Comunicazione wireless

La comunicazione Wireless

Enrico Toigo

Istituto di Istruzione Superiore “L. Negrelli”

Indirizzo Liceo Tecnico Informatico

Tesina di maturità

22 giugno 2010

Acknowledgements

Desidero ringraziare in particolare i professori Michele Polloni e Marzio Rech per il tempo che mi hanno dedicato, per i consigli che mi hanno dato e soprattutto per la pazienza che hanno avuto. Un ringraziamento va anche ad Andrea Giacomin per avermi aiutato nell’apprendimento del linguaggio L TEX e anche per i consigli datimi in fase di stesura della tesina.

Abstract

In questi ultimi anni si stanno sviluppando sempre più delle nuove tecnologie, una di queste è la comunicazione Wireless. Questa tesina analizzerà alcuni punti caratteristici di questa tecnologia, partendo dall’antichità ed arrivando fino ai giorni nostri, in modo tale da poter capire anche l’evoluzione della comunicazione stessa. Nella tesina è trattato anche un esempio pratico di comunicazione Wireless, in modo tale da poter dare un’idea generale del funzionamento e di un utilizzo di questa tecnica di comunicazione.

Contents iii

Introduzione

La tecnologia Wireless viene impiegata in numerose applicazioni, dai cellulari al controllo a distanza di un dispositivo di allarme. . . In questa trattazione verrà analizzata la tecnica Wireless identificata dal protocollo IEEE 802.11b. Alla fine verrà analizzato molto brevemente un esempio pratico, in modo tale da consolidare quanto descritto in precedenza. L’esempio farà riferimento ad un rilevatore di temperatura, realizzato con un circuito elettronico che non verrà trattato in modo approfondito in quanto non rientra nello scopo finale di questa tesina. Il motivo per cui ho deciso di sviluppare questo argomento è la curiosità per una tecnica di comunicazione che ha innumerevoli utilizzi in ambiti differenti, ma anche per capire i funzionamenti della stessa per poi realizzare in futuro eventuali applicazioni.

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L’evoluzione della comunicazione

La tecnologia non è la conoscenza profonda della natura ma la relazione fra la natura e l’uomo. (Walter Benjamin)

In questa sezione verrà affrontata brevemente l’evoluzione storica della comunicazione e dei mezzi di comunicazione. L’analisi di questi temi non entrerà nello specifico, ma è utile per introdurre l’argomento successivo sulla scienza delle telecomunicazioni.

Semplici azioni come la visione di un programma televisivo, la scrittura di una lettera, la lettura di un giornale, il passaggio della palla ad un compagno nel gioco del calcio, lo scambio di battute tra individui. . . non sono altro che forme di comunicazione; così come esistono varie tipologie di comunicazione (visiva, orale, intuitiva. . . ), allo stesso tempo esistono differenti categorie (l’uomo, gli animali, le tecnologie. . . ) che utilizzano questo processo.

Il termine “comunicare” è così definito: dal latino cum = con, e munire = legare, costruire e dal latino communico = mettere in comune, far partecipe.

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Affinché ci sia comunicazione è necessaria un’intesa tra gli elementi che intendono scambiare, mettere in comune le informazioni, fondamentale è quindi un linguaggio compatibile, in modo tale che l’informazione venga a modificare lo stato di chi riceve il messaggio.

È inoltre necessario che la condivisione di informazioni avvenga tra due o più soggetti. Questo processo può essere schematizzato (figura ??) in modo molto semplice considerando tre grandi blocchi:

• Sorgente;
• Canale;
• Destinatario;

Figure 2.1: Schema a blocchi di un sistema di telecomunicazione

La sorgente ha il compito di inviare il messaggio. Quest’ultimo viene generato utilizzando un codice che può essere di vario genere (orale, scritto, grafico. . . ). Il messaggio viene trasmesso tramite un canale o mezzo di comunicazione e giunge al destinatario, il quale, per poter interpretare l’informazione, deve essere in grado di decodificare il codice utilizzato dall’emittente.

Nel corso dei secoli il sistema di comunicazione, e quindi il modo di comunicare, si è modificato sempre più, seguendo l’esigenza dell’emittente e del destinatario. L’evoluzione può essere descritta focalizzando alcuni passi chiave:

• Rivoluzione chirografica;
• Rivoluzione gutenberghiana;
• Rivoluzione elettrica ed elettronica.

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La comunicazione: prima e dopo l’invenzione della scrittura

La modifica del modo di comunicare ha quindi inciso sul canale - mezzo che permette all’emittente di raggiungere il destinatario - in modo rilevante. Lo sviluppo cronologico dei mezzi di comunicazione può essere così riassunto:

• L’etere (per la comunicazione orale);
• Tavolette di argilla;
• Manoscritti;
• Telegrafo, televisione, internet.

La comunicazione: prima e dopo l’invenzione della scrittura

Prima dell’invenzione della scrittura, l’uomo utilizzava la parola. Questo genere di comunicazione aveva alcuni vantaggi come la semplicità di utilizzo (non era necessario l’uso di ulteriori strumenti, se non la conoscenza del “codice”), l’immediatezza dell’arrivo del messaggio, e la chiarezza dello stesso. Tuttavia gli svantaggi, anche se risultano essere ridotti, sono di importanza notevole. Basti pensare ad una comunicazione tra due individui posti a notevole distanza tra loro, o ad un messaggio che deve essere ricordato per un certo periodo di tempo. . . Questa comunicazione fu utilizzata anche attraverso l’utilizzo di strumenti, un esempio può essere il tamburo: in base a come venivano emessi due o più suoni successivi il significato poteva variare. Furono però le pitture (comunicazione visiva), generalmente all’interno di grotte, che rappresentavano scenari di caccia, di animali, o di scene quotidiane che portarono l’uomo all’invenzione della scrittura ideografica.

Il cambiamento si ottenne con la stilizzazione degli elementi rappresentati.

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La comunicazione: prima e dopo l’invenzione della scrittura

Figure 2.2: L’evoluzione della comunicazione visiva 20000 a.C. 10000 a.C. 3000 a.C.

La vera rivoluzione avvenne durante il IV millennio a.C.: l’invenzione della scrittura.

Alcuni archeologi sostengono che le prime forme di scrittura siano egiziane (3400 a.C.) altri invece sono a favore dell’ipotesi “sumerica” (3200 a.C.). Queste ipotesi sono sostenute facendo riferimento a ritrovamenti di tavolette d’argilla con varie forme di incisione.

Nell’arco di tempo successivo, si svilupparono vari tipi di scrittura. La classificazione che viene fatta è generalmente in:

• Scrittura lineare: scritture costituite da linee;
• Scrittura non lineare: scritture costituite da incisioni (scrittura cuneiforme);

L’espansione di questa conoscenza avvenne, in Europa, grazie ai Fenici. Il commercio necessitava di una lingua unica, in modo tale che ci fosse una facilità nella comunicazione tra popoli di differenti territori. Con l’esportazione dell’alfabeto fenicio, da cui trasse origine l’alfabeto greco, venne facilitato lo scambio delle merci - per capire l’importanza che questa lingua ha avuto, può essere fatto un paragone con l’importanza che la lingua inglese ha al giorno d’oggi, sia nel campo commerciale che nel campo politico e sociale.

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L’invenzione della stampa

L’invenzione della stampa a caratteri mobili avvenne nel 1455 grazie a Johann Gutenberg.

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Questa invenzione ebbe numerosi effetti, soprattutto negli anni successivi, sulla società: è l’inizio dell’età moderna. La diffusione dei libri è dovuta soprattutto all’abbassamento del costo dei volumi, questo perché non viene più utilizzata la pergamena, ma viene impiegata la carta, che risulta essere meno costosa; inoltre il costo della produzione è abbassato dalla cosiddetta produzione di massa. Queste innovazioni favoriscono una rapida diffusione dei quotidiani: The Daily Courant (1702), il Corriere della Sera (1876), il Messaggero (1878).

Tutti questi avvenimenti storici influiscono sulla società perché c’è innanzitutto una diminuzione dell’analfabetismo ed inoltre si sviluppa una concezione critica dei vari avvenimenti che determina la cosiddetta “l’opinione pubblica”.

1800: il secolo delle invenzioni

Tra il 1830 e il 1840 l’invenzione del telegrafo elettrico ad opera di Samuel Morse permise, per la prima volta, la comunicazione immediata tra due punti situati ad una distanza considerevole. Ma per arrivare ad una comunicazione senza fili bisognerà aspettare la fine del secolo. Nel 1895 Guglielmo Marconi riuscì a portare a termine il proprio esperimento, dando così inizio all’era radiofonica. Alcuni anni prima venne brevettato il telefono da Antonio Meucci.

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Questo periodo compreso tra il 1870 e il 1914 (seconda rivoluzione industriale) è una fase in cui le invenzioni si susseguono una dopo l’altra ad esempio il ferro da stiro elettrico (1874), il ventilatore (1891), il rasoio Gillette (1901). Si vengono a sviluppare settori come l’agricoltura, dove a causa della meccanizzazione il numero di persone impiegate in questo settore è in calo. Si sviluppa il settore dei trasporti, con un’innovazione e un’espansione delle ferrovie. Anche la medicina si viene ad innovare, soprattutto per quanto riguarda le condizioni igienico-sanitarie degli ospedali.

1 la bibbia da lui stampata è stata uno dei primi libri pubblicati con questa nuova tecnica in Europa

2 alcuni sostengono che l’idea sia stata di Panfilo Castaldi, anche se non ci sono delle prove certe, molti sostengono che lui abbia copiato un’invenzione cinese, utilizzata per stampare su carta, risalente al 1041 D.C.

1 il brevetto venne effettuato da A. G. Bell, anche se il prototipo da lui presentato non era funzionante. Nel 2002 gli Stati Uniti d’America hanno riconosciuto come primo inventore del telefono A. Meucci

2 gli elementi caratterizzanti di questo periodo sono il petrolio, l’energia elettrica, la divisione del lavoro (taylorismo)

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I computer

Definiamo il termine “computer”: dal latino cumputare = calcolare, oppure dal verbo inglese compute = calcolare. Fin dall’antichità l’uomo ha avuto la necessità di definire una quantità; poteva essere utile la conoscenza del numero di capi di bestiame che possedeva. Per fare questo, una tecnica utilizzata era quella di associare ad un oggetto (un sasso, un bastoncino, un osso. . . ), il quale aveva un valore differente da quello dell’animale, il significato di quantità (1 sasso = 1 animale). Successivamente venne utilizzato l’abaco (2700 a.C.) che è il più antico strumento di calcolo utilizzato dall’uomo, i cui vantaggi erano: la velocità con cui potevano essere effettuati i calcoli e una ridotta probabilità d’errore, rispetto al metodo precedente. Però il problema principale era quello di trovare un algoritmo che potesse essere utilizzato in modo automatico cosicché da rendere l’operazione da eseguire veloce e con il più basso livello di errore. Nel 1642 Blaise Pascal costruì la Pascalina, uno strumento che permetteva di effettuare in modo meccanico le operazioni, velocizzando quindi l’esecuzione.

Figure 2.3: La Pascalina inventata da Pascal, per aiutare il papà, esattore delle tasse, a velocizzare i calcoli

Questo dispositivo si basava sul complemento a 10. Ad esempio nel caso di una sottrazione tra 7 e 3, sapendo che il complemento di 3 è 7

− →

7 3 7 + 7 = 14

In questo caso il riporto non viene considerato e il risultato ottenuto è 4. Il progenitore dei computer fu Babbage, anche se poi la sua invenzione non ebbe un grandissimo successo. Nel 1848 George Boole fondò la logica matematica: riuscì a tradurre in simboli di logica matematica, le operazioni mentali alla base del ragionamento. Interessanti sono i successivi passi che portarono alla creazione dei computer, che però non possono essere trattati approfonditamente perché non rientrano nell’intento di questa trattazione. La creazione della prima macchina programmabile avvenne in Inghilterra nel 1943 per scopi militari, essa fu chiamata “Colossus” che aveva lo scopo di decodificare i messaggi criptati che l’esercito tedesco utilizzava durante la seconda guerra mondiale. Con il passare degli anni lo sviluppo dei calcolatori si venne a focalizzare sulla velocità di esecuzione delle operazioni e sull’affidabilità. Negli anni settanta, grazie anche all’invenzione dei circuiti integrati, i quali permisero l’inizio della miniaturizzazione dei computer, fu inventato lo Xerox Alto. L’innovazione introdotta consisteva nel fatto che, oltre ad avere un’interfaccia grafica (anche se non molto sviluppata), esso era connesso ad una stampante laser, oltre che alla rete LAN, ma anche perché era dotato del primo linguaggio di programmazione orientato agli oggetti: Smalltalk. Una successiva invenzione fu introdotta alla fine degli anni settanta, con l’introduzione della prima unità a dischetti nel modello Apple II. La stessa Apple alla fine degli anni ottanta mise sul mercato il primo modello di Macintosh, che rispetto agli altri computer di aziende come l’IBM, si basava su un’interfaccia user-friendly, ma anche su tecnologie innovative come il mouse. I successivi sviluppi che vennero introdotti furono, in campo software, di maggior rilevanza; basti pensare alla nascita del sistema operativo Windows (1985) seguito poi nel 1991 dal sistema operativo Linux. Per quanto riguarda il campo hardware, un’importante prodotto inserito nel mercato fu il microprocessore Cell (2005) da parte di Sony, Toshiba e IBM, che oltre ad essere utilizzato su playstation potrebbe avere anche un utilizzo in campo dell’entertainment domestico.

1 Creò delle macchine che eseguivano i calcoli, ma con un livello di errore molto più