Telecomunicazione

La telecomunicazione è la trasmissione di segni, segnali, messaggi, parole, scritti, immagini e suoni o informazioni di qualsiasi natura tramite fili , radio , sistemi ottici o altri sistemi elettromagnetici . ^{[1] [2] Le} telecomunicazioni si verificano quando lo scambio di informazioni tra i partecipanti alla comunicazione include l’uso della tecnologia . Viene trasmesso elettricamente su supporti fisici, come cavi o radiazioni elettromagnetiche . ^{[3] [4] [5] [6] [7] [8]}Tali percorsi di trasmissione sono spesso suddivisi in canali di comunicazione che offrono i vantaggi del multiplexing . Poiché il termine latino communicatio è considerato il processo sociale di scambio di informazioni, il termine telecomunicazioni è spesso usato nella sua forma plurale perché coinvolge molte tecnologie diverse. ^[9]

I primi mezzi di comunicazione su una distanza comprendevano segnali visivi, come fari , segnali di fumo , telegrafo del semaforo , segnali di segnalazione ed eliografi ottici . ^[10] Altri esempi di comunicazione interurbana pre-moderna includevano messaggi audio come colpi di tamburo codificati , trombe a soffio di polmoni e fischi rumorosi. Le tecnologie del 20 ° e 21 ° secolo per la comunicazione a lunga distanza di solito coinvolgono tecnologie elettriche ed elettromagnetiche, come telegrafo , telefono e teleprinter , reti , radio ,trasmissione a microonde , fibre ottiche e satelliti per le comunicazioni .

Una rivoluzione nella comunicazione wireless è iniziata nel primo decennio del 20 ° secolo con gli sviluppi pionieristici nelle comunicazioni radio di Guglielmo Marconi , che ha vinto il Premio Nobel per la fisica nel 1909. Altri importanti inventori e sviluppatori pionieristici nel campo delle telecomunicazioni elettriche ed elettroniche includono Charles Wheatstone e Samuel Morse(inventori del telegrafo ), Alexander Graham Bell (inventore del telefono), Edwin Armstrong e Lee de Forest (inventori della radio), nonché Vladimir K. Zworykin ,John Logie Baird e Philo Farnsworth (alcuni degli inventori della televisione ).

Etimologia

La parola telecomunicazione è un composto del prefisso greco tele (τηλε), che significa lontano , lontano o lontano , ^[11] e il latino communicare , che significa condividere . Il suo uso moderno è adattato dal francese, ^[7] perché il suo uso scritto è stato registrato nel 1904 dall’ingegnere e romanziere francese Édouard Estaunié . ^[12] [13] Comunicazionefu usato per la prima volta come parola inglese nel tardo XIV secolo. Proviene dall’antica comunicazione francese (14c., Comunicazione francese moderna), dal latino communicationem (nominativo communicatio), nome dell’azione dal passato participio stem di communicare “condividere, dividere, comunicare, impartire, informare; unire, unire, partecipare in, “letteralmente” per rendere comune, “da communis”. ^[14]

Storia

Beacon e piccioni

Nel Medioevo, le catene di beacon venivano comunemente usate sulle colline come mezzo per trasmettere un segnale. Catene di luci hanno sofferto l’inconveniente che potevano solo passare un singolo bit di informazioni, quindi il significato del messaggio come “il nemico è stato avvistato” doveva essere concordato in anticipo. Un esempio notevole del loro uso fu durante l’ Armada spagnola , quando una catena di segnali trasmetteva un segnale da Plymouth a Londra. ^[18]

Nel 1792, Claude Chappe , un ingegnere francese, costruì il primo sistema di telegrafia visuale fissa (o linea semaforica ) tra Lille e Parigi. ^[19] Tuttavia il semaforo ha sofferto della necessità di operatori qualificati e torri costose ad intervalli di dieci o trenta chilometri (da sei a diciannove miglia). Come risultato della concorrenza dal telegrafo elettrico, l’ultima linea commerciale fu abbandonata nel 1880. ^[20]

Telegrafo e telefono

Sir Charles Wheatstone e Sir William Fothergill Cooke inventarono il telegrafo elettrico nel 1837. ^[21] Il 25 luglio 1837 il primo telegrafo elettrico commerciale fu dimostrato da William Fothergill Cooke, un inventore inglese, e da Charles Wheastone, uno scienziato inglese. ^[22] Entrambi gli inventori consideravano il loro dispositivo un “miglioramento del telegrafo elettromagnetico [esistente]” non come un nuovo dispositivo. ^[23]

Samuel Morse ha sviluppato in modo indipendente una versione del telegrafo elettrico che ha dimostrato senza successo il 2 settembre 1837. Il suo codice rappresentava un importante progresso rispetto al metodo di segnalazione di Wheatstone. Il primo cavo telegrafico transatlantico fu completato con successo il 27 luglio 1866, consentendo per la prima volta le telecomunicazioni transatlantiche. ^[24]

Il telefono convenzionale fu inventato in modo indipendente da Alexander Bell ed Elisha Gray nel 1876. ^[25] Antonio Meucci inventò il primo dispositivo che consentiva la trasmissione elettrica della voce su una linea nel 1849. Tuttavia il dispositivo di Meucci aveva un piccolo valore pratico perché faceva affidamento sul effetto elettrofonico e quindi richiedeva agli utenti di mettere il ricevitore in bocca per “sentire” ciò che veniva detto. ^[26] I primi servizi telefonici commerciali furono istituiti nel 1878 e nel 1879 su entrambe le sponde dell’Atlantico nelle città di New Haven e Londra. ^[27] [28]

Radio e televisione

A partire dal 1894, l’inventore italiano Guglielmo Marconi iniziò a sviluppare una comunicazione senza filo sfruttando il fenomeno delle onde radio , scoperto da allora , che mostrava nel 1901 che potevano essere trasmessi attraverso l’Oceano Atlantico. ^[29] Questo fu l’inizio della radiotelegrafia via radio. La voce e la musica sono state dimostrate nel 1900 e nel 1906, ma hanno avuto scarso successo. La prima guerra mondiale accelerò lo sviluppo della radio per le comunicazioni militari . Dopo la guerra, la trasmissione radiofonica commerciale AM iniziò negli anni ’20 e divenne un importante mezzo di massa per l’intrattenimento e le notizie. seconda guerra mondialedi nuovo accelerato lo sviluppo della radio per scopi bellici di comunicazione aerea, terrestre, di navigazione radio e radar. ^[30] Lo sviluppo delle trasmissioni radio FM stereo avvenne negli anni Trenta negli Stati Uniti e spostò l’AM come standard commerciale dominante negli anni ’60 e negli anni ’70 nel Regno Unito. ^[31]

Il 25 marzo 1925, John Logie Baird fu in grado di dimostrare la trasmissione di immagini in movimento al grande magazzino londinese Selfridges . Il dispositivo di Baird faceva affidamento sul disco Nipkow e divenne così noto come la televisione meccanica . Costituì la base di trasmissioni sperimentali fatte dalla British Broadcasting Corporation a partire dal 30 settembre 1929. ^[32] Tuttavia, per la maggior parte delle televisioni del XX secolo dipendeva dal tubo a raggi catodici inventato da Karl Braun . La prima versione di un tale televisore per mostrare la promessa fu prodotta da Philo Farnsworth e dimostrata alla sua famiglia il 7 settembre 1927.^[33] Dopo la seconda guerra mondiale , furono ripresi gli esperimenti in televisione che erano stati interrotti, e divenne anche un importante mezzo di trasmissione per l’home entertainment.

Computer e Internet

L’11 settembre 1940, George Stibitz trasmise problemi per il suo Calcolatore numerico complesso a New York usando un telescrivente , e ricevette i risultati calcolati dal Dartmouth College nel New Hampshire . ^[34] Questa configurazione di un computer centralizzato ( mainframe ) con terminali muti remoti è rimasta popolare fino agli anni ’70. Tuttavia, già negli anni ’60, i ricercatori hanno iniziato a studiare il cambio di pacchetto , una tecnologia che invia un messaggio in porzioni alla sua destinazione in modo asincrono senza passare attraverso un mainframe centralizzato. Una rete a quattro nodi è emersa il 5 dicembre 1969, costituendo l’inizio di ARPANET, che nel 1981 era cresciuto fino a 213 nodi. ^[35] ARPANET alla fine si è fusa con altre reti per formare Internet . Mentre lo sviluppo di Internet era al centro dell’Internet Engineering Task Force (IETF) che ha pubblicato una serie di documenti Request for Comment , altri avanzamenti di rete si sono verificati in laboratori industriali, come lo sviluppo della rete locale (LAN) di Ethernet (1983) e il protocollo token ring (1984).

Concetti chiave

La moderna telecomunicazione si basa su una serie di concetti chiave che hanno sperimentato uno sviluppo e un perfezionamento progressivi in ​​un periodo di oltre un secolo.

Elementi di base

Le tecnologie di telecomunicazione possono essere principalmente suddivise in metodi cablati e wireless. Nel complesso, tuttavia, un sistema di telecomunicazione di base consiste di tre parti principali che sono sempre presenti in una forma o nell’altra:

• Un trasmettitore che prende le informazioni e le converte in un segnale .
• Un mezzo di trasmissione , chiamato anche il canale fisico che trasporta il segnale. Un esempio di questo è il “canale di spazio libero” .
• Un ricevitore che prende il segnale dal canale e lo converte in informazioni utilizzabili per il destinatario.

Ad esempio, in una stazione radiofonica il grande amplificatore di potenza della stazione è il trasmettitore; e l’ antenna di trasmissione è l’interfaccia tra l’amplificatore di potenza e il “canale di spazio libero”. Il canale di spazio libero è il mezzo di trasmissione; e l’antenna del ricevitore è l’interfaccia tra il canale dello spazio libero e il ricevitore. Successivamente, il ricevitore radio è la destinazione del segnale radio, ed è qui che viene convertito da elettricità a suono per le persone da ascoltare.

A volte i sistemi di telecomunicazione sono “duplex” (sistemi a due vie) con una singola scatola di elettronica che funziona sia come trasmettitore che come ricevitore, o come ricetrasmettitore . Ad esempio, un telefono cellulare è un ricetrasmettitore. ^[36] L’elettronica di trasmissione e l’elettronica del ricevitore all’interno di un ricetrasmettitore sono in realtà abbastanza indipendenti l’una dall’altra. Questo può essere facilmente spiegato dal fatto che i trasmettitori radio contengono amplificatori di potenza che funzionano con potenze elettriche misurate in watt o kilowatt , ma i ricevitori radio si occupano di potenze radio misurate in microwatt o nanowatt. Pertanto, i ricetrasmettitori devono essere attentamente progettati e costruiti per isolare i loro circuiti ad alta potenza e il loro circuito a bassa potenza l’uno dall’altro, in modo da non causare interferenze.

La telecomunicazione su linee fisse è chiamata comunicazione punto-punto perché è tra un trasmettitore e un ricevitore. La telecomunicazione attraverso le trasmissioni radiofoniche è detta trasmissione broadcast perché si trova tra un potente trasmettitore e numerosi ricevitori radio a bassa potenza ma sensibili. ^[36]

Le telecomunicazioni in cui più trasmettitori e ricevitori multipli sono stati progettati per cooperare e per condividere lo stesso canale fisico sono chiamati sistemi multiplex . La condivisione di canali fisici utilizzando il multiplexing offre spesso riduzioni dei costi molto elevate. I sistemi multiplati sono disposti in reti di telecomunicazione e i segnali multiplati vengono commutati ai nodi attraverso il ricevitore terminale di destinazione corretto.

Comunicazioni analogiche e digitali

Segnali di comunicazione possono essere trasmessi mediante segnali analogici o segnali digitali . Esistono sistemi di comunicazione analogici e sistemi di comunicazione digitale . Per un segnale analogico, il segnale viene variato continuamente rispetto alle informazioni. In un segnale digitale, l’informazione è codificata come un insieme di valori discreti (ad esempio, un insieme di uno e zero). Durante la propagazione e la ricezione, le informazioni contenute nei segnali analogici saranno inevitabilmente degradate da rumore fisico indesiderato . (L’uscita di un trasmettitore è priva di disturbi per tutti gli scopi pratici.) Comunemente, il rumore in un sistema di comunicazione può essere espresso come somma o sottrazione dal segnale desiderabile in unmodo casuale . Questa forma di rumore è chiamata rumore additivo , con la consapevolezza che il rumore può essere negativo o positivo in momenti diversi di tempo. Il rumore che non è rumore additivo è una situazione molto più difficile da descrivere o analizzare, e questi altri tipi di rumore verranno omessi qui.

D’altra parte, a meno che il disturbo del rumore additivo superi una certa soglia, le informazioni contenute nei segnali digitali rimarranno intatte. La loro resistenza al rumore rappresenta un vantaggio chiave dei segnali digitali rispetto ai segnali analogici. ^[37]

Reti di telecomunicazione

Una rete di telecomunicazioni è una raccolta di trasmettitori, ricevitori e canali di comunicazione che inviano messaggi l’uno all’altro. Alcune reti di comunicazione digitale contengono uno o più router che lavorano insieme per trasmettere informazioni all’utente corretto. Una rete di comunicazione analogica è costituita da uno o più switch che stabiliscono una connessione tra due o più utenti. Per entrambi i tipi di rete, i ripetitori potrebbero essere necessari per amplificare o ricreare il segnale quando viene trasmesso su lunghe distanze. Questo per combattere l’ attenuazione che può rendere il segnale indistinguibile dal rumore. ^[38] Un altro vantaggio dei sistemi digitali rispetto a quelli analogici è che la loro uscita è più facile da memorizzare in memoria, vale a dire che due stati di tensione (alta e bassa) sono più facili da memorizzare rispetto a un intervallo di stati continuo.

Canali di comunicazione

Il termine “canale” ha due significati diversi. In un senso, un canale è il mezzo fisico che trasporta un segnale tra il trasmettitore e il ricevitore. Esempi di questo includono l’ atmosfera per le comunicazioni sonore, le fibre ottiche divetro per alcuni tipi di comunicazioni ottiche , i cavi coassiali per le comunicazioni tramite le tensioni e le correnti elettriche al loro interno e lo spazio libero per le comunicazioni che utilizzano luce visibile , onde infrarosse , luce ultravioletta , e le onde radio. I tipi di cavo coassiale sono classificati per tipo RG o “guida radio”, terminologia derivata dalla seconda guerra mondiale. Le varie denominazioni RG vengono utilizzate per classificare le specifiche applicazioni di trasmissione del segnale. ^[39] Quest’ultimo canale è chiamato “canale di spazio libero”. L’invio di onde radio da un luogo all’altro non ha nulla a che fare con la presenza o l’assenza di un’atmosfera tra i due. Le onde radio viaggiano attraverso un vuoto perfetto con la stessa facilità con cui viaggiano attraverso l’aria, la nebbia, le nuvole o qualsiasi altro tipo di gas.

L’altro significato del termine “canale” nelle telecomunicazioni è visto nel canale di comunicazione frase , che è una suddivisione di un mezzo di trasmissione in modo che possa essere utilizzato per inviare più flussi di informazioni contemporaneamente. Ad esempio, una stazione radio può trasmettere onde radio nello spazio libero a frequenze vicine a 94,5 MHz (megahertz) mentre un’altra stazione radio può trasmettere contemporaneamente onde radio a frequenze vicine a 96,1 MHz. Ciascuna stazione radio trasmette onde radio su una larghezza di banda di frequenza di circa 180 kHz (kilohertz), centrata su frequenze come quelle sopra, che sono chiamate “frequenze portanti”. Ogni stazione in questo esempio è separata dalle sue stazioni adiacenti di 200 kHz e la differenza tra 200 kHz e 180 kHz (20 kHz) è una tolleranza ingegneristica per le imperfezioni nel sistema di comunicazione.

Nell’esempio sopra, il “canale di spazio libero” è stato suddiviso in canali di comunicazione in base alle frequenze e ad ogni canale è assegnata una larghezza di banda di frequenza separata in cui trasmettere le onde radio. Questo sistema di divisione del mezzo in canali in base alla frequenza è chiamato ” multiplexing a divisione di frequenza “. Un altro termine per lo stesso concetto è ” multiplexing a divisione di lunghezza d’onda “, che è più comunemente usato nelle comunicazioni ottiche quando più trasmettitori condividono lo stesso mezzo fisico.

Un altro modo per dividere un mezzo di comunicazione in canali è assegnare a ciascun mittente un segmento di tempo ricorrente (una “fascia oraria”, ad esempio, 20 millisecondi al secondo) e consentire a ciascun mittente di inviare messaggi solo entro il proprio tempo fessura. Questo metodo di divisione del mezzo in canali di comunicazione è chiamato ” multiplazione a divisione di tempo ” ( TDM ) e viene utilizzato nella comunicazione a fibra ottica. Alcuni sistemi di comunicazione radio utilizzano TDM all’interno di un canale FDM allocato. Quindi, questi sistemi utilizzano un ibrido di TDM e FDM.

Modulazione

La modellazione di un segnale per trasmettere informazioni è nota come modulazione . La modulazione può essere utilizzata per rappresentare un messaggio digitale come forma d’onda analogica. Questo è comunemente chiamato “keying” – un termine derivato dall’uso più antico del codice Morse nelle telecomunicazioni – e esistono diverse tecniche di keying (tra cui il key shifting , il cambio di frequenza e il key shift di ampiezza ). Il sistema ” Bluetooth “, ad esempio, utilizza la commutazione di fase per scambiare informazioni tra vari dispositivi. ^[40] [41] Inoltre, ci sono combinazioni di ^tasti di sfasamento e di spostamento dell’ampiezza che sono chiamati (nel gergo del campo) “modulazione di ampiezza in quadratura “(QAM) utilizzate nei sistemi di comunicazione radio digitale ad alta capacità.

La modulazione può anche essere utilizzata per trasmettere le informazioni dei segnali analogici a bassa frequenza a frequenze più alte. Ciò è utile perché i segnali analogici a bassa frequenza non possono essere trasmessi efficacemente nello spazio libero. Quindi le informazioni da un segnale analogico a bassa frequenza devono essere impresse in un segnale a frequenza più alta (noto come ” onda portante “) prima della trasmissione. Ci sono diversi schemi di modulazione disponibili per ottenere questo [due dei più elementari sono la modulazione di ampiezza (AM) e la modulazione di frequenza (FM)]. Un esempio di questo processo è che la voce di un disc jockey viene impressa in un’onda portante di 96 MHz utilizzando la modulazione di frequenza (la voce verrebbe quindi ricevuta su una radio come canale “96 FM”). ^[42] Inoltre, la modulazione ha il vantaggio di poter utilizzare il multiplexing a divisione di frequenza (FDM).

Società

Le telecomunicazioni hanno un significativo impatto sociale, culturale ed economico sulla società moderna. Nel 2008, le stime collocavano le entrate dell’industria delle telecomunicazioni a $ 4,7 trilioni o poco meno del 3% del prodotto mondiale lordo (tasso di cambio ufficiale). ^[43] Diverse sezioni seguenti discutono l’impatto delle telecomunicazioni sulla società.

Impatto economico

Microeconomia

A livello microeconomico, le aziende hanno utilizzato le telecomunicazioni per aiutare a costruire imperi commerciali globali. Questo è evidente nel caso del rivenditore online Amazon.com ma, secondo l’accademico Edward Lenert, anche il rivenditore tradizionale Walmart ha beneficiato di una migliore infrastruttura di telecomunicazione rispetto ai suoi concorrenti. ^[44] Nelle città di tutto il mondo, i proprietari di casa usano i loro telefoni per ordinare e organizzare una varietà di servizi domestici che vanno dalla consegna della pizza agli elettricisti. Anche le comunità relativamente povere sono state notate per usare le telecomunicazioni a loro vantaggio. In BangladeshNel distretto di Narshingdi, gli abitanti dei villaggi isolati usano telefoni cellulari per parlare direttamente ai grossisti e organizzare un prezzo migliore per i loro beni. In Costa d’Avorio , i coltivatori di caffè condividono i telefoni cellulari per seguire le variazioni orarie dei prezzi del caffè e vendere al miglior prezzo. ^[45]

Macroeconomia

A livello macroeconomico, Lars-Hendrik Röller e Leonard Waverman hanno suggerito un nesso causale tra le buone infrastrutture di telecomunicazione e la crescita economica. ^[46] [47] Pochi contestano l’esistenza di una correlazione, anche se alcuni sostengono che sia sbagliato considerare la relazione come causale. ^[48]

A causa dei vantaggi economici di una buona infrastruttura di telecomunicazioni, aumenta la preoccupazione per l’iniquo accesso ai servizi di telecomunicazione tra i vari paesi del mondo, questo è noto come il digital divide . Un’indagine del 2003 da parte dell’International Telecommunication Union(ITU) ha rivelato che circa un terzo dei paesi ha meno di un abbonamento mobile per ogni 20 persone e un terzo dei paesi ha meno di un abbonamento telefonico su rete fissa per ogni 20 persone. In termini di accesso a Internet, circa la metà di tutti i paesi ha meno di una su 20 persone con accesso a Internet. Da queste informazioni, così come dai dati didattici, l’ITU è stata in grado di compilare un indice che misura la capacità complessiva dei cittadini di accedere e utilizzare le tecnologie dell’informazione e della comunicazione. ^[49] Utilizzando questa misura, Svezia, Danimarca e Islanda hanno ottenuto il punteggio più alto mentre i paesi africani Nigeria, Burkina Faso e Mali hanno ricevuto il punteggio più basso. ^[50]

Impatto sociale

La telecomunicazione ha avuto un ruolo significativo nelle relazioni sociali. Tuttavia, dispositivi come il sistema telefonico sono stati pubblicizzati inizialmente con un’enfasi sulle dimensioni pratiche del dispositivo (come la capacità di condurre affari o di ordinare servizi domestici) in contrasto con le dimensioni sociali. Non è stato fino alla fine degli anni 1920 e 1930 che le dimensioni sociali del dispositivo sono diventate un tema di primo piano nella pubblicità telefonica. Le nuove promozioni hanno iniziato a fare appello alle emozioni dei consumatori, sottolineando l’importanza delle conversazioni sociali e il rimanere in contatto con familiari e amici. ^[51]

Da allora il ruolo delle telecomunicazioni nelle relazioni sociali è diventato sempre più importante. Negli ultimi anni, la popolarità dei siti di social networking è aumentata notevolmente. Questi siti consentono agli utenti di comunicare tra loro così come postare fotografie, eventi e profili che altri possono vedere. I profili possono elencare l’età, gli interessi, le preferenze sessuali e lo stato della relazione di una persona. In questo modo, questi siti possono svolgere un ruolo importante in tutto, dall’organizzazione degli impegni sociali al corteggiamento . ^[52]

Prima dei siti di social networking, anche le tecnologie come il servizio di messaggi brevi (SMS) e il telefono hanno avuto un impatto significativo sulle interazioni sociali. Nel 2000, il gruppo di ricerche di mercato Ipsos MORI hariferito che l’81% degli utenti di SMS di 15-24 anni nel Regno Unito aveva utilizzato il servizio per coordinare gli accordi sociali e il 42% per flirtare. ^[53]

Altri impatti

In termini culturali, le telecomunicazioni hanno aumentato la capacità del pubblico di accedere a musica e film. Con la televisione, le persone possono guardare film che non hanno mai visto prima a casa loro senza dover andare al negozio di video o al cinema. Con la radio e Internet, le persone possono ascoltare musica che non hanno mai sentito prima senza dover andare al negozio di musica.

Le telecomunicazioni hanno anche trasformato il modo in cui le persone ricevono le loro notizie. Un’indagine del 2006 (tavola destra) di poco più di 3.000 americani da parte del Pew Internet and American Life Project senza scopo di lucro negli Stati Uniti, la maggioranza ha specificato la televisione o la radio sui giornali.

Le telecomunicazioni hanno avuto un impatto altrettanto significativo sulla pubblicità. TNS Media Intelligence ha riferito che nel 2007 il 58% della spesa pubblicitaria negli Stati Uniti è stata spesa per i media che dipendono dalle telecomunicazioni. ^[55]

Governo

Molti paesi hanno emanato una legislazione conforme ai Regolamenti internazionali delle telecomunicazioni istituiti dall’International Telecommunication Union (ITU), che è la “principale agenzia delle Nazioni Unite per le questioni relative alle tecnologie dell’informazione e della comunicazione”. ^[56] Nel 1947, alla Conferenza di Atlantic City, l’ITU decise di “offrire protezione internazionale a tutte le frequenze registrate in una nuova lista di frequenze internazionali e utilizzate in conformità con il regolamento radio”. In base ai regolamenti radio dell’UIT adottati ad Atlantic City, tutte le frequenze citate nel Comitato internazionale di registrazione delle frequenze , esaminate dal consiglio di amministrazione e registrate nell’elenco internazionale delle frequenze“ha diritto alla protezione internazionale contro interferenze dannose”. ^[57]

Da una prospettiva globale, ci sono stati dibattiti politici e legislativi riguardanti la gestione delle telecomunicazioni e delle trasmissioni. La storia della trasmissione discute alcuni dibattiti in relazione al bilanciamento delle comunicazioni convenzionali come la stampa e le telecomunicazioni come le trasmissioni radiofoniche. ^[58] L’inizio della seconda guerra mondiale portò alla prima esplosione della propaganda di trasmissioni internazionali. ^[58]Paesi, i loro governi, insorti, terroristi e miliziani hanno tutti usato tecniche di telecomunicazione e trasmissione per promuovere la propaganda . ^[58] [59]La propaganda patriottica per i movimenti politici e la colonizzazione iniziò a metà degli anni ’30. Nel 1936, la BBC trasmise la propaganda al mondo arabo per contrastare in parte simili trasmissioni dall’Italia, che aveva anche interessi coloniali nel Nord Africa. ^[58]

I ribelli moderni, come quelli dell’ultima guerra in Iraq , usano spesso telefonate intimidatorie, SMS e la distribuzione di video sofisticati di un attacco alle truppe della coalizione entro poche ore dall’operazione. “I ribelli sunniti hanno persino una loro stazione televisiva, Al-Zawraa , che, mentre è bandita dal governo iracheno, trasmette ancora da Erbil , dal Kurdistan iracheno, anche se la pressione della coalizione l’ha costretta a cambiare host satellite diverse volte”. ^[59]

Il 10 novembre 2014, il presidente Obama ha raccomandato alla Federal Communications Commission di riclassificare il servizio Internet a banda larga come servizio di telecomunicazioni per preservare la neutralità della rete . ^[60] [61]

Media moderni

Vendite di attrezzature in tutto il mondo

Secondo i dati raccolti da Gartner ^[62] [63] e Ars Technica ^{[64], le} vendite delle principali apparecchiature di telecomunicazione dei consumatori in tutto il mondo in milioni di unità erano:

Telefono

In una rete telefonica , il chiamante è connesso alla persona con cui desidera parlare tramite gli interruttori nelle varie centrali telefoniche . Gli interruttori formano una connessione elettrica tra i due utenti e l’impostazione di questi interruttori è determinata elettronicamente quando il chiamante compone il numero. Una volta effettuata la connessione, la voce del chiamante viene trasformata in un segnale elettrico utilizzando un piccolo microfono nel ricevitore del chiamante . Questo segnale elettrico viene quindi inviato attraverso la rete all’utente che si trova all’altro capo dove viene trasformato in suono da un piccolo altoparlante nel portatile di quella persona.

I telefoni di rete fissa nella maggior parte delle case residenziali sono analogici, cioè la voce dell’altoparlante determina direttamente la tensione del segnale. ^{[ citazione necessaria ]} Anche se le chiamate a breve distanza possono essere gestite da end-to-end come segnali analogici, sempre più fornitori di servizi telefonici convertono in modo trasparente i segnali in segnali digitali per la trasmissione. Il vantaggio di questo è che i dati vocali digitalizzati possono viaggiare fianco a fianco con i dati provenienti da Internet e possono essere perfettamente riprodotti nelle comunicazioni a lunga distanza (al contrario dei segnali analogici che sono inevitabilmente influenzati dal rumore).

I telefoni cellulari hanno avuto un impatto significativo sulle reti telefoniche. Gli abbonamenti ai telefoni cellulari ora superano gli abbonamenti della rete fissa in molti mercati. Le vendite di telefoni cellulari nel 2005 sono state pari a 816,6 milioni, con una quota quasi equamente ripartita tra i mercati di Asia / Pacifico (204 m), Europa occidentale (164 m), CEMEA (Europa centrale, Medio Oriente e Africa) (153,5 m) , America del Nord (148 m) e America Latina (102 m). ^[65] In termini di nuovi abbonamenti nei cinque anni a partire dal 1999, l’Africa ha superato altri mercati con una crescita del 58,2%. ^[66] Sempre più questi telefoni vengono serviti da sistemi in cui il contenuto vocale viene trasmesso digitalmente come GSM o W-CDMA con molti mercati che scelgono di deprecare sistemi analogici comeAMPS . ^[67]

Ci sono stati anche cambiamenti drammatici nella comunicazione telefonica dietro le quinte. A partire dall’operazione di TAT-8 nel 1988, gli anni ’90 hanno visto l’adozione diffusa di sistemi basati su fibre ottiche. Il vantaggio di comunicare con le fibre ottiche è che offrono un drastico aumento della capacità dei dati. Lo stesso TAT-8 era in grado di trasportare 10 volte il numero di chiamate telefoniche dell’ultimo cavo di rame installato in quel momento e oggi i cavi in ​​fibra ottica sono in grado di trasportare 25 volte più chiamate telefoniche del TAT-8. ^[68] Questo aumento della capacità di dati è dovuto a diversi fattori: in primo luogo, le fibre ottiche sono fisicamente molto più piccole delle tecnologie concorrenti. In secondo luogo, non soffrono di diafoniail che significa che centinaia di essi possono essere facilmente raggruppati in un unico cavo. ^[69] Infine, i miglioramenti nel multiplexing hanno portato ad una crescita esponenziale della capacità di dati di una singola fibra. ^[70] [71]

L’assistenza alla comunicazione su molte moderne reti in fibra ottica è un protocollo noto come Asynchronous Transfer Mode (ATM). Il protocollo ATM consente la trasmissione dei dati side-by-side menzionata nel secondo paragrafo. È adatto alle reti telefoniche pubbliche perché stabilisce un percorso per i dati attraverso la rete e associa un contratto di trafficocon quel percorso. Il contratto di traffico è essenzialmente un accordo tra il cliente e la rete su come la rete deve gestire i dati; se la rete non è in grado di soddisfare le condizioni del contratto sul traffico, non accetta la connessione. Questo è importante perché le chiamate telefoniche possono negoziare un contratto in modo da garantirsi un bit rate costante, qualcosa che garantisca che la voce del chiamante non sia ritardata in parti o interrotta completamente. ^[72] Ci sono concorrenti per ATM, come Multiprotocol Label Switching(MPLS), che svolgono un compito simile e si suppone che soppiantino ATM in futuro. ^[73] [74]

Radio e televisione

In un sistema di trasmissione, la torre centrale di trasmissione ad alta potenza trasmette un’onda elettromagnetica ad alta frequenza a numerosi ricevitori a bassa potenza. L’onda ad alta frequenza inviata dalla torre viene modulata con un segnale contenente informazioni visive o audio. Il ricevitore viene quindi sintonizzato in modo da raccogliere l’onda ad alta frequenza e viene utilizzato un demodulatore per recuperare il segnale contenente le informazioni visive o audio. Il segnale di trasmissione può essere o analogico (il segnale viene variato continuamente rispetto alle informazioni) o digitale (le informazioni sono codificate come un insieme di valori discreti). ^[36] [75]

L’ industria dei mezzi di comunicazione radiotelevisiva ha una svolta critica nel suo sviluppo, con molti paesi che passano da trasmissioni analogiche a digitali. Questa mossa è resa possibile dalla produzione di circuiti integrati più economici, veloci e più capaci . Il principale vantaggio delle trasmissioni digitali è che impediscono un numero di lamentele comuni alle trasmissioni analogiche tradizionali. Per la televisione, questo include l’eliminazione di problemi come immagini nevose , ghostinge altre distorsioni. Questi si verificano a causa della natura della trasmissione analogica, il che significa che le perturbazioni dovute al rumore saranno evidenti nell’output finale. La trasmissione digitale supera questo problema perché i segnali digitali vengono ridotti a valori discreti alla ricezione e quindi piccole perturbazioni non influenzano l’uscita finale. In un esempio semplificato, se un messaggio binario 1011 è stato trasmesso con ampiezze di segnale [1.0 0.0 1.0 1.0] e ricevuto con ampiezze di segnale [0.9 0.2 1.1 0.9], sarebbe comunque decodificato sul messaggio binario 1011 – una perfetta riproduzione di ciò che è stato inviato. Da questo esempio, un problema con le trasmissioni digitali può anche essere visto nel fatto che se il rumore è abbastanza grande può alterare in modo significativo il messaggio decodificato. Utilizzo della correzione degli errori in avantiun ricevitore può correggere una manciata di errori di bit nel messaggio risultante, ma troppo rumore porterà a un output incomprensibile e quindi a un guasto della trasmissione. ^[76] [77]

Nella trasmissione televisiva digitale, ci sono tre standard in competizione che dovrebbero essere adottati in tutto il mondo. Questi sono gli standard ATSC , DVB e ISDB ; l’adozione di questi standard finora è presentata nella mappa sottotitolata. Tutti e tre gli standard utilizzano MPEG-2 per la compressione video. ATSC utilizza Dolby Digital AC-3 per la compressione audio, ISDB utilizza Advanced Audio Coding (MPEG-2 Part 7) e DVB non ha standard per la compressione audio ma in genere utilizza MPEG-1 Part 3 Layer 2 . ^[78] [79]Anche la scelta della modulazione varia tra gli schemi. Nella trasmissione audio digitale, gli standard sono molto più unificati con praticamente tutti i paesi che scelgono di adottare lo standard Digital Audio Broadcasting (noto anche come standard Eureka 147 ). L’eccezione sono gli Stati Uniti che hanno scelto di adottare la radio HD . La radio HD, a differenza di Eureka 147, si basa su un metodo di trasmissione noto come trasmissione in-band on-channel che consente alle informazioni digitali di “piggyback” sulle normali trasmissioni analogiche AM o FM. ^[80]

Tuttavia, nonostante l’attuale passaggio al digitale, la televisione analogica viene trasmessa nella maggior parte dei paesi. Un’eccezione è rappresentata dagli Stati Uniti che hanno interrotto la trasmissione televisiva analogica (da parte di tutte le stazioni televisive a bassissimo consumo) il 12 giugno 2009 ^[81], dopo aver ritardato di due volte la scadenza del passaggio all’euro. Il Kenya ha anche concluso la trasmissione della televisione analogica nel dicembre 2014 dopo numerosi ritardi. Per la televisione analogica, ci sono tre standard in uso per la trasmissione televisiva a colori (vedere una mappa sull’adozione qui ). Questi sono conosciuti come PAL (progettato in tedesco), NTSC (progettato in Nord America) e SECAM(Progettato in francese). (È importante capire che questi sono i modi per inviare TV a colori, e non hanno nulla a che fare con gli standard per la TV in bianco e nero, che variano anche da paese a paese.) Per la radio analogica, il passaggio al digitale la radio è resa più difficile dal fatto che i ricevitori analogici sono venduti a una piccola frazione del prezzo dei ricevitori digitali. ^[82] [83] La scelta della modulazione per la radio analogica è tipicamente tra ampiezza ( AM ) o modulazione di frequenza ( FM ). Per ottenere la riproduzione stereo , viene utilizzata una sottoportante modulata in ampiezza per FM stereo .

Internet

L’Internet è una rete mondiale di computer e reti di computer che comunicano tra loro utilizzando il protocollo Internet (IP). ^[84] Qualsiasi computer su Internet ha un indirizzo IP univoco che può essere utilizzato da altri computer per instradare le informazioni ad esso. Quindi, qualsiasi computer su Internet può inviare un messaggio a qualsiasi altro computer usando il suo indirizzo IP. Questi messaggi portano con sé l’indirizzo IP del computer di origine che consente la comunicazione bidirezionale. Internet è quindi uno scambio di messaggi tra computer. ^[85]

Si stima che il 51% delle informazioni che fluiscono attraverso reti di telecomunicazione a due vie nell’anno 2000 passano attraverso Internet (la maggior parte del resto (42%) attraverso il telefono fisso ). Entro l’anno 2007 Internet ha chiaramente dominato e catturato il 97% di tutte le informazioni nelle reti di telecomunicazione (la maggior parte del resto (2%) attraverso i telefoni cellulari ). ^[86] A partire dal 2008 , circa il 21,9% della popolazione mondiale ha accesso a Internet con i più alti tassi di accesso (misurati come percentuale della popolazione) in Nord America (73,6%), Oceania / Australia (59,5%) e Europa (48,1%). ^[87] In termini di accesso a banda larga, Islanda (26,7%), Corea del Sud (25,4%) e Paesi Bassi (25,3%) guidano il mondo. ^[88]

Internet funziona in parte a causa dei protocolli che regolano il modo in cui i computer e i router comunicano tra loro. La natura della comunicazione della rete di computer si presta a un approccio a più livelli in cui i singoli protocolli nello stack del protocollo funzionano più o meno indipendentemente da altri protocolli. Ciò consente di personalizzare i protocolli di livello inferiore per la situazione della rete senza modificare il modo in cui operano i protocolli di livello superiore. Un esempio pratico del perché questo è importante è perché consente a un browser Internet di eseguire lo stesso codice indipendentemente dal fatto che il computer su cui è in esecuzione sia connesso a Internet tramite Ethernet o Wi-Ficonnessione. I protocolli vengono spesso discussi in termini di posizione nel modello di riferimento OSI (nella foto a destra), che è emerso nel 1983 come primo passo in un tentativo infruttuoso di creare una suite di protocolli di rete universalmente adottata. ^[89]

Per Internet, il protocollo fisico e il protocollo di collegamento dati possono variare più volte quando i pacchetti attraversano il globo. Questo perché Internet non pone vincoli su quale mezzo fisico o protocollo di collegamento dati viene utilizzato. Ciò porta all’adozione di supporti e protocolli che meglio si adattano alla situazione della rete locale. In pratica, la maggior parte delle comunicazioni intercontinentali utilizzerà il protocollo ATM (o Asynchronous Transfer Mode) (o un equivalente moderno) sulla parte superiore della fibra ottica. Questo perché per la maggior parte delle comunicazioni intercontinentali Internet condivide la stessa infrastruttura della rete telefonica pubblica commutata.

A livello di rete, le cose diventano standardizzate con l’IP (Internet Protocol) adottato per l’indirizzamento logico . Per il World Wide Web, questi “indirizzi IP” sono derivati ​​dalla forma leggibile dall’uomo che utilizza il Domain Name System (ad esempio, il 72.14.207.99 è derivato da www.google.com ). Al momento, la versione più diffusa di Internet Protocol è la versione quattro, ma è imminente il passaggio alla versione 6. ^[90]

A livello di trasporto, la maggior parte delle comunicazioni adotta il Transmission Control Protocol (TCP) o l’ User Datagram Protocol (UDP). TCP viene utilizzato quando è essenziale che ogni messaggio inviato venga ricevuto dall’altro computer mentre UDP viene utilizzato quando è semplicemente desiderabile. Con TCP, i pacchetti vengono ritrasmessi se vengono persi e posti in ordine prima di essere presentati ai livelli superiori. Con UDP, i pacchetti non vengono ordinati o ritrasmessi se persi. Entrambi i pacchetti TCP e UDP portano con sé i numeri di porta per specificare quale applicazione o processo deve essere gestito dal pacchetto. ^[91] Poiché alcuni protocolli a livello di applicazione utilizzano determinate porte, gli amministratori di rete possono manipolare il traffico per soddisfare esigenze particolari. Gli esempi sono di limitare l’accesso a Internet bloccando il traffico destinato a una determinata porta o di influenzare le prestazioni di determinate applicazioni assegnando priorità .

Al di sopra del livello di trasporto, ci sono alcuni protocolli che a volte vengono utilizzati e si adattano liberamente ai livelli di sessione e di presentazione, in particolare i protocolli SSL ( Secure Sockets Layer ) e TLS ( Transport Layer Security ). Questi protocolli garantiscono che i dati trasferiti tra due parti rimangano completamente riservati. ^[92] Infine, a livello di applicazione, ci sono molti protocolli con cui gli utenti di Internet potrebbero avere familiarità, come HTTP (navigazione web), POP3 (e-mail), FTP (trasferimento file), IRC (chat Internet), BitTorrent ( condivisione di file) e XMPP (instant messaging).

Il protocollo VoIP ( Voice over Internet Protocol ) consente di utilizzare i pacchetti di dati in modalità sincronacomunicazioni vocali. I pacchetti di dati sono contrassegnati come pacchetti di tipo vocale e possono essere priorizzati dagli amministratori di rete in modo che la conversazione sincrona in tempo reale sia meno soggetta a contesa con altri tipi di traffico di dati che possono essere ritardati (ad es. Trasferimento di file o e-mail) o bufferizzati in anticipo (cioè audio e video) senza detrimento. Questa definizione delle priorità va bene quando la rete ha una capacità sufficiente per tutte le chiamate VoIP che si svolgono nello stesso momento e la rete è abilitata per la definizione delle priorità, ovvero una rete aziendale privata, ma Internet non è generalmente gestita in questo modo e quindi può esserci una grande differenza nella qualità delle chiamate VoIP su una rete privata e su Internet pubblica. ^[93]

Reti locali e reti geografiche

Nonostante la crescita di Internet, le caratteristiche delle reti locali (LAN) – reti di computer che non si estendono oltre pochi chilometri – rimangono distinte. Questo perché le reti su questa scala non richiedono tutte le funzionalità associate a reti più grandi e sono spesso più convenienti ed efficienti senza di esse. Quando non sono connessi a Internet, hanno anche i vantaggi della privacy e della sicurezza. Tuttavia, mancando intenzionalmente una connessione diretta a Internet non fornisce protezione assicurata da parte di hacker, forze militari o potenze economiche. Queste minacce esistono se esistono metodi per connettersi in remoto alla LAN.

Le reti WAN ( Wide Area Network ) sono reti di computer private che possono estendersi per migliaia di chilometri. Ancora una volta, alcuni dei loro vantaggi includono privacy e sicurezza. Gli utenti principali di reti LAN e WAN private includono forze armate e agenzie di intelligence che devono mantenere le loro informazioni sicure e segrete.

A metà degli anni ’80, sono emersi diversi insiemi di protocolli di comunicazione per colmare le lacune tra il livello di collegamento dati e il livello di applicazione del modello di riferimento OSI . Tra questi , Appletalk , IPX e NetBIOScon il protocollo dominante impostato all’inizio degli anni ’90 erano IPX grazie alla sua popolarità con gli utenti di MS-DOS . TCP / IP esisteva a questo punto, ma in genere veniva utilizzato solo da grandi strutture governative e di ricerca. ^[94]

Con l’aumento della popolarità di Internet e la necessità di instradare il traffico verso le reti private, i protocolli TCP / IP hanno sostituito le attuali tecnologie di rete locale. Tecnologie aggiuntive, come DHCP , consentivano ai computer basati su TCP / IP di auto-configurarsi nella rete. Tali funzioni esistevano anche nei set di protocolli AppleTalk / IPX / NetBIOS. ^[95]

Considerando che la modalità di trasferimento asincrono (ATM) o Multiprotocol Label Switching (MPLS) sono protocolli di collegamento dati tipici per reti più grandi come WAN; Ethernet e Token Ring sono protocolli di collegamento dati tipici per LAN. Questi protocolli differiscono dai precedenti protocolli in quanto sono più semplici, ad esempio omettono caratteristiche come garanzie di qualità del servizio e offrono prevenzione delle collisioni . Entrambe queste differenze consentono sistemi più economici. ^[96]

Nonostante la modesta popolarità di Token Ring IBM negli anni ’80 e ’90, praticamente tutte le LAN ora utilizzano le strutture Ethernet cablate o wireless. A livello fisico, la maggior parte delle implementazioni Ethernet cablate utilizza cavi in ​​rame a doppino intrecciato (incluse le reti 10BASE-T comuni ). Tuttavia, alcune implementazioni iniziali utilizzavano cavi coassiali più pesanti e alcune recenti implementazioni (specialmente quelle ad alta velocità) utilizzano fibre ottiche. ^[97] Quando si utilizzano fibre ottiche, la distinzione deve essere fatta tra fibre multimodali e fibre monomodali. Fibre multimodalipossono essere pensate come fibre ottiche più spesse che sono meno costose per la fabbricazione di dispositivi, ma che soffre di una minore larghezza di banda utilizzabile e di un’attenuazione peggiore – che implica prestazioni peggiori a lunga distanza. ^[98]

Capacità di trasmissione

La capacità effettiva di scambiare informazioni in tutto il mondo attraverso reti di telecomunicazione a due vie è cresciuta da 281 petabyte di informazioni (compresse) nel 1986, a 471 petabyte nel 1993, a 2,2 (ottimamente compressi) exabyte nel 2000 ea 65 (ottimamente compressi) exabyte nel 2007. ^[86] Questo è l’equivalente informativo di due pagine di giornali al giorno per persona nel 1986 e sei interi giornali per persona al giorno entro il 2007. ^[99] Data questa crescita, le telecomunicazioni svolgono un ruolo sempre più importante nell’economia mondiale e il settore delle telecomunicazioni globale era di circa un $ settore 4700 miliardi nel 2012. ^[43] [100]Le entrate del servizio dell’industria globale delle telecomunicazioni sono state stimate in $ 1.5 trilioni nel 2010, corrispondenti al 2,4% del prodotto interno lordo (PIL) del mondo. ^[43]