I sistemi di comunicazione Lezione del corso di Storia della Tecnologia 07/04/2008 Filippo Nieddu.

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1 I sistemi di comunicazione Lezione del corso di Storia della Tecnologia 07/04/2008 Filippo Nieddu

2 Spedire e ricevere informazione Metodi di comunicazione a grande distanza MetodoPrimo uso documentatoUltimo uso PiccioniEgitto2900 ACCalifornia1981 CorrieriEgitto1928 ACPony Express1860 TorceTroia1184 ACInghilterra1588 Posta a cavalloPersia400 ACGermania1796 BandiereGrecia400 ACUso marittimooggi

3 La gestione dellinformazione 1745 Jacques de Vaucanson sviluppa il controllo dei telai per mezzo di schede perforate. 1765 James Watt migliora la macchina a vapore in modo da renderla una vera fonte di potenza. La macchina è adottata velocemente in tutto il mondo. 1803 Richard Trevithick applica la macchina a vapore alle ferrovie, inventando la progenitrice della locomotiva. 1804-5 Joseph-Marie Jacquard migliora la realizzazione di Vaucanson, permettendo la sostituzione delle schede perforate. Ciò dà una vera possibilità di programmazione. 1807 Robert Fulton applica la macchina a vapore alla navigazione marittima. 1820-1830 In Inghilterra si diffondono le prime ferrovie. 1838 Samuel F. B. Morse migliora in modo significativo il telegrafo, inventando anche un codice che prenderà il nome da lui.

4 Trasmettere con fili e funi 1850 il primo cavo subacqueo internazionale del telegrafo è posato fra Dover, (Regno Unito) e Calais (Francia). 1853 Elisha Otis inventa il freno di sicurezza dell'ascensore, che lo rende ragionevolmente sicuro per un uso anche da parte di utenti umani. Otis fonda lOtis Elevator Company. 1854-66 Cyrus Field compie quattro tentativi infruttuosi di trasmettere con un cavo transatlantico, sino al successo

5 Il tempo diviso 1869 Charles Dowd propone le zone di tempo standard al fine di evitare gli incidenti ferroviari. Attraverso il lavoro di Sandford Fleming, l'idea è accettata e le zone di tempo standard sono accettate universalmente con un trattato stipulato nel 1884

6 La telegrafia ottica La trasmissione a distanza dei segnali fu concepita per lungo tempo attraverso sistemi visivi Dai segnali di fumo ai telegrafi Chappe, la visione di un segnale fu per lungo tempo lunico mezzo di trasmissione a distanza di informazioni (eccezion fatta, si intende, per la trasmissione del mezzo insieme con il messaggio, come nel caso della pergamena o della carta)

7 Il telegrafo Chappe Claude Chappe (1763-…), insieme con i fratelli, sviluppò un telegrafo ottico capace di collegare i punti estremi dellimpero napoleonico. Breguet, il famoso orologiaio, lo aiuterà a costruire il complicato sistema di pulegge necessarie per manovrare il sistema.

8 Lhardware Sperimentati i sistemi ad otturatore (usato ad esempio in Svezia), nel 1793 Chappe brevetta un sistema con bracci mobili: – il regolatore, di maggiori dimensioni; – gli indicatori, posti alle estremità del primo. Il 12 luglio 1793 avviene il primo esperimento: 27 parole sono inviate in circa 10 minuti.

9 Il software Nella prima versione del 1791, il sistema di trasmissione Chappe prevedeva luso di due pendoli sincronizzati, che compivano lhandshaking per mezzo di segnali sonori od ottici A garantire la segretezza del messaggio, gli operatori intermedi conoscono solamente parte del codice, e il messaggio è transcodificato solo allinizio e alla fine del percorso.

10 La rete

11 I segnali convenzionali I segnali: – Inizio / fine della trasmissione – Sospensione delle trasmissioni per un'ora / due ore – Sincronizzazione, per permettere alle stazioni lungo la linea del telegrafo di risincronizzare i propri orologi – Conflitto, a indicare che due messaggi provenienti da sensi opposti sono arrivati simultaneamente ad una stazione – Priorità, a indicare la precedenza di uno dei messaggi in conflitto – Riconoscimento, indicante la ricezione di un messaggio correttamente decifrato alla destinazione finale – Errore, annullare l'ultimo segno trasmesso – Problema secondario, a indicare un piccolo problema con il telegrafo, o l'assenza provvisoria dell'operatore – Problema primario, a indicare un problema più serio che blocca il telegrafo – Limitazione della visibilità a causa della nebbia o della pioggia – Trasmissione di notte

12 Il calcolo combinatorio Qual è il numero massimo di configurazioni del semaforo, supponendo che il regolatore e gli indicatori possono essere ruotati di 45 gradi? 8 x 8 x 4 = 256 configurazioni Ma le posizioni con gli indicatori estesi o nascosti dietro il regolatore sono difficili da distinguersi visivamente: 7 x 7 x 4 = 196 configurazioni Se si limitasse il regolatore soltanto alla posizione orizzontale o verticale: 7 x 7 x 2 = 98 configurazioni 4 - 6 posizioni sono riservate alle indicazioni speciali, lasciandone 92 - 94 per i dati: un numero sufficiente per lettere, cifre, caratteri e segni speciali

13 La mobilità Limmagine a fianco illustra un sistema ottico Chappe portatile. Fu utilizzato nella guerra di Crimea (1855), nota anche per il primo uso della fotografia sul campo di battaglia

14 I tempi di trasmissione Migliori tempi di trasmissione del segnale DestinazioneStazioniTempo (s)Tempo/Stazione (s) Calais271806.7 Brest804806 Lille221205.5 Strasburgo453908.7 Lione5054010.8 Totale22417107.6

15 Il learning by using I miglioramenti: – Stazioni ausiliarie sviluppate per luso in caso di visibilità minima. – Aumento delle dimensioni del regolatore: da 4 m a 15 m – Studio di un nuovo trasmettitore basato su 7 bracci invece di 2: maggiore contenuto informativo e minore tempo per trasmettere un messaggio. Suggerito da Gaspard Monge, un matematico. – Nuovo codice di segnalazione.

16 Ferrovie e telegrafi 1840-1860 le ferrovie si svilupparono velocemente negli Stati Uniti ed altrove. Nessunaltra tecnologia nella storia precedente aveva richiesto una tale scala di complessità dell'amministrazione o di velocità nella comunicazione. Conseguenze: – Le ferrovie hanno adottato il telegrafo per fornire le comunicazioni ad alta velocità necessarie per evitare gli scontri e per controllare il trasporto del passeggero e di merci. – I problemi nella programmazione hanno condotto allo sviluppo della richiesta di zone di tempo standard dalle ferrovie – La costruzione ed i rifornimenti hanno decretato lo sviluppo delle industrie dell'acciaio, del petrolio e del legname negli Stati Uniti. – Le ferrovie hanno promosso la costruzione di poderi e ranch in prossimità della linea. Ciò ha provocato uno spostamento importante della popolazione dagli Stati Uniti verso Ovest.

17 Suoni diffusi e riprodotti 1877 Alexander Graham Bell inventa il telefono – in uno degli esempi classici dell'invenzione parallela, la domanda di brevetto di Elisha Gray raggiunse l'ufficio brevetti lo stesso giorno di Bell. – Bell ricevette il brevetto del telefono; ma un'azienda fondata da Gray si trasformò nella Western Electric Manufacturing Company, il braccio operativo dell'impero telefonico di Bell. 1877 Thomas Alva Edison inventa il fonografo

18 Il telefono La voce fu per la prima volta convertita in impulsi grazie all'invenzione dell'americano Elisha Gray del trasmettitore a resistenza variabile (registrata lo stesso giorno del brevetto di Bell, il 14 febbraio 1876). Attraverso tale dispositivo, le onde vocali fanno variare la resistenza e quindi la corrente nella linea e nel ricevitore, utilizzando un filo conduttore collegato al diaframma e immerso in una soluzione conduttrice. L'idea del microfono fu realizzata praticamente da Hughes nel 1877. Il suo dispositivo era costituito da una sbarretta verticale di carbone, i cui estremi erano situati fra due altri blocchetti di carbone, in grado di compiere piccoli spostamenti. Tra tali blocchetti erano inseriti la pila e il ricevitore. Qualunque suono, trasmettendosi come perturbazione degli strati d'aria, originava una pressione sulla sbarretta verticale, mutando così l'entità del contatto con i blocchetti e quindi la resistenza del circuito. Cambiava di conseguenza la corrente nel ricevitore, e ciò consentiva la modulazione del suono. Sempre nel 1877, a distanza di poco più di un mese, Edison presentava la propria variante, nella quale la pasticca di carbone era mantenuta da due lamine metalliche.

19 Il diodo La valvola termoionica (o triodo) Il successivo passo fu portato a termine da Lee De Forest, che nel 1906 inventò il triodo, o valvola termoionica. Tale dispositivo si impose come fondamentale per lo sviluppo della radio, ma anche per ciò che concerne il telefono, per il suo utilizzo come amplificatore. Il funzionamento di questo componente si basa sulla proprietà di un filamento riscaldato di rilasciare una grande quantità di elettroni (catodo), che arrivano ad un polo positivo (anodo) passando attraverso un elemento discontinuo, che nella fattispecie conduce un segnale debole (quello telefonico). L'elemento discontinuo, il terzo del triodo, "filtra" il flusso degli elettroni verso l'anodo, imprimendo il segnale sul flusso e producendone così l'amplificazione. L' utilizzo della valvola termoionica nella telefonia come amplificatore, particolarmente efficace per rapporto di amplificazione e per l'ottima selettività di sintonia (poteva essere modulata con grande precisione), fu compreso solo a partire dal 1912. Gli amplificatori a valvole fecero fare un enorme salto in avanti, permettendo tra l'altro la realizzazione della prima linea telefonica transcontinentale, aperta tra New York e San Francisco nel 1915.

20 Laliasing

21 Riferimenti bibliografici essenziali Chiara OTTAVIANO, Mezzi per comunicare, Torino : Paravia, 2000 Chiara OTTAVIANO et al., LItalia al telefono, CD- ROM, Milano : Telecom, 2002 (v. anche http://italiaaltelefono.alice.it/)