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Una breve storia delle Telecomunicazioni 2 L’avvento dell’ elettronica nelle telecomunicazioni • Amplificatori : maggior distanza con i cavi • Oscillatori , modulatori e rivelatori: - Multiplatori : migliore utilizzo delle risorse trasmissive e relativo abbattimento dei costi - Utilizzo della risorsa radio per la telefonia, onde lunghe medie e corte per le lunghe distanze , le microonde per i luoghi impervi 1915 New York San Francisco sono connessi da una linea telefonica New York San Francisco 2900 miglia ,due doppini, 250 tonnellate di rame,130mila pali, un infinità di bobine di Pupin,e tre amplificatori a triodo Tre minuti di chiamata costava l’equivalente di circa 400 Euro La multiplazione è stata fondamentale per lo sviluppo della telefonia lunga distanza 1918 Il primo collegamento con multiplazione a divisione di frequenza 5 canali fonici 4 multiplati FDM ed uno in banda base su un collegamento open wire tra Baltimore e Pittsburgh. In 5 anni l’ AT&T installò sistemi FDM per 27200 canali su cavi sospesi per 7300 Km. Nel 1928 sistemi FDM negli Stati Uniti coprivano 445000 km di distanza. 1922 Gli utenti mondiali sono circa 20 milioni Le comunicazioni transoceaniche sono ancora solo via telegrafo 1927 La prima telefonata transatlantica tra New York e Londra,via radio A partire dal 1927 venne fornito un servizio telefonico transoceanico via radio. Tale servizio gestiva circa 2000 chiamate all’anno al prezzo di circa 9£ per 3 minuti di conversazione 1934 Il primo collegamento commerciale a microonde • Un link di 54 Km sulla Manica I link a microonde stanno portando le telecomunicazioni anche nelle zone più impervie Nel 1925 una nuova invenzione nel mondo delle telecomunicazioni John Logie Baird trasmette per la prima volta un immagine televisiva La televisione a scansione meccanica Nel 1932 la BBC iniziò in Inghilterra le prime trasmissioni televisive sperimentali regolari con il sistema di Baird, la cui definizione era di 30 linee. . Già nel 1939 fu però completamente dismessa sostituita dalla televisione elettronica. La televisione a scansione elettronica Ancora una volta due inventori Il 20 aprile del 1939 viene comunemente considerata la data ufficiale di nascita della televisione. David Sarnoff, presidente del consiglio di amministrazione della RCA, presentò infatti quel giorno in diretta televisiva, nell'ambito della Fiera Mondiale di New York, il Salone della Televisione, delineando lo sviluppo di questo nuovo mezzo di comunicazione. Il sistema adottato aveva una definizione di 441 linee, che vennero portate a 525 l'anno seguente quando il Comitato Nazionale per il Sistema Televisivo (NTSC) propose un sistema di TV in bianco e nero a 525 linee e 30 fotogrammi al secondo. Ma nel 1936 i giochi olimpici di Berlino erano stati ripresi con un sistema Siemens e trasmessi su cavo coassiale tra Berlino e Lispia Nel 1931 viene brevettato il cavo coassiale Lloyd Espenschied e Herman Affel, gli inventori del cavo coassiale Nel 1936 il cavo coassiale è sperimentato in varie applicazioni ed in diversi paesi 1936 - Prima trasmissione di immagini televisive su cavo coassiale, per le Olimpiadi di Berlino (collegamento da Berlino a Lipsia). 1936 - primo cavo coassiale sottomarino al mondo installato tra Apollo Bay, vicino a Melbourne, in Australia, e Stanley, in Tasmania. Il cavo è lungo di 300 km e può trasportare un solo canale televisivo e sette canali telefonici. 1936 - AT & T installa in via sperimentale un cavo coassiale tra New York e Philadelphia per canali telefonici e televisivi, con stazioni automatiche di rigenerazione ogni dieci miglia. Completato nel mese di dicembre, esso è in grado di trasmettere 240 chiamate telefoniche contemporaneamente. 1936 – Un cavo coassiale è previsto dal General Post Office (ora BT) tra Londra e Birmingham, fornirà 40 canali telefonici 1936 Gli utenti mondiali sono circa 50 milioni 1937 in anticipo sui tempi Reeves inventa il PCM Alec Reeves 1902 1971 L’invenzione del PCM insieme a quello del transistor sono la base dell’evoluzione digitale delle Telecomunicazioni La multiplazione a divisione di tempo Durante la seconda guerra mondiale parecchi progetti segreti hanno contribuito allo sviluppo di nuove tecnologie e spinto ad un utilizzo estremo le tecnologie esistenti Il primo calcolatore elettronico ENIAC Nel 1946 ne viene svelata l’esistenza E’ stato utilizzato nello sviluppo della bomba ad idrogeno Il primo calcolatore elettronico ENIAC Era in aritmetica decimale (365 moltiplicazioni al secondo) ed il sistema di programmazione era hardware: basato cioè su spostamento di cavi , e utilizzo dideviatori e interruttori. I dati ingresso uscita venivano gestiti da un punch reader ad un punch writer Occupava una stanza di grandi dimensioni, m 9 x 30, per una superficie complessiva di 180 m2, e pesava 30 tonnellate. Era costituito principalmente da 42 pannelli disposti su tre pareti della stanza. Ogni pannello era alto circa 2,70 m, largo 60 cm e spesso 30 cm. Sopra i pannelli erano stati sistemati i condotti di aria per il raffreddamento. C'erano inoltre 5 pannelli portatili che potevano venir spostati da un posto all'altro Il primo calcatore elettronico ENIAC Il primo calcolatore elettronico ENIAC L'ENIAC impiegava 18.000 valvole termoioniche collegate da 500.000 contatti saldati manualmente, 1.500 relé e dissipava un calore di circa 200 Kilowatt. Ciò creava seri problemi di affidabilità perché il grande calore generato faceva bruciare le valvole con la frequenza di una ogni 2 minuti. Lo stress termico era maggiore soprattutto durante le fasi di accensione e di spegnimento del calcolatore, per cui venne deciso di lasciarlo sempre in funzione. Questo provvedimento, insieme all'adozione di valvole più affidabili a partire dal 1948, fece ridurre la frequenza di rotture ad una media di una ogni due giorni, con un periodo massimo di 116 ore ininterrotte nel 1954. Si calcola che, nel periodo in cui l'ENIAC è stato in funzione, abbia richiesto la sostituzione di ben 19.000 valvole. Una seduta di programmazione di ENIAC 1948 I laboratori Bell rendono pubblica l’invenzione del Transistor e suoi inventori John Bardeen, Walter Brattain, William Shockley hanno ricevuto nel 1956, il premio Nobel per la fisica 1950 Gli utenti mondiali sono circa 70 milioni 1956 Entra in servizio il primo cavo coassiale transatlantico TAT - 1 36 Canali Fonici TAT-1 36 canali telefonici connettono l’Europa e l’America tramite un cavo sommerso transoceanico Un progetto da 120 milioni di dollari, reso possibile dai progressi tecnologici : l’invenzione del polietilene, una nuova generazione di valvole termoioniche più a affidabili, un miglioramento in generale di tutte le apparecchiature per le telecomunicazioni. I transistori non furono utilizzati perche considerati un tecnologia ancora immatura e quindi di incerta affidabilità Due cavi coassiali, uno per ogni direzione di trasmissione. Ogni cavo era costituito da tre tratte le due estreme per le acque meno profonde più quella centrale lunga 1.500 miglia nautiche (2.800 km). Furono utilizzati 51 ripetitori FMD a valvole termoioniche, telealimentati progettati dalla Bell Telephone Laboratories ed inseriti sul cavo ad intervalli di 37 miglia nautiche (69 km). TAT-1 due cavi, uno per ogni direzione di trasmissione I cavi transatlantici C cable Name TAT-1 Galvanic Initial No. of channels 36 Final No. of channels 48 1959–1982 1963–1986 1965–1987 1970–1993 1976–1994 1978–1994 1988–2002 Galvanic Galvanic Galvanic Galvanic Galvanic Galvanic Fiber-optic 48 138 138 845 4,000 4,000 40,000 TAT-9 1992–2004 Fiber-optic TAT-10 TAT-11 1992–2003 1993–2003 TAT-12/13 Date(s) in service Type Western end Eastern end 1956–1978 Newfoundland Scotland TAT-2 TAT-3 TAT-4 TAT-5 TAT-6 TAT-7 TAT-8 72 276 345 2112 10,000 10,500 - Newfoundland New Jersey New Jersey Rhode Island Rhode Island New Jersey USA 80,000 - USA, Nova Scotia Fiber-optic Fiber-optic 2 × 565 Mbit/s 2 × 565 Mbit/s - USA USA 1996–2008 Fiber-optic 12 × 2.5 Gbit/s - USA × 2 TAT-14 2000 Fiber-optic 64 x 10 Gbit/s - USA× 2 CANTAT-1 CANTAT-2 1961–1986 1974–1992 Galvanic Galvanic 80 1,840 - Newfoundland Nova Scotia France England France Spain France England England France Spain, France United Kingdom Germany France United Kingdom, France United Kingdom, France, Netherlands, Germany Denmark Scotland England CANTAT-3 1994 Fiber-optic 2 × 2.5 Gbit/s Nova Scotia Iceland, Faro Islands, England, Denmark Germany PTAT-1 1989–2004 Fiber-optic 3 × 140 Mbit/s? New Jersey & Bermuda Ireland & United Kingdom Andamento del costo di un canale fonico su cavo transatlantico 1957 Sputinik 1 Il primo satellite è lanciato nello spazio dall’URSS il 4 ottobre 1957. Спутник Gli americani lanciano il loro primo satellite Explorer 1 il 31 gennaio 1958 In seguito al lancio del satellite sovietico Sputnik 1, avvenuto il 4 ottobre 1957, l'Army Ballistic Missile Agency subì un enorme pressione per procedere immediatamente con il lancio di un satellite americano. Utilizzando il già testato Jupiter-C e lavorando assiduamente insieme, l'ABMA e il Jet Propulsion Laboratory completarono le modifiche al razzo, costruirono l'Explorer 1 in appena 84 giorni e lo lanciarono. 1958 Viene realizzato il primo circuito integrato da Jack St. Clair Kilby Jack St. Clair Kilby 1923 2005 Premio Nobel per la fisica nel 2000 La creatività è dei giovani Nell'estate del 1958, Kilby aveva 25 anni ed era un ingegnere neo assunto alla Texas Instruments e non aveva ancora diritto alle ferie estive. Egli passò l'estate pensando al problema nella progettazione dei circuiti che era comunemente chiamato la tirannia dei numeri . Gli venne l’idea che anche i componenti passivi si potessero realizzare su un pezzo di semiconduttore e provato questo arrivò alla conclusione che su un singolo pezzo di semiconduttore si potesse realizzare un circuito completo. Il 12 settembre presentò le sue ricerche all'amministrazione della Texas Instruments. Mostrò loro un pezzo di germanio con un oscilloscopio attaccato, premette uno switch, e l'oscilloscopio mostrò un'onda sinusoidale, provando che il suo circuito integrato funzionava . Il brevetto U.S. Patent 3,138,743 for "Miniaturized Electronic Circuits “per fu poi rilasciato il 6 febbraio 1959 La tirannia dei numeri Il termine fu usato per la prima volta dal the Vice Presidente dei Bell Labs in 1957 in un articolo che celelebrava il decimo anniversario dell’invenzione del transistor: For some time now, electronic man has known how 'in principle' to extend greatly his visual, tactile, and mental abilities through the digital transmission and processing of all kinds of information. However, all these functions suffer from what has been called 'the tyranny of numbers.' Such systems, because of their complex digital nature, require hundreds, thousands, and sometimes tens of thousands of electron devices. Jack Morton Robert Noyce Coinventore del circuito integrato 1960 Viene inventato il laser Theodor Maiman nei Hughes Research Laboratories in Malibu, California riesce a far funzionare il primo laser basato su un cristallo di Rubidio Theodore Harold Maiman 1927 2007 Due volte proposto per il Nobel Arthur L. Schawlow of Bell Labs and Charles H. Townes of Columbia University scrissero nel 1958 un articolo proponendo una versione ottica del MASER Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation,La comunità scientifica li ha considerati gli inventori del laser ed entrambi hanno vinto il premio Nobel , 1981,1964 La legge di Moore In un articolo del 1965 Ronald Moore scriveva The complexity for minimum component costs has increased at a rate of roughly a factor of two per year . Certainly over the short term this rate can be expected to continue, if not to increase. Over the longer term, the rate of increase is a bit more uncertain, although there is no reason to believe it will not remain nearly constant for at least 10 years. Ronald Moore 1929 cofondatore di Intel Nel 1975 corresse la predizione parlando di un raddoppio ogni 2 anni Minimum component costs Nel 1965 “minimum component costs “ era di 30 transistor 1965 Viene lanciato il primo satellite per comunicazioni commerciali Early Bird Quando fu lanciato Early Bird aveva 10 volte la capacità del cavo sottomarino transoceanico in funzione a quel momento ed un costo per canale telefonico che era circa un decimo. La differenza di costo rimase più o meno uguale fino a TAT 8, il cavo transoceanico in fibra ottica. Con l’avvento della fibra ottica il vantaggio competitivo è tornato ai cavi , inclusi quelli sommersi, in tutte le applicazioni di massa che non siano di broadcast. Rimangono per i satelliti, nel campo delle Telecomunicazioni alcune applicazioni di nicchia importanti, quale per esempio le comunicazioni in mare (INMASART) e da qualunque posto sia difficile operare con istallazioni di terra. Andamento del costo di un canale fonico su cavo transatlantico About the TAT-14 Cable Network The TAT-14 transatlantic cablesystem is in full service, connecting the United States to the United Kingdom, France, The Netherlands, Germany, and Denmark by 10 Gbs Direct Wave Access (DWA) or STM-16, STM-4, and STM-1 interfaces. The cable system is comprised of four fiber pairs configured for 47 x 10Gbs DWDM channels of which 10 are utilized for dual, bi-directional SDH rings. TAT-14 has a total design capacity or 3.2Tbs calculated as: 2 (North & South Routes) x 4 Fiber Pair x 40 10Gbs channels Total = 3.2 Tbs TAT-14 has a total system capacity of 1.87Tbs calculated as: Southern route: 41 x 10Gbs channels + 640 Gbs SDH capacity Northern route: 18 x 10Gbs channels + 640 Gbs SDH capacity Total = 1.87 Tbs 2009 Terre Star 1 1 luglio 2009 Il più grande satellite per Telecomunicazioni mai lanciato: Lavora in banda S 2 GHz dove ha allocate due bande contigue di 10 MHz. Pesa 9,6 tonnellate ed è previsto che resti in orbita per 15 anni 1966 La fibra ottica viene proposta come mezzo trasmissivo Charles Kuen Kao 1933 Premio Nobel per la fisica nel 2009 George A. Hockham 1936 Da 1000db/km a 4db/km Kao pubblicò nel mese di luglio del 1966 con George Hockham un articolo in cui teorizzava di usare fibre di vetro per realizzare la comunicazione ottica guidata, le idee ( soprattutto le caratteristiche strutturali e materiali) descritte sono in gran parte la base delle comunicazioni in fibra ottica di oggi. Kao sottolineò che silice fusa (SiO2) pura poteva essere un candidato ideale per la comunicazione ottica. Kao dichiarò anche che era l'impurità del materiale vetroso la causa principale del degrado drammatico della trasmissione della luce all'interno della fibra di vetro, piuttosto che altri effetti fisici quali scattering come molti fisici pensavano a quel tempo, e che l'impurità potevano essere rimossi. Nel 1965 Kao con Hockham concludeva che l'attenuazione della luce nel vetro poteva essere inferiore a 20 dB / km e quindi la fibra ottica poteva essere una buona alternativa ai cavi coassiali Tuttavia, al momento di tale affermazione, le fibre ottiche comunemente usate presentavano una attenuazione superiore a 1000 db/km Nel 1968, con Kao MW Jones misurò che la perdita intrinseca di un campione di silice fusa era di 4 dB / km. Queta fu la prima evidenza che vetro ultra-trasparente, era fattibile. Ed i Bell Labs cominciarono a prendere in seria considerazione le fibre ottiche. L’ ARPA ARPA (Advanced Research Projects Agency )fu creata nel 1958 dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti per dare modo di ampliare e sviluppare la ricerca, soprattutto all'indomani del superamento tecnologico dell'Unione Sovietica, che lanciò il primo satellite (Sputnik) nel 1957, conquistando i cieli americani: quando la NASA le subentrò nella gestione dei programmi spaziali l'ARPA assunse il controllo di tutte le ricerche scientifiche a lungo termine in campo militare. 1969 il primo embrione di Internet Arpanet Stafford Research Institute University of Utah at Salt Lake City University of California at Santa Barbara University of California at Los Angeles Nell'ottobre 1969 Leonard Kleinrock, titolare del laboratorio della UCLA, fu incaricato dall’ ARPA di creare il primo collegamento dati su rete telefonica da computer a computer fra l'Università della California di Los Angeles e lo Stanford Research Institute, che furono così i primi due nodi di Arpanet Nel dicembre 1969 si aggiunsero alla connessione l'università di Santa Barbara e dello Utah rispettivamente il terzo e quarto nodo. Il quinto nodo fu la BBN (Bolt, Beranek e Newman, una società di ingegneristica acustica di Boston convertita all'informatica applicata), nei primi mesi del 1970, che aveva implementato i primissimi protocolli di ARPANET. 1970 La Telesezione da utente è in Italia possibile su tutto il territorio nazionale Tappa fondamentale nell’evoluzione della telefonia in Italia fu il completamento della teleselezione da utente su tutto il territorio nazionale, realizzato il 31 ottobre 1970. Da quella data gli oltre 6 milioni di abbonati italiani, compresi quelli che abitavano nelle più piccole località, erano in grado di collegarsi tra loro automaticamente. L’obiettivo, che collocava l’Italia tra i paesi che disponevano di uno dei sistemi telefonici più avanzati a livello europeo, fu realizzato grazie ad un intenso sforzo finanziario e organizzativo , in cui il ruolo dello stato tramite le partecipate STET e SIP fu fondamentale. 1971 Federico Faggin e Ted Hoff sviluppano il primo microprocessore Federico Faggin 1941 2000 transistor in un solo chip Prezzo di vendita 1000 USD Ted Hoff 1937 In realtà la retta che minimizza lo RMS è quella di un raddoppio ogni 18 mesi I 9nm sono vicini Intel ha annunciato Tukwila il microprocessore “single chip” che utilizza 2 miliardi di transistor, in tecnologia 32nm Oggi il “minimum component cost” è almeno di 2 miliardi di transistor Bach up slides