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I Telefoni - by TeleRisolvo.com 2011-

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I Telefoni

Da ieri a oggi


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Indice Prefazione pag 3 Come nasce il Telefono pag 4 Antonio Meucci pag 5 Il Telettrofono pag 6 Alexander Graham Bell pag 7 Linee telefoniche via cavo, la telefonia fissa pag 9 Linea Analogica pag 11 Linea Digitale ISDN – BRA pag 13 Linea Digitale ISDN – PRI pag 18 GNR pag 19 SP pag 20 RA pag 21 Come si instradano le chiamate telefoniche pag 22 ADSL pag 23 ADSL e VDSL2 pag 25 ADSL con IP statico e privacy pag 26 ADSL e linee ISDN pag 27 Il problema dei MUX e dei DSLAM pag 28 Mini-DSLAM pag 29 ADSL solo dati pag 32 HDSL pag 33 VoIP Voice over IP pag 34 Problemi aperti VoIP pag 36 VoIP da parte dei grandi gruppi pag 37 telefonia su connessioni internet pag 38 Il Cellulare pag 39 L’evoluzione del cellulare pag 40 Il TACS pag 41 GSM pag 43 SIM card pag 47 GPRS pag 48 UMTS pag 51 Assegnazione delle frequenze pag 52 Assegnazione delle licenze UMTS in Italia pag 53 Problemi che gli operatori devono risolvere pag 55


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Prefazione

Lo scopo di questo documento e di dare uno sguardo d’insieme al mondo delle telecomunicazioni e dei suoi meccanismi dalla nascita delle prime invenzioni fino ad oggi.

Contempleremo sia l’invenzione del Telefono e le sue evoluzioni e anche le linee fisse e mobili utili a connettere tra loro vari apparecchi telefonici permettendo la Tele-comunicazione.

Le prime invenzioni del telefono erano strutturate veicolando il suono emesso dalla nostra bocca attraverso l’aria, a differenza di oggi che la comunicazione avviene tramite segnali elettrici generati dalla voce e veicolati su cavi di rame.

Il mittente della comunicazione produce tramite la sua voce un insieme di vibrazioni che corrono nell’ambiente che ci circonda trasportate dall’aria, le stesse vibrazioni generate dal nostro apparato vocale grazie ai polmoni che incamerano aria e il nostro diaframma che la comprime e la spinge lungo verso l’esofago fino ad incontrare le corde vocali che dilatandosi o restringendosi “tagliano” l’aria generando le vibrazioni che l’etere trasporterà al nostro destinatario.

Il destinatario grazie all’apparato uditivo, l’orecchio, riuscirà a recepire le vibrazioni trasportate dall’aria e il suo timpano, una membrana leggera e recettiva, vibrerà a seconda delle vibrazioni captate trasformando queste vibrazioni in impulsi elettrici che verranno passati al nostro cervelletto che le codificherà in suoni, rumori, parole…

Le prime invenzioni sfruttavano il solo meccanismo fisico del trasporto delle vibrazioni nell’etere, cercando di veicolare e contenere le vibrazioni in ambienti circoscritti e forzati invece che disperderle nell’etere…

In pratica si convogliano le vibrazioni prodotte dalla voce in tubi che contengono le stesse vibrazioni senza farle disperdere nell’ambiente facendole sfociare al termine del tubo… con questo meccanismo la distanza che si riesce a coprire è limitata perché le nostre vibrazioni attraversando tubi e aria incontreranno parecchie difficoltà a livello d’atrito, infatti il segnale andrà scemando con la distanza fino a diventare impercettibile.

Il telefono così come lo intendiamo noi oggi riceve le vibrazioni tramite il microfono della cornetta del telefono e le veicola fino al telefono del destinatario, che può essere posto a kilometri di distanza, trasformando le vibrazioni in impulsi elettrici instradando questi impulsi su cavi di rame, e grazie a dei ripetitori di segnale che amplificano gli impulsi che si affievoliscono durante il tragitto vincendo così la perdita del segnale dovuta all’atrito incontrato nel percorso, raggiungendo la cornetta del destinatario. Sarà poi l’altoparlante del destinatario a ritrasformare in vibrazioni gli impulsi elettrici percepiti, rendendo udibile la comunicazione mittente –destinatario.


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Come nasce il Telefono:

Una lettera pubblicata sulla Gazzetta di Pechino, nel 968, comunicava che l’inventore cinese Kung-Foo-Whing inventò il thumstein, che probabilmente trasportava la voce attraverso dei tubi. Anche i primi esperimenti di Meucci ed altri usavano questo sistema..

Questo metodo è stato utilizzato per moltissimo tempo anche sulle navi, per poter comunicare velocemente tra la cabina di comando e il locale motori…


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Nel 1877 un italiano, Antonio Meucci, nato a San Frediano, quartiere popolare di Firenze, il 13 aprile 1808,

Antonio Meucci 1808 - 1889

Studiò all’Accademia di Belle Arti del capoluogo toscano, lavorando in seguito come impiegato alla dogana e come tecnico di scena al Teatro della Pergola.

Coinvolto nei moti rivoluzionari del 1831, imprigionato a causa delle sue convinzioni politiche, Meucci fu costretto a lasciare il Granducato di Toscana e ad emigrare a Cuba, dove nel 1835 accettò un lavoro al Teatro Tacon dell’Avana. Successivamente, andato a fuoco il teatro e ritrovatosi senza lavoro, lasciò Cuba e si diresse verso gli Stati Uniti. Nel 1845 si trasferì dunque a Clifton, New York, dove aprì una fabbrica di candele.


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Attorno al 1854 Meucci costruì il “telettrofono”,

Il Telettrofono invenzione di Antonio Meucci

il primo prototipo di telefono fù inventato da Meucci allo scopo di poter mettere in comunicazione il suo ufficio con la camera da letto dove la moglie era costretta da una grave malattia.

Per questo esperimento, chiese all’amico artista Nestore Corradi di disegnare uno schizzo che rappresentasse una delle prove principali della paternità dell’invenzione.

L’invenzione del telefono prese spunto da un sistema precedente, che aveva creato quando lavorava a teatro: si trattava di un sistema di tubi che trasportava il suono da una parte all’altra del palco, in modo da poter comunicare le istruzioni alla cabina di regia.

Successivamente Meucci si trovò in difficoltà finanziarie, pur continuando a sviluppare la sua invenzione. Costretto a vivere con l’aiuto degli amici, si trovò a non avere denaro a sufficienza per brevettare la propria invenzione.


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Nel 1871 assieme ad altri co-finanziatori italiani riuscì a fondare la Telettrofono Company, e ad ottenere per la sua invenzione solo un brevetto temporaneo da rinnovare ogni anno al prezzo di 10 dollari (e che sarebbe riuscito a rinnovare solo fino al 1873).

Provò a proporre la sua invenzione ad una compagnia telegrafica di New York, ma le potenzialità dell’invenzione non furono intuite.

Si pensa che Alexander Graham Bell

Alexander Graham Bell 1847 - 1922

abbia visto i progetti di Meucci, poiché il 7 marzo 1876 depositò il brevetto. Meucci non avendo i 10 dollari di rinnovo vide decadere l’esclusività del suo progetto.

Meucci intentò causa, ma la perse, secondo il giudice che emise la sentenza nel 1887, Meucci avrebbe infatti inventato un telefono meccanico, mentre quello oggetto del brevetto di Bell era elettrico. Solo l’11 giugno 2002 il Congresso degli Stati Uniti avrebbe riconosciuto il contributo di Meucci nell’invenzione del telefono.

Ma la soluzione che si diffuse fu quella di Alexander Graham Bell, da cui prese il nome la Bell Telephone Company, la prima grande impresa telefonica della storia

Alexander Graham Bell che parla al telefono


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E’ molto probabile che la prima comunicazione “interurbana” sia stata fra New York e Boston nel 1884.

Per molti anni il nuovo strumento di comunicazione a livello casalingo rimase il privilegio di pochi. Solo dopo la prima guerra mondiale la situazione cominciò a cambiare . Fino al 1950 la diffusione del telefono era molto limitata, infatti era considerato normale usare il telefono solo occasionalmente, da un “posto pubblico”, o da una cabina, o dal luogo di lavoro (se e quando era consentito). Anche dieci o venti anni dopo la maggior parte delle famiglie italiane non aveva il telefono in casa.

Nel 1925 c’erano 130.000 telefoni in Italia. Arrivarono a 500.000 nel 1940, a un milione nel 1951. Anche negli anni della crescita economica la diffusione del telefono non aumentava molto velocemente. Solo nel 1967 si superarono i 5 milioni, nel 1976 i 10, nel 1988 i 20 milioni di linee fisse, mentre stavano cominciando a diffondersi, anche se in numeri ancora piccoli, i telefoni cellulari.


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Linee telefoniche via cavo, la telefonia fissa.

La voce viene trasportata su doppini di rame sfruttando le Multifrequenze

• 20 Hz, acustica – minima frequenza udibile dall’uomo. • 50 o 60 Hz, elettromagnetismo – la frequenza della normale corrente alternata

fornita dalle prese elettriche.

• 261,625 Hz, acustica – la nota musicale DO centrale • 400 Hz, aereo – la frequenza della corrente alternata utilizzata

in ambito aeronautico e utilizzata sugli aerei. • 440 Hz, acustica – Il LA usato per accordare gli strumenti musicali • 740 kHz, elettronica – la velocità di clock del primo microprocessore

commerciale, l’Intel 4004 (1971) • da 1 a 8 MHz, elettronica – la velocità di clock dei primi personal computer • da 88 a 108 MHz, elettromagnetismo – frequenza delle trasmissioni radio in FM. • da 2 a 4 GHz, elettronica – la velocità di clock degli ultimi microprocessori

• 460 THz, elettromagnetismo – frequenza della luce rossa • 30 PHz, elettromagnetismo – Raggi X – Luminosità attraverso l’intensità

La rete che collega assieme i telefoni viene detta “Rete telefonica commutata pubblica” (PSTN). In Italia viene utilizzato l’acronimo RTG, per “Rete Telefonica Generale”.

Le linee telefoniche fisse sono composte da una coppia di cavi di rame che formano un circuito tra l’abbonato e la centrale dell’abbonato.

Le centrali dei vari operatori telefonici sono interconnesse tra loro, mettendo così in comunicazione i propri abbonati permettendo la comunicazione mittente –destinatario.

In concetto economico, l’interconnessione tra i vari operatori telefonici mondiali, tutti interconessi tra loro, permettendo le connessioni anche a livello internazionale-mondiale, genera una dogana di passaggio, un costo di interconnessione, ovvero per poter accedere al telefono del destinatario viene chiesto una “fee” d’ingresso, il costo della telefonata.

Ogni doppino di rame viene attestato ad un armadio, ubicato sulla sede stradale, o ad una scatola che può essere su palo o fissata a muro. Dalla scatola parte un vero e proprio cavo multicoppia,

Tecnicamente tali attività di raccolta delle utenze sono definite Stadio di Linea (SL) (le torrette poste in strada),


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Stadio di Gruppo Urbano (SGU) (tipicamente la “vera” centrale telefonica) oppure uno

Stadio di Gruppo di Transito (SGT) (tipicamente armadi di commutazione posti in strada).

Il doppino di rame è attorcigliato per aumentarne la schermatura verso i disturbi e porta una tensione di alimentazione in corrente continua sufficiente per fornire alimentazione ai dispositivi telefonici dal lato utente. L’alimentazione sui circuiti di telefonia è generalmente ridondante, in modo da garantire il più possibile che in caso di mancanza di corrente elettrica il telefono possa funzionare ugualmente, a tale scopo le centrali sono anche munite di appositi accumulatori che si attivano in caso di black-out


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Linea Analogica La presa telefonica tripolare

è il primo modello di presa telefonica che ha segnato la storia della telefonia in Italia. Dopo la liberalizzazione (mercato libero 1996) degli impianti telefonici in Italia, la presa tripolare è stata gradualmente abbandonata per la più moderna presa detta “plug” (RJ-11),

introdotta come standard per le nuove attivazioni telefoniche anche dall’ex monopolista Telecom Italia, a partire da aprile 2007

La linea analogica è formata da una coppia di cavi di rame, lo strumento sfrutta la capacità di condurre elettricità del supporto, infatti come primo elemento si introduce sulla linea una bassa tensione elettrica. L’energia elettrica ha due valenze, la prima è di fornire agli apparati telefonici una piccola tensione utile al loro funzionamento ma soprattutto sfrutta una regola fisica che è il segreto del suo funzionamento soprattutto sulle lunghe distanze, ovvero ogni corpo conduttore di energia elettrica se attraversato dalla stessa produce attorno a sé un campo elettromagnetico, Il campo elettromagnetico genera a sua volta una forza fisica denominata Centripeta, ovvero al contrario della forza Centrifuga che tende ad allontanare dal suo centro qualsiasi cosa spingendola verso l’esterno, la forza Centripeta tende a mantenere tutto ciò che l’attraversa verso il suo centro. In questo modo le vibrazioni generate dalla nostra voce e veicolate dal microfono del telefono potranno percorrere il cavo di rame essendo aiutati dalla forza Centripeta a rimanere all’interno dei due cavi e percorrendo grandi distanze grazie a ripetitori di segnale posti a distanze precise fino alla centrale dell’operatore telefonico.


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Rosso: spazio utilizzato dalla voce Bianco: spazio inutilizzato in una chiamata voce, utilizzato invece a pieno dal trasporto dati ADSL

Le frequenze prodotte dalla nostra voce, vengono riportate sul doppino di rame grazie al microfono del telefono, vengono mantenute all’interno dei due cavi grazie alla forza centripeta e arrivano al destinatario grazie a dei ripetitori di segnale posti durante il tragitto a distanze molto precise. Siccome il nostro timpano è in grado di percepire solo una piccola parte di tutto lo spettro delle Multifrequenze, nella linea analogica utilizziamo solo una piccola parte di tutte le frequenze che potrebbe veicolare ma questo limite non è del supporto ma del nostro apparato umano che non sarebbe comunque in grado di percepire tutte le frequenze.

Una linea Telefonica Un solo numero Telefonico Un unico canale trasmissivo (una sola chiamata per volta) Velocità di trasporto dati 56 Kbps


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Linea Digitale ISDN – BRA

Integrated Services Digital Network, o ISDN, è una rete di telecomunicazioni digitale che dà supporto a molti servizi di voce e trasferimento dati.

La linea ISDN è formata da una coppia di cavi di rame, lo strumento sfrutta la capacità di condurre elettricità del supporto, infatti come primo elemento si introduce sulla linea una bassa tensione elettrica. L’energia elettrica ha due valenze, la prima è di fornire agli apparati telefonici una piccola tensione utile al loro funzionamento ma soprattutto sfrutta una regola fisica che è il segreto del suo funzionamento soprattutto sulle lunghe distanze, ovvero ogni corpo conduttore di energia elettrica se attraversato dalla stessa produce attorno a sé un campo elettromagnetico, Il campo elettromagnetico genera a sua volta una forza fisica denominata Centripeta, ovvero al contrario della forza Centrifuga che tende ad allontanare dal suo centro qualsiasi cosa spingendola verso l’esterno, la forza Centripeta tende a mantenere tutto ciò che l’attraversa verso il suo centro. A differenza della linea Analogica, grazie ad una presa “intelligente” posta in casa cliente,(la presa analogica è solo un collegamento fisico ovvero sono solo cavi connessi tra loro)

Borchia ISDN NT1 Plus con 1 porta BRI e 2 PSTN

in questo caso invece la borchia trasformerà le frequenze ricevute dal microfono della cornetta del telefono in impulsi elettrici che verranno poi ritrasformati in frequenze in centrale telefonica


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dell’operatore telefonico, in questo modo possiamo utilizzare tutto lo spettro delle Multifrequenze generando due canali distinti ovvero due chiamate in contemporanea.

In questo modo le vibrazioni generate dalla nostra voce e trasformate dal microfono del telefono in impulsi elettrici potranno percorrere il cavo di rame essendo aiutati dalla forza Centripeta a rimanere all’interno dei due cavi e percorrendo grandi distanze grazie a ripetitori di segnale posti a distanze precise fino alla centrale dell’operatore telefonico.

Una rete ISDN è una rete digitale e integrata nei servizi, in cui le diverse parti, il terminale, la rete di accesso, la rete di trasporto, sono realizzate per offrire gli stessi servizi. Attraverso tali protocolli vengono trasportate le informazioni che consentono l’espletamento dei diversi servizi I servizi supportati dall’ISDN sono classificati in:

• servizi portanti (es. voice o banda 3.1 kHz, -utilizzati per la normale fonia e il fax gruppo 3-, multipli di 64kbs -utilizzati da modem ISDN o per videoconferenza),

• teleservizi

(es. fax gruppo 4),

• servizi supplementari

(es. identità del chiamante, trasferimento di chiamata, multinumero).

Ai servizi supplementari iniziali si sono poi aggiunti nuovi servizi come ad esempio la richiamata su occupato (CCBS - Call Completion on Busy Subscriber).

L’ISDN, migliora lo sfruttamento dei cavi in rame esistenti,

permettendo ad esempio di fornire 2 canali bidirezionali a 64kbit\s ed un canale dati a bassa velocità 16kbit\s su unico doppino in rame, dove nel tradizionale accesso telefonico viene normalmente fornito un unico canale di fonia. Quest’ultima configurazione, realizzata su un’unica coppia di fili in rame, viene chiamata “accesso base”.


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Per la fornitura dei servizi suddetti l’ISDN supporta due tipi di canali, il canale B e il canale D:

• i canali B sono utilizzati per i dati (che possono essere anche di fonia digitale) ed hanno una banda prefissata di 64 Kbit/s;

• i canali D sono utilizzati per segnalazione e controllo

La banda assegnata al canale D varia a seconda del tipo di accesso (BRI, PRI).

Grazie a questo canale il gestore telefonico, grazie a piccoli impulsi elettrici inviati dalla centrale alla borchia NT1 in casa cliente “ascolta il ritorno” ovvero, se l’impulso inviato alla borchia ritorna in un tempo preciso la centrale è consapevole che non vi sono interruzioni di linea o cortocircuiti sulla tratta, diversamente se l’impulso impiegherà più tempo del previsto nel ritornare in centrale o se non torna proprio la centrale è al corrente di un disservizio in essere sulla tratta, e potrà procedere con le procedure di assurance ancor prima di essere avvisato dal cliente.

Nella parte di rete che serve l’utente, cioè la rete di accesso, sono previsti 2 tipi di configurazione di accesso:

• accesso base o BRI (Basic Rate Interface), a 144kbit\s composto da 2 canali a 64kbit\s “B” e uno “D” a 16kbit\s utilizzato per il trasporto della segnalazione e alcuni servizi dati di utente (indicato anche come 2B+D).

• accesso primario o PRI (Primary Rate Interface) a 2Mbit\s composto da 32 canali a 64kbit\s, di cui 30 canali “B” e 2 canali “D” utilizzati dalla rete principalmente per il trasporto della segnalazione.

Tutti i canali a 64 Kbit/s offerti possono essere utilizzati contemporaneamente per effettuare e/o ricevere più chiamate telefoniche.

Lato utente, il segnale ISDN non viene fornito direttamente all’apparecchio come avveniva con la telefonia analogica, ma passa attraverso un terminatore di rete chiamato NT (Network Terminator).

Sull’accesso BRI ISDN sono disponibili una serie di servizi come la segnalazione del numero telefonico di chi chiama (Caller ID) e il multinumero, cioè la possibilità di avere fino ad otto numeri telefonici sullo stesso abbonamento, ciascuno assegnato ad un apparecchio diverso (es. uno per il telefono, uno per il fax, uno per il modem in ingresso...).

La tecnologia digitale utilizzata da ISDN garantisce una qualità audio molto elevata, eliminando completamente la diafonia e buona parte dei disturbi presenti nella tradizionale telefonia .

In Italia ISDN BRI viene fornito in modalità mononumero o multinumero: è possibile cioè richiedere fino a 7 numeri telefonici diversi oltre al numero principale, chiamati secondari o associati. Sempre sull’accesso base (BRI), che comprende 2 canali B a 64 Kbit/sec, è possibile collegarsi ad Internet sia ad una velocità di 64 Kbit/s, pagando una semplice telefonata, sia, se il Provider utilizzato lo permette, ad una velocità di 128 Kbit/s, sostenendo però il costo di due chiamate contemporanee. Inoltre sono disponibili i servizi di avviso di chiamata, conferenza a tre, presentazione


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dell’identità del chiamante (Caller ID), trasferimento di chiamata e per alcuni Operatori anche il servizio di richiamata su occupato.

In Italia è stata sviluppata una modifica alla NT standard, chiamata NT1+, che ha al suo interno anche un Terminal Adapter (TA) a/b, capace di gestire due porte analogiche, permettendo così di connettere direttamente all’NT1+ apparati analogici come telefoni tradizionali o fax di gruppo 3. L’installazione della borchia ISDN deve essere richiesta al proprietario della rete.

Borchia ISDN NT1 Plus con 1 porta BRI e 2 PSTN

L’ISDN ha avuto la sua maggiore diffusione nell’utenza privata alla fine degli anni ‘90 in quanto consentiva di usufruire dei servizi telefonici aggiuntivi e di un traffico dati da Internet che era superiore a quello offerto dai tradizionali modem analogici dial-up a 56Kbit/s potendo infatti arrivare fino ai 128Kbit/s. Con l’avvento della tecnologia DSL di connessione o accesso alla rete Internet l’ISDN ha subito un drastico calo di diffusione nell’utenza privata viste le notevoli differenze in termini di prestazioni. Infatti la linea Isdn sfruttando a pieno tutto lo spettro delle frequenze non lascia spazio ad altre comunicazioni quali DSL, mentre la linea analogica utilizzando solo pochi tagli di frequenze lascia moltissimo spazio non utilizzato che invece verrà occupato dal servizio di trasporto dati ADSL.

Le frequenze prodotte dalla nostra voce, vengono riportate sul doppino di rame grazie al microfono del telefono digitale, che le converte in impulsi elettrici sfruttando tutto lo spettro delle Multifrequenze, potendo così gestire su un unico doppino di rame due conversazioni in contemporanea

Una linea Telefonica Uno fino a 8 numeri Telefonici Due canali trasmissivi (gestisce due chiamate in contemporanea) Velocità per canale dati 64Kbps possibilità di collegamento multi p.p.p. a 128kbps (unendo entrambi i canali si pagherà doppio ma anche la velocità raddoppierà)


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Non cè spazio per altre trasmissioni, quali il trasporto dati ADSL, tutte le frequenze disponibile vengono impegnate per i due canali distinti


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ISDN PRI

Utilizza lo stesso meccanismo utilizzato dalla linea ISDN BRA ma la borchia in casa cliente riesce a comprimere le frequenze audio in multipli di 5 canali partendo da un minimo di 15 canali fino ad un massimo di 30 canali


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Servizi VAS Servizi a valore aggiunto

GNR gruppo numerazioni ridotte

Tipicamente questa funzione trova la sua natura su flussi ISDN PRI o su più flussi omogenei POTS o ISDN BRI. Ovvero posso richiedere la funzionalità su più flussi BRA o POTS ma non posso mischiare la tecnologia dei flussi o tutti pots o tutti BRA.

Praticamente consiste nel acquisire tramite il gestore telefonico un gruppo di numerazioni e poterle utilizzare tutte, esempio:

Numero normale 02 90704048 CLI call linee identificator

Compriamo un intero arco di numerazioni 100 o 1000, scelti i numeri che vogliamo ottenere chiediamo il centinaio o il migliaio trasformando così il CLI in radicale:

02 907040 – 00 / 99 fino al 99 finale tutti i numeri composti da un apparecchio esterno alla struttura verranno inviate al 02 907040


In questo modo ottengo tantissimi numeri telefonici ma non devo comprare una linea per ognuno di loro…

Per capire meglio questo servizio dobbiamo capire e conoscere l’architettura di rete e l’educazione telefonica, molte volte abbiamo aziende con moltissime scrivanie e quindi molti telefoni, allo stesso tempo non tutti i telefoni compongono o ricevono telefonate in contemporanea ma forse solo un terzo delle stesse risultano occupate…

Seguendo questo ragionamento se un’azienda ha 100 telefoni non è detto che abbia bisogno di 100 linee telefoniche ma potrebbe aver bisogno per soddisfare le richieste di chiamata entrata e uscita di 30 canali (30 linee) ma 100 numeri telefonici.

In questo modo l’azienda ottiene tutti i 100 o 1000 numeri interni ma paga solo 20-30 linee a seconda dell’educazione e della richiesta.

Il risparmio economico mensile è notevole.

Oltretutto a questo servizio si può aggiungere il servizio di SP selezione passante.


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SP selezione passante

La selezione passante è richiedibile solo se abbiamo un servizio GNR ovvero se siamo provvisti di un Gruppo di numerazioni ridotte.

Numero normale 02 90704048 CLI call linee identificator

Compriamo un intero arco di numerazioni 100 o 1000, scelti i numeri che vogliamo ottenere chiediamo il centinaio o il migliaio trasformando così il CLI in radicale:



A questo punto solitamente si aggiunge un Posto Operatore, ovvero la reception, tutte le chiamate composte con il numero radicale verranno passate al post operatore che instraderà la chiamata all’interno dell’azienda passando il flusso al telefono del destinatario, allo stesso tempo se il mittente conosce l’interno del suo destinatario potrà semplicemente superare la reception aggiungendo al numero radicale l’interno del destinatario, in questo modo la chiamata non passerà dall’operatrice ma cadrà direttamente sulla scrivania del destinatario.


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RA ricerca automatica

La ricerca automatica è un servizio che mette in “cascata” vari numeri telefonici cercando il primo disponibile in un determinato momento. Ovvero siamo un azienda molto grande e utilizziamo il servizio GNR e SP e abbiamo anche la nostra reception, all’esterno comunichiamo un solo numero di centralino il radicale

02 408040

Ma la nostra receptionist se già impegnata in una conversazione non riuscirà a ricevere il nuovo interlocutore perché lo stesso riceverà un tono di occupato fino a che la linea non si sarà liberata, a questo punto abbiamo perso un contatto…

Per riuscire a gestire più chiamate che contemporaneamente ci contattano possiamo richiedere il servizio in oggetto, praticamente daremo un ordine di passaggio alle chiamate dicendo all’operatore telefonico di instradare le chiamate inviate al numero 02 408040 se già occupato al numero

a- 02 408041

b- 02 408042

c -02 408043

In questo modo la centrale telefonica se troverà il numero 02 408040 già impegnato in conversazione anziché passare al mittente il tono di occupato passerà la chiamata al primo numero libero definito in cascata.

In questo modo ottimizziamo l’impegno delle nostre linee entranti evitando di perdere contatti utili e diffondendo un unico numero di centralino.


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Come si instradano le chiamate telefoniche

I sistemi telefonici moderni utilizzano un sistema di indirizzamento numerico, comunemente chiamato numero telefonico. Il sistema riconosce la destinazione delle chiamate in base alla sequenza dei numeri composti, che in alcuni casi possono essere preceduti da opportuni prefissi. Per iniziare una chiamata locale è generalmente sufficiente comporre il numero, che è obbligatoriamente preceduto dal prefisso telefonico dell’area locale, mentre per una chiamata internazionale è necessario un prefisso, “00” (spesso la sequenza 00 è indicata con un +), seguito dal prefisso del paese di destinazione, dal prefisso della zona e dal numero telefonico

Le grandi aziende e gli enti pubblici spesso utilizzano un PABX (Private Automatic Branch Exchange). Si tratta di una vera e propria centrale telefonica che adotta una specifica numerazione per i telefoni interni, SP selezione passante, di solito raggiungibile anche come derivazione dalla linea telefonica pubblica.

La maggior parte dei sistemi PSTN utilizza una connessione analogica tra il singolo telefono e la centrale locale. Quando viene utilizzata una connessione digitale per il singolo impianto telefonico, di solito si utilizza una linea ISDN (Integrated Services Digital Network).

È in forte aumento la diffusione di VOIP (Voice over IP) con i protocolli H.323, e più recentemente, SIP.


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ADSL

Asymmetric Digital Subscriber Line

In telecomunicazioni il termine ADSL (acronimo dell’inglese Asymmetric Digital Subscriber Line) indica una classe di tecnologie di livello fisico, appartenenti a loro volta alla famiglia xDSL, utilizzate per l’accesso digitale ad Internet ad alta velocità di trasmissione su doppino telefonico, cioè nell’ultimo miglio della rete telefonica (o rete di accesso), mirate al mercato residenziale ed alle piccole-medie aziende previa la stipulazione di un contratto di fornitura con un provider del servizio.

All’interno della famiglia di tecnologie DSL, ADSL è caratterizzata dalla larghezza di banda asimmetrica: da 640 kb/s a diverse decine di Mb/s in download e da 128kb/s a 1 Mb/s in upload. Questa asimmetria si adatta al traffico generato dall’utenza residenziale, ma ha anche ragioni tecniche e commerciali.

Infatti il prodotto Adsl è una tecnologia sbilanciata asimmetrica, ovvero il flusso viene diviso in due canali differenti uno molto ampio utile al download ed uno più piccolo dedicato al up-load. Questa tecnologia è perfetta per la navigazione in internet in quanto abbiamo bisogno di tanta banda per ricevere e poca per inviare.

Gli accessi ad internet ADSL o equivalenti vengono considerati “banda larga” (o broadband), e hanno ormai soppiantato quasi totalmente sia i modem tradizionali analogici di tipo dial-up, che consentono velocità massime di 56 kb/s in download e 48 kb/s in upload (standard V.92), sia le linee ISDN che arrivano fino a 128 kb/s (utilizzando doppio canale a 64 kb/s) simmetrici.

In Italia la tecnologia ADSL è in uso dal 1º gennaio 2000, quando la Galactica lanciò a Milano «Power Internet» a 640K kb/s.

ADSL viene usato per la connessione a Internet sul cosiddetto “ultimo miglio”, ovvero il tratto di doppino telefonico tra il domicilio dell’utente e la centrale telefonica. Questo tratto di doppino è normalmente dedicato ad una sola utenza, anche se per gran parte si trova in cavi multicoppia insieme ad altri doppini.

Uno dei punti di forza delle tecnologie ADSL è la possibilità di usufruirne senza dover cambiare i cavi telefonici esistenti. Questo risultato è ottenuto al costo di una certa complessità tecnologica: le capacità fisiche della linea trasmissiva vengono sfruttate al limite, e ben oltre l’utilizzo per cui le linee erano state progettate. Di conseguenza le prestazioni ottenibili dipendono fortemente dalla distanza dalla centrale, dalla qualità dei cavi, dalla presenza di eventuali disturbi elettromagnetici lungo la linea (interferenze da diafonia).

Il doppino telefonico in rame era stato progettato, e viene tradizionalmente usato, per la comunicazione in voce, che utilizza frequenze fino a 4000 Hertz, ma ha in realtà una banda passante di alcuni MHz. Per sfruttare la banda passante disponibile, vengono utilizzate tecniche di Multiplazione a divisione di frequenza per separare il segnale vocale (sotto i 4 kHz) dal traffico dati (sopra i 25.875 kHz), e il traffico in upload da quello in download.

Sin dai primi anni settanta lo stesso principio è stato utilizzato per la filodiffusione, il cui segnale viene inviato usando le frequenze fino ai 350 kHz.

Il collegamento ADSL è terminato da un modem ADSL a casa dell’utente (spesso incorporato in un router), e da un DSLAM nella centrale telefonica: essi hanno sostanzialmente le stesse


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funzioni lavorando in maniera duale in una stessa trasmissione dati dalla centrale all’utente o dall’utente verso la centrale.

La separazione tra il segnale vocale e quello dati viene effettuato tramite appositi filtri denominati “splitter” posizionati presso il domicilio dell’utenza e nella centrale telefonica. La parte a bassa frequenza del segnale, cioè la fonia, viene inviata rispettivamente ai telefoni ed ai commutatori telefonici preesistenti, preservando il servizio telefonico; la parte in alta frequenza, cioè la parte dati, ai DSLAM.

Un altro vantaggio della tecnologia ADSL è la separazione delle bande dedicate al download e agli upload.

Modem ADSL

Splitter ADSL per separare dati e voce

Al momento di stabilire la connessione, il modem ADSL ed il DSLAM analizzano la qualità della linea su ciascun canale e decidono come utilizzare ciascun canale (“bits-per-bin allocation”). Questa operazione è detta “sincronizzazione” del modem e può richiedere anche alcune decine di secondi. Durante questa fase normalmente il led “link” del modem lampeggia e diventa fisso quando la sincronizzazione è stata ottenuta.

Una nuova tecnologia, Dynamic Spectrum Management, promette di elevare la banda del tradizionale doppino telefonico dagli attuali 25 Mbit/s a 250, grazie a modelli matematici più avanzati di correzione del segnale, e a una modulazione intelligente della potenza elettrica trasmissiva fra le varie bande.


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ADSL e VDSL2

Una ADSL, in quanto asimmetrica (cioè velocità di upload diverse da quelle di download) è adatta ad esempio al download via web, streaming audio/video, etc; sono invece penalizzate le applicazioni per la comunicazione di fonia (è infatti il caso del VoIP ) e la condivisione dati (file sharing in reti P2P) a causa della generale bassa velocità di upload cioè di trasmissione attualmente (2007) offerta dai vari gestori.

In Francia dal 2005, e in Germania è stata introdotta la tecnologia VDSL2 che fornisce una velocità simmetrica di 50 megabit/sec sia in download che in upload.


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ADSL con IP statico e privacy

Le connessioni ADSL pongono un problema di privacy, se l’indirizzo IP è configurato staticamente. In questi casi, poiché l’IP assegnato all’utenza è lo stesso ad ogni connessione, risulta facile identificare il traffico dati generato dalla navigazione di questi utenti e associarlo a quello relativo alle sessioni precedenti. Il numero telefonico e il nominativo del titolare della linea utilizzata nella connessione restano dati protetti (disponibili solo su richiesta della magistratura), ma l’indirizzo IP viene registrato nei file di log di qualunque sito visitato ed è trasmesso continuamente durante qualsiasi tipo di trasferimento dati. Anche nel caso in cui si scelga di non fare mai uso esplicito di nome e cognome le informazioni raccolte possono essere aggregate in base all’indirizzo IP per risalire a informazioni di carattere personale. L’uso di programmi, come Tor o Privoxy, e di trucchi per rendere anonima la connessione può aiutare a rendere più difficile la tracciatura; tuttavia il provider che fornisce il servizio di connettività ha sempre potenziale accesso a tutte le operazioni effettuate. Fatto, quest’ultimo, altrettanto valido per le tradizionali connessioni dial-up PSTN.

Frequenze utilizzate dall’ADSL


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ADSL e linee ISDN

Una linea ISDN, negli stati come l’Italia, dove è applicato lo standard ITU G.992.1 Annex A, non può essere aggiunta la ADSL, perché ci sarebbero delle frequenze in comune. In questi casi viene aggiunta una nuova linea telefonica che però non è collegata al servizio di fonia standard.

Attualmente in Italia le velocità stanno aumentando e le offerte da 4, 6 e più megabit sono comuni, ma stanno diventando sempre più frequenti le offerte ADSL 2+, a 12, 20 e 24 megabit. La velocità media è a volte sotto il picco teorico perché la banda tra il DSLAM e la rete IP è frazionata fra molti utenti. Come accade per l’ADSL2 a 20 megabit, soltanto chi abita in vicinanza della centrale telefonica potrà godere di questa velocità. Il segnale decade rapidamente e a 5 km di distanza la velocità di download non supera i 640 kbit/sec.

Il 75% dei contratti sono stipulati con tariffazione a consumo e la durata commerciale dei suddetti è di un anno dall’attivazione.


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Il problema dei MUX e dei DSLAM

Teoricamente metà della banda disponibile su un singolo doppino può essere dedicata al segnale analogico che serve 700 utenze telefoniche; l’altra metà per utenze ADSL. Il numero di utenze servibili dipende dal “taglio” di banda richiesto.

Talvolta la centrale telefonica risulta coperta da ADSL, ma ad alcuni numeri di telefono della centrale non è attivabile la banda larga perché i rispettivi doppini sono collegati ad un MUX.

Il MUX infatti alza la bassa frequenza delle chiamate vocali fino alle alte frequenze del segnale ADSL. In questo modo la banda destinata all’ADSL viene utilizzata per il traffico voce di altre 700 utenze telefoniche risparmiando un secondo doppino che altrimenti sarebbe necessario per servire altre 700 utenze telefoniche. I MUX quindi dimezzano la quantità di doppini necessari, ma utilizzano frequenze necessarie al funzionamento dell’ADSL limitando dunque la velocità massima del collegamento dati in Internet a soli 56 kbit/sec della linea telefonica (128 se si ha una linea ISDN).

Se la centrale telefonica è servita da ADSL (ossia ha un DSLAM), o è a pochi chilometri da un’altra servita da ADSL, il problema può essere risolto senza un onere eccessivo. Viene tolto il MUX in modo da liberare la banda del doppino da riservare all’ADSL e questo doppino viene collegato ad un DSLAM. Così viene realizzata la copertura di 700 utenze, ma ovviamente le altre 700 che utilizzavano la banda ADSL per le chiamate vocali tramite MUX restano senza linea telefonica. Per evitare ciò è necessario dunque tirare un nuovo doppino fra la centrale telefonica e il punto di terminazione dei doppini delle utenze. Questo processo è quindi necessario per ogni doppino che era collegato al MUX.

Dunque, se non si riceve il segnale ADSL sono possibili essenzialmente 2 casi:

1. centrale con DSLAM (coperta da ADSL) e doppino “sfortunato” collegato a MUX;

2. centrale senza DSLAM (con o senza MUX): è il caso più probabile e frequente.

Dall’estate 2008 vi sono anche i mini-dslam per armadio (le caratteristiche sono simili ai minidslam per centrale) ufficialmente utilizzati dal monopolista per gli apparati UCR, collegati in rame alla centrale, e si pensa che siano utilizzabili anche per i MUX ASS poiché sono anch’essi collegati in rame. Sfortunatamente le pianificazioni per questi apparati vanno molto a rilento.


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Mini-DSLAM

Il Mini-DSLAM è una soluzione economica che può fornire una velocità di connessione massima di 640 Kbit/secondo per utenza telefonica collegata, per un numero che varia da 50 a 100 utenze per apparecchio installato.

In una centrale telefonica, tipicamente sono installati da uno a due Mini-DSLAM.

La soluzione è adottata per aumentare la banda delle centrali telefoniche che non sono collegate in fibra ottica, ma su doppino.

Nelle stesse centrali, potrebbe essere installato un DSLAM, come quelli di una normale ADSL, con la stessa banda passante, dove un ponte radio collega la centrale telefonica alla rete, in assenza di fibra ottica.

Il Mini-DSLAM è scelto quindi sia per ragioni tecniche che economiche, per avere un’installazione ADSL meno onerosa, al prezzo di una velocità di connessione molto più bassa.

In alcuni casi, per la sua economicità rispetto al DSLAM, è addirittura utilizzato anche in centrali telefoniche, che sono collegate con fibra ottica alla rete.

La velocità di connessione non può essere aumentata oltre i 640 kbit/sec, se non in casi particolari ancora allo studio. Per ottenere un upgrade della banda, è necessario rimuovere il mini-DSLAM dalla centrale telefonica.

I DSLAM installati nelle centrali telefoniche modulano il segnale sul doppino in rame, ed hanno un costo di circa 15.000 euro a centrale telefonica per la copertura del servizio.

Nonostante le nuove linee adsl 2+, in Italia circa 10 milioni di persone non hanno la possibilità di accedere ad una ADSL(1) 20 megabit, perché la copertura adsl non serve ancora molte località. Si potrebbero, per ovviare ai problemi di copertura della linea, per esempio, sfruttare alternative come l’extended adsl o il wi-fi (vedasi digital divide).

La banda minima garantita (MCR) è a discrezione del provider. Teoricamente ADSL non ha una velocità minima, massima e un throughput medio, ma un solo parametro di velocità: nei contratti è infatti indicata una sola velocità, che propriamente è detta velocità di punta (Peak Cell Rate, PCR). Gli operatori mettono a disposizione dell’utente un canale con date caratteristiche, quali PCR e MCR. Eventuali rallentamenti possono essere dovuti a diversi fattori, tra cui congestione del nodo ATM oppure problemi di banda del nodo (server) remoto a cui si inoltrano le richieste. Alcuni operatori effettuano overbooking: la somma dei singoli MCR delle connessioni supera l’MCR del nodo di attestazione. Questo significa che potrebbero verificarsi delle congestioni a causa dell’elevato traffico generato contemporaneamente dagli utenti.

Tipicamente, i contratti ADSL non garantiscono la continuità del servizio. In caso di interruzioni dovute a corti circuiti, allagamenti o atti vandalici nelle centrali telefoniche, danneggiamento dei cablaggi durante cantieri di lavoro, l’utente con tariffa flat è tenuto dal contratto a pagare anche per i mesi in cui l’ADSL non è più disponibile sulla sua linea.


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La legge sul servizio universale impone di garantire il servizio voce e una banda minima di 30 kb/s per le connessioni Internet. Le linee ADSL di Telecom o le linee di altri operatori attestate in wholesale Telecom hanno una banda minima garantita di 10 kb/s, che è quella richiesta per il traffico voce, e non garantisce nemmeno un collegamento Internet in connessione analogica.

Le tariffe ADSL sono classificate in tariffe a tempo (o consumo) e tariffe flat.

Il Secondo Decreto Bersani ha vietato le clausole contrattuali che richiedevano di abbonarsi per un periodo minimo di un anno e di pagare al provider i mesi restanti, in caso di recesso anticipato. Di conseguenza, con tutti gli operatori il contratto ADSL può essere disdetto in ogni momento, pagando le spese del distacco e i consumi del mese corrente.


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ADSL solo dati

Le normative AGCOM prevedono l’obbligo per Telecom di fornire all’ingrosso, e per i singoli operatori di avere un piano tariffario per un servizio ADSL solo dati. In questo caso, il cliente può avere due operatori per la stessa linea, uno per le chiamate dal telefono fisso, e un altro per la connessione ADSL. Può anche optare per avere una linea esclusivamente ADSL, senza il servizio di telefonia, e, in alternativa, utilizzare il Voice Over IP.


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HDSL

High bit rate digital subscriber line

HDSL (acronimo inglese di High data rate Digital Subscriber Line) è la prima tecnologia della famiglia xDSL, nata 30 anni fa per potenziare la velocità delle connessioni Internet su tradizionale doppino telefonico (due fili di rame). Consente di raggiungere velocità fino a 8 Mb/s simmetrici (sia in download che in upload) con una connessione sempre attiva. Perciò richiede un modem V.35 (molto costoso) collegato a un router. Esiste soltanto per traffico dati e non per quello voce. Supporta però il Voice over IP che tratta la fonia vocale come dati qualsiasi di Internet.

Diversamente da ADSL, viaggia su doppino dedicato, ossia su una linea per ogni utente; ADSL invece attua un multiplexing, dividendo la banda larga del doppino ADSL fra più utenti. Essendo solo per traffico dati, copre una banda di frequenze più ampia di ADSL; mentre per quest’ultima il traffico voce richiede parecchia banda (un intervallo ampio di frequenze) dopo lo splitting del segnale (in centrale e a casa dell’utente) per tenere separate e ben distanti fra Internet e voce, per mantenerli distinti senza interferenze. Essendo dedicato ad ogni utente, la velocità media (e minima garantita nei contratti) è molto più vicina al picco teorico che nell’ADSL. Il taglio più popolare è di 4 Mb/s di cui circa un quarto di banda garantita, e registra una velocità che raramente scende al di sotto di 0,5 Mb/s. Era utilizzata per coprire le esigenze delle grandi aziende, quando l’ADSL non era così diffusa. Pur venendo temporalmente prima di ADSL, è ancora considerata la miglior alternativa alla fibra ottica. Rispetto ad ADSL, HDSL esibisce prestazioni superiori in termini di tempi di latenza ed è più stabile (spesso con velocità garantite) in quanto non condivide risorse ma è un unico circuito virtuale tra l’utente e il provider.


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Voice over IP

In telecomunicazioni e informatica con Voice over IP (Voce tramite protocollo Internet), acronimo VoIP, si intende una tecnologia che rende possibile effettuare una conversazione telefonica sfruttando una connessione Internet o un’altra rete dedicata che utilizza il protocollo IP senza connessione per il trasporto dati.

Il vantaggio principale di questa tecnologia sta nel fatto che essa elimina l’obbligo di riservare della banda per ogni telefonata (commutazione di circuito), sfruttando l’allocazione dinamica delle risorse, caratteristica dei protocolli IP (commutazione di pacchetto). Vengono instradati sulla rete pacchetti di dati contenenti le informazioni vocali, codificati in forma digitale, e ciò solo nel momento in cui è necessario, cioè quando uno degli utenti collegati sta parlando.

Fra gli altri vantaggi rispetto alla telefonia tradizionale si annoverano:

• minore costo per chiamata, specialmente su lunghe distanze; • minori costi delle infrastrutture: quando si è resa disponibile una rete IP

nessun’altra infrastruttura è richiesta; • nuove funzionalità avanzate; • l’implementazione di future opzioni non richiederà la sostituzione

dell’hardware.

Le conversazioni VoIP non devono necessariamente viaggiare su Internet, ma possono anche usare come mezzo trasmissivo una qualsiasi rete privata basata sul protocollo IP, per esempio una LAN all’interno di un edificio o di un gruppo di edifici. I protocolli usati per codificare e trasmettere le conversazioni VoIP sono solitamente denominati Voice over IP protocols.

Uno dei vantaggi di questa tecnologia è che permette di utilizzare risorse di rete preesistenti, consentendo una notevole riduzione dei costi in ambito sia privato che aziendale, specialmente per quanto riguarda le spese di comunicazione interaziendali e tra sedi diverse. Una rete aziendale, infatti, può essere sfruttata anche per le comunicazioni vocali, di aumentare il grado di integrazione di uffici dislocati sul territorio, ma collegati tramite l’infrastruttura di rete. Il consumatore privato, utilizzando un collegamento ad Internet a banda larga (ad alta velocità e sempre attivo), può effettuare e ricevere chiamate telefoniche, potendo contare su tariffe molto economiche, soprattutto per le chiamate internazionali.

La tecnologia VoIP introduce inoltre nuove possibilità per l’offerta del servizio telefonico quali:

• eliminare la distinzione tra chiamate locali e a lunga distanza;, • mantenere diversi numeri telefonici su un solo collegamento; • salvare messaggi vocali sul proprio computer; • permettere telefonate completamente gratuite tra utenti dello stesso

fornitore.


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IP Phone

Le tecnologie di compressione della voce dedicano una banda che varia dai 4 kbit/sec agli 82 kbit/sec nei formati di compressione meno efficienti.

Una chiamata via Internet richiede una banda maggiore della frequenza di campionamento della voce sia in up-stream che in downstream, essendo la comunicazione telefonica bidirezionale. Altrimenti almeno uno dei due interlocutori riceve i pacchetti nell’ordine scorretto e ascolta in pratica parole senza senso, sillabe non nella giusta sequenza.

Mentre per dati quali bit di pagine internet o di file scaricati il modem è in grado di fare controlli, interpolare (ossia ricostruire) pacchetti e sequenze di bit danneggiate e al limite richiederne la ritrasmissione, non esistono controlli che rimedino ai difetti di trasmissione della voce; la coppia di modem è “invisibile” agli utenti anche nel senso negativo, di non poter migliorare la qualità della comunicazione.

Utilizzando un adeguato protocollo di comunicazione ossia formato di compressione della voce che limiti il campionamento intorno ai 12-13 kbit/sec è possibile con un pacchetto-voce trasmesso per secondo avere pacchetti di circa 1,5KByte (che sono 12000 bit appunto; 1 byte=8 bit) ovvero al di sotto della soglia critica che crea problemi con connessione Internet.

In America, come è detto più sopra, gli operatori telefonici utilizzano il Voice Over IP fino all’abitazione dell’utente; dunque, anche l’ultimo miglio è digitalizzato per consentire la comunicazione.


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Problemi aperti VoIP

Le reti IP non dispongono di per sé di alcun meccanismo in grado di garantire che i pacchetti di dati vengano ricevuti nello stesso ordine in cui vengono trasmessi, né alcuna garanzia relativa in generale alla qualità di servizio. Le attuali applicazioni nel mondo reale della telefonia VoIP si trovano a dover affrontare problematiche legate a problemi di lentezza (sostanzialmente si deve ridurre il tempo di transito e di elaborazione dei dati durante le conversazioni) e di integrità dei dati (prevenire perdite e danneggiamenti delle informazioni contenute nei pacchetti).

Il problema di fondo della tecnologia VoIP è la corretta ricostruzione dei pacchetti di dati ricevuti, tenuto conto del fatto che durante la trasmissione può cambiare la sequenza dei pacchetti e che alcuni pacchetti possono aver subito perdite o danneggiamenti delle informazioni contenute, e assicurare così che lo stream audio (flusso audio) mantenga la corretta coerenza temporale. Altro importante problema è mantenere il tempo di latenza dei pacchetti sufficientemente basso, in modo che l’utente non debba aspettare troppo tempo prima di ricevere le risposte durante le conversazione.


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Uso di VoIP da parte dei grandi gruppi e delle compagnie telefoniche

A tutt’oggi le installazioni di reti VoIP in edifici terziari e abitazioni civili sono poche, mentre le grandi corporation utilizzano sempre più spesso la telefonia IP, realizzando reti telefoniche dedicate per collegare fra di loro le proprie sedi, previa conversione a valle delle stazioni di commutazione dei normali segnali analogici in entrata in pacchetti IP, e viceversa per le comunicazioni in uscita. In questo modo, di fatto, realizzano una rete digitale interna al gruppo, che si presta molto bene ad essere modificata e adattata per fornire i più disparati tipi di servizi.

Ciò si basa anche su una tecnologia emergente, denominata data abstraction, mediante la quale dall’analisi dei dati trasmessi su una linea, è possibile dedurre le caratteristiche del dispositivo che ha stabilito la comunicazione (ad esempio il tipo di display, i pulsanti di comando, ecc.) e di configurare i servizi messi a disposizione in funzione di queste caratteristiche. I centri di assistenza telefonica delle grandi compagnie spesso usano la telefonia IP proprio per sfruttare le possibilità offerte da questa nuova tecnologia.

VoIP è anche largamente utilizzato dalle compagnie telefoniche, specialmente nei collegamenti internazionali. Per gli utenti questo utilizzo è completamente trasparente, nel senso che non si accorgono che le loro chiamate sono instradate su una rete IP anziché passare attraverso le normali centrali di commutazione. Telecom Italia, per esempio, instrada su IP una percentuale significativa delle telefonate interurbane fra Milano e Roma (circa il 60%, dato del 2005). Le stesse compagnie utilizzano VoIP per abbattere i costi delle proprie chiamate interne, instradate attraverso la rete dati che collega gli uffici e le sedi interne. Inoltre riducono i costi delle chiamate verso l’esterno trasportandole, via rete, fino al punto più vicino alla centrale di commutazione.

Alcune compagnie offrono un gateway (letteralmente via d’uscita) per connettere una rete VoIP alla normale rete commutata. Se si compone un normale numero telefonico, la chiamata viene instradata attraverso la connessione internet alla compagnia che gestisce il gateway, che provvederà ad effettuare il normale addebito del relativo costo. A volte le compagnie telefoniche sono anche proprietarie dirette del gateway, ed in questo modo realizzano un ulteriore risparmio.


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Mercato di massa della telefonia su connessioni internet veloci

Recentemente si è assistito ad un rapido sviluppo di mercato della telefonia VoIP, e dei servizi ad essa collegati, resa possibile dalla crescente diffusione delle connessioni internet veloci, dette anche a banda larga, con abbonati che inviano e ricevono chiamate in modo del tutto analogo a quello con cui il servizio veniva erogato attraverso la vecchia rete analogica commutata. Per connettere un telefono analogico tradizionale con la connessione Internet a banda larga è necessaria un’interfaccia, denominata ATA (Analog Telephone Adapter). Una delle limitazioni attuali, ad esempio, è l’impossibilità di instradare automaticamente le chiamate di emergenza.

Un’altra sfida per questi servizi è la corretta gestione delle chiamate verso l’esterno da apparecchi fax, ricevitori per la televisione satellitare, modem o FAXmodem, combinatori antifurto e altri oggetti simili che dipendono dall’accesso a linee telefoniche per alcune o tutte delle loro funzionalità. Per ora, questo tipo di chiamate riesce, ma potrebbe essere impedito del tutto in alcuni casi. Questo problema può essere risolto grazie all’uso di connessioni VoIP nel caso in cui la velocità di trasmissione sia abbassata a bit al secondo. Se le tecnologie VoIP e cellulari prenderanno il sopravvento su quelle odierne, alcuni produttori dovranno rivedere e ridisegnare i loro prodotti, poiché verranno resi obsoleti dalle nuove tecnologie in primo luogo negli Stati Uniti ed in Canada.


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Il Cellulare

La telefonia mobile fu inventata nel 1947, ma i primi “cellulari” nacquero nel 1979 e furono messi in commercio nel 1983.

Dieci anni più tardi cominciò una crescita più veloce, che ebbe una forte accelerazione fra il 1997 e il 1999, particolarmente in Italia. Il numero di telefoni cellulari ha superato quello delle linee “residenziali” nel 1998 e il totale delle linee “fisse” nel 2000. La curva di crescita ora si sta assestando, perché ci si avvicina a una soglia di “saturazione”.


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L’evoluzione del cellulare

• Prima generazione - Analogico

o telefonia radio-mobile e per usi nella marina o AMPS (standard impiegato oltreoceano)

CDPD servizio dati su AMPS o (E)TACS (standard europeo)

Inmarsat o Iridium (satellite) o Thuraya

• Seconda generazione (2G) - Digitale o CDMA IS-95° o GSM, con frequenze diverse per i vari continenti o iDEN o TDMA IS-136

• 2.5G o CDMA IS-95B o GPRS o EDGE o i-Mode

• Terza generazione (3G) o CDMA 2000 o UMTS, anche noto come W-CDMA o TD-SCDMA

Come si evince dall’evoluzione del mercato lo stesso ha raggiunto rapidamente la “maturità”, e perciò tende naturalmente ad appiattirsi, c’è un’ossessiva proliferazione di proposte che tentano di trasformare il telefono portatile in uno strumento con un’infinità di funzioni, dalla comunicazione video alla fotografia e internet.

Il sistema di telefonia mobile moderno è caratterizzato da una struttura basata sull’uso di celle, ed è conosciuto infatti come telefonia cellulare. Le onde radio sono utilizzate per instaurare una comunicazione tra l’apparecchio, che comunemente chiamiamo telefonino e una stazione radio base, dotata di un certo numero di celle, ciascuna con più canali. Tale stazione comunica con la rete di telefonia pubblica nei modi più disparati, secondo la disponibilità di rete in fibra ottica, cablaggio in rame o ponte radio.

Quando il telefonino si allontana troppo da una stazione radio base, il sistema ricerca automaticamente una cella più vicina e la comunicazione avviene su questa, senza l’interruzione della chiamata.

La telefonia cellulare utilizza le celle poiché le frequenze radio sono limitate e devono essere condivise tra più utilizzatori. Le stazioni radio base e i telefonini utilizzano trasmettitori di bassa potenza così da limitare le interferenze e permettere l’utilizzo per più chiamate da parte di diversi utilizzatori. L’uso di una potenza molto limitata permette anche di aumentare la durata delle batterie e di diminuire possibili effetti negativi legati all’emissione di onde elettromagnetiche di una certa potenza.


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• Prima generazione - Analogico o telefonia radio-mobile e per usi nella marina o AMPS (standard impiegato oltreoceano)

CDPD servizio dati su AMPS o (E)TACS (standard europeo)

Il TACS

Il TACS si basava su una tecnologia trasmissiva analogica, nata in Inghilterra e introdotta in Italia verso la fine degli anni ottanta, in cui le trasmissioni in ogni cella radio avvenivano a frequenze diverse (FDM), in modo da permettere la coesistenza di celle contigue senza interferenza ed implementando il cosiddetto riuso di frequenza tipico delle reti cellulari.

Il sistema era però affetto da alcune sostanziali limitazioni rispetto a quelli attualmente in uso:

• Non interoperabilità con gli altri sistemi cellulari di altre nazioni (poteva essere usato solo in Italia).

• Ridotta capacità di banda e quindi limitato numero di chiamate contemporanee veicolabili da ciascuna stazione radio base.

• Nessun supporto per servizi diversi dalla comunicazione vocale come SMS, fax ed E-mail.

• Estrema facilità nella clonazione dei terminali mediante contraffazione del codice identificativo.

• Nessuna forma di protezione della comunicazione ovvero cifratura a causa della sua intrinseca analogicità: le chiamate potevano essere intercettate da chiunque con uno scanner o tramite banali modifiche ad alcuni modelli di cellulari (Es. Motorola Microtac).

Per aumentare la capacità della rete attraverso l’utilizzo di una banda più ampia ovvero una più ampia gamma di frequenze (da 450 MHz a 890/900 MHz) è stato introdotto nel 1993 il sistema ETACS (acronimo di Enhanced TACS).

Il lancio dei nuovi sistemi di telefonia mobile di seconda e terza generazione (GSM e l’UMTS) ha reso obsoleto il TACS, che tuttavia è stato ancora gestito fino al 2005 per supportare gli abbonati che ancora lo utilizzavano. Più precisamente il TACS ha smesso di funzionare nella notte tra il 30 e il 31 dicembre 2005 ed ha così ceduto le sue frequenze radio al GSM.

L’importanza di questo sistema è stata quindi essenzialmente quella di aver consentito la rapida diffusione iniziale della telefonia mobile in Italia.

A differenza dei numeri di telefonia GSM, un numero TACS era composto da 6 cifre anziché 7, oltre al prefisso del gestore. Prima della cessazione di funzionamento, il TACS aveva acquisito gli ultimi servizi base della telefonia GSM: era possibile comporre sms dettandoli a voce chiamando un apposito numero del gestore telefonico, e la sicurezza del codice identificativo era aumentata fino a rendere il telefono molto sicuro dalla clonazione.


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I prefissi che SIP/TIM assegnò nel corso degli anni alla rete TACS a partire dal luglio 1990 furono i seguenti:

• 0337 - Luglio 1990 (utenze Business) • 0336 - 31 marzo 1992 (utenze Business) • 0330 - Gennaio 1993 (utenze Private) • 0360 - Gennaio 1994 (utenze Private) • 0368 - Dicembre 1994 (utenze Private - Business)

La particolarità del prefisso 0368 rispetto ai prefissi precedenti, consiste, nella composizione sia a 6 che a 7 cifre dopo il prefisso.

Tale particolarità è dovuta all’esaurimento di numerazioni disponibili in seguito alle sempre crescenti richieste di attivazione di utenze radiomobili che caratterizzò particolarmente il mondo della telefonia mobile italiana a partire dalla metà degli anni novanta.


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o Inmarsat o Iridium (satellite) o Thuraya o Seconda generazione (2G) - Digitale o CDMA IS-95° o GSM, con frequenze diverse per i vari continenti o iDEN o TDMA IS-136

GSM

Global System for Mobile Communications

In telecomunicazioni il GSM, acronimo di Global System for Mobile Communications (in principio la sigla significava «Groupe spécial mobile»), è lo standard 2G (2° generazione) di telefonia mobile cellulare e attualmente il più diffuso del mondo: più di 3 miliardi di persone in 200 paesi usano telefoni cellulari GSM attraverso l’omonima rete cellulare.

L’origine dell’acronimo GSM deriva dal nome del gruppo francese che ne ha iniziato lo sviluppo (Groupe Spécial Mobile). In seguito si decise di mantenere la stessa sigla, cambiandone però il significato

Le specifiche di base del GSM furono definite nel 1987; il 7 settembre di quell’anno venne inoltre ratificato a Copenaghen un accordo multilaterale tra 13 paesi europei per la diffusione del sistema. Nel 1989 l’ETSI assunse il controllo del progetto, e ne pubblicò le specifiche complete in un volume di 6.000 pagine. La prima rete commerciale funzionante è stata la finlandese Radiolinja.

Nel 1998 fu creato il consorzio 3GPP (3rd Generation Partnership Project), con lo scopo iniziale di definire le specifiche tecniche dei dispositivi mobili di terza generazione (vedi articolo UMTS). Di fatto il 3GPP si sta occupando anche della manutenzione e dello sviluppo delle specifiche GSM. ETSI è uno dei partner del consorzio 3GPP.

In Italia, in seguito ad un provvedimento dell’8 ottobre 1992 dell’Ispettorato Generale delle Telecomunicazioni, viene autorizzata la SIP all’avvio commerciale del servizio GSM, in via provvisoria e limitatamente ad un’utenza amica. L’anno seguente, in seguito a rimostranze di altre società (e dell’Unione europea stessa), per non aver aperto alla concorrenza i servizi di telefonia radiomobile (sistemi TACS e GSM), verrà emesso un provvedimento che ne dichiarerà l’illegittimità di una gestione esclusiva del servizio, aprendo ad altri gestori.

L’introduzione del GSM ha rappresentato una vera e propria rivoluzione nell’ambito dei sistemi di telefonia cellulari. Fondamentalmente i numerosi vantaggi rispetto ai precedenti sistemi cellulari sono stati:

• interoperabilità tra reti diverse che fanno capo ad un unico standard internazionale;

• comunicazione di tipo digitale;


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L’introduzione di una trasmissione di tipo digitale a sua volta porta con sé tre grosse e importanti conseguenze:

• maggiore velocità di trasmissione grazie alle tecniche di compressione dati proprie della codifica di sorgente;

• nuovi più ampi servizi (es. SMS) grazie all’aumenta velocità di trasmissione.

• funzioni di sicurezza in termini di cifratura della comunicazione.

La tecnologia alla base del GSM è significativamente diversa dalle precedenti (es. TACS) soprattutto per il fatto che sia il canale di identificazione che quello di conversazione supportano una comunicazione digitale. Per questo motivo il nuovo standard è stato lanciato sul mercato come sistema di telefonia mobile di seconda generazione (o più sinteticamente 2G).

Questa caratteristica di base significa che la possibilità di scambiare dati, oltre che conversazioni, è già stata implementata fin dall’inizio dello sviluppo del nuovo sistema.

La diffusione universale dello standard GSM ha fatto sì che la maggior parte degli operatori internazionali di telefonia mobile stipulassero fra di loro accordi per l’effettuazione del cosiddetto roaming (commutazione automatica fra diverse reti) grazie all’interoperabilità offerta dallo standard stesso.

Il maggior punto di forza del sistema GSM è stata la possibilità, da parte degli utenti, di accedere a tutta una serie di nuovi servizi a costi molto contenuti. Ad esempio lo scambio di messaggi testuali (SMS) è stato sviluppato per la prima volta in assoluto in ambito GSM.

Pur essendo lo standard in costante evoluzione, i sistemi GSM hanno sempre mantenuto la piena compatibilità (o retrocompatibilità) con le precedenti versioni.

Successivi sviluppi del GSM sono stati infatti il GPRS (2.5G), che ha introdotto la commutazione di pacchetto e la possibilità di accesso ad Internet, e l’EDGE (2.75G) che ha incrementato ulteriormente la velocità di trasmissione del GPRS. Per utilizzare GPRS e EDGE, che attualmente convivono con il GSM, la rete GSM necessitava di un upgrade software di alcuni apparati e di poche modifiche hardware, cosa che ha reso questi nuovi standard particolarmente appetibili per le compagnie di telefonia mobile, le quali hanno potuto implementare servizi di accesso ad Internet affrontando costi nettamente inferiori rispetto all’UMTS (3G) che ha richiesto invece sostanziali modifiche agli apparati della rete GSM.

Una stazione radio base (BTS) GSM


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Il servizio principale della rete GSM è chiaramente la comunicazione vocale. Con il tempo però sono stati implementati altri servizi importanti quali gli SMS e la comunicazione dati. Attualmente con le tecnologie GPRS/EDGE è possibile effettuare traffico a commutazione di pacchetto ed utilizzare quindi un terminale GSM-GPRS/EDGE come modem per navigare sulla rete internet, scambiare file e immagini.

Negli ultimi anni lo standard GSM è stato esteso introducendo il protocollo di comunicazione ASCI (nell’ambito del sistema GSM-R). Tale protocollo di comunicazione è utilizzato soprattutto in ambito ferroviario e di protezione civile e permette di utilizzare particolari cellulari GSM come walkie-talkie.

A partire dal 2006 la rete GSM permette di utilizzare il protocollo Dual Transfer Mode (DTM): un altro aspetto innovativo della rete GSM che la rende sempre più vicina a quella UMTS. Con il DTM un cellulare può contemporaneamente chiamare e trasmettere dati pacchetto. Il terminale DTM è quindi molto simile ad un modem ADSL che permette di navigare in internet e di effettuare contemporaneamente telefonate. Questa nuova tecnologia rende tra l’altro possibile effettuare la videochiamata su rete GSM permettendo agli operatori telefonici di fornire servizi di terza generazione senza dover necessariamente migrare in toto sulla rete UMTS.

Come da protocollo per le reti cellulari l’intera banda radio disponibile ovvero assegnata al sistema è suddivisa tra le varie stazioni radio base con tecniche FDM/FDMA e riutilizzata rispettando vincoli sull’interferenza da celle limitrofe implementando il sistema sotto forma di cluster di celle.

Tipicamente in Europa le bande usate dalla rete GSM sono attorno a 900 e 1800 MHz, mentre negli Stati Uniti si usano le bande attorno a 850 e 1900 MHz. La molteplicità delle portanti usabili e l’evoluzione dei sistemi di trasmissione hanno fatto in modo che le celle possano presentare configurazioni multifrequenza (dual band). Questo fatto rappresenta l’unica limitazione in termini di interoperabilità tra rete cellulare e terminali mobili che solo in alcuni casi possiedono l’accesso di tipo tri band o anche quad band ovvero universale per tutti i sistemi GSM attualmente in uso al mondo.

In generale dunque le reti GSM al mondo lavorano in diversi range di frequenza e sono composte da un insieme di celle radio di varie dimensioni. Essenzialmente esistono 4 tipi di cella: macro, micro, pico e celle a ombrello. La copertura radio ottenibile con ciascun tipo di cella varia in funzione della particolare condizione ambientale circostante in termine di orografia, copertura di edifici alberi ecc.. . Nelle macro-celle l’antenna della stazione radio base è installata su un palo o traliccio, o su una struttura, posti sul tetto di un edificio, mentre nelle micro-celle l’antenna è installata ad un livello più basso, situazione tipica delle aree urbane ad alta densità abitativa. Le pico-celle hanno dimensioni limitate, dell’ordine di poche dozzine di metri, e sono di solito usate in ambienti chiusi, mentre le celle ad ombrello sono usate per assicurare la copertura di zone lasciate scoperte da celle più piccole, o nei gap fra una cella e l’altra. Le antenne di queste celle sono di solito installate sulla sommità degli edifici più alti, o su altre strutture molto elevate.

Le dimensioni delle celle di copertura variano in funzione dell’altezza dell’antenna, del guadagno dell’antenna stessa e delle condizioni di propagazione delle onde radio, da un minimo di circa 200 metri ad un massimo di parecchie decine di chilometri. La massima distanza fra una stazione radio-base ed un terminale è praticamente di 35 km, sebbene le specifiche del sistema GSM prevederebbero distanze anche doppie. Il limite all’aumento della distanza non è però dettato dalla potenza in trasmissione (come accadeva nei sistemi TACS ormai obsoleti),


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bensì dalla difficoltà di centrare il cosiddetto timeslot overlap (dove il timeslot è il tempo allocato per ciascuna chiamata) quando il terminale si trova a grande distanza dalla stazione radio-base. Infatti i canali TDMA consentono una tolleranza di temporizzazione di poco più di 100 microsecondi: ciò significa che il segnale tra BTS e terminale mobile non può impiegare un tempo superiore a propagarsi, pena l’overlap tra canali. Poiché le onde elettromagnetiche percorrono un chilometro in 3,2 microsecondi circa, la massima distanza risulta essere appunto di 100/3,2 = circa 31 km.

Il GSM, come sopra accennato, supporta anche le chiamate in ambienti chiusi. La copertura in ambienti interni può essere realizzata mediante piccoli ripetitori che inviano il segnale dall’antenna esterna ad un’antenna interna separata. Quando tutta la capacità, in termini di connessioni, deve essere concentrata in un unico ambiente al coperto, come ad esempio in centri commerciali, aeroporti, ecc., si adotta solitamente la soluzione di un’antenna ricevente installata direttamente all’interno dell’edificio. In aree urbane densamente popolate la copertura radio all’interno degli edifici è assicurata dalla penetrazione del segnale radio, senza la necessità di installare ricevitori interni.


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SIM card

SIM card

Uno dei componenti più importanti e distintivi del sistema GSM è la cosiddetta SIM, acronimo di Subscriber Identity Module, detta anche SIM card. La SIM card è una Smart card su cui sono memorizzati i dati descrittivi dell’abbonato, compreso il numero di telefono, e che ha la funzione principale di fornire autenticazione ed autorizzazione all’utilizzo della rete. Trasferendo la SIM card da un telefono all’altro è possibile mantenere tutte le informazioni relative all’abbonamento. Inoltre l’abbonato può anche cambiare operatore, mantenendo lo stesso telefono, semplicemente cambiando SIM card. Alcuni operatori, per contro, inibiscono questa funzionalità, e consentono l’uso di una sola SIM card su ogni terminale (a volte quella emessa da loro stessi): questa pratica, illegale in alcuni paesi, è chiamata SIM locking. Negli USA, la maggior parte degli operatori bloccano i terminali da loro venduti. Il motivo risiede nel fatto che il prezzo del terminale è in gran parte sovvenzionato dai profitti dell’abbonamento, e quindi gli operatori cercano di evitare di favorire i concorrenti in caso di migrazione.

Le specifiche di progetto iniziali del GSM prevedevano un livello di sicurezza relativamente basso, utilizzando un sistema di crittografia parzialmente condiviso per autenticare l’utente. La comunicazione fra l’utente e la stazione radio-base può essere a sua volta cifrata. Per cifrare la comunicazione, esiste una scelta di algoritmi in alternativa. La comunicazione fra stazione radio base e resto della rete non è protetta.

Il protocollo GSM effettua prima dei controlli di qualità sui dati trasmessi, per eliminare eventuali interferenze, e solo in un secondo momento, effettua la cifratura. La cifratura è una fase onerosa dal punto di vista delle risorse informatiche richieste, e che può rallentare l’avvio della comunicazione e la ricezione del segnale, a conversazione iniziata.

Durante l’analisi delle interferenze, una notevole mole di dati viene filtrata ed eliminata. Invertire le operazioni ed effettuare la cifratura prima dei controlli dei dati, significa sottoporre a cifratura anche quella mole di bit che successivamente sarà scartata dal sistema, con un notevole aggravio del carico di lavoro, penalizzante per il livello di servizio della telefonia mobile.

Nella prima fase, i dati viaggiano “in chiaro” e sono facilmente accessibili a tutti. Intercettazioni di questo tipo equivalgono ad attacchi informatici del tipo man in the middle.

Il GSM è di gran lunga il sistema di telefonia mobile più diffuso al mondo, con una quota di mercato del 70%. Il suo principale concorrente, il sistema CDMA2000, è usato soprattutto negli Stati Uniti, e se ne prevede una lenta diffusione anche in altri paesi come tecnologia di transizione verso lo standard 3G, soprattutto se la tecnologia WCDMA non si rivelerà del tutto soddisfacente. Nel momento in cui i sistemi WCDMA cominceranno ad affermarsi, a partire dalle zone ad alta densità di insediamento, il ritmo di espansione del GSM potrebbe rallentare. Comunque non si prevede che ciò avvenga nell’immediato futuro.


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o 2.5G o CDMA IS-95B o GPRS o EDGE o i-Mode

GPRS

General Packet Radio Service

È stato il primo sistema cellulare progettato specificatamente per realizzare un trasferimento dati a commutazione di pacchetto e a media velocità su rete cellulare per agganciarsi alla rete Internet, usando i canali TDMA della rete GSM. Si tratta quindi di un’evoluzione o servizio aggiuntivo per il sistema GSM, per mezzo di alcune modifiche hardware e software al sistema, tanto che si parla di GSM/GPRS conservando la classica commutazione di circuito propria del GSM per il traffico

Servizi GPRS

Il GPRS espande le funzionalità dei servizi di scambio dati basati su GSM, fornendo:

• Servizio PTP (Point-to-Point): • Servizio PTM (Point-to-multipoint): chiamate di gruppo e chiamate multicast • Messaggistica MMS (Multimedia Messagging Service) • Servizi in modalità anonima: accesso anonimo a determinati servizi. • Future funzionalità: massima flessibilità e possibilità di aumentare le

performance, il numero di utenti, di creare nuovi tipi di protocollo, di utilizzare nuove reti radio.

Trasferimento di dati a pacchetto. Normalmente il costo delle comunicazioni GPRS viene calcolato in base ai kilobyte ricetrasmessi, mentre nelle reti commutate il costo è in funzione del tempo di connessione, questo perché, in quest’ultimo tipo di rete, l’intera larghezza di banda disponibile è occupata anche quando nessun dato è in corso di trasferimento.

Solitamente utilizzando il solo cellulare GPRS/EDGE/UMTS non collegato ad altro terminale (PC, portatile o palmare) sono accessibili solo siti WAP ovvero siti appositamente progettati per i cellulari: si tratta di siti semplificati, non contenenti applet java, pagine dinamiche o applicazioni in HTML4.

Connettendo il cellulare ad un altro terminale, tramite Bluetooth o cavo USB 2.0 (che non rallenta la connessione nel tratto finale dal momento che supporta velocità di trasmissione fino a 480 Mbit/s), si stabilisce una normale connessione in cui sono disponibili i medesimi servizi e protocolli accessibili con il modem analogico o via ADSL. Il cellulare in questo caso funziona a tutti gli effetti da modem per il PC, e tutti i bit vengono inviati al terminale per la decodifica e la visualizzazione.

La pacchettizzazione dei dati è realizzata dal GPRS occupando, per la trasmissione, le frequenze radio di una cella radio. Il massimo limite teorico per la velocità è di 171,2 kbit/s


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(considerando di utilizzare tutti gli 8 Time Slot con Code Scheme 4, ogni time slot ha un rate massimo di 21,4 kbps), ma un valore più realistico si attesta intorno a 30-70 kbit/s. Un’evoluzione del modo in cui il GPRS utilizza le frequenze, denominato tecnologia EDGE, consente di raggiungere velocità maggiori, fra 20 e 200 kbit/s. La velocità dipende dal modello di cellulare/terminale usato (classe del cellulare) e dal numero di utenti collegati per cella fra cui è frazionata la banda che, a sua volta, è funzione della densità abitativa del luogo e della fascia oraria (statisticamente un picco di collegamenti si registra tra le 19.00 e le 21.00), dalla distanza fra il terminale e l’antenna più vicina.

Per ottenere le massime velocità di trasmissione teoriche è necessario utilizzare più di un time slot (letteralmente fessura temporale) contemporaneamente all’interno del cosiddetto time frame TDMA (letteralmente cornice temporale), tenendo però presente che a maggiori velocità corrispondono minori possibilità di correggere automaticamente gli errori di trasmissione. In linea di massima, la velocità decresce esponenzialmente all’aumentare della distanza dalla stazione radio base. Ciò non costituisce una limitazione in aree densamente popolate, coperte da una fitta maglia di celle radio, ma può diventare un problema serio in aree scarsamente abitate, come, ad esempio, le zone rurali.

Il GPRS in Classe 8 è conosciuto anche con la sigla 4R1T, che sta a significare che 4 time slot sono utilizzati per ricevere e 1 per trasmettere i dati. Questa configurazione è particolarmente adatta alle applicazioni in cui i dati sono prevalentemente ricevuti (download), come ad esempio in una connessione a internet in cui l’utente si limita a navigare consultando pagine web, e cioè, utilizzando la terminologia corrente, effettua il web browsing. Se l’utente usa la posta elettronica e riceve molte più e-mail di quelle che invia, ci si trova in una situazione analoga alla precedente. La Classe 8 è quella impostata di default sui terminali mobili che utilizzano il GPRS.

Il GPRS in Classe 10 è conosciuto con la sigla 3R2T, che significa che 3 time slot sono utilizzati per ricevere e 2 per trasmettere. Questa configurazione, contrariamente alla precedente, è adatta ai casi in cui lo scambio di dati è all’incirca bilanciato nelle 2 direzioni, come, ad esempio nelle applicazioni di instant messaging.

La velocità di trasmissione dipende anche dal tipo di decodifica utilizzato. Il migliore algoritmo di decodifica, il CS-4 (per l’evoluzione EDGE l’algoritmo migliore è il CS-9) è utilizzabile quando ci trova nelle vicinanze della stazione radio base, mentre il peggiore, il CS-1 è usato quando il terminale è molto lontano dalla stazione. Con il CS-4 si può ottenere una velocità massima di trasmissione di 21,4 kbit/s per ogni time slot, ma la copertura radio è limitata al 25% delle dimensioni della cella. Con il CS-1 si arriva fino a 9,05 kbit/s per time slot e la copertura raggiunge il 98% delle dimensioni della cella.

Ciascun time slot può consentire di realizzare velocità di 21,4 kbit/s considerando una schema di codifica CS4.

Alcuni gestori telefonici hanno adottato per il GPRS una politica di tariffe basse rispetto ai precedenti sistemi di trasferimento dati attraverso reti GSM, noti con le sigle CSD (Circuit Switched Data) e HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Per l’accesso a internet, molti di questi gestori non offrono tariffe di tipo flat (cioè indipendenti dal tempo di connessione), con la significativa eccezione della T-Mobile negli USA, in cui la tariffazione è basata sul volume di dati scambiato (solitamente arrotondata ai 100 kbyte). Le tariffe applicate dai vari gestori variano enormemente (da 1 a 20 euro per megabyte). Negli USA la T-Mobile offre un abbonamento a 30 $ al mese senza limitazioni di tempo. Anche la AT&T Wireless offre abbonamenti di tipo flat.

La massima velocità di una connessione GPRS è circa uguale a quella ottenibile tramite modem collegato alla normale rete telefonica analogica, e cioè fra 4 e 5 kB/s, a seconda del modem impiegato. Il tempo di latenza è piuttosto alto: per averne un ordine di grandezza si consideri che un’operazione di ping (acronimo di Packet Internet Groper) dura di solito 600-700 ms (a


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volte anche 1 s). L’operazione di ping consiste nello stabilire se un indirizzo IP è accessibile o meno, e viene realizzata inviando pacchetti di dati (ICMP) all’indirizzo specificato e aspettando la ricezione della risposta (invio di un’ICMP echo request e attesa di un’ICMP echo reply).

Normalmente viene data una priorità più bassa al GPRS rispetto al canale audio, e per questo motivo, la qualità effettiva della connessione varia grandemente. In effetti la maggior parte delle limitazioni non sono di natura tecnica, e quindi le connessioni GPRS potrebbero, in teoria, essere molto più performanti di quanto non siano nelle attuali implementazioni nel mondo reale.


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o Terza generazione (3G) o CDMA 2000 o UMTS, anche noto come W-CDMA o TD-SCDMA

UMTS

Universal Mobile Telecommunications System

La prima rete UMTS al mondo, chiamata semplicemente “3”, è diventata operativa nel Regno Unito nel 2003. “3” è una compagnia creata appositamente per fornire servizi 3G, di proprietà del gruppo Hutchison Whampoa e di alcuni altri partner, che variano a seconda dei paesi in cui la rete è stata lanciata.

La maggior parte degli operatori GSM europei ha in programma di passare a UMTS, dal momento che i due standard sono fortemente fra loro compatibili.

Il miglioramento o vantaggio rispetto al precedente sistema GSM è dovuto essenzialmente alla maggiore velocità di trasmissione dovuta a sua volta all’adozione di un accesso multiplo al canale di tipo W-CDMA più efficiente dal punto di vista dell’efficienza spettrale rispetto al TDMA del GSM e all’uso di schemi di modulazione numerica più efficienti.

Il sistema UMTS, supporta infatti una velocità di trasferimento massima teorica di 21 Mb/s (con HSDPA), sebbene gli utenti delle attuali reti hanno a disposizione un transfer rate fino 384 kbit/s utilizzando dispositivi R99 e fino a 7.2 Mbit/s con dispositivi HSDPA nelle connessioni in download.

Questo miglioramento trasmissivo rende possibile tutta una serie di servizi a banda ancora più larga rispetto al GSM e di tipo multimediale. Le applicazioni tipiche attualmente implementate, usate ad esempio dalle reti UMTS in Italia, sono tre: voce o fonia, videochiamata/videoconferenza e trasmissione dati a pacchetto quali MMS e immagini digitali relative a foto e altro con possibilità di connessione ad Internet e navigazione sul Web. UMTS è quindi in grado, potenzialmente, di consentire per la prima volta l’accesso, a costi contenuti, di dispositivi mobili al World Wide Web di Internet.

Dal 2004 sono presenti anche in Italia l’UMTS 2 e l’UMTS 2+ (si legga “2 plus”), due estensioni del protocollo UMTS, che funzionano sulle attuali reti UMTS e raggiungono velocità rispettivamente di 1,8 e 3 Mb/s.

Il precursore dei sistemi 3G è il sistema di telefonia mobile GSM, spesso denominato sistema 2G (cioè di seconda generazione). Un altro sistema evolutosi dal 2G è il GPRS, conosciuto anche come 2.5G. Il GPRS supporta un transfer-rate nettamente più alto del GSM (fino ad un massimo di 140,8 kb/s), e può essere talvolta utilizzato insieme al GSM.

Le attuali reti UMTS sono state potenziate mediante i protocolli High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA), e High-Speed Uplink Packet Access (HSUPA) con una velocità massima teorica di scaricamento dati in download di 14,4 Mb/s e in upload di 7,2 Mb/s. Con il lancio di tariffe flat su tecnologia HSDPA, e con l’implementazione della tecnologia HSUPA (che migliore la velocità in upload), i servizi definiti “a banda larga mobile” possono essere considerati come alternativa alle connessioni ADSL fisse, e concorrenti delle future reti WiMAX.


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Assegnazione delle frequenze

Complessivamente sono state assegnate 120 licenze a livello mondiale basate sulla tecnologia W-CDMA. Quando sembrava che la nuova tecnologia fosse destinata ad una rapida diffusione, le autorità politiche si sono affrettate ad indire aste per l’assegnazione delle licenze, aste che hanno fatto entrare miliardi di dollari nei bilanci di varie amministrazioni. Soltanto in Germania i licenziatari hanno pagato 50,8 miliardi di euro. Dal momento che la tecnologia è ancora immatura si prevede che i primi proventi cominceranno ad arrivare gradualmente solo a partire dalla fine del 2004. Con tali gare le pubbliche amministrazioni si sono di fatto impegnate a proteggere i ritorni di questi investimenti da un eccesso di concorrenza che ridurrebbe i margini; a svantaggio dei consumatori si è limitato a tre soli operatori il numero di competitori, che in qualunque mercato potrebbe essere tranquillamente di 8-9. La telefonia GSm era partita con molti più operatori spontaneamente ridotti dal mercato con concentrazioni successive; partire da un numero esiguo rischia di ricreare monopoli, con le concentrazioni inevitabili nella fase di maturità in cui si consolida il fatturato e la competizione si sposta sui costi. Nonostante la risorsa scarsa “etere” lo consentirebbe, ciò porta a un rallentamento nella diffusione del wi-fi, potenziale rivale della tecnologia UMTS. Ed anche del progetto Open Spectrum. Il valore delle licenze pagate è sproporzionato alla scarsa qualità del segnale di queste frequenze sovraffollate.

La gamma di frequenze allocata dall’ITU è già utilizzata negli USA. Il range 1900 MHz è usato per le reti 2G (Personal Communications Service o PCS), mentre il range 2100 MHz è destinato ad usi militari. La FCC sta cercando di liberare il range 2100 MHz per i servizi 3G, ciononostante si prevede che negli USA l’UMTS dovrà condividere alcune frequenze del range 1900 MHz con le reti 2G esistenti. Nella maggior parte degli altri paesi le reti 2G GSM utilizzano le bande di frequenza 900 MHz e 1800 MHz, e quindi in questi paesi non si porrà il problema delle sovrapposizioni con frequenze destinate alle nuove reti UMTS.

Fino a quando l’FCC non deciderà quali frequenze destinare in modo esclusivo alle reti 3G, non sarà possibile sapere a quali frequenze opererà l’UMTS negli Stati Uniti. Attualmente l’AT&T Wireless si è impegnata a rendere operativa la rete UMTS negli Stati Uniti entro la fine del 2004 usando unicamente la banda 1900 MHz già assegnata alle reti 2G PCS.


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Assegnazione delle licenze UMTS in Italia

In Italia il governo Amato ha indetto nel 2000 un’asta per l’assegnazione di 5 licenze UMTS. Le cinque licenze Umts sono state assegnate per 15 anni (poi elevati a 20, con scadenza 2022) ai cinque concorrenti rimasti in gara Omnitel, Wind, Andala, TIM e IPSE2000 dopo il ritiro di Blu. Omnitel ha versato allo Stato 4.740 miliardi di lire, Ipse 4.730 miliardi, Andala e Wind 4.700 miliardi, TIM 4.680 miliardi, per un totale di 26.750 miliardi (alle 5 licenze si aggiungono ulteriori 3200 miliardi versati da Andala e Ipse). Dall’asta italiana si è ricavato un quarto di quella tedesca, un terzo di quella britannica e grossi dubbi sulla capacità del governo di controllare il mercato della telefonia.

Nel giugno 2009 si è proceduto a riassegnare le frequenze già detenute da IPSE2000 mediante un’asta del valore di 267.8 milioni di euro a beneficio dello Stato, di cui 90.2 versati da Vodafone, 88.78 milioni di euro da Telecom Italia e da Wind.

Un accordo fra i gestori di telefonia negli anni ottanta ha imposto ai costruttori la standardizzazione e la non-brevettabilità dei protocolli GSM per l’invio e ricezione di chiamate SMS, rendendo con un protocollo open-source immediatamente disponibile una perfetta interoperabilità delle reti a livello mondiale.

L’inaspettato successo degli SMS e la crescita del relativo mercato hanno distolto i gestori dal nascente business UMTS, ed un consorzio di un numero limitato di costruttori ha avuto la possibilità di definire un migliaio di brevetti fra modelli di cellulari, opzioni e varianti del protocollo. I costruttori cinesi e indiani sono determinati a spingere su cellulari e terminali con tecnologia wi-fi per non pagare royalties al consorzio che ha brevettato l’UMTS.

La presenza di brevetti ha poi rallentato lo sviluppo di questa tecnologia: l’interoperabilità è infatti assente non solo verso le reti GSM e GPRS, ma persino fra reti UMTS di diversi gestori (non è possibile inviare MMS, foto, video o connettersi con MSN Messenger dal terminale mobile connesso ad una rete a quello di operante con gestore diverso).

Mentre con il GSM qualunque modello poteva funzionare, anche all’estero, con qualsiasi gestore, con UMTS è necessario adottare una gamma ristretta di modelli per operare con un singolo gestore: la mancata indipendenza fra costruttore e gestore introduce una distorsione del mercato che limita la concorrenza e la libertà degli acquirenti, e spiega il rialzo improvviso a 300-400 euro dei prezzi di apparecchi che hanno un’antenna UMTS, rialzo non giustificabile semplicemente con le royalties che si pagano al consorzio UMTS acquistando i cellulari.

Alla comparsa di tariffe mensili rapportate ai megabyte scaricati o flat senza limiti di tempo a costi relativamente bassi non hanno fatto riscontro analoghi progressi nella copertura della rete e nel prezzo dei cellulari sebbene telefonini con porta USB 2.0 da collegare al PC o computer portatile potrebbero rappresentare, come sostengono gli analisti di Deutsche Bank, “la soluzione al digital divide”.

In alternativa, esistono modem UMTS da connettere direttamente alla porta USB del computer, che usano per scambiare dati e per ricaricare la batteria. Tali apparecchi quindi non hanno ricaricatore portatile da collegare alla rete elettrica. Inoltre, contengono uno slot per PC Card, delle dimensioni di una scheda SIM per cellulari, ma completamente diversa e non utilizzabile per fare chiamate o inviare SMS. Il modem è disaccoppiato dalla PC Card, per cui è possibile scegliere la tariffa dell’operatore più conveniente.

A livello di interfaccia trasmissiva, l’UMTS è di per sé compatibile con il GSM. Poiché tutti i telefoni cellulari UMTS immessi sul mercato fino ad oggi (2004) sono del tipo dual-mode UMTS/GSM, essi possono inviare e ricevere chiamate attraverso l’esistente rete GSM. Quando un utente UMTS si sposta verso un’area non coperta dalla rete UMTS, un terminale UMTS commuta automaticamente al GSM (con eventuale addebito delle tariffe per il roaming). Se l’utente esce dalla zona di copertura UMTS durante una chiamata, la chiamata stessa sarà


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presa in carico dalla rete GSM in modo trasparente (cioè senza che l’utente se ne accorga). Al contrario i terminali GSM non possono essere usati all’interno di reti UMTS.

L’UMTS non funziona con le vecchie reti GSM, richiede reti e antenne proprie; Wind copre ad oggi solo i capoluoghi e i principali centri urbani, Tre copre quasi tutto il territorio, TIM farà altrettanto (ma ha iniziato più tardi la copertura) mentre Vodafone sta aumentando la copertura nel resto d’Europa coprendo centri minori. Considerando che il 70% degli italiani vive in centri con meno di 10000 abitanti, la maggioranza del Paese rimane esclusa dalla copertura UMTS ed è possibile che, senza esserne informata, acquisti un cellulare dal quale non può ricevere alcun servizio. I gestori Italiani raccolgono in un apposito database le richieste di copertura con antenne UMTS: il comitato per la pianificazione valuterà poi se inserire la località nell’elenco di quelle da coprire. Da notare il ruolo a volte determinante delle Amministrazioni Locali la cui attuale legislazione offre ampi poteri di veto nella posa di nuove antenne, rallentando di fatto i piani di copertura previsto dai gestori.

L’EDGE che in Italia è fornito solo da Tim garantisce velocità e servizi analoghi all’UMTS, però funziona sulla vecchia rete GSM, coprendo teoricamente tutta Italia già da ora. Dove funziona il cellulare, anche Edge non dovrebbe creare problemi. Recentemente anche la Wind sta implementando a livello sperimentale alcune stazioni radiobase della sua rete, ma al momento l’offerta commerciale EDGE non è ancora stata ufficializzata.

Tutti i telefoni cellulari dual-mode UMTS-GSM dovranno accettare le esistenti SIM card. Sarà possibile effettuare il roaming su reti UMTS utilizzando le SIM Card, come è già oggi possibile fare per un terminale GSM, che può effettuare il roaming verso la rete Softbank e la rete FOMA di DoCoMo in Giappone.

Negli Stati Uniti l’UMTS verrà in un primo momento introdotto (dalla AT&T Wireless) solo in banda 1900 MHz, a causa delle limitazioni imposte dalla attuale allocazione delle frequenze USA. I telefoni progettati per il mercato americano molto probabilmente non saranno utilizzabili in altri paesi, e viceversa, analogamente a quanto già accade per i telefoni e le reti GSM americane, che utilizzano frequenze diverse da quelle in uso in tutto il resto del mondo. Comunque la FCC ha già dato la propria disponibilità a consentire l’uso di un’ulteriore banda di frequenza a 2100 MHz. In effetti, quasi tutti gli operatori sembrano convinti che la possibilità di realizzare un roaming automatico in qualsiasi parte del mondo sia un requisito della massima importanza, anche se, allo stato delle cose, rimane ancora da dimostrare che ciò sia fattibile.

L’UMTS si è ormai ampiamente diffuso nel mondo occidentale come successore o evoluzione del GSM, mentre la diffusione è in atto in paesi del secondo e terzo mondo. Attualmente sta per essere lanciato sul mercato occidentale la sua ulteriore evoluzione ovvero l’LTE noto anche come standard pre-4G, mentre si stanno attualmente studiando i sistemi di 4° Generazione.

Alcuni operatori del settore stanno lanciando sul mercato dispositivi portatili in grado di connettersi sia a reti 3G che a reti Wi-Fi. Sono disponibili modem UMTS per PC laptop che, previa installazione di un programma client che monitorizza la presenza di una delle due reti, commutano da una rete all’altra a seconda della disponibilità e della intensità del campo. In un primo momento le reti Wi-Fi erano considerate concorrenti dei sistemi 3G, ma ora ci si è convinti che la combinazione delle due tecnologie consente di offrire prodotti molto più competitivi di quelli che utilizzano unicamente l’UMTS.


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Alcuni dei principali problemi che gli operatori devono tuttora risolvere sono:

• verificare la possibilità che le antenne siano dannose per la salute pubblica dal punto di vista dell’inquinamento elettromagnetico in virtù della crescente opposizione degli abitanti per quanto riguarda l’installazione di nuove antenne;

• aumentare la capacità delle batterie dei terminali mobili; • verificare l’effettiva possibilità di ricavare ulteriori profitti dai nuovi servizi a valore

aggiunto. Alcuni analisti prevedono che l’aumento della concorrenza, la maggiore diffusione della rete e la possibilità di accedere a Internet dai terminali mobili finiranno con l’assorbire anche i margini di profitto attualmente esistenti.

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