (lunghezza del collegamento, disadattamento di impedenze, tecnologia degli amplificatori), che in dipendenza di fatti contingenti (percorsi multipli, pioggia); in questo secondo caso, il fenomeno è trattato come l’esito di un processo aleatorio;
Portata Affinché possano essere soddisfatti i requisiti di qualità (ad esempio l’SNR) desiderati, risulta che la lunghezza del collegamento deve essere inferiore ad un massimo, in conseguenza dell’attenuazione del collegamento, della potenza trasmessa, e degli altri fatti contingenti;
Qualità del servizio Con questo termine sono indicate diverse grandezze, ognuna applicabile in un particolare contesto, e che rappresentano un indice di “bontà” del processo comunicativo. Tra queste grandezze possiamo citare il rapporto segnale rumore snr e la probabilità di errore Pe, relative rispettivamente alle trasmissioni analogiche e numeriche; il ritardo medio, rilevante nel caso di trasmissioni a pacchetto; il tempo di fuori servizio, qualificante della affidabilità dei sottosistemi di comunicazione.
Dal punto di vista della
rete di comunicazione, la consegna del messaggio informativo alla destinazione deve tener conto di aspetti indicati come:
Commutazione La rete è costituita da un insieme di
nodi di commutazione, interconnessi da collegamenti che vengono usati in modalità condivisa da molte comunicazioni contemporanee, e che sono
attraversati dai messaggi in transito, che devono essere
smistati verso la porta di uscita corretta;
Instradamento La determinazione del percorso dei messaggi nella rete, scelto tra i possibili percorsi alternativi che collegano la sorgente con la destinazione, prende il nome di
instradamento;
Segnalazione Il coordinamento tra i nodi della rete avviene mediante lo scambio tra gli stessi di informazioni aggiuntive dette
di segnalazione, che costituiscono un vero e proprio processo di comunicazione parallelo a quello prettamente informativo;
Protocollo Lo scambio dei messaggi tra le coppie di nodi della rete, od anche tra i nodi ed un organo di controllo centrale, avviene utilizzando particolari linguaggi, detti
protocolli di segnalazione;
Mobilità Se i nodi della rete modificano la propria posizione nel tempo, o gli utenti desiderano usufruire degli stessi servizi indipendentemente dal punto di accesso alla rete, occorre individuare soluzioni specifiche, come ad esempio la registrazione ed il mantenimento dei propri dati presso una unità di controllo, e l’adozione di procedure di autenticazione che permettano di certificare l’identità degli utenti.
Questa categoria comprende tutti gli aspetti legati alle trasformazioni operate sull’informazione ai due estremi del collegamento. Tra questi è possibile riconoscere
Codifica di sorgente Le trasformazioni sul segnale da trasmettere, che permettono di impegnare la minor quantità di risorse trasmissive (ad esempio, banda), possono prevedere operazioni che tengono conto delle specifiche
caratteristiche del segnale da trattare, come nel caso della codifica vocale, o della codifica video;
Codifica di canale In modo analogo, le trasformazioni necessarie a combattere gli errori nelle trasmissioni numeriche, possono tener conto delle caratteristiche statistiche
dei disturbi;
Modulazione e formattazione Le operazioni necessarie alla trasmissione di un segnale radio, o di un segnale numerico, possono tener conto delle caratteristiche del canale trasmissivo, e adottare soluzioni che possono facilitare la realizzazione delle due funzioni precedenti.
Dal punto di vista del
trasporto dell’informazione, sono rilevanti gli aspetti di:
Multiplazione Si tratta di raggruppare tra loro le singole comunicazioni in transito per un tratto in comune; con il risultato di migliorare sensibilmente l’efficienza della rete. Infatti, mediante la multiplazione si può garantire un elevato tasso di utilizzo delle risorse, che non giacciono mai inutilizzate proprio grazie al ri-uso continuo e multiplo delle stesse per parecchie comunicazioni in transito. Tecniche di multiplazione comunemente adottate sono la
multiplazione ...
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di tempo, in cui lo stesso collegamento è utilizzato per più comunicazioni contemporanee in base ad uno schema di alternanza temporale;
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di frequenza, in cui le diverse comunicazioni occupano differenti regioni di frequenza, in uno stesso collegamento tra (ad esempio) due antenne;
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di codice, in cui diverse comunicazioni avvengono simultaneamente nella medesima banda di frequenza, adottando una particolare codifica che ne permette la separazione dal lato ricevente;
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di lunghezza d’onda, che si realizza quando una unica fibra ottica è alimentata da un sorgente luminosa che adotta una λ diversa per ogni flusso numerico trasportato.
Controllo Riguarda la corretta consegna del messaggio al destinatario, e coinvolge la gestione degli errori di trasmissione di cui si è discusso a riguardo della codifica di canale, le problematiche di riassemblaggio delle comunicazioni inoltrate in forma di pacchetti distinti, la gestione della segnalazione per ciò che riguarda l’adattamento dei protocolli di instradamento alle condizioni di carico della rete, ed il coordinamento delle sorgenti che desiderano trasmettere utilizzando il medesimo mezzo trasmissivo.
