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CIN Marzo 2002

La storia del telefonoExcursus storico dal primo telefono di Meucci ai moderni apparecchi automatici.

La storia della commutazione, prima a spinotti, poi automatica con selettori Strowger e,infine, le moderne centrali a stato solido, senza parti in movimento

Franco Cianflone

Premessa

Comunicare a distanza statoun sogno delluomo sin dai tempipi remoti. Il ricorso a piccioniviaggiatori, che recavano messaggilegati alle zampe, ha cambiatolesito di molte battaglie delpassato. I ruderi delle torri sarace-ne, disseminate lungo il litoralemeridionale del nostro Paese e dellecoste spagnole, sono le vestigia diun sistema di telecomunicazioniinventato, nel 400 avanti Cristo,da Enea il Tattico (uno scrittore edesperto militare greco) e descritto daPolibio. Questultimo ide, nel 150a.C., un sistema di comunicazionemediante fiaccole, con i movimentidelle quali si trasmettevano lelettere dellalfabeto. I pellerossa

inviavano messaggi mediante lamodulazione del fumo tramite unacoperta e, sia in Europa sia inAmerica, non esistevano altri mezziveloci di comunicazione se non imessaggeri a cavallo.

Ne sono esempio i minutemandi Boston, cavalieri in grado diessere pronti in un minuto, perportare ordini o combattere. Le naviin mare, ancora oggi, trasmettonosegnalazioni e messaggi con laposizione di due bandierine. Larivoluzione comincia con linven-zione, nel 1793, del telegrafo asemaforo, da parte dallecclesiasticoe ingegnere francese Claude Chappe.Lingegnoso strumento fu adottatoper le truppe francesi da Robespierree dal Direttorio nella guerra controInghilterra, Olanda e Prussia. Trentao quarantanni dopo, lamericanoSamuele F.B. Morse, ide il telegrafo

elettrico che fu utilizzato per primonon dai militari ma dalle ferrovie,che se ne servirono per regolarizzareil movimento dei treni.

Il telegrafo ebbe un notevoleimpatto per la rapidit con cui sidiffondevano le notizie. Nel 1776,unimbarcazione particolarmenteveloce impieg oltre una settimanaper portare a Londra la notizia dellaproclamazione dindipendenzadelle colonie americane. 74 annidopo, durante la guerra di Crimea,il parlamento inglese seppe dellamorte dello Zar Nicola I a Pietro-burgo, il pomeriggio dello stessogiorno dellevento.

La trasmissione attraverso lAt-lantico, dal vecchio al nuovocontinente e viceversa, fu attuatanel 1866, dopo la posa di un

Telefonia, sensori,trasduttori, laser e radar

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cavo transoceanico. Uno dei primi

messaggi fu spedito in America daun tedesco, Julius Reuter, che fondlomonima agenzia di stampa.Bisogna arrivare al 1894 per arrivareal primo telegrafo senza fili, viaradio, inventato da Marconi.

Il telefono

Ma non era sufficiente. Luomodesiderava far sentire la propriavoce e ascoltare quella dellinterlo-cutore.

Si moltiplicarono gli sforzi degliinventori per comunicare a vocea distanza. I primi studi sullatelefonia sono da attribuire al fisicotedesco J.P. Reis, che cerc diapplicare leffetto Page, consistentenella vibrazione di una sbarretta infunzione di una magnetizzazionevariabile. Il primo brevetto ditelefono, come definito dalletimo-logia greca della parola stessa, fudepositato dallitaliano AntonioMeucci nel 1871 ma, pare, ilvaldostano Innocenzo Manzetti,

quasi contemporaneamente aglisforzi che si facevano in America,ebbe lidea di un marchingegnoper trasmettere voce e suoni (megliorumori) a distanza.

Il primo telegrafo parlanteconsisteva in un cilindro in legno,nel quale era piazzata trasversal-mente una piastrina molto sottile.Questa lamina oscillava per effettodelle vibrazioni della voce dichi parlava dentro al cornetto, edisponeva di un ago magnetizzatoposto in una bobina, posizionato inverticale rispetto alla lamina.

La bobina era collegata, medianteun filo isolato in rame, con un altrocornetto simile. Le vibrazioni dellavoce producevano una correnteindotta che faceva oscillare lagodel cornetto allaltro capo delfilo, inducendo la vibrazione dellalamina e la riproduzione dellavoce. Il telefono fu successivamenteperfezionato da altri due inventori,Graham Bell, ricercatore scozzesetrasferitosi in America, ed ElishaGray. Nacquero le note controversiesulla paternit dellinvenzione, che

la Corte Suprema degli Usa attribudefinitivamente, nel 1886, allitalianoMeucci. Ma il telefono di Bell siera ormai diffuso sul mercato. Neiprimi telefoni microfono e ricevitoreerano un tuttuno ma, nel 1876, T.A.Edison ide il microfono a carbone,successivamente perfezionato daHughes, separando le due funzioni.Tutti i microfoni del secolo scorso

furono costruiti secondo questi nuoviprincipi. Realizzato il telefono, siebbe la necessit di collegare traloro gli utenti, tramite la cosiddettacentrale telefonica, un dispositivoche metteva in comunicazione ivari telefoni.

La prima centrale telefonica fuinaugurata nel gennaio del 1878a New Haven, nel Connecticut(USA). Con questo sistema, lab-bonato al servizio telefonico,alzando il ricevitore, inseriva uncontatto elettrico, che avvisavaloperatrice.

Questultima spostava una levettaper scegliere il numero della

persona chiamata e collegarlo conil chiamante. La prima centraleelettrica di New Haven serviva,con otto distinte linee, soltanto 21utenti. Non cerano indicazionidella fine di una comunicazione epertanto loperatrice, per liberarela linea, doveva sentire tutte lecomunicazioni.

La commutazione telefonica

Un impresario di pompe funebri diKansas City, Almon Brown Strowger,era preoccupato per il cattivoandamento degli affari, in quantoriceveva sempre meno richiestedintervento. Ebbe il sospetto chele centraliniste, in collusione con isuoi concorrenti, non gli passasserole comunicazioni e, ossessionato daquesto sospetto, brevett, nel 1889,una centrale telefonica automaticasenza operatrici. Anzich alzare ilricevitore e attendere la voce dellacentralinista, cui comunicare ilnumero da chiamare, lutente potevacollegarsi direttamente al numero

Linea di montaggio degli apparecchi telefonici da tavolo Siemens.Milano 1969(Cortesia Italtel)

Cablaggio dei cavi di una centraletelefonica automatica. Stabilimento

Siemens Milano 1960(Cortesia Italtel)

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desiderato, azionando in

sequenza tre distinti tasti.Successivamente fu ideato undisco rotante, che generava,a seconda della cifra selezio-nata, opportuni impulsi inviatialla centrale per connettersial numero desiderato.

Le centrali telefonicheautomatiche, su brevettoStrowger, furono realizzatequalche anno dopo, masoltanto nei primi anni delsecolo funzionavano effetti-vamente.

In Europa gli eventi se-guirono a ruota. La primacentrale automatica europeafu installata in Germania nel 1900,mentre in Italia si dovette aspettaresino al 1913 per avere il primoimpianto a Roma Prati. Dopo glianni 20 si ebbero, nelle centralitelefoniche, importanti modifiche,sviluppando il cosiddetto selettorea braccio. Le centrali telefonichedi questo tipo erano costituiteda file di rel, contraddistinti inpreselettore, selettore di gruppo

e selettore finale.Gli impulsi elettrici, generatidal primo numero selezionatodal disco rotante, erano inviati alselettore di gruppo e passavanoprima attraverso un preselettore, perabilitare lapparecchio chiamante.Il selettore era composto da dueelettromagneti, da un alberinomobile e da una serie di contattifissi, disposti su dieci file, collocatead altezze diverse. Una delle duearmature muoveva verticalmentelalberino, mentre laltra lo facevaruotare su se stesso. In tal modo ilbraccio dellalberino si metteva incontatto con una delle dieci file,per collegarsi poi con il selettorefinale. In tal modo si stabiliva uncontatto telefonico tra il chiamantee il circuito cui fanno capo tuttii telefoni che hanno, come primacifra, quella selezionata.

Sulla medesima fila orizzontale,caratterizzata dal primo numeroscelto, si trovavano gli altri contatticorrispondenti ai telefoni con lostesso numero iniziale. In questocaso lalberino ruotava sino a trovare

una coppia di contatti liberi cuicollegare i fili dellapparecchio. Ilselettore successivo, in collegamentocon i telefoni il cui primo numero eraquello scelto, eseguiva la selezionedel secondo numero, con lo stessocriterio, e cos via sino al numerofinale.

Il selettore finale, al pari delselettore di gruppo, controllava diecifile di contatti, ognuna delle quali

ne conteneva dieci coppie.Componendo la seconda cifracon il disco del telefono, sinviavanotanti impulsi quanto indicava lacifra selezionata, che giungevaallelettromagnete del selettore finalecorrispondente a quel numero.

Di conseguenza, lalberino com-piva tanti scatti verso lalto quanteerano le cifre del secondo numero

selezionato e si fermava

allinizio della fila orizzontalecorrispondente, in attesache fosse composta la cifrasuccessiva. Appena compiutaquestoperazione, lalberinosi spostava di nuovo in avanti,completando la precedentesequenza. Alla fine, un relfaceva suonare il campanellodel telefono chiamato. Maquesta storia passata.

Divisione di spazio

e divisione di tempoCon il consolidarsi delle

nuove tecnologie elettromeccaniche,le centrali telefoniche sono diventatesempre pi complesse, permettendola diffusione a macchia dolio delnuovo mezzo di comunicazione.Lobiettivo principale della commu-tazione consisteva nellassicurare laqualit della comunicazione, condiverse metodologie di smistamentodelle telefonate.

Sino alla prima met del secolo

scorso, ha trovato larga applicazioneil sistema a divisione di spazio. Conquesto metodo, ogni comunicazioneviaggiava su un canale unico,detto canale fonico, distinto eseparato dagli altri. Nelle centraliche lavoravano con la divisione dispazio, vie erano tanti collegamenti(canali), fisicamente distinti, quantierano gli abbonati. In tal modo,con lesistenza di una coppia diconduttori per ogni collegamento,le dimensioni e la complessitdegli apparati delle centrali dicommutazione sono rapidamentecresciute in funzione del numerodegli utenti. Linvenzione del tran-sistor e dei circuiti elettronici haradicalmente cambiato, negli ultimi40 anni, i concetti di commutazionetelefonica. Per prima cosa sono statigradatamente abbandonati i dischicombinatori a favore dei pulsanti diselezione, ormai in tutti i modernitelefoni.

Si sono cos evitate parti inmovimento e il numero da chiama-re si selezionava azionando insequenza i pulsanti che inviano il

Selettore a sollevamento e rotazioneSiemens Strowger. 1920. (Cortesia Italtel)

Proteo, la prima centrale elettronica Italtel, in servizio

nella rete urbana di Milano (1974)

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segnale direttamente alla centrale.I circuiti elettronici consentonooggi di richiamare lultimo numeroselezionato, perch lo memorizzano,possono deviare la comunicazionead altri numeri e fanno apparire, suun piccolo visore a cristalli liquidi,il numero chiamante.

A partire dagli anni 60, con ladiffusione dellelettronica, stata

sviluppata la tecnica a divisione ditempo, che ha permesso, soprattutto,di semplificare i sistemi di commu-tazione e di ridurne le dimensioni.In questo caso, il conduttore sucui viaggiano i segnali telefonici unico.

Ogni comunicazione la percorrerapidamente nel tempo assegnato.

In effetti, sul medesimo conduttoresono trasmessi gli impulsi elettriciche corrispondono ai segnali vocaliin partenza, divisi nel tempo especifici per ogni collegamento. Unavolta giunti a destinazione, questiimpulsi sono ricostruiti e trasformatifedelmente in segnali perfettamenteuguali a quelli di partenza.

La commutazione elettronica

Negli anni 60 il nuovo rivolu-zionario strumento del XX secolo,il calcolatore elettronico, fa ilsuo ingresso nel settore delletelecomunicazioni.

Le centrali hanno un vero eproprio rivolgimento e diventano

Un problema, non trascurabile per le primecentrali telefoniche, era costituito dalle cuffiedascolto, nate per una primaria esigenza, inquanto gli operatori dovevano fisicamenteconnettere i due utenti attraverso opportunicavi e spinotti e ascoltare le loro conversazioniper disconnetterli alla fine.

Per effettuare velocemente loperazione dicollegamento, era necessario utilizzare le duemani e parlare contemporaneamente conlutente al telefono. I primi modelli di cuffie,pesanti e ingombranti, non erano adatti allenecessit effettive di un operatore telefonico.Erano marchingegni con microfoni e ricevitori(uno per orecchio) di grandi dimensioni,munite dimpugnature.Nacque cos lidea di alleviare le fatiche delleoperatrici (non cerano ancora i sindacati),inventando un geniale sistema per evitaredi appesantire le braccia, caricando tutto ilpeso sulle spalle. Tempo e tecnologia hanno

migliorato i prodotti e anche nel campo delle cuffie telefonichesi sono viste notevoli innovazioni.

Compare larchetto per tenere la cuffia in testa e il collarino

per tenere il microfono sul petto, al fine di avere le mani libere.Addirittura, in qualche caso, il microfono era supportato da unlezioso collarino che riproduceva costose, eleganti e modernecollane in grado di abbellire laspetto delloperatrice.Nel corso degli anni le cuffie telefoniche hanno subito notevolicambiamenti, anche in considerazione del fatto che nonsono utilizzate soltanto dagli operatori telefonici, ma anche

da coloro che devono passare ogni giorno qualche ora incomunicazione, come i piloti degli aerei, gli operatori neicentri di controllo industriali e ferroviari, gli utenti dInternet

e cos via.La tecnologia ha consentito notevoliprogressi, realizzando materiali inno-

vativi e molto leggeri, oltre che robusti.Al giorno doggi, oltre alle cuffietelefoniche tradizionali, esistono ancheprodotti cosiddetti cordless, in gradodi rendere loperatore indipendentedal telefono o dalla propria scrivania egarantendo un raggio dazione anchesino a 50 metri.Alcune delle ultime realizzazioniutilizzano la tecnologia radio ad alta

frequenza Bluetooth.

a stato solido, senzalcunaparte in movimento. Selezione,commutazione, collegamento etutte le altre funzioni comincianoa essere gestite da calcolatore elintero sistema diventa sempre piintelligente. A Morris, negli StatiUniti, nel 1960, installata la primacentrale elettronica a divisione ditempo, ancora sperimentale.

Negli anni successivi si progetta-no centrali di questo tipo. La Fieradi Milano, nel 1970, il teatro deiprimi esperimenti di commutazioneelettronica con le centrali dellaserie Proteo, progettate e prodottedalla Italtel. La prima centraleProteo, ancora sperimentale, entrain servizio, nel 1974, a SettimoMilanese e costituisce il primomattone delle future centrali dellalinea UT, realizzate con tecnicaesclusivamente numerica.

La tecnica numerica

La tecnica numerica consiste neltrasformare i segnali, che circolanonei sistemi di commutazione adivisione di tempo, in numerirappresentati da una serie di impulsia due livelli 0 e 1 (che indicano,rispettivamente, secondo le regoledellalgebra booleana, assenzao presenza di segnale) secondoil principio della modulazionea impulsi Pcm (Pulse codemodulation). Mentre nelle centrali

elettromeccaniche o elettronichedi prima generazione, il segnalefonico, sia a divisione di spaziosia a divisione di tempo, di tipoanalogico. Con la tecnica Pcm isegnali sono trasformati in numeri(i bit del computer). quindipossibile trattare e trasmetteresegnali numerici, nellambito dellacomunicazione telefonica.

In effetti, la teoria di numeriz-zazione dei segnali era stataelaborata nel 1937, ma ha potutotrovare applicazione soltantoquarantanni dopo, quando sonostati disponibili semiconduttori emicroelettronica.

Spetta ancora agli Stati Unitiil primato dellinstallazione, aChicago nel 1974, della primacentrale in tecnica numerica. Laprima centrale di questo generein Italia una TN 16 Italtel che,installata a Milano Bersaglio nel1980, collega tra loro le variecentrali urbane. Bisogna peraspettare sino al 1984 per avere laprima centrale numerica urbana diseconda generazione. il sistemaUT, progettato da Italtel e basatosu unarchitettura modulare acomando distribuito, dotata didecine di elaboratori elettronici e dicentinaia di microprocessori.

Questa nuova centrale lele-mento base verso i futuri sistemiintelligenti di telecomunicazioneche, dora in poi, parleranno illinguaggio dei computer.

LE CUFFIE TELEFONICHE

Cuffie telefonicheper operatoridi centrale adottateai primordidella telefonia