Telecomunicazioni

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Le telecomunicazioni sono quell'insieme di strumenti utili alla trasmissione di segnali a distanza, allo scopo di comunicare. Nell'epoca moderna, questo processo quasi sempre riguarda la spedizione di un segnale elettromagnetico per mezzo di un trasmettitore elettrico, ma nei tempi passati poteva comprendere l'utilizzo di segnali di fumo o tamburi. Oggi le telecomunicazioni sono molto diffuse e strumenti che consentono la comunicazioni a lunga distanza come la radio o la televisione sono comuni in tutto il mondo. Esiste poi anche un vasto insieme di reti che collegano questi dispositivi, come le reti di computer, la rete telefonica, le reti televisive e radiofoniche. La comunicazioni attraverso Internet, come la posta elettronica o la messaggistica istantanea è solo un esempio di telecomunicazione.

I sistemi di telecomunicazione sono generalmente progettati dagli ingegneri delle telecomunicazioni. Tra i pionieri in questo campo sii ricordano Elisha Gray, Guglielmo Marconi e John Logie Baird. Recentemente l'utilizzo delle fibre ottiche ha notevolmente aumentato la banda disponibile per le comunicazioni intercontinentali, contribuendo a rendere più rapido e ricco l'utilizzo di Internet. Inoltre la televisione digitale ha consentito di ottenere trasmissioni ad alta definizione, eliminando molti dei difetti delle trasmissioni analogiche. Le telecomunicazioni sono una parte importante dell'economia mondiale e i ricavi dell'industria delle telecomunicazioni ammontano a circa il 3% del prodotto interno lordo mondiale.

Indice 1 Concetti chiave 2 Telecomunicazioni e società 3 Storia 3.1 Le prime telecomunicazioni 3.2 Telegrafo e Telefono 3.3 Radio e Televisione 3.4 Reti di computer e Internet 4 Telecomunicazioni in età moderna 4.1 Telefono 4.2 Radio e televisione 4.3 Internet 4.4 Local area networks 5 Voci correlate 6 Riferimenti 7 Bibliografia

[modifica] Concetti chiave

Etimologia

La parola telecomunicazione fu adattata dalla parola francese télécommunication. È un composto del prefisso greco tele- (τηλε-), che significa "lontano da" e del latino communicare, che significa 'condividere'.

Gli elementi di base di un sistema di telecomunicazione sono:

• un trasmettitore che prende l'informazione e la sonverte in un segnale da trasmettere
• un mezzo di trasmissione su cui il segnale è trasmesso
• un ricevitore che riceve e converte il segnale in informazione utile

Ad esempio consideriamo un sistema di trasmissione radio. In questo caso l'antenna della stazione è il trasmettitore, la radio è il ricevitore ed il mezzo trasmissivo è lo spazio libero. Spesso i sistemi di telecomunicazione sono bidirezionali ed idispositivi che li compongono si comportano sia come trasmettitori che come ricevitori; si dice cioè che sono [[[ricetrasmettitore|ricetrasmettitori]]. Un telefono cellulare è un esempio di ricetrasmettitore. La comunicazione su una linea telefonica è chiamata comunicazione punto punto, poiché avviene tra un trasmettitore ed un ricevitore, la comunicazione attraverso una stazione radio è chiamata broadcast (da uno a molti) poiché avviene tra un singolo trasmettitore ad alta potenza e numerosi ricevitori..^[1]

I segnali possono essere sia analogici che digitali. Un segnale analogico può assumere con continuità qualunque valore e l'informazione viene direttamente impressa su una qualche grandezza caratteristica del segnale (ampiezza, fase,etc.); al contrario in un segnale digitale l'informazione è codificata mediante un insieme di valori discreti che il segnale può assumere (ad esempio '1' e '0')^[2].

I dispositivi per le telecomunicazioni convertono diversi tipi di informazione, come il suono e le immagini, in segnali elettrici o ottici. I segnali elettrici tipicamente vengono trasportati attraverso un mezzo come il rame o direttamente in aria per mediante onde radio. I segnali ottici invece di solito sono veicolati mediante fibre ottiche o guide d'onda opportunamente progettate. Quando un segnale raggiunge la destinazione, il dispositivo al terminale di arrivo converte il segnale in un messaggio comprensibile, come il suono in un telefono, immagini su una televisione o parole sullo schermo di un computer.

Un insieme di trasmettitori, ricevitori o ricetrasmettitori che comunicano tra loro prende il nome di rete. Le reti digitali consistono di uno o più router necessario per convogliare l'informazione verso il giusto utente. Una rete analogica consiste invece di uno o più switch che stabiliscono una connessione tra due o più utenti. Per entrambe le tipologie di rete pùò essere necessario l'utilizzo di un ripetitore per amplificare o rigenerare un segnale quando questo viene trasmesso su lunghe distanze.

Un canale è l'unita fondamentale utilizzata per dividere un mezzo di trasmissione in modo che più flussi di informazione possano propagarsi contemporaneamente. Ad esempio una stazione radio può trasmettere a 96 MHz, mentre un'altra a 95 MHz. In questo caso il mezzo è stato diviso in frequenza e ciascun canale ha ricevuto una specifica frequenza su cui trasmettere. Alternativamente sarebbe stato possibile allocare a ciascuna stazione un intervallo temporale periodico su cui trasmettere; in questo caso si parla di divisione nel tempo (TDM, Time Division Multiplexing). Esistono poi altri modi di dividere un mezzo in canali, ad esempio facendo ricorso al CDM (Code Division Multiplexing).

La tecnica di variare un segnale per trasmettere informazione è nota come modulazione. La modulazione è un concetto chiave nelle telecomunicazioni ed è frequentemente usata per imprimere l'informazione associata ad un segnale su un altro. Nel campo delle comunicazioni digitali, la modulazione è usata per rappresentare su un segnale analogico un segnale digitale. Esistono diverse tecniche, ad esempio al modulazione di fase (PSK, Phase Shift Keying), o di frequenza (FSK, Frequency Shift Keying). Ad esempio il Bluetooth usa il PSK (vedi note)

Tuttavia la modulazione svolge anche un'altra funzione, ossia quella di aumentare la frequenza di un segnale analogico. Questo poiché un segnale tipicamente non è adatto ad essere trasmesso per lunghe distanze a causa della sua bassa frequenza. Quindi la sua infomrazione deve essere impressa su un segnale a frequenza maggiore (noto coem portante) prima della trasmissione. Ad esempio nel caso delle trasmissioni radio, il segnale acustico ha un banda di circa 20-25 kHz, ma prima di essere trasmessa l'informazione è modulata su una portante che nel caso dell'FM è dell'ordine di circa 100 MHz.

[modifica] Telecomunicazioni e società

le telecomunicazioni sono una parte importante di numerose società moderne. L'esistenza di una buona infrastruttura di telecomunicazioni è largamente riconosciuta come un successo importante di un paese, sia a livello micro- che macro-economico.

A livello microeconomico, numerose compagnie hanno sfruttato le telecomunicazioni per costruire imperi economici, come è evidente ad esempio nel caso del portale di vendita su internet Amazon.com, ma gli osservatori hanno notato che anche catene tradizionali, come Wal-Mart o Ikea hanno tratto benefici dal possedere una rete di telecomunicazioni superiore a quella dei loro concorrenti^[3]. Nella moderna società occidentale, l'utilizzo delle telecomunicazioni è fondamentale anche nelle attività di tutti i giorni, come ad esempio prenotare una pizza per telefono o chiamare l'idraulico. Anche comunità relativamente povere, ricorrono oggi alle telecomunicazioni per migliorare la loro vita quotidiana. Nel distretto di Narshingdi, in Bangladesh, gli abitanti di villaggi isolati utilizzano i telefoni cellulari per parlare direttamente con i grossisti ed ottenere prezzi migliori per le loro merci. In Costa d'Avorio i coltivatori di caffè utilizzano telefoni cellulari in comune per seguire le variazioni orarie del prezzo del caffè e vendere al prezzo migliore.^[4].

A livello macroeconomico, nel 2001 Lars-Hendrik Röller e Leonard Waverman hanno suggerito un l'esistenza di un legame causale tra l'esistenza di una buona infrastruttura di telecomunicazioni e crescita economica.^[5]. Pochi ormai negano l'esistenza di questo legame, anche se alcuni non concordano sulla sua natura causale^[6]. Tuttavia il fatto che le economie traggano benefici da una buona infrastruttura di telecomunicazioni è innegabile e per tale motivo è sempre maggiore la preoccupazione per il cosiddetto digital divide

Questa preoccupazione deriva dal fatto che l'accesso ai mezzi di telecomunicazione non è ugualmente suddiviso tra la popolazione mondiale. Una ricerca del 2003 a cura dell'International Telecommunication Union (ITU) ha rivelato che circa un terzo della nazioni ha meno di un abbonato alla telefonia cellulare per ogni 20 abitanti e circa un terzo delle nazioni a meno di un abbonato alla rete fissa ogni 20 abitanti. Per quanto riguarda l'accesso Internet, circa metà delle nazioni ha meno di una persona su 20 che goda di un accesso ad Internet. Da queste informazioni e da dati provenienti dalle scuole, l'ITU ha compilato l"Indice di Accesso Digitale" (Digital Access Index), che misura la capacità totale di un cittadino di accedere ed usare le tecnologie dell'informazione e della comunicazione. Utilizzando questo parametro, nazioni come la Svezia, la Danimarca e l'Islanda ricevono il voto più alto, mentre al fondo classifica si piazzano paesi africani come il Niger, il Burkina Faso ed il Mali^[7]

[modifica] Storia

[modifica] Le prime telecomunicazioni

Le prime forme di telecomunicazioni includevano i segnali di fumo e i tamburi. I tamburi erano utilizzati dai nativi in Africa, Guinea e Sud America, mentre i segnali di fumo sono stati introdotti dagli indigeni di Nord America e Cina. Contrariamente a quanto si pensa questi sistemi spesso non erano usati solo per segnalare la presenza di un campo, ma anche per scopi diversi.^[8][9].

Nel 1792 un ingegnere francese, Claude Chappe costruì il primo il primo telegrafo ottico tra Lilla e Parigi^[10].Tuttavia questo sistema di comunicazione necessitava di operatori con competenze molto elevate e costose torri, spesso ad intervalli tra i 10 ed i 30 chilometri. Di conseguenza l'ultima linea commerciale venne abbandonata nel 1880.

[modifica] Telegrafo e Telefono

Il primo telegrafo elettrico commerciale fu costruito da Sir Charles Wheatstone e Sir William Fothergill Cooke ed aperto il 9 Aprile 1839. Sia Wheatstone che Cooke consideravano il loro dispositivo un miglioramento del telegrafo elettromagnetico esistente e non un nuovo dispositivo.

Dall'altra parte dell'Oceano Atlantico, Samuel Morse sviluppò indipendentemente una versione del telegrafo elettrico, dimostrata senza successo il 2 Settembre 1837. Poco dopo Morse venne affiancato da Alfred Vail che sviluppò il registro, ossia un terminale per il telegrafo che integrava un dispositivo utile a registrare i messaggi su carta. Questo dispositivo fu dimostrato con successo il 6 Gennaio 1838 ^[11]. Il primo cavo telegrafico transatlantico fu completato il 27 Luglio 1866, consentendo così per la prima volta telecomunicazioni transatlantiche ^[12].

Il telefono fu inventato nel 1849 da Antonio Meucci. L'apparecchio da lui ideato fu il primo in grado di trasmettere la voce su una linea elettrica. Nel 1876, Alexander Bell creò in maniera indipendente un dispositivo simile in principio a quello di Meucci ma migliorato in alcuni aspetti. Bell brevettò il suo telefono (a differenza di Meucci che non fu mai in grado di farlo per problemi economici) e diede l'impulso decisivo alla nascita della telefonia. I primi servizi telefonici commerciali furono inaugurati nel 1878 3 nel 1879 sui due lati dell'Atlantico, nelle città di New Heaven e Londra^[13][14].

[modifica] Radio e Televisione

Nel 1832, James Lindsay diede una dimostrazione in classe della telegrafia senza fili ai suoi studenti. Nel 1854 egli fu in grado di dimostrare una trasmissione attraverso l'estuario del Tay da Dundee a Woodhaven, su una distanza di due miglia, usando l'acqua come mezzo di propagazione ^[15]. Nel dicembre del 1901, Guglielmo Marconi stabilì una comunicazione senza fili tra St. John's (Canada) e Poldhu (Inghilterra), ottenendo il premio Nobel per la Fisica nel 1909 (che divise con Karl Braun)^[16].

Il 25 Marzo del 1925, John Logie Baird per la prima voltà dimostrò la trasmissione di immagini in movimento al centro commerciale londinese Selfridges. L'apparecchio di Baird di basava sul disco di Nipkow e divenne quindi noto come televisione meccanica; tale dispositivo pose le basi per gli esperimenti di trasmissione della BBC (British Broadcasting Corporation), iniziati il 30 Settembre, 1929 ^[17]. Tuttavia la gran parte delle televisioni del ventesimo secolo si basa sul tubo catodico inventato da Karl Braun. La prima versione di tale televisione in grado di ottenere risultati promettenti fu prodotta da Philo Farnsworth e dimostrata alla sua famiglia il 20 Settembre 1927.

[modifica] Reti di computer e Internet

L'11 Settembre 1940, George Stibitz riuscì per la prima volta ad inviare un problema usando la telescrivente al Calcolatore di Numeri Complessi a New York e ricevere i risultato al Dartmouth College in New Hampshire^[18]. Questa configurazione, che prevedeva un computer centrale (o mainframe) e terminali remoti privi di capacità di calcolo rimase popolare per tutti gli anni '50. Tuttavia non fu prima degli anni '60 che i ricercatori cominciarono ad investigare la commutazione a pacchetto, una tecnologia che consentiva di inviare piccole quantità di dati a diversi computer, senza passare per un mainframe centralizzato. Una rete di quattro nodi venne per la prima volta realizzata e testata il 5 Dicembre 1969; questa rete prese in seguito il nome di ARPANET e nel 1981 arrivò a mettere in comunicazione 213 nodi^[19].

lo sviluppo di ARPANET si basò sul meccanismo delle RFC (Request For Comments, Richiesta di commenti) ed il 7 Aprile 1969, fu pubblicata la RFC 1. Questo processo è importante poiché ARPANET in seguito si fuse con altre reti per dare vita ad Internet e numerosi protocolli su cui oggi Internet si basa furono scpecificati mediante il meccanismo delle RFC. Nel settembre del 1981, la RFC 791 introdusse l'Internet Protocol versione 4 (IPv4) e la RFC 793 introdusse il Transmission Control Protocol (TCP), dando così vita al protocollo TCP/IP su cui poggia la gran parte di Internet.

Tuttavia non tutti gli sviluppi importanti di Internet avvennero tramite le RFC. Due popolari protocolli di livello 2 per reti locali (LAN, Local Area Network) comparvero negli anni '70. Il 29 Ottobre 1974, Olof Soderblom richiese di brevettare per il protocollo token ring; nel Luglio 1976, un articolo sul protocollo Ethernet fu pubblicato da Robert Metcalfe e David Boggs per la rivista And a paper on the Ethernet protocol was published by Robert Metcalfe and David Boggs in the July 1976 issue of Communications of the ACM^[20]. Questi protocolli sono discussi in maggio dettaglio nella prossima sezione.

[modifica] Telecomunicazioni in età moderna

[modifica] Telefono

In un sistema telefonico fisso tradizionale, il chiamante è connesso con la presona con cui vuole parlare, mediante switch posti nelle varie centrali telefoniche. Gli switch formano una connessione tra due utenti ed il settaggio degli switch avviene elettronicamente quando il chiamante digita il numero, grazie agli impulsi o ai toni generati dal telefono del chiamante. Una volta che la connessione è creata, la voce del chiamante è trasformata in un segnale elettrico mediante un piccolo microfono posto nel apparecchio telefonico. Questo segnale elettrico viaggia quindi attraverso i vari switch nella rete fino all'utente posto all'altro capo, dove il segnale viene ritrasformato in onde sonore da uno speaker. Questa connessione elettrica funziona in entrambe le direzioni, consentendo agli utenti di comunicare.

I telefoni fissi in numerose case funzuionano esattamente in questo modo; la voce del parlante determina cioè direttamente il voltaggio del segnale. Chiamate su brevi distanze possono essere trattate da un capo all'altro come segnali analogici; tuttavia generalmente i fornitori di servizi telefonici convertono i segnali in digitale (in modo trasparente all'utente) allo scopo di rendere migliore la trasmissione e l'instradamento, prima di riconvertirli in segnali analogici per la ricezione. Il vantaggio e che la voce digitalizzata può viaggiare ad un costo minore, insieme ai dati generati dal traffico Internet, e soprattutto che i segnali digitali possono essere riprodotti perfettamente in comunicazioni su lunghe distanze, a differenza dei segnali analogici che sono inevitabilmente affetti dal rumore.

L'arrivo dei telefoni cellulari ha avuto un impatto significativo sulle reti telefoniche. La sottoscrizione di abbonamenti o carte prepagate per telefoni cellulari ha ormai superato il numero di abbonati alla rete fissa in numerosi mercati. Le vendite di cellulari nel 2005 è stata pari a 816.6 milioni di unità, così suddivise tra Asia/Pacifico 204 milioni, Europa Occidentale 164 milioni, Centro Europa, Medio Oriente ed Africa 153,5 milioni, Nord America 148 milioni ed America Latina 102 milioni^[21]. In termini di tasso di crescita, l'Africa ha superato tutti gli altri mercati con un progresso del 58,2% tra il 1999 ed il 2005^[22].

Si è poi verificato un altro cambiamento radicale nelle comunicazioni telefoniche, invisibile ai comuni utenti. A cominciare dalla messa in opera del sistema TAT-8 del 1988, gli anni '90 hanno visto la generale adozione di sistemi di telecomunicazione basati sulle fibre ottiche. Il vantaggio nell'utilizzo delle fibre consiste nel drastico aumento della capacità di trasportare dati. Il TAT-8 stesso era in grado di trasportare 10 volte le telefonate dell'ultimo sistema basato su rame e i sistemi moderni hanno una capacità fino a 25 volte superiore^[23]. Questo enorme aumento della capacità di trasporto è dovuto a numerosi fattori: Innanzitutto le fibre ottiche sono molto più piccole delle tecnologie che hanno soppiantato; inoltre non risentono di interferenze elettromagnetiche, il che consente di affasciare anche centinaia di fibre in un solo cavo. Ma soprattutto il vantaggio della fibra sta nel fatto che la sua banda di trasmissione è centinaia di volte superiore a quella del rame e quindi è possibile trasmettere decine e decine di canali su una singola fibra ^[24].

Il protocollo di rete attualmente utilizzato in queste reti è l'ATM (Asynchronous Transfer Mode), che consente di creare canali di comunicazione da capo a capo e di associare ad essi una quantità di risorse messe a disposizione dalla rete; in questo modo è possibile essere sempre sicuri che una volta accettata la chiamata, essa sarà caratterizzata da alcuni parametri (ritardo massimo, banda) constanti lungo tutta la chiamata. Nel caso la rete non sia in grado di riservare tali risorse, semplicemente la chiamata viene scartata. In futuro tuttavia è probabile che anche le chiamate telefoniche vengano gestite mediante protocolli di comunicazione a commutazione di pacchetto; questa tendenza è già oggi visibile con l'imporsi delle cosiddette tecnologie VoIP.

[modifica] Radio e televisione

L'industria dei media sta affrontando un importante punto di svolta nella sua evoluzione, ossia il passaggio dalla trasmissione analogica a quella digitale. Il vantaggio principale dell'utilizzo di trasmissioni digitali sta ancora una volta nella intrinseca robustezza al rumore del digitale. In altre parole il digitale consente di evitare i tipici effetti del rumore, come ad esempio il ghosting delle immagini video o il fruscio della voce nelle radio. Questo poiché i segnali digitali sono semplici cifre binarie e quindi piccole variazioni dovute al rumore sono filtrate dalla decisione a soglia al ricevitore. per fare un semplice esempio, se il messaggio binario 1011 viene trasmesso mediante un segnale con ampiezza [1 0 1 1] e viene ricevuto come un segnale con ampiezza [0,1 0,2 1,1 0,8], la sequenza decisa sarà quella corretta, ossia 1011. Se il rumore è molto elevato tuttavia anche questa strategia fallisce. In questo caso è possibile utilizzare dei codici FEC (Forward Error Correction) in grado di correggere uno o più errori consecutivi dovuti al rumore.

Nella trasmissione televisiva digitale esistono tre diversi standard in competizione, ognuno dei quali utilizza lo standard MPEG-2 per la codifica video: l' ATSC, che utilizza il Dolby Digital AC-3 per la compressione audio ed una modulazione di ampiezza a banda vestigiale 8VSB; il DVB usa tipicamente l'MPEG-1 per l'audio ma non ha uno standard, mentre per la modulazione ricorre all'OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing); infine l' ISDB, in cui la modulazione è ancora OFDM e come formato di compressione audio si fa uso dell'MPEG-2.

Nella trasmissione di audio digitale, gli standard sono molto più unificati. Quasi tutti i paesi utilizzano lo standard Digital Audio Broadcasting (DAB, noto anche come standard [Eureka 147]]). L'unica eccezione sono gli Stati Uniti, che hanno deciso di adottare l'HD Radio. Il vantaggio di quest'ultimo standard sta nel fatto che la tecnica di modulazione impiegata consente di modulare il segnale sulle esistenti trasmissioni analogiche (AM ed FM), evitando così la necessità di allocare nuove bande per le trasmissioni digitali. Non stante i nomi diversi, entrambi gli standard si basano sulla modulazione OFDM. Per quanto riguarda la compressione audio, il DAB come il DVB utilizza l'MPEG-1, mentre l' HD Radio usa l'High-Definition Coding.

Tuttavia, nonostante l'imminente passaggio al digitale, i ricevitori analogici rimangono molto diffusi. La TV analogica è praticamente ancora trasmessa in tutte le nazioni (gli Stati Uniti prevedono il passaggio nel Febbraio del 2009). Per la TV analogica esistono tre standard, noti come PAL, NTSC e SECAM. I fondamenti di PAL e NTSC sono molto simili: una sottoportante modulata QAM (Quadrature Amplitude Modulation) che trasporta l'informazione sulla crominanza è aggiunta al segnale video che trasporta la luminanza a formare un segnale CVBS (Composite Video Baseband Signal). D'altra parte il SECAM utilizza uno schema a modulazione di frequenza sulla suo sottoportante per il colore. Il PAL si differenzia dall'NTSC per il fatto che la fase delle componenti dei colori del segnale video è rovesciata allo scopo di correggere gli errori di fase. Per la trasmissione radio, l'ostacolo principale all'adozione degli standard digitali sta nel fatto che i ricevitori digitali hanno un costo ancora diverse volte superiore a quello dei ricevitori analogici.

[modifica] Internet

Secondo le stime, circa il 15,7% della popolazione mondiale ha accesso ad Internet. La percentuale maggiore si riscontra in Nord America (68,6%), Oceania (52,6%) ed Europa (36,1%)^[25] . In termini di accesso a banda larga, i paesi in testa alle classifiche sono[ [Islanda]] (26,7%), Corea del Sud (25,4%) e l'Olanda (25.3%) ^[26].

La natura stessa della comunicazioni tra computer porta ad utilizzare un approccio a strati, in cui ogni livello protocollare sia largamente indipendente sagli altri. Questo consente di avere protocolli di basso livello che possono essere modificati secondo le proprie esigenze, lasciando inalterati i protocolli di livello superiore, posto che un numero limitato di funzioni sia comunque garantito. Un esempio pratico dell'importanza di questo principio è il fatto che un browser può connettersi ad Internet utilizzando lo stesso codice, sia che sia connesso tramite una ADSL, che tramite una rete Ethernet o una rete Wi-fi. Spesso per catalogare un protocollo in termini di basso/alto livello, si fa riferimento alla pila OSI, un modello proposto nel 1983 come primo passo di un percorso utopistico per la creazione di un insieme di protocolli di rete universalmente accettato ^[27]. Il modello è riprodotto nella figura a destra. È tuttavia importante sottolineare che il modello OSI, pur non essendosi mai tradotto in un'implementazione pratica, è molto utile per descrivere i moderni protocolli; anche i protocolli sui quali si basa Internet possono essere classificati alla luce di tale modello, anche se di fatto non lo seguono alla lettera.

Nel caso di Internet, il mezzo fisico ed il protocollo di data link (ossia i primi due livelli della pila OSI) possono variare numerose volte lungo il tragitto che un pacchetto percorre. Nella maggior parte dei casi Internet viaggia su fibre ottiche utilizzando il protocollo di datalink ATM (Asnchronous Transfer Mode), ma è possibile anche che il traffico Internet viaggi su aria o rame, utilizzando protocolli come Ethernet, Wi-Fi e PPP.

A livello di rete, la standardizzazione aumenta con l'adozione dell'IP (internet Protocol) per l'indirizzamento logico. Per il World Wide Web, questi indirizzi IP sono derivati da una forma umanamente leggibile (es. 72.14.207.99 è ottenuto da www.google.com) mediante il DNS (Domain Name System). Al momento la versione di IP più comunemente utilizzata è la 4, ma già da alcuni anni, il passaggio alla versione 6 è considerato inevitabile ed imminente; il vantaggio principale di tale versione sta nell'elevato numero di indirizzi disponibili (3.40 × 10³⁸ indirizzi rispetto ai 4.29 × 10⁹ dell'IPv4) che promette di risolvere i problemi di scarsità evidenziatisi a partire dagli anni '90. Inoltre la versione 6 supporta nativamente sistemi di sicurezza tramite IPsec e meccanismi di QoS (Quality of Service). A livello di trasporto la maggior parte di applicazioni utilizza il TCP (Transmission Control Protocol) o l'UDP ([User Datagram Protocol) . Nel caso del TCP, i pacchetti che vengano persi durante la trasmissione vengono rispediti e riordinati, prima di essere presentati ai livelli superiori; in questo modo è anche possibile eliminare gli eventuali pacchetti duplicati. Al contrario nel caso dell'UDP i pacchetti non vengono riordinati e nel caso di perdite non sono ritrasmessi. Sia i pacchetti TCP che UDP trasportano il numero di porta per specificare a quale applicazione o a quale processo il pacchetto debba essere indirizzato^[28]. Poichè taluni protocolli di livello applicazione utilizzano porte standard, è possibile per gli amministratori di rete limitare o favorire il flusso di traffico verso specifiche porte.

Al di sopra del livello di trasporto, esistono diversi protocolli che sono difficili da catalogare nel livello di sessione o presentazione, ma che sono largamente diffusi; in particolare l'SSL (Secure Sockets Layer) ed il TLS (Transport Layer Security). Questi protocolli assicurano che i dati in transito sulla rete rimangono completamente riservati. Tali protocolli utilizzano la crittografia asimmetrica per scambiarsi una chiave comune e successivamente proteggono i dati mediante crittografia simmetrica. Un altro protocollo di difficile posizionamento nella pila OSI è l'RTP (Real-time Transport Protoco), utilizzato principalemte per il trasporto di audio o video in streaming^[29].. Infine a livello di applicazione, esistono numerosi protocolli che dovrebbero risultare familiari agli utenti Internet, ossia l'HTTP per la navigazione, il [POP3]] per la posta elettronica, l'FTP per il trasferimento di dati, e SIP per la tele e la video conferenza.

[modifica] Local area networks

Nonostante la crescita di Internet, le caratteristiche delle LAN (Local Area Network, Rete Locale) che misurano al più pochi chilometri, rimangono distinte.

Nella metà degli anni '80, sono emersi numerosi protocolli pensati per colmare il vuoto tra il livello data link e quello applicazione della pila OSI. Tra di essi i principali sono Appletalk, IPX e NetBIOS, con la predominanza di IPX all'inizio degli anni '90, dovuta in particolare al suo utilizzo in MS-DOS. All'epoca il TCP/IP già esisteva, ma il suo utilizzo era limitato agli enti governativi ed alle grandi aziende^[30]. La rapida adozione di Internet tuttavia portò alla nascita di numerose LAN legate alla nuova rete e di conseguenza all'adozione anche nelle LAN dei due principali protocolli Internet. Il passaggio al TCP/IP fu aiutato dall'introduzione di alcune tecnologie, come il DHCP, che consente ai nodi di configurare autonomamente il proprio indirizzo IP; tale funzionalità era infatti standard nelle suite AppleTalk/IPX/NetBIOS.

Tuttavia è a livello datalink che le moderne reti locali differiscono da Internet. Mentre per le reti più grandi i tipici protocolli di livello 2 sono l'ATM e l'MPLS (Multiprotocol Label Switching), per le reti locali sono utilizzati il Token Ring e soprattutto l'Ethernet; i protocolli per le LAN differiscono dai primi poiché sono più semplici (non offrono alcuni servizi come il supporto del QoS) ed offrono meccanismi di prevenzione delle collisioni (ossia evitano o limitano la contemporanea trasmissione di più pacchetti in contemporanea). Entrambe queste differenza consentono di ridurre i costi legati alla creazione della rete. Ad esempio l'assenza di QoS consente di utilizzare router più semplici e nello stesso tempo tale servizio non è strettamente necessario in una rete locale. Inoltre la prevenzione delle collisioni consente a più di due nodi di condividere un mezzo trasmissivo, riducendo i costi. Nonostante Ethernet e Token Ring abbiano differenti formati di trama (frame),. la differenza principale tra i due protocolli sta nel meccanismo di prevenzione delle collisioni.Nel Token Ring un gettone (token) viene fatto circolare tra i nodi e solo il nodo che detiene il gettone può trasmettere. È necessaria quindi la gestione del token in modo che non vada perso o duplicato, tuttavia in questo modo le collisioni sono impossibili. Al contrario nell'Ethernet, tutti i nodi possono comunicare se ritengono che il canale sia libero, ma i nodi devono ascoltare il canale in modo da poter rilevare le collisioni e sospendere la comunicazione per un tempo casuale^[31].

Nonostante la discreta popolarità del Token Ring negli anni '80 e '90, con l'avvento del ventunesimo secolo, la maggior parte delle reti locali si basa ormai sullo standard Ethernet. A livello fisico la maggior parte delle implementazioni si Ethernet utilizza cavi in rame (come le diffuse reti 10BASE-T). Alcune implementazioni iniziali usavano invece il cavo coassiale. Alcune implementazioni (specialmente quelle ad alta velocità) usano invece le fibre ottiche. Le fibre si prevede avranno un ruolo fondamentale nel nuovo standard 10 gigabit Ethernet^[32]. Quando si utilizzano le fibre ottiche, è necessario distinguere tra la fibre multimodo e le fibre singolo modo, Le prime sono fibre in cui il mezzo trasmissivo è più largo; ne consegue che la produzione è meno costosa ma la banda offerta è minore e l'attenuazione è maggiore.

[modifica] Voci correlate

• Televisione
• Telefono
• Internet
• Fibra ottica

[modifica] Riferimenti

[modifica] Bibliografia

• A.S. Tanenbaum, "Reti di computer", Prentice Hall International - UTET, 1997
• A. Bruce Carlson, Paul B. Crilly, e Janet C. Rutledge: Communication systems, 4^ edizione, McGraw Hill, 2002.