Sistemi di Telecomunicazione

Introduciamo brevemente quattro diversi punti di vista in cui è possibile inquadrare le problematiche di comunicazione: gli aspetti fisici, di elaborazione, di sistema, di rete, e di trasporto.

Aspetti fisici

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.

Aspetti sistemistici

Da un punto di vista sistemistico, 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

Questi fenomeni sono 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 particolare contesto, che rappresentano un indice di ``bontà'' del processo comunicativo. Tra queste grandezze possiamo citare il rapporto segnale rumore SNR e la probabilità di errore P_e, relative rispettivamente alle trasmissioni analogiche e numeriche; il ritardo medio, rilevante nel caso di trasmissioni a pacchetto; il tempo di fuori servizio, qualificante della affidabiltà dei sottosistemi di comunicazione.

Rete

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 vengo 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 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 di segnalazione 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;

Elaborazione terminale

Questa categoria comprende tutti gli aspetti legati alle trasformazioni operate sull'informazione ai due estremi del collegamento. L'importanza e la specificità di tali trasformazioni assume un rilievo sempre maggiore con l'evoluzione (in termini di miniaturizzazione e potenza di calcolo) dei dispositivi di elaborazione, in special modo per ciò che riguarda le trasmissioni numeriche.

Trasporto

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 ...

• di tempo, in cui lo stesso collegamento è utilizzato per più comunicazioni in base ad un uno schema di alternanza temporale;
• di frequenza, in cui le diverse comunicazioni occupano differenti regioni di frequenze, in uno stesso collegamento tra (ad esempio) due antenne;
• 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.

Controllo

Riguarda la corretta consegna del messaggio al destinatario, e coinvolge principalmente la gestione degli errori di tramissione di cui si è discusso a riguardo della codifica di canale, le problematiche di riassemblaggio delle comunicazioni inoltrate in forma di pacchetti distinti, e la gestione della segnalazione per ciò che riguarda l'adattamento dei procolli di instradamento alle condizioni di carico della rete.