Diapositiva 1 - Università degli studi di Cassino e del Lazio

annuncio pubblicitario
Università degli Studi di Cassino e del Lazio
Meridionale
Laurea in Scienze della Comunicazione
Corso di
“Telecomunicazioni”
Emanuele Grossi, [email protected]
Luca Venturino, [email protected]
Anno Accademico 2011-2012
ORGANIZZAZIONE DEL
CORSO
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
2
Informazioni generali
 12 CFU
 Orario lezioni



Lunedì 15:00 – 18:00
Martedì 15:00 – 18:00
Giovedì 15:00 – 18:00
 Modalità d’esame: prova scritta (90 minuti)
 Ricevimento


dopo le lezioni
per appuntamento
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
3
Informazioni generali
 Sito WEB del corso


avvisi, programma, appelli, materiale didattico
http://webuser2.unicas.it/venturino/
 Slide del corso (disponibili in formato pdf)
 Siti WEB per consultazione (vedi sito corso)
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
4
Cosa studieremo?
 Introduzione e storia delle telecomunicazioni
 Studio dei segnali analogici e digitali
 Conversione analogico digitale (A/D)
 Misura dell’informazione
 Mezzi trasmissivi
 Reti e sistemi di telecomunicazioni
 Mezzi di comunicazione di massa
 Sicurezza nelle telecomunicazioni
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
5
PREMESSA
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
6
Cosa significa la parola
“Telecomunicazioni”?
 La parola telecomunicazione è composta del
prefisso greco tele (lontano da) e del latino
communicare (condividere).
 Le telecomunicazioni nascono dall’esigenza
dell’uomo di diffondere le proprie idee e le
proprie conoscenze nello spazio e nel tempo.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
7
Apparati naturali di comunicazione
 Il nostro organismo è dotato di apparati
naturali per trasmettere e ricevere a distanza
delle informazioni:


apparato uditivo / apparato vocale
movimento arti / apparato visivo
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
8
Apparati naturali di comunicazione
 I nostri apparati naturali presentano dei limiti:





popoli diversi non parlano la stessa lingua,
oppure non usano gli stessi gesti;
non ci permettono di comunicare a grande
distanza (solo qualche decina di metri);
la sicurezza della comunicazione non è
garantita;
non resta traccia della comunicazione;
non ci permettono di conservare
l’informazione in modo stabile nel tempo.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
9
Sistemi di telecomunicazioni
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
10
Telecomunicazioni e società
 La realizzazione di sistemi di telecomunicazione
è indispensabile in una società organizzata al
fine di soddisfare i bisogni individuali dei cittadini
e le esigenze dei pubblici poteri.
 L’avanzamento dei sistemi di telecomunicazione
è indice dello sviluppo raggiunto da una società
organizzata.
 L’introduzione di nuovi e più efficienti sistemi di
telecomunicazioni è spesso accompagnato da un
crescita economica e da un cambiamento
(progresso ?) generale della società.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
11
STORIA DELLE
TELECOMUNICAZIONI
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
12
Comunicazione scritta
 L’introduzione della scrittura permette di fissare e
tramandare con precisione eventi storici ed
informazioni personali.
 Le prime forme di scrittura risalgono ai Sumeri nel
3500 AC ed agli Egizi nel 3000 AC.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
13
Comunicazione scritta
 La nascita della scrittura è da ricondursi
all’esigenza di catalogare i prodotti agricoli
per facilitare gli scambi commerciali con altri
popoli.
 L'invenzione della scrittura segue da vicino
altre innovazioni del neolitico, quali la
costruzione di città, l'uso del bronzo,
l'invenzione della ruota, l'invenzione del tornio
e l'invenzione del telaio per tessere.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
14
Classificazione delle forme di scrittura
 Pittografica
 Ideografica
 Sillabica
 Alfabetica
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
15
Scrittura pittografica
 E’ costituita da disegni che riproducono oggetti,




animali o persone.
Serie di immagini, organizzate in sequenza
lineare, sono utilizzate per raccontare una storia,
lasciare un messaggio o annotare informazioni
utili in avvenire.
Il sistema è utile per gli elenchi di cose concrete
e facilmente raffigurabili.
La scrittura per mezzo del disegno è lunga e
faticosa.
Oggi è ancora usata per rappresentare luoghi di
interesse come chiese, aeroporti, stazioni, etc.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
16
Scrittura pittografica
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
17
Scrittura ideografica
 Nasce per sostituire la scrittura pittografica (lenta e ambigua




dato che lo stesso oggetto può essere rappresentato con
disegni differenti).
E’ fatta di simboli che, oltre a rappresentare un oggetto
concreto, possono rappresentare idee e concetti astratti
(ideogramma).
Poco adatta ad esprimere idee complesse e per la narrativa,
perché richiederebbe decine di migliaia di segni.
Gli unici ad usare ancor oggi una scrittura ideografica sono i
Cinesi. La scrittura cinese, assai più della lingua parlata che
differisce dal nord al sud del paese, è l'elemento di unità
linguistica della Cina.
Gli ideogrammi resistono anche presso chi utilizza scritture
alfabetiche. Noi, per esempio, ne facciamo uso quando
scriviamo numeri, segni convenzionali sulle carte geografiche,
insegne di farmacie, posti telefonici, tabaccherie, etc.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
18
Scrittura ideografica
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
19
Scrittura ideografica
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
20
Scrittura sillabica
 Le parole sono divise in sillabe, ad ogni sillaba corrisponde un
suono, ad ogni suono viene associato un diverso simbolo.
 L'astuzia dei Sumeri e poi quella degli Egizi fu di utilizzare un
procedimento semplice simile a un rebus. Essi ebbero l'idea di
servirsi di pittogrammi che designavano non gli oggetti
direttamente rappresentati, ma altri oggetti dal nome
foneticamente simile.
 ESEMPIO: il disegno di un amo e quello di un re non hanno
nulla a che vedere con la pesca e con la monarchia, ma
significano amore.
 Questo passaggio evolutivo si rese necessario con lo sviluppo
del commercio che richiese l’impiego di parole straniere.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
21
Scrittura sumerica
 Con la scrittura sillabica i Sumeri poterono stendere leggi e
redigere documenti di Stato, scrivere lettere e comporre poemi.
 Ai segni che componevano ciascun sillabogramma diedero la
forma di un chiodo o cuneo; sotto l’aspetto grafico la scrittura
sillabica sumerica è chiamata anche scrittura cuneiforme.
 Imparare a leggere, scrivere e a comporre testi richiedeva circa
vent’anni di studio intenso e faticoso e solo i nobili potevano
permetterselo.
 Si formò la ristretta e potentissima categoria degli scribi, che
amministravano le ricchezze dello Stato, curavano i templi degli
dèi e assistevano il re nelle sue decisioni.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
22
Scrittura sumerica
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
23
Scrittura egizia
 La particolarità della scrittura Egizia è la sua
natura in parte pittografica, in parte
ideografica e in parte fonetica.
 Egizi considerano la scrittura dotata di
poteri magici. I segni che la costituiscono
sono detti geroglifici, cioè segni sacri.
 I geroglifici sono:



in parte pittogrammi (un disegno = un oggetto);
in parte ideogrammi (un disegno = un’idea
astratta, per esempio un verbo o un concetto);
in parte semplici fonemi.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
24
Scrittura egizia: esempio di geroglifico
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
25
Scrittura alfabetica
 L'invenzione dell'alfabeto fonetico è attribuita ai Fenici nel
1500 AC. L’alfabeto fenicio ha la particolarità di non far
uso di vocali.
 Ogni segno rappresenta il suono di una singola lettera 
concatenando più lettere si ottengono sillabe e parole.
 Grazie ai navigatori fenici l'alfabeto si diffuse in tutto il
Mediterraneo occidentale. Nel IX secolo AC fu adottato
dai Greci che, per primi, introdussero le vocali. Dai Greci
la scrittura fonetica passò ad Etruschi e Latini.
 Oggi le lingue alfabetiche sono diffuse quasi
universalmente, ad eccezione dell‘estremo oriente,
specialmente Cina e Giappone.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
26
Scrittura alfabetica
Greco
Grossi/Venturino
Latino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
27
La diffusione dell’alfabeto latino
 I romani capiscono l’importanza delle
comunicazioni per mantenere il controllo del
territorio.


Viene costruita una fitta rete di strade per
collegare Roma con le zone periferiche
dell’Impero.
I popoli sottomessi sono obbligati ad imparare la
lingua latina.
 L’espansione romana porta nel I secolo A.C.
all’unificazione linguistica dei popoli che entrano
a far parte del mondo romano.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
28
La diffusione dell’alfabeto latino
ESPANSIONE DELL’IMPERO ROMANO NEL I SECOLO AC
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
29
Cifrario di Cesare (I sec. AC)
Giulio Cesare usa per le sue
corrispondenze riservate un
algoritmo crittografico molto
semplice: ogni lettera del
messaggio è sostituita dalla
lettera che la segue di “d” posti
nell'alfabeto.
Gaio Giulio Cesare
13 luglio 100 AC – 15 marzo 44 AC)
Grossi/Venturino
(Svetonio, Vita dei dodici Cesari)
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
30
Cifrario di Cesare (I sec. AC)
CHIAVE SEGRETA “d=3”
1
2
A
D
3
4
5
6
B
C D
E
F
G H
I
J
E
F
G H
I
J
L
M N O P Q R
Grossi/Venturino
7
8
K
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
K
L
M N O P Q R
S
T
U
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
S
T
U
V W X
V W X
Y
Z
Y
B
C
Z
A
31
Cifrario di Cesare (I sec. AC)
CHIAVE SEGRETA “d=3”
1
2
A
D
3
4
5
6
7
8
B
C D
E
F
G H
I
J
E
F
G H
I
J
L
M N O P Q R
K
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
K
L
M N O P Q R
S
T
U
ESEMPIO
TESTO IN CHIARO C A S S
TESTO CIFRATO
F D V V
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
S
T
U
V W X
V W X
Y
Z
Y
B
C
Z
A
I N O
L Q R
32
Messaggio cifrato: LJULRX
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
33
Messaggio cifrato: LJULRX
CHIAVE 1 K I
T K Q W
CHIAVE 14 X V G X D J
CHIAVE 2 J H S J P V
CHIAVE 15 W U F W C I
CHIAVE 3 I G R I O U
CHIAVE 16 V T E V B H
CHIAVE 4 H F Q H N T
CHIAVE 17 U S D U A G
CHIAVE 5 G E P G M S
CHIAVE 18 T R C T Z F
CHIAVE 6 F D O F L R
CHIAVE 19 S Q B S Y E
CHIAVE 7 E C N E K Q
CHIAVE 20 R P A R X D
CHIAVE 8 D B M D J P
CHIAVE 21 Q O Z Q W C
CHIAVE 9 C A L C I O
CHIAVE 22 P N Y P V B
CHIAVE 10 B Z K B H N
CHIAVE 23 O M X O U A
CHIAVE 11 A Y J A G M
CHIAVE 24 N L W N T Z
CHIAVE 12 Z X I Z F L
CHIAVE 25 M K V M S Y
CHIAVE 13 Y W H Y E K
CHIAVE 26 L J U L R X
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
34
Messaggio cifrato: LJULRX
CHIAVE 1 K I
T K Q W
CHIAVE 14 X V G X D J
CHIAVE 2 J H S J P V
CHIAVE 15 W U F W C I
CHIAVE 3 I G R I O U
CHIAVE 16 V T E V B H
CHIAVE 4 H F Q H N T
CHIAVE 17 U S D U A G
CHIAVE 5 G E P G M S
CHIAVE 18 T R C T Z F
CHIAVE 6 F D O F L R
CHIAVE 19 S Q B S Y E
CHIAVE 7 E C N E K Q
CHIAVE 20 R P A R X D
CHIAVE 8 D B M D J P
CHIAVE 21 Q O Z Q W C
CHIAVE 9 C A L C I O
CHIAVE 22 P N Y P V B
CHIAVE 10 B Z K B H N
CHIAVE 23 O M X O U A
CHIAVE 11 A Y J A G M
CHIAVE 24 N L W N T Z
CHIAVE 12 Z X I Z F L
CHIAVE 25 M K V M S Y
CHIAVE 13 Y W H Y E K
CHIAVE 26 L J U L R X
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
35
Messaggio cifrato: VRFFHU
CHIAVE 1 U Q E E G T
CHIAVE 14 H D R R T G
CHIAVE 2 T P D D F S
CHIAVE 15 G C Q Q S F
CHIAVE 3 S O C C E R
CHIAVE 16 F B P P R E
CHIAVE 4 R N B B D Q
CHIAVE 17 E A O O Q D
CHIAVE 5 Q M A A C P
CHIAVE 18 D Z N N P C
CHIAVE 6 P L Z Z B O
CHIAVE 19 C Y M M O B
CHIAVE 7 O K Y Y A N
CHIAVE 20 B X L L N A
CHIAVE 8 N J X X Z M
CHIAVE 21 A W K K M Z
CHIAVE 9 M I W W Y L
CHIAVE 22 Z V J J L Y
CHIAVE 10 L H V V X K
CHIAVE 23 Y U I
CHIAVE 11 K G U U W J
CHIAVE 24 X T H H J W
CHIAVE 12 J F T T V I
CHIAVE 25 W S G G I V
CHIAVE 13 I E S S U H
CHIAVE 26 V R F F H U
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
I K X
36
Messaggio cifrato: VRFFHU
CHIAVE 1 U Q E E G T
CHIAVE 14 H D R R T G
CHIAVE 2 T P D D F S
CHIAVE 15 G C Q Q S F
CHIAVE 3 S O C C E R
CHIAVE 16 F B P P R E
CHIAVE 4 R N B B D Q
CHIAVE 17 E A O O Q D
CHIAVE 5 Q M A A C P
CHIAVE 18 D Z N N P C
CHIAVE 6 P L Z Z B O
CHIAVE 19 C Y M M O B
CHIAVE 7 O K Y Y A N
CHIAVE 20 B X L L N A
CHIAVE 8 N J X X Z M
CHIAVE 21 A W K K M Z
CHIAVE 9 M I W W Y L
CHIAVE 22 Z V J J L Y
CHIAVE 10 L H V V X K
CHIAVE 23 Y U I
CHIAVE 11 K G U U W J
CHIAVE 24 X T H H J W
CHIAVE 12 J F T T V I
CHIAVE 25 W S G G I V
CHIAVE 13 I E S S U H
CHIAVE 26 V R F F H U
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
I K X
37
Attacco a forza bruta
 Il codice di Cesare è poco sicuro: ci sono 26
possibili chiavi.
 Se conosco l’algoritmo di codifica e la lingua
usata (italiano/latino/inglese etc.), è
sufficiente provare tutte le possibili chiavi.
 Al tempo di Cesare era sicuro perché gli
avversari spesso non erano neanche in grado
di leggere un testo in chiaro, meno che mai
uno cifrato.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
38
Il sistema postale
 La comunicazione scritta richiede due fasi:
 incisione di un opportuno supporto (tavoletta di argilla
o di legno, pergamena, carta, etc), e
 invio del supporto al destinatario mediante corrieri.
 Nell‘antica Roma operava una fitta rete di corrieri per
trasportare lungo le strade consolari tavolette di cera
con messaggi incisi.
 Negli Stati Uniti, in seguito alla scoperta dell'oro in
California nel 1848, si sviluppò un sistema di corrieri
specializzati nel collegamento tra le due coste,
atlantica e pacifica: il Pony Express, istituito nel 1860.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
39
Pony Express

La tratta di circa 3000 km partiva da St. Joseph, in Missouri per poi seguire quella che
oggi-giorno è la U.S. Route 36 (soprannominata, infatti, "Pony Express Highway"), da
Marysville, nel Kansas, passando per Nebraska, Colorado e Wyoming. Da lì seguiva la
linea geografica del fiume Sweetwater fino a Salt Lake City seguendo poi la Central
Nevada Route, che attraversava Nevada e Utah arrivando fino a Sacramento. Da lì la
posta era spedita a San Francisco navigando il fiume Sacramento con un battello.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
40
Pony Express
 Circa 190 stazioni Pony Express furono messe ad intervalli di circa







16km (10 miglia) lungo tutto il percorso. 16km sono la massima
distanza che un cavallo possa fare al galoppo.
Il cavallerizzo sostituiva il cavallo ad ogni stazione, portando con se
solamente il sacco con le lettere.
Il sacco poteva contenere fino a 10 Kg di posta.
Il peso del cavallerizzo non poteva superare i 56 Kg.
I cavallerizzi portavano degli oggetti che reputavano necessari per il
viaggio fino ad un massimo di 10 Kg. Tra questi c'erano: una borraccia
d'acqua, una Bibbia, un corno per avvertire i responsabili delle stazioni
di preparare un cavallo, una pistola od un fucile.
I cavallerizzi si davano il cambio ogni 120-160 km e ricevevano 25$ a
settimana per il loro lavoro.
In caso di emergenze, ci sono diversi casi documentati in cui alcuni
cavallerizzi fecero due tappe di seguito senza fermarsi (oltre 20 ore di
galoppo). Il servizio era in funzione giorno e notte tutto l'anno.
La distanza totale era coperta in circa 10 giorni.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
41
Limiti della corrispondenza postale
 Richiede un trasporto di materia fra due punti
lontani.
 Lentezza della comunicazione (legata alla
velocità del mezzo di trasporto usato dai
corrieri).
 Elevato costo dei corrieri.
 La comunicazione può andare persa.
 Difficoltà ad inviare lo stesso messaggio a più
persone in luoghi diversi.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
42
Altre forme di comunicazione
 Segnali sonori (tamburi) e visivi (falò, bandiere, etc.).
 Permettono di comunicare a distanza l’informazioni
mediante onde acustiche e luminose.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
43
Esempio: bandiere usate nelle regate
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
44
Esempio: Segnalazioni con bandiere
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
45
Esempio: bandiere di gara in F1
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
46
Esempio: La caduta di Troia (1200 AC)
Eschilo narra che la
caduta di Troia fu
annunciata ad Argo (a
400 Km di distanza)
mediante una catena di
falò. La tratta fu scelta
in modo da evitare
ostacoli terrestri.
Se oggi dovessimo coprire lo stesso percorso con dei
moderni ponti radio sceglieremmo lo stesso percorso
individuato dai Greci per accendere i loro falò
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
47
Il telegrafo ottico di Polibio
(Grecia, 203 A.C.)
Si usano 10 fiaccole (5 a sinistra ed 5 a destra). Si alza
un numero di torce a sx corrispondente al numero di riga
e un numero di torce a dx corrispondente al numero di
colonna, individuando così una lettera precisa.
Grossi/Venturino
A
B
Γ
Δ
Ε
Z
H
Θ
I
K
Λ
M
N
Ξ
O
Π
Ρ
Σ
T
Υ
Φ
Χ
Ψ
Ω
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
48
Elementi base del telegrafo ottico di Polibio
 Alfabeto di sorgente


Codifica dell’informazione


L’insieme delle lettere/simboli che possono essere trasmesse
Ogni lettera corrisponde ad un numero univoco di torce
Trasmettitore

La persona che manovrare le torce
 Canale di propagazione

La luce si propaga nell’etere sotto forma di onde elettromagnetiche
 Ricevitore

La persona che osserva ad occhio nudo il numero di fiaccole
 Decodificatore

Il ricevente associa un simbolo alla configurazione di torce osservata
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
49
Il telegrafo ottico di Chappe (Francia, 1793)
Su una torre è installato un braccio
rotante che assume diverse
configurazioni corrispondenti a lettere,
numeri e ordini di servizio.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
50
Diffusione del telegrafo ottico di
Chappe in Francia
 Grazie all’uso di cannocchiali, due diverse stazioni





potevano essere distanti anche 30 Km.
Ogni stazione richiede la presenza di un operatore.
La prima linea fu aperta nel 1794 tra Parigi e Lille.
Nei decenni seguenti si sviluppò una rete di centinaia
di segnalatori telegrafici che collegavano Parigi con
le zone periferiche della Francia e oltre, seguendo
l'espansione dell'impero napoleonico.
Napoleone era consapevole dell'importanza delle
comunicazioni in campo militare e faceva installare
stazioni telegrafiche mobili sui campi di battaglia.
Tempo di trasmissione di un dispaccio da Parigi a
Tolone ridotto da parecchi giorni a venti minuti.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
51
Limite tecnologici del telegrafo ottico
di Chappe
 Uso di "ripetitori" umani, con ovvi limiti di
percezione e di identificazione dei segnali.

La linea Parigi-Tolone aveva 116 ripetitori, che
costituivano altrettante fonti di errore.
 Tempo medio di utilizzo di sei ore al giorno a
causa dell'oscurità e delle intemperie.
 Rischio di manomissioni fraudolente dei
messaggi trasmessi.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
52
Vulnerabilità del telegrafo ottico di
Chappe
 Uno degli episodi del romanzo di Alessandro
Dumas padre, Il Conte di Montecristo (Cap. LX e
LXI), fa entrare in gioco il telegrafo di Chappe.
 Il Conte di Montecristo corrompe l'addetto di una
delle torri sulla linea che collega Parigi con la
Spagna e gli fa inviare dei segni diversi da quelli
del dispaccio proveniente dalla Spagna: alla
Borsa di Parigi la falsa notizia così pervenuta
provoca un breve panico ed il suo nemico
Danglars perde una forte somma (classico caso
di aggiotaggio, reato vecchio quanto le Borse).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
53
Sicurezza nelle telecomunicazioni
 Un buon sistema di telecomunicazione deve garantire
 che la connessione non abbia interferenze, ovvero che
un terzo possa fingersi una delle due parti legittime per
trasmettere o ricevere informazioni (autenticazione);
 che i dati ricevuti siano esattamente quelli trasmessi
dall’entità autorizzata, ovvero non siano stati modificati in
alcun modo (integrità dei dati);
 la segretezza della connessione e/o dei dati contro ogni
ascolto non autorizzato (segretezza);
 un controllo degli accessi al sistema di comunicazione;
 che una delle due entità coinvolte in una comunicazione
neghi di aver partecipato, in toto o in parte, a detta
comunicazione (non ripudiabilità).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
54
Il telegrafo elettrico (1840)
Morse scopre che è possibile usare
la corrente elettrica per trasmettere
messaggi fra postazioni remote
collegate da un filo conduttore.
Samuel Finley Breese Morse
27 aprile 1791 - 2 aprile 1872)
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
55
Cos’è la corrente elettrica?
 La materia è costituita da atomi.
 L’atomo è costituito da
 Elettroni (carica negativa)
 Protoni (carica positiva)
 Neutroni (carica neutra)
 In condizioni normali, gli elettroni si muovono
in maniera caotica attorno al nucleo centrale
e non producono alcuna corrente.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
56
Cos’è la corrente elettrica?
 Nei metalli è possibile far muovere gli elettroni
lungo una stessa direzione.
 Per mettere in movimento gli elettroni è
necessario collegare il filo conduttore (ad
esempio di rame) ad un generatore di forza
elettromotrice (ad esempio una pila).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
57
Come funziona il telegrafo elettrico?
 Ad ogni lettera è assegnata una sequenze di
impulsi elettrici di diversa lunghezza (punti e
linee).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
58
Il codice Morse
Sono usati 5 possibili stati:
1)
2)
3)
4)
5)
Grossi/Venturino
punto (•)  impulso
elettrico breve
linea (—)  impulso
elettrico lungo
intervallo breve (tra lettere)
intervallo medio (tra parole)
intervallo lungo (tra frasi)
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
59
Il codice Morse
Frequenze relative delle lettere nella lingua inglese
Il codice Morse associa a lettere più usate una stringa più corta
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
60
Diffusione del telegrafo elettrico
 In breve tempo il sistema si diffonde in ogni





continente formando una fitta rete.
Operatori specializzati digitano il codice Morse ad
una velocità di 80-100 caratteri al minuto.
Gli uffici telegrafici intermedi instradano i messaggi
sulle giuste tratte fino a destinazione.
Il lavoro è svolto a mano: i messaggi ricevuti sono
letti e consegnati all'impiegato per ritrasmetterli sul
tratto successivo.
Inizialmente i governi si fanno carico dello sviluppo
delle reti telegrafiche.
A partire dalla fine del XIX secolo una grossa parte
delle nuovi reti telegrafiche sono finanziare da privati.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
61
Diffusione del telegrafo elettrico
 Il telegrafo viene utilizzato soprattutto nell'ambito
lavorativo e commerciale.



Gli operatori di Borsa usano il telegrafo per scambiarsi
informazioni sull'andamento dei prezzi e dei titoli.
I giornalisti usano il telegrafo per trasmettere
rapidamente le notizie ai redattori  nascono le prime
agenzie di stampa.
I gestori delle reti ferroviere usano il telegrafo per
migliorare la comunicazione fra le varie stazioni.
 Lo sviluppo del telegrafo accompagna il boom del
trasporto ferroviario.
 Il traffico relativo alla comunicazione familiare è una
parte minoritaria del totale dei messaggi inviati.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
62
La rete telegrafica in Italia
1847  primo esperimento tra Pisa e Livorno.
1849  linea Innsbruck - Verona (inizialmente per uso
militare e poi resa disponibile all'uso civile dal 1850).
1851  linea Verona-Mantova-Modena-Reggio Emilia.
1851  linea Caserta-Capua.
1851  linea Torino-Genova
1852  linea Firenze-Lucca-Pisa-Livorno e FirenzeSiena.
1853  linea Torino-Chambery (collegata alla rete
francese, inglese, belga, tedesca).
1861  355 uffici telegrafici per 16.000 km di linee;
1871  1.237 uffici telegrafici per 50.000 km di linee.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
63
Diffusione dei cavi sottomarini
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
64
Diffusione dei cavi sottomarini
 Grazie alla posa dei cavi sottomarini i governi
possono scambiare rapidamente informazioni
con le proprie colonie oltreoceano.
 Nel 1896 in Inghilterra viene riportato dalla
stampa questo messaggio:
“ Esso [il telegrafo] ha grandemente rafforzato i contatti
tra le colonie più distanti dell'Impero e la madrepatria;
anche se non è atto certo che le assidue ingerenze dei
ministeri britannici nell'amministrazione delle colonie
siano di qualche utilità.
(...) Il telegramma, d'altro canto, ha conferito al governo
centrale un potere ben maggiore nel reprimere le
insurrezioni, tutelare la proprietà e punire il crimine. ”
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
65
Verso il telegrafo senza fili (1846)
 James Clerk Maxwell (fisico e
matematico scozzese) scopre che
l'elettricità, il magnetismo e la luce sono
tutte manifestazioni del medesimo
fenomeno: il campo elettromagnetico.
 Maxwell dimostra che il campo
elettromagnetico si propaga attraverso
l’etere sotto forma di onde alla velocità
di circa 300000 Km/s.
James Clerk Maxwell
13 giugno 1831 – 5 novembre 1879
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
66
Cos’è un’onda?
Un onda è una perturbazione che si propaga
nello spazio e che può trasportare energia
da un punto all'altro.
Tale perturbazione è costituita dalla
variazione di qualunque grandezza fisica
(es. pressione, temperatura, intensità del
campo elettrico, posizione, ...)
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
67
Esempio: corda vibrante
http://fisicaondemusica.unimore.it
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
68
Esempio: corda vibrante
Si definisce frequenza
dell’onda il numero di
oscillazioni compiute dal
pallino blu in un secondo
Si defisce periodo il tempo
necessario al pallino blu a
compiere un’oscillazione
completa
1
PERIODO =
FREQUENZA
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
69
Esempio: corda vibrante
AMPIEZZA MASSIMA
(DI PICCO)
CRESTA
(DORSO O SOMMITA’)
LUNGHEZZA D’ONDA
LUNGHEZZA D’ONDA
Grossi/Venturino
GOLA
(CAVO O VALLE)
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
70
Esempio: corda vibrante
 Qual’è la velocità con cui si propaga l’onda?
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
71
Esempio: corda vibrante
 Qual’è la velocità con cui si propaga l’onda?
VELOCITA' =
LUNGHEZZA D'ONDA [metri]
[metri al secondo]
PERIODO [secondi]
oppure
VELOCITA'
Grossi/Venturino
LUNGHEZZA D'ONDA × FREQUENZA
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
72
Esempio: onda marina
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
73
Cos’è un onda elettromagnetica?
E’ una perturbazione di natura elettrica e
magnetica che si propaga nello spazio e che
può trasportare energia da un punto all'altro.
Tale perturbazione è costituita dalla vibrazione
simultanea di due enti immateriali detti campo
elettrico e magnetico attorno alla loro
posizione di equilibrio.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
74
Esempi di onde elettromagnetiche
 La luce emessa dal sole o da qualunque sorgente in grado di
illuminare gli oggetti (è ciò che chiamiamo luce visibile).
 Le radiazioni infrarosse emesse dal termosifone o dai nostri
corpi per il solo fatto di essere ad una certa temperatura.
 Le microonde usate per scaldare rapidamente le vivande.
 Le onde radio per mezzo delle quali sono possibili tutte le
moderne telecomunicazioni (radio, televisione, cellulari...).
 I raggi ultravioletti responsabili della "tintarella" estiva.
 I raggi X utilizzati in medicina per la radiografia delle ossa.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
75
Esempi di sorgenti elettromagnetiche
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
76
Esempi di sorgenti elettromagnetiche
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
77
Campo elettrico
 Si prenda una penna di plastica e la si strofini su della
lana per qualche secondo. Avvicinando la penna ad alcuni
pezzetti di carta questi verranno attratti già quando sono a
4-5 centimetri di distanza dalla penna.
 Attorno alla plastica strofinata si è creato un Campo
Elettrico il cui effetto è attrarre un qualsiasi pezzetto di
carta posto nelle sue vicinanze.
 L’azione di “attrazione” esercitata dal campo elettrico sul
pezzo di carta diminuisce al crescere della distanza con
legge quadratica (legge di Coulomb).
 Il campo elettrico si misura in “volt/metro”.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
78
Campo elettrico
Cariche dello stesso segno si respingono
Cariche di segno opposto si attraggono
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
79
Campo elettrico
Il panno perde elettroni e si carica
positivamente, mentre la penna ne
acquista e si carica negativamente.
La penna carica negativamente
induce una carica positiva sul
foglio di carta. Siccome cariche
opposte si attraggono, la carta
viene attratta dalla penna.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
80
Campo magnetico
 Si prenda una calamita e si disponga della limatura di
ferro intorno la calamita. Si osserva che la limatura di
ferro è attratta dalla calamita posta al centro.
 Attorno alla calamita è presente un Campo
Magnetico il cui effetto è attrarre pezzi di metallo
posti nelle vicinanze.
 L’azione di “attrazione” esercitata dal campo
magnetico sui pezzi di metallo diminuisce al crescere
della distanza con legge quadratica (legge di
Coulomb).
 Il campo magnetico si misura in “Tesla”.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
81
Campo magnetico
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
82
Esempio: la bussola magnetica
 La bussola è uno strumento per l'individuazione dei
punti cardinali.
 È provvista di un ago calamitato che, libero di girare su
di un perno, si allinea lungo le linee magnetiche del
campo terrestre indicando così la direzione nord-sud.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
83
Come si genera un onda
elettromagnetica?
 Una carica elettrica in movimento produce sia
un campo elettrico (blu) che un campo
magnetico (rosso) perpendicolari tra loro.
 Il campo elettromagnetico oscilla alla stessa
frequenza della carica elettrica, e si propaga
nello spazio circostante.
Onda elettromagnetica che
si propaga nello spazio
Carica elettrica che oscilla a
frequenza f su un’antenna filiforme
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
84
Caratteristiche di un onda EM
1
periodo=
frequenza
lunghezza d'onda
velocità =
=lunghezza d'onda x frequenza
periodo
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
85
Lo spettro elettromagnetico
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
86
Caratteristiche di un onda EM
 Si può pensare l'onda elettromagnetica come un
flusso di energia, che si propaga sotto forma di
campi elettrici e magnetici.
 L'intensità di un'onda elettromagnetica è l'energia
che attraversa in ogni secondo una superficie di
un metro quadrato.
 L'intensità è proporzionale al prodotto delle
ampiezze del campo elettrico e del campo
magnetico.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
87
Propagazione del campo EM
 Il campo elettromagnetico si propaga nel
vuoto con la velocità di circa 300000 Km/s
Tragitto
Distanza
Tempo di
percorrenza
Roma – Napoli
220 Km
0.0007 secondi
Roma – New York
6640 Km
0.021 secondi
Terra – Luna
384.400 Km
1.28 secondi
Terra – Marte
56.000.000 Km
3.11 minuti
Terra – Sole
149.597.870 km
8.13 minuti
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
88
NOTA: Conversione Km/s, m/s, Km/h
1 Km = 1000 m = 103 m
300000 Km/s = 300000×1000 m/s
= 300000000 m/s
8
= 3×10 m/s
1 h = 3600 s
300000 Km/s =300000×3600 Km/h
= 1080000000 Km/h
= 10.8×108 Km/h
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
89
Propagazione del campo EM
 La velocità di propagazione in un mezzo
materiale è inferiore a quella del vuoto
(intuitivamente, un mezzo materiale oppone una
resistenza al passaggio dell’onda
elettromagnetica).
velocità nel vuoto
indice rifrazione =
≥1
velocità nel mezzo materiale
 L’indice di rifrazione è una proprietà specifica del
mezzo e può variare con la frequenza
 Nell’aria l’indice di rifrazione è circa 1.0003.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
90
Ricezione del campo EM
 L’intensità del campo elettromagnetico si attenua
con legge quadratica al crescere della distanza.
 Se un campo elettromagnetico colpisce
un’antenna ricevente (un pezzo di ferro), è in
grado di far oscillare gli elettroni presenti.
 Sull’antenna ricevente si osserva una corrente, la
cui intensità è proporzionale all’intensità del
campo elettro-magnetico incidente.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
91
Il telegrafo senza fili di Marconi
(1897)
Guglielmo Marconi
25 aprile 1874 – 20 luglio 1937
La prima trasmissione di un segnale
Morse su onde radio è realizzata a
Pontecchio (Bologna).
Nell’esperimento è telegrafata una
“s” (“...” secondo il codice Morse)
dalla stazione trasmittente in figura
ad una stazione ricevente posta
dietro una collina.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
92
Vantaggi del radiotelegrafo
 Possibilità di installare una stazione
telegrafica in luoghi isolati o sulle navi.
 L’uso del radiotelegrafo ha permesso la
trasmissione della richiesta di soccorso da
parte del Titanic, consentendo ad altre navi di
venire in soccorso dei naufraghi.
 Il disastro del Titanic (Aprile 1912) ha reso
evidente l'utilità del mezzo radiotelegrafico in
mare, il cui uso è stato disciplinato per la
prima volta dalla conferenza internazionale di
Londra del 1914 sulla sicurezza marittima.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
93
La nascita della radio
 Il principio alla base del radiotelegrafo fu esteso
ed adattato alla trasmissione della voce.
 Il 23 Dicembre 1900, l’inventore canadese
Reginald Fessenden riesce a trasmettere a circa
un chilometro e mezzo di distanza, un breve
messaggio vocale: "Uno, due, tre, quattro, nevica
lì dove siete voi signor Thiesen? Se sì, volete
telegrafarmi?".
 Il 24 dicembre 1906 Fessenden trasmette il
primo programma radiofonico della storia: parole
e musica vennero udite nel raggio di 25 km dalla
stazione trasmittente situata a Brant Rock sulla
costa del Massachusetts.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
94
Modulazione di ampiezza
 La voce viene usata per variare l’ampiezza del
campo elettromagnetico trasmesso.
 In ricezione, osservando le variazioni del campo
elettromagnetico è possibile riprodurre il segnale
vocale trasmesso.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
95
Vantaggi della radio
 E’ possibile trasmettere informazioni in tempo
reale anche in zone non raggiunte dal telegrafo.
 E’ possibile raggiungere simultaneamente un
gran numero di persone (broadcast).
 I terminali riceventi sono economici e di
dimensioni contenute.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
96
Lo spettro radio
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
97
Il telefono di Meucci (1856)
Le vibrazioni di una membrana
possono variare l’intensità di corrente.
Gli impulsi elettrici sono condotti ad un
apparato gemello che riproduce le
vibrazioni originali.
Antonio Santi Giuseppe Meucci
13 aprile 1808 – 18 ottobre 1889
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
98
Curiosità storica
 Nel 1849 Antonio Meucci realizza il primo vero apparecchio telefonico






alimentato a batteria, dotato di auricolare, ricevitore e microfono.
Meucci era troppo povero per brevettare immediatamente l'invenzione.
Nel 1871, grazie al suo lavoro come elettricista presso un teatro di New
York, trova i soldi per perfezionare il suo apparecchio e grazie ad un
prestito di 20 dollari ottiene un brevetto provvisorio.
Nel 1876 l'americano Alexander Graham Bell realizza e brevetta un
apparecchio molto simile a quello di Meucci.
Bell trova finanziatori e fondi sufficienti a fare del suo apparecchio uno
strumento ambito e della Compagnia Bell un vero impero economico.
Nel 1878 a New York venne realizzata la prima piccolissima rete
telefonica tra diversi utenti basata su un centralino da cui un'operatrice
instradava le diverse chiamate.
Nel 2002 il Congresso degli Stati Uniti, con la risoluzione 269, ha
dichiarato che se Meucci avesse avuto i soldi per pagare il brevetto,
Alexander Graham Bell non avrebbe potuto acquistare il brevetto e che
il lavoro di Antonio Meucci nell'invenzione del telefono deve essere
riconosciuto.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
99
Diffusione del telefono
 Il telefono fu un mezzo di comunicazione
rivoluzionario per i nostri antenati quando
cominciò a diffondersi.
 Sentire arrivare lontano la propria voce parlando
normalmente sembrò quasi una magia, tanto da
suscitare inizialmente diffidenza e perplessità,
anche da parte degli esperti.
 Seguono due episodi riportati da riviste tecniche,
i cui protagonisti sono persone che si avvicinano
per la prima volta a questa tecnologia.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
100
Diffusione del telefono
 Il primo racconta di un agricoltore, che si trova costretto
suo malgrado a servirsi del telefono. Gli si avvicina
timidamente, lo scruta con cautela, poi prende una matita
e scrive qualcosa su un pezzo di carta.
“… quindi arrotolò il foglio di carta cercando di spingerlo
nell'apertura del microfono. Non riuscendoci con le dita, prese
la matita e lo spinse dentro a forza danneggiando la lamina
vibrante e poi, tutto compiaciuto, si sedette in attesa di una
risposta. Dopo una decina di minuti iniziò a scoraggiarsi, e
pensando di aver trasmesso il messaggio sulla linea sbagliata
ne scrisse un altro e lo spinse dentro il ricevitore, premendo
sino in fondo come se stesse infilando una pallottola nel fucile,
per essere ben certo che funzionasse.”
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
101
Diffusione del telefono
 Il secondo episodio vede protagonista il fattorino
di un'azienda di Aberdeen a cui è stato chiesto di
badare al telefono in assenza del padrone.
“ Rispondendo alla consueta domanda ...Pronto?...,
egli fece un cenno di assenso con il capo. La domanda
fu riformulata una seconda volta, e poi un'altra, e ogni
volta il ragazzo rispondeva facendo cenno con il capo.
Sentendosi ripetere la domanda per la quarta volta, il
ragazzo perse la pazienza e strillò nell'apparecchio:
...E che, sei cieco? E' mezz'ora che faccio si con la
testa!...”
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
102
Diffusione del telefono
 Come per il telegrafo, gli usi del telefono alla fine del
diciannovesimo secolo sono sostanzialmente
professionali.
 All'inizio del ventesimo secolo l'uso comincia ad
estendersi all'ambito familiare, dapprima con gli
uomini d'affari che vogliono essere collegati con
l'ufficio anche nella casa di vacanza, poi per
permettere alla padrona di casa di mettersi in
contatto rapidamente con commercianti e fornitori.
 Lentamente cominciano a prendere piede anche le
chiamate di cortesia o di chiacchiere (un uso
inizialmente considerato superfluo e secondario dalle
compagnie telefoniche).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
103
Diffusione del telefono
 Nel 1881 negli Stati Uniti si contano già 123
mila apparecchi telefonici.
 Oggi il sistema telefonico mondiale consta di
cavi per milioni di chilometri che raggiungono
ogni lato del pianeta.
 Il telefono è stato il primo strumento di
telecomunicazione personale.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
104
Diffusione del telefono in Italia
Fonte ISTAT (numeri in migliaia)
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
105
Esempi di apparecchi telefonici degli
inizi del ‘900
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
106
Centrale telefonica di New York nel
1910
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
107
Centralino telefonico a commutazione
manuale
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
108
Le comunicazioni satellitari
 Nel 1960, gli USA lanciano il primo
satellite per telecomunicazioni,
Echo 1A, con il quale i ricercatori
dei Bell Lab sperimentano la
trasmissione intercontinentale di
segnali radio con riflessione
satellitare.
 Due anni dopo viene messo in
orbita Telstar 1, il primo satellite
per telecomunicazioni commerciali,
in grado di trasmettere 600
conversazioni telefoniche.
TELSTAR 1
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
109
Claude Shannon: il padre delle
moderne telecomunicazioni (1948)
Oggi la rete telefonica/telegrafica è usata per
trasmettere dati, video, immagini, voce, etc.
COME ?

Claude Shannon intuisce che un segnale
può essere rappresentato mediante una
sequenza di bit (ovvero 0 e 1).

Si associa ad ogni bit un segnale elettrico
(modulazione) che viene poi trasmesso con
un normale apparato telefonico.

In ricezione, un circuito di demodulazione
``ascolta’’ il segnale ricevuto e ricostruisce i
bit trasmessi.
Claude Elwood Shannon
30 aprile 1916 – 24 febbraio 2001
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
110
Come è fatto un apparato di
telecomunicazione digitale?
Conversione
analogico/digitale
Crittografia &
Codifica
Chiave
Crittografica
Conversione
digitale/analogico
Grossi/Venturino
Decodifica &
Decifrazione
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
Modulazione
Canale di
Trasmissione
Demodulazione
111
Le telecomunicazioni digitali
 Il trasferimento di informazione avviene
attraverso:


il trasporto di flussi di energia come la corrente
elettrica o le radiazioni elettromagnetiche di
varia frequenza (onde radio, microonde, raggi
infrarossi, onde luminose);
un mezzo che può essere fisico (un cavo) o
immateriale (l’etere).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
112
Le telecomunicazioni digitali
 Vantaggi
 Portata molto ampia: pensiamo alle comunicazioni
con le lontanissime sonde in giro per il nostro
sistema solare.
 Velocità: l'energia viaggia molto più rapidamente
della materia ed, in alcune forme, è in grado di
superare molti ostacoli.
 Flessibilità: permettono di veicolare su uno stesso
canale dati fra loro diversi (immagini, suoni, testo).
 Robustezza: vengono trasmesse informazioni
binarie, ed eventuali errori di trasmissioni sono
facili da rilevare e correggere.
 Sicurezza: è possile garantire l’integrità e la
segretezza delle informazioni trasmesse.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
113
Esempi di sistemi di telecomunicazioni
digitale
 I sistemi di telefonia mobile di seconda
generazione (GSM) e di terza generazione
(UMTS, HSDPA)
 I sistemi di telefonia satellitare
 I sistemi di navigazione satellitare (GPS)
 La televisione digitale satellitare
 La televisione digitale terrestre
 Internet (web browsing, email, chat, blog, etc)
 CD audio, DVD video
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
114
Telecomunicazioni & Informatica
 La rivoluzione delle comunicazione digitali è
stata possibile grazie allo sviluppo delle
tecnologie microelettroniche (microprocessore, memorie, e sistemi di
elaborazione dell’informazioni) e allo sviluppo
delle tecnologie informatiche (sistemi
operativi, applicativi software).
 L’incontro fra le “telecomunicazioni” e gli
elaboratori elettronici avviene intorno al 1960.
 Oggi il mondo delle telecomunicazioni e
dell’informatica sono inscindibili.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
115
Information and Communication
Tecnology (ICT)
 Con ICT si è soliti indicare l'insieme delle tecnologie
che consentono di elaborare e comunicare
l'informazione attraverso mezzi digitali.
 Rientrano in quest'ambito lo studio, la progettazione,
lo sviluppo, la realizzazione, il supporto e la gestione
dei sistemi informativi e di telecomunicazione
computerizzati, anche con attenzione alle
applicazioni software e ai componenti hardware che
le ospitano.
 Il fine ultimo dell'ICT è la manipolazione dei dati
tramite conversione, immagazzinamento, protezione,
trasmissione e recupero sicuro delle informazioni.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
116
Informatica
 Informatica è l’acronimo di Informazione &
Automatica.
 L’Informatica si occupa dell’elaborazione
automatica delle informazioni e dei dati.
 Per l’elaborazione automatica serve :
 una macchina (hardware)
 un programma (software)
 le informazioni
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
117
Informatica
 Se manca uno di questi componenti non si
può parlare di elaborazione automatica delle
informazioni.



Se manca la macchina viene meno il
componente che elabora.
Se manca il programma non si hanno le
istruzioni per automatizzare l’elaborazione.
Se mancano le informazioni non si sa cosa
elaborare.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
118
ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Computer)
 Progettato e realizzato fra 1943 e il 1946, conteneva 18.000
valvole, 1500 relè, 70.000 resistori, 10.000 condensatori.
 Occupava una stanza di grandi dimensioni, 9 x 30 metri, per
una superficie complessiva di 180 m2, e pesava 30 tonnellate.
 Assorbiva tanta energia elettrica che, alla sua prima messa in
funzione, causò un black-out nel quartiere ovest di Filadelfia.
 Era prevista una spesa iniziale di $61700, ma a lavori ultimati
furono spesi $486804, otto volte la spesa preventivata.
 Fu voluto e finanziato dall’esercito degli USA per risolvere i
problemi di calcolo balistico per il lancio dei proiettili d'artiglieria.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
119
ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Computer)
Relè
Resistenze
Valvola
Condensatore
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
120
ENIAC (Electronic Numerical
Integrator And Computer)
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
121
Il transistor
 Il transistor (acronimo di
transfer-resistor,
«trasferitore di
resistenza»), è un
dispositivo a stato solido
formato da
semiconduttori.
 Esso è usato per
amplificare o modificare
segnali elettrici.
 Il primo prototipo
funzionante fu realizzato
nel 1947.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
122
Evoluzione del transistor
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
123
Microprocessore
 Il microprocessore è utilizzato dalla quasi totalità dei computer e in altri
dispositivi digitali (come ad esempio telefoni cellulari, stampanti,
scanner).
 E’ il "motore" di elaborazione dati, racchiuso in un unico circuito
integrato, in grado di leggere, elaborare e scrivere informazioni in
memorie o altri dispositivi digitali.
 La costruzione dei microprocessori fu resa possibile dall'avvento della
tecnologia LSI (Large Scale Integration) che permetteva di istallare più
transistori su un unico supporto (chip), riducendo così i costi dei
calcolatori.
 Dalla loro introduzione ad oggi, l'evoluzione del microprocessore ha
seguito con buona approssimazione la legge di Moore, una legge
esponenziale che prevede il raddoppio del numero di transistor
integrabili sullo stesso chip ogni circa 24 mesi.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
124
Legge di Moore
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
125
Esempi di microprocessori
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
126
I computer oggi
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
127
Computer e telecomunicazioni
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
128
ELEMENTI BASE DI UN
SISTEMA DI
TELECOMUNICAZIONE
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
129
Schema di principio di un sistema di
telecomunicazioni
sorgente
Grossi/Venturino
canale
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
destinatario
130
Connessione punto-punto
Segnali: fonia
Canale: linea telefonica,
fibra ottica, satellite, ecc.
Segnali: dati, video,
audio, ecc.
Canale: linea telefonica,
fibra ottica, satellite, ecc.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
131
Connessione punto-multipunto
Segnali: video & audio
Canale: Spazio libero in
bande VHF/UHF, canale
satellitare, cavo, fibra
ottica.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
132
Connessione multipunto-punto
Segnale: fonia, dati, SMS, ecc.
Canale: spazio libero
in banda UHF.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
133
Domande
sorgente
canale
destinatario
 Come descrivere e caratterizzare il
messaggio emesso dalla sorgente?
 Quali sono i canali di comunicazioni che
possiamo usare?
 Come trasmettere il messaggio sul canale?
 Come descrivere gli effetti del canale?
 Come interpretare l’uscita del canale?
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
134
Messaggio sorgente
 Il messaggio emesso dalla sorgente descrive
un fenomeno fisico che evolve nel tempo e/o
nello spazio.
 Il messaggio è un segnale che varia nel
tempo (voce, suoni, dati immessi con la
tastiera di un elaboratore) o nello spazio
(immagini, testi scritti) o simultaneamente nel
tempo e nello spazio (video).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
135
Classificazione delle sorgenti
 Le sorgenti posso essere classificate in base
al tipo di segnale che esse producono:


sorgenti analogiche  emettono un segnale
continuo che può assumere un numero infinito
di valori (segnale analogico);
sorgenti digitali  emettono una sequenza di
simboli ed ogni simbolo può assumere un
numero finito di valori (segnale digitale).
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
136
Esempio sorgente: termometro
Analogico
Grossi/Venturino
Digitale
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
137
Trasmettitore/Ricevitore
 Il messaggio emesso dalla sorgente in genere non può essere
inviato direttamente al canale di comunicazione  è necessario
“adattare” il messaggio da trasmettere alle caratteristiche fisiche
del canale (cf. blocco trasmettitore)
 Il segnale in uscita dal canale può non essere intellegibile
all’utente finale  è necessario “convertire” l’uscita del canale
fisico in una forma che sia facilmente comprensibile dall’utente
finale (cf. blocco ricevitore)
sorgente
trasmettitore
destinatario
ricevitore
canale fisico
CANALE LOGICO
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
138
Esempio: comunicazione telefonica
 Il canale logico che collega due utenti terminali può
essere costituito dalla cascata di più canali fisici
disomogenei.
 Su ogni tratta sono trasmessi segnali di natura
diversa: acustico, elettrico, luminoso,
elettromagnetico.
 I segnali sono variazioni di grandezze fisiche che
trasportano informazioni.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
139
Esempio: comunicazione telefonica
 Durante il processo di comunicazione il
messaggio emesso dalla sorgente è convertito in
segnali di natura diversa in ragione del tipo di
canale utilizzato.
 Durante questo processo di conversione, il
contenuto informativo associato al messaggio
deve essere preservato.
 La presenza di disturbi esterni, quali interferenze,
rumore, diafonie e distorsioni, possono alterare la
forma dei segnali trasmessi e quindi il contenuto
informativo del messaggio.
Grossi/Venturino
Corso di Telecomunicazioni - AA 2011/2012
140
Scarica