Introduzione alle reti telefoniche

La rete telefonica è una rete di telecomunicazione che permette a una coppia di utente (gli abbonati) di comunicare trasmettendosi messaggi vocali. La rete telefonica deve fornire una prestazione di conversazione normale, quasi come se si fosse in presenza fisica, riconoscendo sia che cosa viene detto sia chi parla all’altro estremo. Queste caratteristiche costituiscono lo standard di qualità della telefonia pubblica. Per una prestazione di questo livello all’utente è dato un circuito analogico avente banda di frequenze comprese fra 300 e 3400 Hz.

Trasmissione analogica della voce:

Un segnale analogico è un'onda elettromagnetica che varia con continuità e che può essere trasmesso sopra una larga varietà di mezzi; esempi sono i cavi quali il doppino telefonico, il cavo coassiale, la fibra ottica e la propagazione nell'atmosfera o nello spazio. La rete telefonica trasferisce segnali elettrici analogici che rappresentano la voce. Su una linea ci sono più segnali. La tecnica di trasmissione usata si chiama FDM(Frequency Division Multipliplexing) ovvero traslazione continua nel tempo in frequenza di ciascun segnale uscente da un telefono.  Questo segnale multiplato vera poi amplificato per aumentare l’energia del segnale analogico che diminuisce con la distanza.

Trasmissione digitale della voce.

Le telecomunicazioni, originariamente rivolte a soddisfare le esigenze concernenti il trasporto del solo traffico voce, nel tempo si sono però spostate verso la necessità di trasferire informazioni di tipo digitale. Un segnale digitale è una sequenza di impulsi che possono invece essere trasmessi solo attraverso un cavo. La rete telefonica usa un convertitore analogico/digitale detto codec (coder-decoder) che in un verso esegue l’operazione di codifica, ossia prende il segnale analogico che rappresenta la voce e lo trasforma in un flusso di bit, nel verso opposto compie l’operazione inversa (decodifica). La tecnica di codifica della voce di uso generalizzato nella rete telefonica pubblica è chiamata Pulse Code Modulation (PCM) e opera come segue: -Il segnale che rappresenta la voce (curva A) è campionato a intervalli di tempo equidistanti dt. Si ottiene un treno di impulsi distanziati nel tempo di dt. -L’ampiezza di ogni impulso è rappresentata mediante un numero intero. Si ottiene una successione di numeri che si susseguono nel tempo a intervalli dt. Se ogni numero è rappresentato da n bit, si ha un flusso di n bit ogni dt secondi. Il teorema del campionamento ci assicura che, per ricostruire la nostra curva, si deve usare un intervallo dt pari alla metà del periodo corrispondente alla massima frequenza che si vuole riprodurre. In altre parole, se vogliamo riprodurre tutte le frequenze fino a fmax dobbiamo campionare con una frequenza 2dfmax. In telefonia si è visto che la frequenza massima è 3,4 kHz che, arrotondata per eccesso a 4 kHz, prescrive una frequenza di campionamento di 8 kHz, corrispondente a dt = 125 µs. La seconda operazione, ossia la sostituzione di un’ampiezza d’impulso con un numero, introduce un errore dovuto al fatto che un numero di n bit può rappresentare al massimo 2n valori distinti (corrispondenti ad altrettanti livelli dell’impulso). Quando l’impulso assume un valore intermedio fra due livelli viene approssimato con uno di essi e viene così alterato. Il treno di impulsi alterati produrrà, in fase di ricostruzione del segnale, una forma d’onda (curva B) diversa da quella originale. La differenza fra le due curve equivale a un disturbo chiamato rumore di quantizzazione. La trasmissione fra centrali viene effettuata realizzando più giunzioni su una stessa linea fisica mediante multiplazione a divisione di tempo (TDM: Time Division Multipliplexing) da apparati detti multiplex (multiplatore) che affacciano canali da 64 kbit/s. Il collegamento deve essere mantenuto solo durante il tempo in cui ci sia sincronizzazione e individuazione del canale dove mandare il messaggio. Concludiamo dicendo che oggi le reti si sono talmente modernizzate che si usa un sistema di rete che permette la trasmissione di dati multimedia (voce,video,immagini,testo). Sto parlando dell’ISDN
Riferimenti e Approfondimenti:
1. Wikipedia:   articolo: http://it.wikipedia.org/wiki/Rete_telefonica
2. Appunti del l Prof  A. Lazzari dell'università di Parma: http://www.cedi.unipr.it/links/Corsi/telematica/Materiale/dispense/Telefonia/PSTN.html