Si definisce analogico un segnale che può assumere infiniti valori nel campo di variabilità del segnale stesso (fig. 1.4a).

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1 Segnali analogici e digiali Si definisce analogico un segnale che può assumere infinii valori nel campo di variabilià del segnale sesso (fig. 1.4a). I segnali analogici sono così denominai poiché nel rappresenare una grandezza di origine, come ad es. un suono, variano seguendo l andameno di ques ulima, ovvero «in analogia» con essa. Si definisce digiale (dall inglese digi, cifra), o numerico, un segnale che può assumere solo un numero limiao di valori (fig. 1.4b); un caso paricolare si ha quando i valori possibili sono due: in al caso si parla di segnale digiale binario (fig. 1.4c). I segnali digiali o numerici sono così definii in quano idonei a rappresenare sequenze di cifre associae ai possibili livelli. Il segnale di fig. 1.4b può essere inerpreao come la sequenza ; il segnale di fig. 1.4c può essere inerpreao come la sequenza le cui cifre, per la caraerisica che hanno di poer assumere solo due valori, sono dee cifre binarie o bi (conrazione di binary digi). v 1() v 2() v 3() campo di variabilià V 3 V 2 V 1 V 0 (a) (b) (c) V 1 V 0 Fig (a) Segnale analogico; (b) segnale digiale; (c) segnale digiale binario Segnali periodici e aperiodici Un segnale v() è definio periodico se per qualsiasi isane si ha (1.1) v() = v( + T) dove la cosane T, denominaa periodo, è il più piccolo inervallo di empo che realizza ale condizione; in parole povere ciò significa che il segnale in quesione si ripee a inervalli di duraa T (fig. 1.9). L insieme di valori che il segnale assume in un inervallo T è deo ciclo. I cicli di un segnale periodico, così come il valore del periodo T, possono essere individuai a parire da un isane qualsiasi, e cioè parendo da un puno qualsiasi dell asse. I segnali che non presenano periodicià nel empo sono dei aperiodici. v() T ciclo Fig Segnale periodico. T T T Il numero di cicli che il segnale compie nell unià di empo è deo frequenza. Il valore della frequenza f si oiene dividendo l unià di empo per la duraa T di ciascun ciclo: 1

2 (1.2) f = 1 T Se l unià di empo uilizzaa è il secondo, la frequenza risulerà misuraa in cicli al secondo, e cioè in Herz (Hz): (1.3) 1 Hz = 1 ciclo/s Se si conosce la frequenza di un segnale periodico è possibile calcolarne il periodo mediane la relazione inversa alla 1.2: (1.4) T = 1 f Informazione L oggeo di una comunicazione a disanza è indicao comunemene con il ermine generico di informazione; il rasferimeno di informazione implica un messaggio, il cui conenuo sia in grado di cambiare il grado di incerezza di chi lo riceve riguardo a deerminai aspei della realà. Guardando ad es. un elegiornale, lo speaore acquisisce una serie di informazioni che modifica il suo grado di conoscenza su vari elemeni: fai, luoghi e circosanze, ma anche idenià e voce dello speaker, arredameno dello sudio, ecc. Per quano riguarda la naura dei messaggi informaivi, si deve osservare che quasi sempre i desinaari di un sisema di comunicazione sono esseri umani, la cui capacià di acquisire conoscenza è basaa principalmene sui sensi della visa e dell udio; per ale moivo, la maggior pare dei sisemi di elecomunicazioni è desinao alla rasmissione di immagini fisse o in movimeno e suoni, nonché di informazioni codificae in immagini e/o suoni, classificae con il generico ermine di dai. I disposiivi ai a rasformare i diversi ipi di informazione dalla forma fisica originaria a quella elerica, e viceversa, sono denominai rasduori; la relaiva operazione è definia rasduzione (fig. 2.3). v( ) Fig Trasduzione. Il flusso informaivo rasferio da un sisema di comunicazione può essere di un unica naura o cosiuio dall unione di diversi ipi di informazione; nel primo caso si parla di comunicazioni monomediali, ovvero che uilizzano un unico «medium», cioè mezzo (di comunicazione), come avviene nell uilizzo del elefono o del Televideo, menre nel secondo si parla di comunicazioni mulimediali, ovvero che uilizzano moli «media», come avviene nell uilizzo della TV o nella navigazione di sii web Informazione audiovisiva Le grandezze fisiche che deerminano il conenuo di una immagine corrispondono alla inensià e colore della luce emessa da ciascun puno dell immagine (fig. 2.4a); se ali caraerisiche sono variabili nel empo, ne risula un immagine in movimeno (fig. 2.4b). La grandezza fisica associaa ad un suono consise invece nella variazione nel empo, rispeo al valore a riposo, della pressione presene in un mezzo elasico (fig. 2.4c). Poiché le grandezze fisiche associae ad immagini e suoni possono variare con coninuià enro il loro campo di definizione, l informazione audiovisiva ha una naura originaria di ipo analogico. 2

3 inensià e colore della luce variano nello spazio inensià e colore della luce variano nello spazio e nel empo la pressione varia nel empo Fig Naura dell informazione audiovisiva e relaiva rasduzione in forma elerica. Per rasmeere a disanza un immagine fissa, risula necessario uilizzare un opporuno disposiivo che, mediane una scansione, ne rasformi il conenuo in un segnale elerico variabile nel empo (fig. 2.4a 1 ); analogamene un immagine in movimeno deve essere rasformaa, ad es. mediane una videocamera, in un segnale video variabile nel empo, che rappreseni una sequenza di immagini (quadri) disanziae da un piccolo inervallo emporale (fig. 2.4b). Nel caso di un suono la rasduzione è più semplice, poiché è sufficiene produrre, mediane un microfono, un segnale audio avene lo sesso andameno di quello acusico (fig. 2.4c). Mediane i segnali elerici rappresenai in fig. 2.4, le informazioni audiovisive possono essere rasmesse ad un riceviore remoo, dove soliamene sono riporae nella forma originaria da opporuni rasduori inversi (fig. 2.5). Fig Trasduzione inversa di segnali elerici di ipo audiovisivo. 1 La figura è puramene conceuale. Sebbene siano esisii disposiivi ai alla rasduzione di immagini in formao analogico, si deve osservare che aualmene qualsiasi disposiivo di scansione fornisce una rappresenazione digiale dell immagine; le modalià della conversione saranno brevemene esaminae in un successivo paragrafo. 3

4 Dai La generica caegoria dei dai include qualsiasi messaggio definio da una sequenza di simboli, il cui insieme di apparenenza, numericamene limiao, è denominao alfabeo o codice. L alfabeo uilizzao può essere più o meno ampio, e dipende dal ipo di informazione e dal meodo di codifica, come esemplificao in ab dao alfabeo eso scienifico a - - z - A - - Z , - ; - - α - - ω - Α - - Ω romanzo a - - z - A - - Z , - ; - risulao della schedina X - 2 Tab Esempi di codifica dai. Un cero dao può essere rappresenao fisicamene nelle forme più diverse, e in paricolare su cara, microfilm, supporo magneo-oico o alro; in genere, essendo memorizzao su un supporo, rappresena un informazione che non varia nel empo. Ai fini della comunicazione a disanza, è necessario rappresenare il dao da rasferire mediane un segnale elerico variabile nel empo; conceualmene parlando, il modo più semplice di realizzare ale operazione consise nell associare un cero valore di ensione a ogni paricolare simbolo dell alfabeo. Poiché l insieme dei simboli è limiao, il dao è rappresenao mediane un segnale digiale, la cui rasmissione realizza il rasferimeno del dao sesso (fig. 2.6). sequenza di simboli v() segnale digiale sequenza di simboli Fig Trasmissione di un dao. Per assicurare la correa sincronizzazione ra disposiivi rasmieni e riceveni, è necessario che ciascuna segnalazione (livello corrispondene ad un simbolo) abbia idenica duraa, in modo ale che il riceviore possa leggere il conenuo del messaggio con una cadenza cosane; perano il segnale digiale corrispondene a una cera sequenza di simboli deve essere disconinuo nel empo (fig. 2.7). v() 1 - X X - X X X X 2 1 X 1 2 X X X 1 1 X 2 Fig Rappresenazione di 14 risulai calcisici mediane un segnale elerico sincrono. Sebbene sia plausibile rappresenare e rasmeere un dao a N simboli mediane un segnale a N livelli, ale meodo è operaivamene inapplicabile, in quano manca di universalià (diversi dai hanno alfabei con diverso numero di simboli), e implicherebbe, ove il numero di simboli fosse molo alo, complessià circuiali inacceabili e ridoa disanza ra i livelli con conseguene difficolà di riconoscimeno da pare del riceviore. Per ale moivo, la rasmissione a disanza di un dao in forma elerica si basa sulla codifica binaria, che, nella modalià più semplice, avviene mediane la seguene procedura: viene deerminao un numero n di bi da associare a ciascun simbolo, salvaguardando che il numero delle possibili combinazioni 2 n sia maggiore o uguale a quello dei simboli dell alfabeo; 2 Si dovrebbe includere anche la possibilià di paria sospesa o non giocaa; per semplificià omeeremo di considerare ale evenualià. 4

5 a ogni simbolo dell alfabeo viene associaa una sequenza di cifre binarie (fig. 2.8a), in modo ale da codificare l inero messaggio con una serie di bi (fig. 2.8b); la sequenza di bi oenua viene rappresenaa mediane un segnale digiale binario disconinuo nel empo (fig. 2.8c), la cui rasmissione realizza il rasferimeno del dao. Tale meodo rende i sisemi di rasmissione dai universali, poiché qualsiasi ipo di dao viene codificao in forma binaria; olre a ciò, assicura la minore complessià circuiale possibile e la massima affidabilià, dao che i disposiivi si rovano ad operare con il più semplice segnale digiale esisene, e cioè quello a due livelli. simbolo codifica binaria 1 00 X (a) (b) v() (c) 1 X 1 2 X X X 1 1 X Fig Rappresenazione binaria di un dao X 1 2 X X 1 Per quano riguarda la rasduzione di un dao in forma elerica, il meodo più diffuso consise nella scriura ramie un disposiivo di elaborazione doao di asiera; ad es., queso eso è sao digiao dall auore, memorizzao su memoria di massa e rasmesso per posa eleronica all ediore. Alernaivamene è possibile, per mezzo di sofware specifici, esrarre un eso da una pagina sampaa scansionandola, o anche rasformare in un eso il conenuo di un segnale vocale. La rasduzione inversa, da segnale elerico a dao percepibile, avviene normalmene mediane un display, un monior o un disposiivo di sampa, anche se esisono meodi di sinesi vocale, uilizzai in ambii specifici. La fig. 2.9 rappresena schemaicamene i sisemi descrii Degradazione Nel corso del rasferimeno araverso un sisema di comunicazione, i segnali in gioco subiscono alerazioni di vario ipo e aveni cause diverse, per cui si verifica una progressiva dissomiglianza ra l andameno del segnale rasmesso all origine del sisema e quello dei segnali prodoi dalla propagazione dello sesso in puni via via più lonani (fig. 2.12). Tale diversià, le cui cause e modalià saranno discusse in successivi approfondimeni, può essere genericamene indicaa come degradazione del segnale; il modo in cui la degradazione del segnale deermini la perdia di conenuo informaivo dipende dalle caraerisiche del segnale e in paricolare, come vedremo, dal formao analogico o digiale dello sesso. v() v () v () origine sisema di comunicazione desinazione Fig Degradazione della forma d onda del segnale durane la propagazione Cenni sulla codifica numerica audio-video E soo gli occhi di ui come il progressivo aumeno delle poenzialià messe a disposizione dalle ecnologie digiali, a cosi sempre più favorevoli, abbia deerminao la crescene affermazione delle ecniche che prevedono la digializzazione dell informazione analogica (conversione analogico-digiale o A/D), la successiva rasmissione o memorizzazione in forma numerica (serie di bi), e infine la riconversione nell informazione analogica di parenza (conversione digiale-analogico o D/A). Le ecniche di codifica numerica, numerose e in moli casi 5

6 complesse, sono accomunae dalla seguene considerazione di caraere generale: I segnali analogici variano con coninuià nel empo e nel loro campo di definizione Qualsiasi informazione deve essere codificaa con un numero finio di bi Le ecniche di conversione A/D devono realizzare un passaggio dal mondo infinio analogico al mondo finio digiale. Tale rasformazione implica un approssimazione che però, pur essendo ineviabile, può essere resa piccola a piacere nei limii del progresso ecnologico. La ab. 2.4 illusra schemaicamene quesa osservazione; la sua comprensione deve essere inegraa con i successivi paragrafi, in cui sono esaminae alcune procedure di base nell ambio delle codifiche numeriche. grandezza analogica conversione A/D suono isani di empo valori di pressione campionameno suddivisione del campo di variabilià in fasce immagine fissa immagine in movimeno puni dello spazio gradazioni di colore isani di empo puni dello spazio gradazioni di colore passaggio da infinio a finio suddivisione dello spazio in un reicolo riduzione del numero di colori successione di foogrammi suddivisione dello spazio in un reicolo riduzione del numero di colori Tab Codifica dell informazione analogica con un numero finio di bi Frequenza di cifra Abbiamo viso (vedi par ) come un segnale informaivo digiale debba essere necessariamene disconinuo nel empo ed inolre, per moivi praici, di ipo binario; esamineremo perano segnali cosiuii da sequenze di bi b 1, b 2, ecc., ovvero di segnalazioni aveni la medesima duraa T bi, e rappresenani con il loro andameno la sequenza di cifre 0 e 1 che cosiuisce in conenuo informaivo del segnale. Il modo più semplice (ma non l unico) per rasmeere una sequenza binaria, consise nel generare un segnale a due valori, ognuno dei quali corrispondene alla cifra binaria 0 o 1, come raffigurao in fig. 2.13a. Un meodo alernaivo, ma più complesso, di rappresenare la medesima sequenza binaria, è raffigurao in fig. 2.13b. 0 1 v 1() b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b T bi (a) 0 1 v 2() b 1 b 2 b 3 b 4 b 5 b 6 b T bi (b) Fig Segnali digiali binari. Dividendo l unià di empo per la duraa di ciascun bi, si oiene il numero di cifre binarie f k rasmesse mediane il segnale nell unià di empo: (2.1) f k = 1 T bi 6

7 Tale quanià è dea frequenza di cifra, o bi rae, del segnale binario. La frequenza di cifra si misura in bi/s (bi al secondo) o bps (bi per second) e relaivi mulipli. E opporuno soolineare che nell ambio delle elecomunicazioni i mulipli si esprimono con le comuni convenzioni (1 kbi/s = 10 3 bi/s, 1 Mbi/s = 10 6 bi/s, ecc.), e non mediane le convenzioni informaiche (1 kbi = 1024 bi, 1 Mbi = bi, ecc.). Per passare dalla frequenza di cifra alla velocià di rasmissione in bye (conrazione di binary ocee, 1 B = 8 bi) al secondo, che indicheremo con f kb, è sufficiene dividere o moliplicare per 8: (2.2) f kb f k = f = 8 f 8 k kb Nauralmene, noa la frequenza di cifra di una rasmissione binaria, la duraa di un bi è deerminaa dalla relazione inversa alla 2.1 (2.3) Tbi = 1 f Codifica audio k Una ecnica molo comune uilizzaa per la conversione analogico-digiale di un segnale audio è la codifica PCM (Pulse code Modulaion). Tale ecnica prevede un operazione, denominaa campionameno, in cui viene rilevao il valore del segnale analogico ad inervalli regolari; a ogni valore leo (campione) viene associaa una cera sequenza di n bi, dipendene dalla fascia di apparenenza del suo livello di ensione (fig. 2.14a). L inervallo di empo che disanzia i diversi campioni è deo periodo di campionameno; dividendo l unià di empo per il periodo di campionameno si oiene il numero di campioni considerai nell unià di empo, e cioè la frequenza di campionameno, espressa soliamene in Hz, ovvero in cicli (di campionameno) al secondo. In ricezione il flusso di cifre binarie ricevuo viene riconverio, con un procedimeno inverso, in un segnale analogico simile all originale (fig. 2.14b). v() v () campo di variabilià isani di campionameno (a) (b) Fig Codifica PCM a 2 bi e 4 livelli. (a) Segnale origine; (b) segnale desinazione. Per moivi grafici, la fig rappresena una codifica a soli 2 bi e 4 livelli; nella applicazioni il numero n di bi di codifica è molo più elevao (lo sesso dicasi per il numero di livelli, pari a 2 n ), e cresce quano maggiore è la fedelà desideraa. La frequenza di cifra di un segnale PCM si oiene moliplicando la frequenza di campionameno f s per il numero di bi n con il quale è codificao ciascun campione: (2.4) f = nf k s Il Regisraore di suoni di Windows è in grado di eseguire codifiche digiali in diversi formai, ra cui PCM. Selezionando File/Proprieà/Converi si raggiunge una finesra dalla quale si imposa il formao di regisrazione. Accano a ciascun formao è indicao il flusso in kb/s (purroppo basao su mulipli informaici e approssimao per roncameno). Ad es., mediane campionameno a Hz e codifica a 8 bi, si oiene una frequenza di cifra f k = = 64 kbi/s, corrispondene a 8 kb/s (7 kb/s in fig. 2.16). 7

8 Fig Formao di codifica del Regisraore di suoni Codifica dell immagine La codifica digiale di una immagine fissa avviene mediane disposiivi di scansione o foografici che suddividono il quadro dell immagine in un reicolo a elemeni soliamene quadrai denominai pixel (campionameno nello spazio), e associano a ciascun pixel una sequenza di n bi in base al colore al quale l elemeno, nel suo insieme, si avvicina di più (fig. 2.17a). Il segnale numerico può essere riconverio in un immagine mediane un disposiivo di visualizzazione o di sampa, in grado di riprodurre il colore di ciascun elemeno del reicolo in base alla sringa di bi con la quale è codificao (fig. 2.17b) scanner monior o sampane immagine reicolo codifica degli elemeni segnale numerico immagine (a) (b) Fig Codifica numerica di un immagine. Nel caso degli scanner la densià del reicolo spaziale, e cioè la risoluzione, viene espressa in dpi, ovvero dos per inch o puni per pollice (1 pollice = 2,54 cm); nel caso delle foocamere viene indicao in numero complessivo di pixel generao dal sensore oico. Il numero n di bi di codifica e il corrispondene numero di colori 2 n variano nelle diverse applicazioni; ad es. i comuni scanner digializzano a 24 bi rappresenando le immagini con 2 24 = colori. Codificando un immagine con un numero maggiore di bi, ovvero aumenando la risoluzione e/o il numero n di bi per pixel, si oiene una maggiore fedelà ra l immagine originale e la corrispondene versione digializzaa. In fig è rappresenao il risulao di una scansione a 256 livelli di grigio (8 bi) a risoluzione di 200 dpi sia in vericale sia in orizzonale. (a) (b) Fig (a) Immagine originale; (b) ingrandimeno dell immagine digiale Codifica video Un segnale video è cosiuio da una sequenza di immagini, separae da un inervallo di empo sufficienemene piccolo da generare, durane la riproduzione della sequenza, l impressione della coninuià. Tale impressione è deerminaa dal fenomeno della persisenza dell immagine sulla reina, la cui duraa è di circa 1/20 di secondo, per cui è sufficiene la riproduzione di 25 quadri al secondo, come avviene per la TV, per generare coninuià di movimeno nella scena riprodoa. Daa ale premessa, la codifica numerica video è un procedimeno conceualmene analogo alla codifica in bi dell immagine; nella praica, nel campo dei filmai digiali sono sae sviluppae ecniche specifiche, rese necessarie dalla mole di bi che si genererebbe codificando ogni foogramma di un segnale video in modo indipendene rispeo agli alri. 8

9 Vanaggi Le ecniche digiali, oggi dominani nella rasmissione o memorizzazione dell informazione (basi pensare alla elefonia mobile, al campo della regisrazione e riproduzione musicale, alle rasmissioni elevisive), sono desinae a divenire di uso esclusivo per diversi moivi. Uno dei più imporani è che la conversione dei segnali audio-video in un uguale formao (serie di bi), idenico a quello della rasmissione dai, ha uniformao ciò che in un sisema di elecomunicazioni deve essere rasferio da un puno all alro, creando la premessa per l impiego di un unica ree di elecomunicazioni per ui gli scambi di informazione: rasmissione dai, elefonia, TV, fax, canali musicali, videoconferenza, ecc. (fig. 2.19). Ree numerica Inerne, elefonia, TV, fax, musica, videoconferenza, ecc. Fig Ree numerica. Olre a quano deo, la rasmissione dell informazione audio-video in forma numerica ha di per sé numerosi vanaggi rispeo a quella analogica, ra i quali: il segnale rasmesso può essere ricosruio senza errori dal riceviore, purché la degradazione subia nella rasmissione non sia così grande da non permeere la correa inerpreazione delle cifre binarie ricevue; in paricolare è sempre possibile inerporre lungo il canale di rasmissione rigeneraori a disanze opporune, in modo da limiare la degradazione del segnale (fig. 2.20); il segnale può essere gesio mediane l uso di eleronica a componeni inegrai (fig. 2.21a), con evideni vanaggi nei cosi, nell affidabilià e nella manuenzione rispeo a quella a componeni discrei (fig. 2.21b); è possibile generare segnali che includono informazioni addizionali di qualsiasi ipo (si pensi ad es. alla riproduzione video in cui è possibile selezionare la lingua dell audio e dei sooioli); l informazione può essere criografaa, e cioè resa decodificabile solo mediane una chiave numerica, in mov 1() v 2() v 3() origine rigeneraore Fig Riconoscimeno e ricosruzione di un segnale digiale binario degradao. 9

10 do flessibile e senza perdia di qualià; il segnale può viaggiare su fibra oica, dove sono consenie rasmissioni a frequenza di cifra elevaissima. Tali noevoli vanaggi richiedono disposiivi di elaborazione e memorizzazione di complessià e presazioni superiori in confrono ai corrispondeni sisemi analogici; proprio per ale moivo le ecniche digiali, noe sin dagli anni 30, si sono impose solo nel momeno in cui in le risorse eleroniche e informaiche necessarie sono divenue disponibili a cosi convenieni. Fig Eleronica a) a componeni inegrai e b) a componeni discrei Canali rasmissivi Le informazioni scambiae mediane un sisema di elecomunicazioni sono affidae a grandezze fisiche di ipo e.m., che si propagano araverso un mezzo fisico denominao canale di rasmissione, con modalià che dipendono dalle caraerisiche del mezzo sesso; perano a differeni canali rasmissivi corrispondono onde e.m. dalle diverse proprieà. La ab. 2.5 mosra una classificazione delle modalià di rasmissione, indicando i canali uilizzai, la ipologia dei segnali in gioco, le relaive velocià di propagazione e il formao analogico o digiale dei segnali sessi; per compleezza vanno menzionae le guide d onda, uilizzae ad ala frequenza ( GHz) su brevissime disanze. canale di rasmissione segnale velocià di propagazione formao segnali linee di rasmissione ensione (ovvero correne) 1, , km/s analogico/digiale spazio campo e.m. a radiofrequenza (10 khz 100 GHz) km/s analogico/digiale fibre oiche campo e.m. a frequenza visibile ( GHz) km/s digiale Tab Classificazione delle modalià rasmissive in base al canale. Come si può osservare dalla ab. 2.5, un segnale viaggia in un canale rasmissivo alla velocià minima di km/s. Ricordando che la circonferenza erresre è pari approssimaivamene a km, un segnale che pare da un puno del globo è in grado di raggiungere gli anipodi in meno di 15 cenesimi di secondo. Anche se a ale piccolo riardo se ne sommano uleriori dovui a elaborazioni di vario ipo, si può affermare che la velocià di propagazione dei segnali e.m. è ale, in rapporo alle dimensioni del globo, da non produrre, per le comunicazioni che uilizzano collegameni erresri, alcun ipo di inconveniene dovuo al riardo (fig. 2.22a). Più in generale, si può affermare che l unico caso, nell ambio delle elecomunicazioni, in cui l uene comune può percepire il riardo dovuo alla sola propagazione, è quello di comunicazione ineraiva ramie saellie in orbia geosazionaria (ale da manenere fissa la posizione del saellie rispeo al suolo); poiché un ale ipo di saellie disa dalla Terra circa km, la propagazione di un segnale radio da superficie a superficie dura circa un quaro di secondo, con consegueni aese di circa mezzo secondo nella comunicazione Linee di rasmissione L insieme di due conduori meallici, coninui e isolai ra loro, è definio linea di rasmissione (fig. 2.23). Applicando una ensione ai capi della linea, si oiene la propagazione lungo la linea sessa di un onda e.m.; poiché il campo magneico prodoo nelle vicinanze dei conduori è rascurabile, il segnale che viaggia su una linea di rasmissione è usualmene considerao solo dal puno di visa elerico. La velocià dell onda di ensione, in dipendenza dal ipo di linea, assume un valore compreso nell inervallo 1, , km/s. Poiché lo spazio 10

11 ineressao dalla propagazione del segnale è delimiao dalla linea sessa, si parla di propagazione guidaa. Per cavo elerico si inende un insieme di conduori elerici opporunamene isolai e proei dall ambiene eserno (fig. 2.24). Un singolo cavo elerico può conenere una o più coppie di conduori, sino al limie di qualche migliaio. L operazione mediane la quale apparai disani ra loro sono collegai per mezzo di cavi elerici è denominaa cablaggio elerico (dal francese cable, cavo). conduori (a) (b) Fig Cavi elerici: (a) doppino rioro a 2 coppie (cavo simmerico); (b) coassiale Trasmissioni radio Le rasmissioni radio (dal laino radius, raggio) si basano sulla libera propagazione nello spazio di onde e.m., generae e rivelae mediane anenne rasmieni e riceveni (fig. 2.25); il mezzo rasmissivo in queso caso può essere il vuoo, alrimeni definio «eere», oppure un mezzo fisico a bassa conducibilià, come ad es. l amosfera. La velocià con la quale si propagano le onde e.m. nel vuoo è pari a c = km/s = m/s, valore che si può assumere valido, con piccolissima approssimazione, anche per la propagazione araverso l amosfera. Per moivi ecnici legai alla dimensione delle anenne e alla propagazione, le rasmissioni radio uilizzano segnali a radiofrequenza, ovvero con frequenza compresa ra 10 khz e 100 GHz. Poiché i segnali rasmessi non sono confinai nello spazio, si parla in queso caso di propagazione libera. anenna rasmiene onde radio anenna ricevene rasmeiore v 1() v 2() riceviore Fig Trasmissione radio I sisemi basai su rasmissione radio condividono lo sesso mezzo rasmissivo; perano, in generale, in un puno dello spazio possono essere preseni segnali radio di ogni genere (TV, canali audio, GSM, UMTS, ecc.). La non sovrapposizione dei segnali è garania dal seguene crierio: due sisemi radio sono separai se influiscono su regioni di spazio disine, oppure se i segnali emessi sono ali da poer essere disini singolarmene da un riceviore (fig. 2.26). Ques ulima proprieà è fondaa sul valore di una cera frequenza associaa a ciascuna rasmissione, come ben noo dall uilizzo dei servizi radio più comuni; in relazione a ale aspeo organismi nazionali e inernazionali sono preposi a emanare precise norme relaive all assegnazione delle frequenze. Un collegameno radio è subordinao quindi alle segueni condizioni: 1. la disanza ra il rasmeiore e il riceviore deve essere ale da consenire la comunicazione; 2. il rasmeiore e il riceviore devono essere d accordo, o più propriamene «in sinonia», sulla frequenza associaa al segnale. sisemi separai nella frequenza sisemi separai nello spazio Fig Separazione dei sisemi radio. 11

12 Fibre oiche La radiazione e.m. avene frequenza compresa nell inervallo Hz è ciò che più semplicemene chiamiamo luce. Tale radiazione può propagarsi all inerno di minuscoli cavi di vero denominae fibre oiche. Un sisema oico prevede l inerfacciameno della fibra con gli apparai eleronici mediane rasduori opoeleronici in grado di rasformare un segnale elerico digiale in impulsi luminosi, e viceversa (fig. 2.27). Analogamene che per le linee, la propagazione è del ipo guidao. rasmeiore v i() rasduore (ad es. diodo LED) segnale luminoso fibra rasduore (ad es. diodo PIN) v o() riceviore Fig Sisema oico. Un cavo oico è un insieme di fibre opporunamene rivesie e proee dall ambiene eserno (fig. 2.28). Un singolo cavo oico può conenere una o più fibre, sino al limie di qualche ceninaio. L operazione mediane la quale apparai disani ra loro sono collegai per mezzo di cavi oici è denominaa cablaggio oico. Come sarà punualizzao in successivi approfondimeni, i sisemi oici consenono solo comunicazioni numeriche; le frequenze di cifra consenie sono maggiori di quano non sia possibile oenere su linee di rasmissione o via radio. fibre Fig Cavo oico a due fibre Breve soria delle elecomunicazioni Informaica e Ciberneica F. Bacon descrive un cifrario che cosiuisce il primo esempio documenao di codifica dell informazione in forma binaria. R. L. A. Vala propone di rappresenare in numeri in forma binaria ai fini del calcolo auomaico J. V. Aanasoff realizza il primo elaboraore eleronico Nascono i primi grandi elaboraori: in Gran Breagna Colossus (rimaso segreo fino al 1975), negli sai Unii il più noo ENIAC. l UNIVAC, prodoo in serie dalla Remingon Rand, inaugura la prima generazione di compuer. Digial, Siemens, Sperry Rand e IBM producono elaboraori a ransisor di seconda generazione IBM inaugura con il Sisema 360 la erza generazione di compuer, basaa su microchip Ken Thompson sviluppa nei Bell Laboraories UNIX Inel 4004, basao su 2250 ransisor, è il primo microprocessore; inaugura la quara generazione di compuer Apple II è il primo Personal Compuer di successo commerciale Nasce il PC IBM, su Inel 8088 a 4,77 MHz, 64 kb di RAM e sisema operaivo Microsof DOS Apple inroduce il compuer Macinosh. 12

13 1985 Nasce Microsof Windows Linus Torvalds, basandosi su UNIX, realizza LINUX Nasce Windows a 32 bi Nascono Microsof Windows XP e Apple OS X. Fig L ENIAC aveva valvole collegae da saldaure a mano, pesava 30 onnellae, occupava lo spazio di 180 mq e consumava 150 kw Schema riassunivo Come sinesi dei paragrafi precedeni, in fig è riporao uno schema riassunivo in cui è descria, in una linea emporale, l evoluzione dei principali servizi di elecomunicazioni con riferimeno alle rei uilizzae. Si noino in paricolare la progressiva affermazione del formao digiale nel campo audio-video, e la endenza alla convergenza della quasi oalià dei servizi nell ambio di una ree inegraa nei servizi a larga banda (B-ISDN, Broadband ISDN) cablaa. Olre a ciò si possono ipoizzare, in una prospeiva a lungo ermine, la riconversione della ree elefonica e di quella elex e la possibile scomparsa delle rasmissioni radioelevisive analogiche; se ali ipoesi saranno verificae, enro la meà del prossimo secolo la oalià, o quasi, dei sisemi di elecomunicazione sarà di ipo numerico. 13

14 rei cellulari analogiche voce mobile voce FAX r. dai* rei cellulari digiali elefonia ree elefonica FAX voce FAX r. dai* *include acceso a Inerne e relaivi servizi (WWW, , ecc.) videoconferenza voce FAX videoconf. r. dai* ISDN a banda srea rasmissione dai ree elegrafica ree elex FAX r. dai* messaggi di eso rei dai pubbliche voce FAX videoconf. r. dai* radio TV B-ISDN radio ree radiofonica digiale radiodiffusione AM FM ree radiofonica analogica radio radio TV rei saelliari analogiche e digiali TV ree elevisiva analogica b/n colore TV TV ree elevisiva digiale Fig Evoluzione dei sisemi di comunicazione. 14

15 15

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