Telecomunicazioni

Telecomunicazioni

Comunicazioni mobili e senza filo

Le comunicazioni voce e dati per utenza mobile e senza filo (wireless) si stanno sviluppando nella direzione della multimedialità, prevedendo di offrirne i vari servizi dati, grafici, audio, immagini e video per tre grandi classi di utenti: a) non collegati fisicamente alla rete; b) capaci di accedere alla rete da varie postazioni (nomadi); c) capaci di accedere alla rete durante il movimento (mobili). Le potenzialità, ancora in parte inespresse, di tali comunicazioni multimediali stanno ponendo svariati interrogativi a operatori, manifatturieri e tecnici del settore, dalla cui soluzione si delineeranno i futuri sviluppi del mondo della mobilità. Nel biennio 2005-06 il mercato dei servizi mobili multimediali ha conosciuto una forte espansione dettata soprattutto dai servizi dati basati su Internet. La tendenza della società dell'informazione moderna allo sviluppo di una molteplicità di dispositivi, che includano apparecchi domestici, veicoli, personal computer, sensori e attuatori tutti interfacciabili con Internet, comporta la necessità per i sistemi mobili e senza filo di soddisfare nel futuro i complessi requisiti di connettività che gli utenti inevitabilmente porranno.

Reti per utenti mobili

Lo sviluppo delle reti cellulari per utenti mobili è giunto all'inizio del terzo millennio attraverso due tappe fondamentali: la diffusione dei sistemi di prima generazione (1G), basati su tecnologie analogiche, negli anni Ottanta e la diffusione dei sistemi di seconda generazione (2G), basati sull'introduzione delle tecnologie digitali, nel corso degli anni Novanta. L'evoluzione dalla prima alla seconda generazione ha implicato il passaggio a un nuovo sistema, mantenendo tuttavia prevalentemente il medesimo tipo di servizio (in voce) per gli utenti. Il successo dei sistemi 2G, che estendono le reti tradizionali, quali quella telefonica commutata PSTN (Public Switched Telephone Network) e integrata ISDN (Integrated Services Digital Network), e permettono anche una mobilità nazionale e perfino mondiale con l'impiego del medesimo terminale, è stato planetario. Il sistema mobile basato su tecnologia numerica che ha riscosso il maggior successo è il GSM (Global System for Mobile Communications), con utenti sparsi in oltre 174 Paesi.

Agli inizi del 21° sec. il GSM ha raggiunto quasi un miliardo di utenti. Tra gli altri sistemi 2G si ricordano il PDC (Personal Digital Cellular) in Giappone e i sistemi IS (Interim Standard) statunitensi, in particolare IS-136, basato su accesso TDMA (Time Division Multiple Access), e IS-95, basato su accesso CDMA (Code Division Multiple Access). I sistemi 2G, basati sulla strategia di rete a commutazione di circuito, sono stati sviluppati principalmente per il traffico vocale, offrendo solamente un servizio dati a bassa velocità (9,6÷14,4 kbit/s). Nell'ottobre 2001 è stato introdotto in Giappone il primo sistema mobile della terza generazione (3G): tali sistemi sono basati su tecnologia digitale per un traffico misto vocale, dati e multimediale, che impiega una rete caratterizzata da strategia mista a commutazione di circuito e di pacchetto. Il passaggio dai sistemi 2G a quelli 3G, sviluppatosi anche in parallelo con l'enorme diffusione del GSM e la sperimentazione al pubblico dei sistemi 3G, è stato guidato dalle cosiddette tecnologie di transizione, introdotte per raggiungere maggiori velocità nel servizio dati a costi inferiori rispetto ai sistemi 2G. In questa direzione, la tecnologia HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data), proposta all'inizio del 1997 e diffusasi in oltre 25 Paesi con molte decine di milioni di utenti, ha rappresentato il primo passo, consentendo un accesso a Internet più veloce dei sistemi 2G (57,6 kbit/s), seppure con l'impiego di una strategia di rete (commutazione di circuito) non ottimale per la trasmissione dati e per le prestazioni complessive del sistema. I sistemi di transizione, denominati 2G evoluti o 2.5G, sono caratterizzati da velocità di trasmissione dei dati ancora maggiori, tra 64 e 384 kbit/s, e si basano su una strategia di commutazione a pacchetto.

L'evoluzione 2.5G del sistema giapponese PDC, cioè la fornitura di servizio dati basato sulla commutazione di pacchetto, è rappresentata dai servizi detti i-mode, introdotti con grande successo in Giappone all'inizio del 1999. L'evoluzione 2.5G del GSM è rappresentata da due tecnologie: GPRS (General Packet Radio Service) e EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). GPRS è l'estensione a pacchetto del GSM, in grado di fornire applicazioni dati basate sull'impiego delle infrastrutture di rete oggi esistenti e un modesto adattamento a livello di interfaccia radio degli apparati GSM; con una massima velocità teorica di 171,2 kbit/s, il GPRS ha riscosso notevole successo sia tra gli utenti del GSM sia tra i nuovi utenti della mobilità. EDGE può invece essere visto come un'interfaccia radio per la fornitura di velocità più elevate rispetto al GSM, attraverso l'uso di schemi più efficienti di modulazione con complessità di realizzazione contenute. EDGE, che consente velocità dei dati fino a 384 kbit/s utilizzando le medesime ampiezza di portante e frequenze del GSM, non ha sin qui raggiunto il successo e la diffusione prospettati al momento della sua ideazione. Nel 1995 l'ITU (International Telecommunication Union) ha definito il programma strategico per i sistemi cellulari 3G detto IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), per la fornitura di una vasta gamma di servizi multimediali, voce e dati a bassa velocità, dati ad alta velocità con valori fino a 144 kbit/s in ambiente veicolare, 384 kbit/s in esterni-interni e 2 Mbit/s in contesti interni e picocellulari. Il sistema fornisce una copertura di servizio continua nella gamma dei 2 GHz con schema di accesso CDMA e strategia di rete sia a commutazione di circuito sia a pacchetto. Lo UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) è la versione europea dello IMT-2000, il cui accesso radio terrestre, detto UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) è stato formalmente approvato dall'ITU nel 2000. La strategia di accesso CDMA a larga banda o W-CDMA (Wideband CDMA), fortemente appoggiata da gruppi di esperti giapponesi ed europei e compatibile con il sistema 2G GSM, è stata selezionata per una delle due strategie UTRA prescelte detta FDD (Frequency Division Duplex). È di estrema rilevanza la compatibilità del sistema 3G UMTS con il predecessore 2G: questo è stato, fin dal loro concepimento, uno degli obiettivi dei sistemi 3G. Il passaggio, infatti, da una generazione all'altra dei sistemi mobili è tutt'altro che netto e inoltre appare non uniforme in termini geografici, sia su larga sia su media e piccola scala. L'impatto con l'utenza del sistema UMTS è stato reso più difficile del previsto dalla presenza di un predecessore ingombrante e di successo, il GSM, da cui è scaturita una tecnologia di transizione, il già menzionato GPRS, che ha soddisfatto, con terminali e traffico a costi contenuti, la fascia di utenza che riteneva del tutto insoddisfacenti le prestazioni sullo scambio dati del GSM. Il GPRS, in parte responsabile anche dello scarso successo di EDGE, ha rallentato fortemente lo stimolo dell'utenza verso i servizi ad alta velocità e multimediali ottenibili dai sistemi 3G con costi inizialmente poco appetibili. Tuttavia, il mercato dei servizi 3G ha cominciato a raggiungere livelli discreti, seppure è ancora evidente la mancanza di un'applicazione chiave, detta killer, che invogli un utente 2G o 2.5G a migrare verso un terminale di terza generazione. L'evoluzione dal 2G del sistema IS-95, denominata CDMAX1x, è sostenuta da organizzazioni statunitensi e coreane. Per conservare la compatibilità con le reti IS-95, il CDMAX1x ha mantenuto molte caratteristiche dell'interfaccia radio del suo predecessore.

Seguendo la stessa logica che ha condotto sin qui allo sviluppo dei sistemi mobili 3G, sono state già avviate le attività di sviluppo dei sistemi di transizione tra la terza e la quarta generazione, i cosiddetti sistemi 3.5G. Tra essi si menzionano lo HDR (High Data Rate), con una massima velocità di trasmissione dati di 2,4 Mbit/s, e lo HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), con velocità massima di 2 Mbit/s, sottoposti alla fase di standardizzazione nel 3GPP (3^th Generation Partnership Project) e classificati come sistemi avanzati dello IMT-2000. In parallelo, già dal 2000 sono in corso attività di pianificazione strategica e proposte tecnologiche per lo sviluppo dei sistemi di quarta generazione: gli esperti sono divisi su questo punto e sulla nomenclatura da assegnare. Per una parte della comunità scientifica e industriale, che ruota attorno al complesso mondo della mobilità, la quarta generazione è un B3G (Beyond 3G), ossia una proiezione, tutt'altro che definita, dell'ancora nebulosa terza generazione. Altri esperti del settore considerano invece che la quarta generazione, avendo dignità di esistenza propria, comporterà novità peculiari sia sull'architettura di rete sia sui terminali d'utente sia sul ventaglio di servizi offerti: pertanto, l'acronimo appropriato per tali sistemi è 4G. Il completamento della transizione tra la terza e la quarta generazione è previsto entro il 2010, accompagnato dallo sviluppo di nuovi tipi di terminali intelligenti, che contengano un'ampia varietà di applicazioni e consentano all'utente accesso praticamente illimitato a servizi e dati sempre e ovunque. Nella definizione dei sistemi a partire dai 2G, principalmente basati su un'infrastruttura terrestre, è stato predisposto un ruolo per l'offerta di servizi mobili anche attraverso una componente satellitare: a oggi, infatti, le reti mobili terrestri raggiungono una copertura pari soltanto al 20% della superficie del nostro pianeta.

Le reti mobili basate sull'impiego di costellazioni di satelliti hanno la capacità di offrire servizi a utenti in movimento e garantiscono una copertura complementare a quella dei sistemi terrestri, interfacciandosi in modo compatibile con gli stessi, e offrendo loro servizi di riserva in casi di emergenza per catastrofi naturali e sabotaggi intenzionali. Dopo un inizio opaco, per la mancanza di una porzione di mercato sufficiente e definita, le reti mobili via satellite stanno ritrovando una dignitosa collocazione nell'offerta di servizi globali in mobilità. In tale scenario, INMARSAT (International Maritime Satellite Organization), operante dal 1979 come società, può essere considerata, vent'anni dopo i suoi esordi di organizzazione intergovernativa, e gestendo dal 2004 una flotta di nove satelliti in orbita geosincrona, un pioniere nelle comunicazioni mobili via satellite. Il sistema via satellite Globalstar, gestito dall'omonima associazione internazionale, fornisce il più diffuso servizio telefonico portatile via satellite, con copertura pressoché globale, attraverso l'utilizzo di una costellazione di 48 satelliti in orbita bassa intorno alla Terra. Iridium è, invece, il più innovativo tra i sistemi di comunicazione via satellite mai messi in orbita: è una vera e propria rete nello spazio, costituita da una costellazione di 66 satelliti in orbita bassa, con mutua connettività e copertura globale, poli e oceani inclusi; il terminale portatile è di facile impiego come usuale telefono cellulare. Thuraya, una società di t. satellitari fondata negli Emirati Arabi nel 1997, fornisce il servizio telefonico e dati a utenza mobile con un innovativo terminale a doppio uso, satellitare (con antenna estraibile) e GSM (con antenna fissa) fruibile in molte reti di operatori mobili terrestri. Il sistema QZSS (Quasi Zenith Satellite System), attualmente in fase di sviluppo a cura di un consorzio di industrie giapponesi e che dovrebbe entrare in operazione nel 2008, fornirà un nuovo servizio integrato per applicazioni mobili basato, tra l'altro, su comunicazioni, video, audio e diffusione dati.

Reti senza filo. - Un altro importante aspetto dell'evoluzione delle reti di comunicazione è rappresentato dalle reti senza filo in area locale (WLAN, Wireless Local Area Network), il cui mercato è in piena espansione, con crescite annuali anche del 300%. I sistemi WLAN, che rappresentano un modo attraente di creare reti di computer in ambienti dove il cablaggio è costoso o, addirittura, non fattibile, possono offrire applicazioni a elevata velocità di trasmissione dati e collegamenti individuali in molti ambiti, quali aziende, campus, centri congressi, aeroporti. Pur essendo principalmente intese per comunicazioni tra computer in un ambiente interno, possono anche trasportare audio e video in tempo reale, consentendo anche all'utente una certa mobilità. Mentre nei primi sviluppi delle WLAN esistevano numerosi prodotti proprietari, oggi esse sono conformi allo standard IEEE 802.11 dello IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineering), denominato e approvato nel 1997.

Nel 1999 venne costituita la Wi-Fi (Wireless Fidelity) Alliance, un'organizzazione senza scopo di lucro con l'obiettivo di certificare la interoperabilità dei prodotti IEEE 802.11 e di promuoverli come standard globale di WLAN attraverso tutti i segmenti di mercato; l'organizzazione ha creato il marchio Wi-Fi. Sono tre gli standard legati allo IEEE 802.11: IEEE 802.11b, che opera nella banda non regolamentata dei 2,4 GHz con velocità di 11 Mbit/s e una prevista estensione ai 20 Mbit/s; IEEE 802.11a e IEEE 802.11g, che operano rispettivamente nelle gamme dei 5 GHz e 2,4 GHz, raggiungendo una velocità di 54 Mbit/s. Le reti Wi-Fi utilizzano uno dei tre standard, sebbene dal 1999 la denominazione Wi-Fi sia prevalentemente associata allo IEEE 802.11b. Una rete Wi-Fi può essere utilizzata per connettere computer tra loro, a Internet e alle reti cablate, che impieghino lo standard IEEE 802.3 o Ethernet. Le WLAN ad alta velocità denominate HIPERLAN/2 (High-Performance Radio LAN Type Two), il cui standard è stato ratificato nel 2000, e MMAC (Multimedia Mobile Access Communication) forniscono una velocità di trasmissione dati fino a 54 Mbit/s nella banda di frequenza dei 5 GHz. Molte WLAN necessitano, tuttavia, di una infrastruttura di rete che consenta loro l'accesso ad altre reti.

Un'organizzazione di rete in cui non si palesa il bisogno di tali infrastrutture è quella delle reti ad hoc, nella quale i terminali possono diventare veri e propri ripetitori per la connessione tra terminali più lontani e stazioni fisse. L'elemento chiave per l'efficacia delle reti ad hoc consta principalmente nello sviluppo di protocolli di commutazione dinamica, di cui si occupa il gruppo di lavoro MANET (Mobile Ad hoc NETworking), costituito nell'ambito dell'IETF (Internet Engineering Task Force). Sono state altresì concepite e sviluppate reti locali senza filo, che non necessitano di un'interfaccia e che operano con una copertura assai limitata per la connessione di diversi dispositivi posti a distanza reciproca contenuta. L'area di copertura di tali reti è quella intorno alla persona che impiega il particolare dispositivo e, pertanto, prendono il nome di WPAN (Wireless Personal Area Network). Tali reti, il cui raggio di copertura non è superiore ai 10 m, consentono l'interconnessione di dispositivi di computazione portatili e mobili (PDA, Personal Digital Assistant), periferiche, telefoni cellulari, videocamere digitali, cuffie e così via. La tecnologia detta Bluetooth, ovvero lo standard IEEE 802.15.1, che si è affermata con forza nel quinquennio 2002-2006, è proprio un esempio di WPAN, essendo stato concepito e sviluppato al fine di sostituire con tecniche senza filo il cablaggio a corto raggio di diversi dispositivi elettronici. Utilizza la banda dei 2,4 GHz, una delle gamme di frequenza ISM (Industrial, Scientific and Medical) destinate ad applicazioni industriali, scientifiche e mediche, il cui impiego è libero purché si rispettino alcune modalità di trasmissione e non si superi una determinata soglia di potenza in trasmissione. A parte un caso speciale di applicazione di Bluetooth, nel quale i terminali possono trasmettere fino a 100 mW di potenza con una copertura fino a 100 m, il sistema ha una massima potenza in emissione di 2,5 mW e copertura fino a 10 m, parametri assai inferiori e, dunque, campi applicativi piuttosto diversi da quanto si applica allo standard per le reti WLAN.

Sistemi globali di comunicazioni

Al variare dell'esigenza di mobilità dell'utente e di portabilità del suo terminale, scaturiscono diverse tipologie di rete e di servizi disponibili. La copertura di servizi vocali e di trasmissione e ricezione dati, a cui l'impetuoso sviluppo dei sistemi mobili e senza filo sta conducendo, è strutturabile in vari livelli, non del tutto disgiunti, ciascuno caratterizzato da standard specifici. Il primo, in termini di estensione della copertura, è quello dei sistemi mobili 2G, 2.5G, 3G, 3.5G e 4G, che costituiscono le WAN (Wide Area Network); e non è al momento previsto che tali sistemi superino i 10 Mbit/s di velocità di trasmissione. All'estremo opposto ci sono le reti personali (PAN, Personal Area Network), come il Bluetooth, per la trasmissione a bassa velocità (fino a 1 Mbit/s), oppure ad alta velocità, basate su tecnologia UWB (Ultra-Wide Band), in accordo allo standard IEEE 802.15.3, che prevedono trasmissioni da un minimo di 20 Mbit/s fino a oltre 400 Mbit/s. Il protocollo detto Zigbee, basato su tecnica di accesso IEEE 802.15.4, si pone l'obiettivo di superare i limiti principali del Bluetooth, rappresentandone in un certo qual senso una possibile evoluzione, in termini di costo, di numero massimo di dispositivi connettibili e di consumo. La velocità di trasmissione ottenibile con Zigbee (da 20 a 250 kbit/s) è inferiore a quella del Bluetooth, ma il consumo energetico risulta estremamente ridotto, preludendo alla realizzazione di reti di sensori connessi a maglia, con un campo di applicazioni enorme in ambito, per es., domestico e logistico. I livelli di copertura che si collocano tra le PAN e le WAN sono due: le reti LAN (Local Area Network), dominate in ambito senza filo dallo standard Wi-Fi e capaci di coperture fino a 100 m con massime velocità di trasmissione dati intorno ai 100 Mbit/s; un livello intermedio tra LAN e WAN detto MAN (Metropolitan Area Network), con coperture fino a 50 km e velocità di trasmissione fino a circa 75 Mbit/s.

Il grande impatto della Wi-Fi in ambito WLAN sta avendo luogo anche per le MAN grazie alla tecnologia WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), che fornisce connettività senza filo interoperabile a larga banda a utenti con terminali fissi, portatili e nomadi. Essa prevede l'impiego di una connessione a larga banda da parte di utenti entro un'area di 50 km, senza che vi sia bisogno di una connessione diretta in LOS (Line-Of-Sight) con la stazione base. WiMAX è un vero e proprio marchio di certificazione per i prodotti che superano i controlli di conformità e interoperabilità per gli standard della famiglia IEEE 802.16, la cui versione 802.16-2004, approvata nel giugno 2004, riguarda soltanto sistemi fissi ma è in corso di emendamento (802.16f) per l'estensione a componenti per la mobilità in connessione punto-punto e punto-multipunto, sia in bande di frequenze soggette a regolamentazione sia in quelle a uso libero. In Europa la versione concorrente e omologa del WiMAX è rappresentata dall'HIPERMAN (High Performance Radio Metropolitan Area Network). Dal momento che i livelli di copertura MAN e WAN hanno una sovrapposizione e che i servizi offerti nella MAN in modalità senza filo possono essere offerti da reti cablate, WiMAX dovrà efficacemente competere, da un lato, con l'ambito non cablato, dunque con i sistemi 3G, 3.5G, 4G e proprietari, dall'altro con i sistemi cablati che sono in costante evoluzione. Anche la tecnologia detta MobileFi, in via di standardizzazione nel gruppo IEEE 802.20, è diretta a un settore applicativo che si sovrappone ai servizi offerti dalle reti mobili: fornire banda larga, analoga a quella ottenibile attraverso tecnologie cablate, a terminali in movimento ad alta velocità (fino a 250 km/h) con efficienza e capacità superiori a quelle proprie delle tecnologie cellulari. In linea con tale obiettivo, la copertura dei sistemi MobileFi è prevista su celle metropolitane da 15 km di raggio; l'infrastruttura è detta pure IP, in quanto completamente basata sull'utilizzazzione del protocollo IP (Internet Protocol).

Diverse tecnologie cablate faranno parte di questo scenario di potenziale competizione oppure, nella più auspicabile delle ipotesi, di efficace convergenza con il mondo mobile e senza filo. In questa prospettiva, la rete di comunicazioni globali integrerà, attraverso opportune interfacce il più possibile invisibili per l'utente finale, varie reti oppure parti di reti che utilizzano diverse tecnologie e gamme di frequenze. La sinergia cooperativa tra il mondo cablato e quello senza filo è dunque un elemento importante in questo quadro di sviluppo. Un tassello significativo è rappresentato dalla tecnologia DSL (Digital Subscriber Line), sviluppata dagli operatori nel settore della telefonia per ottenere una connessione veloce a Internet, in grado di superare dunque le limitate prestazioni in tal senso dei modem tradizionali. La DSL è in realtà un insieme di varie tecnologie: ADSL (Asymmetrical DSL), che fornisce una maggiore velocità nella direzione Internet-utente, rispetto alla direzione opposta; SDSL (Symmetrical DSL), che offre alta velocità in entrambi i versi di comunicazione; HDSL (High-bit-rate DSL) e VDSL (Very High-bit-rate DSL), che forniscono velocità ancora più elevate ma su distanze contenute. La DSL, spesso indicata come xDSL, dove x corrisponde di volta in volta a una delle possibili varianti (A, S, H o V), è una delle tecnologie più promettenti per offrire comunicazioni numeriche ad alta velocità nelle sezioni della rete telefonica denominate local loops, che connettono l'utente fisso con il più vicino nodo. Gli operatori di telefonia fissa stanno ponendo grandi aspettative di sviluppo legate soprattutto all'ADSL, che ha avuto grande diffusione e continua a essere uno dei servizi per utenti residenziali a maggiore tasso di crescita di accessi e redditività.

L'evoluzione della tecnologia a larga banda è un fenomeno mondiale: gli accessi a una delle tecnologie xDSL sono stati oltre 96 milioni alla fine del 2004, con una crescita che nel solo anno si è attestata sui 35,5 milioni (+57,9%). In America Meridionale, Medio Oriente e Africa il progresso è esponenziale; anche l'Europa continua ad avanzare in tal senso. La tecnologia xDSL appare, dunque, vincente per il reale sviluppo e la diffusione della banda larga, poiché nessuna tecnologia è progredita così rapidamente e in modo contemporaneo su scala planetaria, con implicazioni importanti sulla visione globale degli scambi economici a essa collegati. In sei Paesi, quattro dei quali in Europa, è stato superato il milione di nuovi accessi: Cina (oltre 8,5 milioni di nuovi accessi), Stati Uniti (quasi 4 milioni), Francia (3,2 milioni), Gran Bretagna (2,3 milioni), Italia (1,7 milioni) e Germania (1,4 milioni). In altri Paesi si registrano importanti progressi, come in Messico (+213%) e Malaysia (+187%), alla luce del fatto che nel 2004 le maggiori crescite si erano registrate in Europa (Gran Bretagna con +125% e Francia con +107%) e Cina (+100%). La Corea del Sud è, invece, il primo Paese in termini di penetrazione dei mercati, con circa 14 linee ogni 100 abitanti, seguita da Taiwan e dalla Norvegia.

Altri numerosi sviluppi nelle sezioni cablate delle architetture di comunicazione riguardano l'evoluzione della tecnologia dominante in ambito LAN, ossia Ethernet: accanto alla versione tradizionale operante a 10 Mbit/s, la spinta verso trasmissioni più veloci ha condotto al protocollo denominato Fast Ethernet (100 Mbit/s) e, più recentemente, al progetto del protocollo denominato Gigabit Ethernet (1 Gbit/s).

Un elemento unificante nella rete globale di comunicazione riguarda l'accesso a Internet. Sia l'utenza di tipo residenziale sia quella con vari livelli di mobilità personale o del terminale ritiene di importanza fondamentale la capacità di accedere a Internet in modo facile e il più possibile veloce. Dopo aver rivoluzionato, dunque, la nostra vita quotidiana, Internet rappresenta un ulteriore elemento di coesione tra il mondo cablato e quello dell'utenza senza filo. Internet è tutt'altro che una semplice struttura gerarchica: è composta da molte reti di tipo WAN e LAN, connesse attraverso opportuni dispositivi e stazioni di commutazione. È difficile dare un'accurata rappresentazione di Internet, poiché la sua struttura si modifica continuamente, con laggiunta di nuove reti che si integrano alla struttura preesistente, nuovi indirizzi che si aggiungono a quelli già attivi, e la sparizione di reti associate, per es., a imprese che cessano la loro attività. La maggior parte degli utenti che desiderano una connessione a Internet utilizzano i servizi di un ISP (Internet Service Provider). Gli ISP sono collocati a vari livelli gerarchici e, in particolare, dai livelli più alti verso quelli più bassi, si hanno ISP di tipo internazionale, nazionale e locale. Un'importante evoluzione legata al mondo di Internet è rappresentata dalla crescita esponenziale del servizio VoIP (Voice over IP). Si tratta di un servizio gestito, fino al 2003, in modo non del tutto chiaro a livello normativo, collocandosi a metà tra servizi pubblici di telefonia, che godono di opportuna regolamentazione, e servizi dati che invece non sono regolati. L'Unione è intervenuta in materia nel 2003, senza tuttavia affrontare ancora l'aspetto della dipendenza dall'alimentazione elettrica dell'apparato di utente, che rappresenta un aspetto critico soprattutto per l'utenza affari. Nel 2004 in Europa si è raggiunto un numero significativo di operatori in grado di offrire servizi di questo tipo, configurati sullo specifico mercato del Paese interessato. In Italia, dal 1999 i servizi VoIP hanno cominciato a essere distribuiti da un operatore di t. su rete fissa con fibra diffusa nelle principali città italiane, con offerta di contratti principalmente di tipo flat per trasmissione voce e dati. Nel 2003 la Skype Technologies S.a. ha lanciato un servizio di telefonia su IP, basato sul paradigma P2P (Peer-to-Peer), che prevede una decentralizzazione quasi totale delle funzioni di controllo e di segnalazione direttamente all'interno dell'applicazione software fornita agli utenti, con conseguente abbattimento dei costi in infrastrutture da parte dell'operatore. Internet viene così impiegata per realizzare gratuitamente telefonate tra utenti appartenenti alla skype community e per raggiungere nodi di raccolta e terminazione in modo da realizzare, attraverso opportuni accordi con operatori di telefonia convenzionale fissa e mobile, chiamate da e verso reti telefoniche tradizionali a tariffe particolarmente convenienti.

Negli anni a venire la tecnologia VoIP dovrebbe proseguire nella sua affermazione e portare a una significativa riduzione degli introiti derivanti dai servizi telefonici di base. Nonostante la potenziale minaccia rappresentata dai servizi VoIP per gli operatori tradizionali di telefonia, saranno comunque le strategie di questi ultimi a condizionarne lo sviluppo di mercati, anche per i nuovi operatori che si sono affacciati al mondo della telefonia attraverso i servizi basati su IP.

Il futuro delle t. si annuncia imperniato su un passaggio epocale: la convergenza definitiva delle tecnologie cablate e non, per la fornitura all'utente di servizi, alcuni ancora di difficile previsione, attraverso una rete globale. In tale prospettiva il mondo delle t. si dovrà estendere, in quanto il ruolo dei produttori di contenuti per le varie tecnologie in continuo progresso, diventerà ancora più rilevante. Le imprese di t. sono, dunque, destinate in prospettiva a una poliedrica trasformazione che inglobi e recepisca, miscelandoli sapientemente, elementi tecnici, sociali e normativi, con l'utente comunque sempre al centro degli sforzi di sviluppo e di innovazione.

La televisione digitale

Un altro grande evento tecnologico, con notevole impatto a livello sociale, sta caratterizzando le t.: la preparazione al passaggio definitivo dalla televisione di tipo analogico a quella digitale, indicata come DTT (Digital Terrestrial Television). I governi dei vari Paesi stanno fissando date precise, in molti casi accompagnate da relativa legislazione di supporto, per la transizione definitiva, ovvero lo spegnimento (switch-off) delle trasmissioni analogiche che hanno accompagnato l'utente fin dagli albori della televisione. Vari governi hanno dato inizio allo spegnimento, che si estenderà rapidamente nei prossimi anni. In Germania, Berlino ha spento le trasmissioni analogiche nel 2003, Monaco nel 2005 ed è previsto che il resto della nazione lo attui entro il 2010. Negli Stati Uniti, il Congresso probabilmente sancirà l'inizio del 2009 come limite ultimo per lo spegnimento della televisione analogica. In Francia l'anno dello switch-off sarà il 2010, in Giappone il 2011 e in Gran Bretagna la fine del 2012. L'anno 2004 ha segnato l'avvio in Italia del servizio DTT e, dunque, del periodo di transizione, in cui coesistono le trasmissioni in tecnica analogica e in tecnica digitale, che in accordo a quanto inizialmente stabilito in sede parlamentare avrebbe dovuto concludersi alla fine del 2006. Con d.l. 30 dic. 2005 nr. 273, tale termine è stato rinviato al 2008; ma esiste il progetto di posporre ancora al 30 novembre 2012 (secondo quanto previsto dal disegno di legge del ministro delle Comunicazioni P. Gentiloni) lo spegnimento definitivo delle trasmissioni analogiche. L'Italia è stata tra i pionieri in Europa nell'intraprendere la transizione verso la televisione digitale, che coinvolgerà in modo progressivo oltre 20 milioni di abitazioni e 50 milioni di apparecchi televisivi soltanto nel nostro Paese.

Il DTT sta trasformando il tradizionale televisore in un nuovo apparato interattivo che integra le funzioni televisive con l'informatica e le applicazioni più innovative delle tecnologie telematiche. Il servizio televisivo si arricchirà di un numero di canali, assai maggiore di quanto attualmente offerto dalla televisione analogica, associato a una migliore qualità sia dell'immagine sia dell'audio. L'interattività consentirà all'utente televisivo di partecipare, per es., ai programmi televisivi agendo in modo diretto sul telecomando, senza dunque ricorrere alla rete telefonica fissa o mobile. Gli utenti avranno, inoltre, significativi benefici derivanti dalla fruizione di servizi importanti, tra i quali l'insegnamento a distanza (e-learning), la telemedicina, i servizi amministrativi in forma telematica (T-government), direttamente nelle proprie case. Il DTT implicherà, inoltre, un migliore rapporto con l'ambiente in termini di inquinamento elettromagnetico, comportando potenze di trasmissione inferiori rispetto al caso analogico. Essendo gli impianti di ricezione adatti al DTT identici a quelli utilizzati per la televisione analogica, l'utente mantiene le medesime antenna (nelle bande iii, iv e v) e rete di distribuzione dalle antenne all'interno degli edifici; non è inoltre necessario cambiare l'apparecchio televisivo, ma solo collegarlo con un'apparecchiatura di adattamento, decoder o STB (Set Top Box), che può essere di tipo non interattivo o interattivo. In quest'ultimo caso l'utente può fruire in modo completo dei benefici del DTT, in quanto il STB è dotato di un'uscita verso la rete telefonica fissa mediante un modem tradizionale (V.90) o ISDN oppure per mezzo di un modem a larga banda (ADSL); in alcuni casi il decoder può prevedere un alloggiamento per una carta SIM simile a quella della telefonia mobile.

Dopo lo spegnimento della televisione analogica, le trasmissioni digitali via etere rappresenteranno l'unico modo di ricevere segnali televisivi non a pagamento. Gli utenti della televisione via satellite e molti degli utenti della televisione via cavo non avvertiranno, invece, il descritto passaggio epocale, perché ricevono già segnali digitali. L'attuale penetrazione del DTT a livello mondiale è inferiore alle previsioni, raggiungendo solo circa l'1% del miliardo abbondante di case dotate di almeno un apparecchio televisivo distribuite nel mondo. In circa 280 milioni di case si riceve anche la televisione digitale, ma a pagamento, via satellite oppure via cavo. Il ritmo di accettazione del DTT è molto variabile: per es., in Gran Bretagna più del 20% dei 25 milioni di case ricevono il DTT su almeno un televisore. In Giappone, dove le trasmissioni digitali sono iniziate nel 2003, 5 milioni dei 40 milioni di abitazioni già equipaggiate per la televisione analogica stanno installando l'apparecchiatura per il DTT. Negli Stati Uniti, invece, nonostante il lancio del DTT nel 1998, soltanto il 5% dei 103 milioni di abitazioni dotate di apparecchi televisivi erano equipaggiate per il digitale terrestre a fine 2004. La maggior parte della programmazione televisiva digitale è, oppure sarà, distribuita in HD (High Definition), tecnologia che porta a immagini di altissima qualità. Mentre in alcuni mercati già abbastanza consolidati, come gli Stati Uniti, l'alta definizione è stata lanciata con lo standard MPEG-2 (Moving Pictures Experts Group), i distributori europei stanno pianificando di trarre vantaggio da tecniche di compressione avanzate del segnale numerico, in accordo allo standard MPEG-4 AVC, anche noto come H264 e, nel caso di distribuzione via satellite, delle tecniche di espansione della banda del DVB-S2 (Digital Video Broadcasting). Tale approccio ha ovvie implicazioni sul costo sia per gli apparati di ricezione degli utenti sia per quelli di trasmissione da parte dei distributori. In ogni caso, il risultato finale sul prodotto televisivo è una miscela di immagini spettacolari associate a una scelta amplissima di canali. Per fruirne è necessario da parte dell'utente un STB dedicato, associato anche a un apparecchio televisivo HD-ready come, per es., un televisore con schermo piatto al plasma oppure con tecnologia LCD (Liquid Crystal Display); per apprezzare pienamente la visione HD è necessario uno schermo grande, benché il miglioramento sia percepibile già da un apparecchio di dimensioni medie, e gli esperti convergono nell'indicare in 81 cm (32 pollici) e persino 107 cm (42 pollici) la dimensione ideale per apprezzare a fondo i benefici della tecnologia HD. Nonostante il necessario aumento delle dimensioni dello schermo indicato per la visione in HD, per molti utenti la percezione è di una minore invasione dello spazio vivibile da parte dell'apparato a schermo piatto rispetto al tradizionale televisore con tubo catodico. Per quanto concerne il mezzo di distribuzione, il satellite, che ha cominciato la rivoluzione della televisione digitale, benché a pagamento, introducendola nelle case di molti utenti dell'analogico, è anche facilmente abbinabile alla fruizione della qualità HD. In parallelo, tuttavia, sta emergendo anche la possibile applicazione di tecnologie a larga banda terrestri, quali ADSL 2 Plus e VDSL, come possibili piattaforme per l'alta definizione.

Il futuro della televisione e, in generale, dell'home entertainment è visto con ottimismo dagli operatori del settore. Le prospettive sono influenzate dall'indubbia convergenza tra informatica, t. ed elettronica di consumo: ormai è labile il confine tra computer, televisore e telefono cellulare e questo genera, per es., il problema dell'offerta di contenuti a valore aggiunto per la tecnologia della banda larga. In tal senso è previsto un raddoppio degli accessi a banda larga entro il 2008, incentivati dalle formule di offerta al consumo e dallo sviluppo di varie piattaforme per l'erogazione di contenuti video.

Comunicazioni e navigazione integrata

Lo sviluppo di sistemi di comunicazione globali e la prospettata convergenza di tecnologie cablate, e non, ha alcune importanti implicazioni a livello di architettura dei sistemi e dei servizi. Il progetto di sistema in una visione globale può contemplare alcune delle seguenti componenti cooperanti e opportunamente interfacciate: componente terrestre (reti cablate, mobili e senza filo); componente satellitare, con satelliti in orbita geostazionaria, altamente ellittica (HEO, Highly Elliptical Orbit), bassa (LEO, Low Earth Orbit), intermedia (MEO, Medium Earth Orbit); componente stratosferica, con l'impiego di HAP (High Altitude Platform) o UAV (Unmanned Air Vehicle). Accanto alle architetture integrate, i sistemi globali implicano anche peculiarità di integrazione a livello di servizio. È proprio in tale contesto che si collocano i servizi denominati NavCom (Navigazione e Comunicazione), che integrano funzionalità di comunicazione con quelle di posizionamento offerte dai sistemi di navigazione satellitare globali (GNSS, Global Navigation Satellite System). Il più noto tra i sistemi GNSS, cioè il GPS (Global Positioning System), ha riscosso un successo planetario, rispetto alla diffusione dei servizi di navigazione satellitare, in modo simile a quanto prodotto dal sistema GSM per i servizi di telefonia cellulare.

Una buona sinergia tra mondo delle comunicazioni e mondo della navigazione è, per es., rappresentata da GNSS e reti mobili, che hanno sin qui tecnologie in qualche modo complementari: GPS e, nel prossimo futuro, il sistema di navigazione europeo denominato Galileo forniscono la possibilità di soddisfare il requisito sulla localizzazione delle chiamate di emergenza e, in generale, sulla localizzazione del terminale mobile per la fornitura di servizi di tipo LBS (Location-Based Services), mentre le reti cellulari sono di aiuto ai GNSS in ambienti ostili alla propagazione del segnale satellitare, quali canyon, ambienti interni, denso fogliame, tunnel e parcheggi sotterranei. Esempi di questa positiva integrazione tra navigazione e comunicazione sono: i sistemi di IGIS (Indoor Guidance and Information System), per applicazione in interni di edifici; il sistema A-GPS (Assisted GPS), per la localizzazione dei terminali mobili di sistemi 2G e 3G; l'integrazione tra GNSS e reti di comunicazione via satellite, quali INMARSAT, Iridium, Globalstar, Thuraya e QZSS, con terminali utente che integrano le funzioni di comunicazione e posizionamento tramite GPS. Data la potenzialità di sviluppo dei servizi di navigazione satellitare, con utenti potenziali distribuiti a terra, su superfici d'acqua (oceani, mari, fiumi, laghi), in aria (aerei, piattaforme stratosferiche) e nello spazio (satelliti, stazioni spaziali), e la relativa penetrazione in diversi ambiti della vita quotidiana distanti dal concetto classico di t. (quali l'assistenza medica, la protezione ambientale e l'agricoltura), nel quadro della crescita e di prospettiva dei sistemi di comunicazione globale, la cooperazione tra funzioni di navigazione e comunicazione e il progresso, in termini di costo, facilità di impiego e versatilità, nei terminali integrati sono importanti elementi.

bibliografia

B.A. Forouzan, Data communications and networking, Boston (MA)-London 1998, New York (NY)-London 2007⁴; S. Haykin, M. Moher, Modern wireless communications, Upper Saddle River (NJ) 2005; R. Prasad, M. Ruggieri, Applied satellite navigation using GPS, GALILEO, and augmentation systems, Boston (MA)-London 2005.