Vediamo ora un ulteriore esempio di suddivisione a strati di un protocollo, esaminando questa volta una telefonata fra due utenti della rete telefonica. Abbiamo già considerato questo esempio quando abbiamo definito in generale il concetto di protocollo. Abbiamo anche visto in quella sede l'aspetto che potrebbe assumere il protocollo a livello utente relativo alle procedure di chiamata e risposta alla chiamata.

Notiamo, tanto per cominciare, che le due persone che intrattengono una conversazione telefonica, hanno l'impressione di parlarsi direttamente l'una con l'altra. In realtà però la comunicazione di ciascun interlocutore avviene direttamente solo col proprio apparecchio telefonico; la comunicazione con l'altra persona è invece indiretta, in quanto è mediata da una serie di apparati e di collegamenti che esamineremo brevemente qui nel seguito. Esiste dunque una comunicazione logica (o virtuale) fra gli interlocutori, mentre la trasmissione fisica reale (della voce, dei segnali elettrici) avviene fra i diversi apparati. Si osservi per esempio la figura seguente, dove la comunicazione virtuale è indicata con una freccia rossa, mentre quella fisica è indicata dalle frecce bianche:

Esaminiamo adesso la chiamata telefonica dal punto di vista degli apparecchi telefonici del chiamante e del ricevente. Gli apparecchi telefonici (indipendentemente dal loro tipo) devono:

1. Connettersi con la centrale telefonica locale e ricevere il segnale di linea libera.
   
   
2. Codificare il numero telefonico impostato sulla tastiera del telefono in una serie di impulsi elettrici da inviare alla centrale telefonica (secondo regole ben precise).
   
   
3. Attendere che venga stabilita la connessione con il ricevente.
   
   
4. Trasformare la voce del chiamante in un segnale elettrico da inviare sulla linea telefonica e il segnale telefonico ricevuto in un segnale vocale.
   
   
5. Al termine della conversazione, inviare alla centrale un segnale di fine conversazione.

Uno schema semplificato della struttura interna di un apparecchio telefonico tradizionale è mostrato in figura:

Il circuito di duplex (detto anche antilocale) serve per evitare che il chiamante senta anche la propria voce amplificata nello speaker del telefono.

Lo schema di funzionamento sarebbe completamente diverso nel caso di un telefono cellulare o di un telefono satellitare. Tuttavia, tutti questi apparecchi, devono colloquiare allo stesso modo con la centrale telefonica, ovvero seguire le stesse regole nella generazione e decodifica dei segnali elettrici. In pratica, apparecchi diversi devono produrre gli stessi segnali, in modo che la connessione sia possibile. Abbiamo dunque la necessità di definire chiaramente un protocollo di comunicazione fra gli apparecchi telefonici.

Si consideri ancora la figura seguente, che mostra due apparecchi per la trasmissione e ricezione di fax. Essi trasmettono testo e immagini utilizzando la stessa linea del normale telefono vocale. In pratica, affinché tutto funzioni correttamente, è sufficiente che l'apparecchio fax converta il documento da trasmettere in una sequenza di toni (cioè di suoni) e che, in ricezione, venga effettuata la conversione inversa. Chi progetta le apparecchiature fax non deve conoscere nei dettagli come è realizzata fisicamente la trasmissione su linea telefonica: basta che progetti i dispositivi fax in modo da rispettare il protocollo di comunicazione!

 

 

Il telefono di casa solitamente è collegato ad una presa sul muro attraverso una spina tripolare oppure una più moderna presa plug. Alla presa è collegato un doppino di rame, ovvero due semplici fili di rame che arrivano fin dentro casa nostra e che sono collegati all'altro capo ad una centralina telefonica.

La centralina telefonica contiene centinaia di doppini di rame provenienti dalle abitazioni limitrofe (insieme alla vostra quindi ci saranno anche le linee dei vostri vicini) ed il suo compito è quello di digitalizzare e trasmettere i dati delle conversazioni alla centrale telefonica vera e propria.

Questa necessità di condividere un unico mezzo trasmissivo da parte di più conversazioni costituisce un primo esempio di multiplexing, un concetto che riprenderemo fra breve.

La vostra voce insieme a quella di altre decine di persone che fanno capo alla stessa centralina, viene inoltrata attraverso un cavo ottico alla centrale vera e propria.

Da qui, ogni singola conversazione viene instradata verso la centrale di competenza, che a sua volta provvede a farla arrivare alla centralina di competenza ed infine alla casa del ricevente.

Osserviamo che anche in questo caso devono esistere dei protocolli, cioè delle regole ben precise riguardo alla comunicazione fra le diverse centrali. Infatti queste possono essere assai diverse per tipo, scopo e dimensioni e diversi possono anche essere i mezzi fisici usati per trasmettere il segnale telefonico (cavi, onde radio, satelliti etc.). In ogni caso, indipendentemente da come sono realizzate le centrali e da come è realizzata la connessione, dev'essere garantita la comunicazione fra le diverse centrali.

La figura seguente schematizza gli apparati necessari per mettere in comunicazione un chiamante e un ricevente attraverso la rete telefonica:

Lo schema precedente è molto semplificato (per esempio non viene dettagliato il blocco "centrali telefoniche", in realtà composto internamente da più blocchi, corrispondenti alle diverse centrali fra le quali transita la telefonata). Tuttavia esso può dare un'idea della complessità del problema di mettere in comunicazione sistemi tanto differenti fra di loro. Si tenga conto a questo proposito del fatto che la conversazione telefonica deve avvenire praticamente allo stesso modo indipendentemente dal tipo di apparecchio usato dagli utenti (telefono fisso, cordless, cellulare, satellitare etc.), dal tipo di collegamenti fisici usati (ponti radio, cavi, fibre ottiche etc.), dal tipo di centrali telefoniche coinvolte eccetera.

 

Considerando una comunicazione telefonica fra due utenti, vi sono dunque molti protocolli di comunicazione in gioco. Abbiamo infatti, solo per citarne alcuni:

1. Protocollo a livello di chiamante e di ricevente.
   Specifica le modalità con cui dev'essere effettuata la telefonata (composizione del numero, risposta alla chiamata etc.), la lingua con cui deve svolgersi la comunicazione (italiano, inglese...), etc.
   
   
2. Protocollo a livello dell'apparecchio telefonico
   Specifica il tipo di segnali elettrici e la relativa sequenza che devono essere inviati e ricevuti dalla centralina telefonica.
   
   
3. Protocollo a livello di centrale
   Specifica il tipo di segnali e di regole per la comunicazione fra le diverse centrali telefoniche.

Si osservi che ogni livello (o strato) potrebbe in realtà essere ulteriormente dettagliato scomponendolo in sottolivelli (per esempio in realtà vi sono diversi protocolli di centrale, per le centraline periferiche, per le centrali locali e per le grandi centrali di smistamento).

La suddivisione della comunicazione in diversi livelli, a ciascuno dei quali sono associati opportuni protocolli, rende possibile la comunicazione fra sistemi di tipo diverso. Si osservi nuovamente come ciascun livello debba conoscere solo il proprio protocollo di comunicazione, mentre può tranquillamente ignorare gli altri. Per esempio le due persone impegnate nella conversazione telefonica possono ignorare completamente ciò che avviene a livello dei loro apparecchi telefoniche e delle centrali coinvolte e "credere" di essere in comunicazione diretta fra di loro senza intermediari.

 

 

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