Lingegneria delle telecomunicazioni è un ramo dell'ingegneria dell'informazione, derivato in parte dall'ingegneria elettronica, che applica principi di quest'ultima e di altre discipline collegate a metodi di progettazione, realizzazione e gestione di sistemi e soluzioni per trasmettere e ricevere informazioni e dati a distanza. Si occupa soprattutto di sistemi di telecomunicazioni, preposti al passaggio delle suddette informazioni da una o più sorgenti (o mittenti) a un certo numero di destinatari (o riceventi), in forma orizzontale o verticale. L'ingegneria della trasmissione digitale è una specializzazione dell'ingegneria delle telecomunicazioni.
Descrizione
L'ingegneria delle telecomunicazioni è anche conosciuta nel mondo come quel ramo dell'ingegneria elettrica (ingegneria delle comunicazioni elettriche) (ingegneria elettrica all'estero comprende tutta l'Ingegneria dell'Informazione, ingegneria dell'automazione e l'ingegneria elettrica italiana) che si occupa della trasmissione e della ricezione di informazioni ora ricompreso nella più limitata ingegneria dell'informazione assieme all'ingegneria elettronica e all'ingegneria informatica.
Ingegneria delle telecomunicazioni inoltre eredita dalla vecchia ingegneria elettrotecnica ed elettronica la progettazione impiantistica e di disegno tecnico degli impianti e sistemi di comunicazione (Decreto del presidente della Repubblica 328) che ora ricadono nel ramo dell'Informazione.
Ingegneria delle telecomunicazioni e ingegneria informatica, due tipologie di corsi con percorsi fortemente diversi, si differenziano dall'ingegneria elettronica lavorando ad un livello logico più alto ovvero a livello sistemico occupandosi della progettazione e sviluppo dei sistemi ed impianti di trasmissione ed elaborazione (a livello hardware e software) la cui implementazione fisica ricade in parte nel campo di studio dell'elettronico, ovvero fa ampio uso delle conoscenze elettroniche (analogiche e digitali) degli elementi circuitali di base.
Il crescente progresso tecnologico ha portato la progettazione impiantistica alla necessità di due figure professionali diverse, ed anche nelle abitazioni odierne trovano posto gli impianti di distribuzione energetica (impianti elettrici), e gli impianti di distribuzione dell'informazione (impianti di comunicazione e di controllo domotico, impianti di informazione).
Di recente ingegneria delle telecomunicazioni è spesso associata ad ingegneria elettronica: sono nati corsi di laurea con denominazione "elettronica e telecomunicazioni", a sottolineare la forte diversità dall'ingegneria informatica e il forte legame con l'elettronica.
Le informazioni possono essere trasmesse e veicolate attraverso diversi tipi di canali: canali satellitari, canali acustici subacquei, cavi telefonici e collegamenti in fibre ottiche.
Per quanto riguarda le applicazioni commerciali si possono distinguere principalmente due metodi di trasmissione: il primo utilizza lo spazio libero o mezzo radio o etere, ed è sfruttato per applicazioni di radiocomunicazioni quali la radio, la televisione, il telefoni cellulari e i satelliti; il secondo sfrutta invece mezzi fisici cablati o portanti fisici sotto forma di guida per il segnale informativo: (cavo coassiale, doppino telefonico in rame, cavo elettrico powerline, fibra ottica ecc..) e viene utilizzato per la telefonia tradizionale, Internet e tutte le comunicazioni che necessitano di elevate velocità di trasmissione.
Campi di ricerca accademici
I campi di ricerca a livello accademico sono principalmente: elaborazione numerica dei segnali con le relative applicazioni alla geofisica, alle prospezioni elettromagnetiche, all'analisi ed elaborazione dei dati di qualsiasi tipo essi siano; sistemi di trasmissione dell'informazione, ove l'approccio è più applicativo e atto allo sviluppo di nuovi sistemi elettronici ed ottici di comunicazione (comunicazioni elettriche e comunicazioni ottiche); reti di telecomunicazioni, da quelle tradizionali, a Internet, alle reti cellulari e wireless; servizi e applicazioni, sia sotto il profilo tecnico-economico sia dal punto di vista dello sviluppo di tecnologie; fondamenti teorici dell'ingegneria dell'informazione, come la teoria dell'informazione, teoria dei codici...; elettromagnetismo applicato con le relative applicazioni di imaging sotto-superficiale industriale e biomedicale, di pianificazione elettromagnetica, di compatibilità elettromagnetica e impatto ambientale, di comunicazioni wireless (senza fili) PHY-layer, di sistemi di identificazione (RFID), di test non distruttivi NDE-NDT, di acustica subacquea, di tracking e monitoraggio, sicurezza e protezione (scanner aeroportuali body scanner, antenne sismiche (seismic arrays)); radiocomunicazioni, sistemi di trasmissione radio come le reti cellulari o ponti radio terrestri; telecomunicazioni satellitari, telerilevamento e geoinformazione che si occupa della rilevazione a distanza di determinate grandezze fisiche, come ad esempio posizione e velocità in un sistema radar per il Control Area.
La figura professionale: l'ingegnere delle telecomunicazioni In termini di sbocchi professionali, i laureati in ingegneria delle telecomunicazioni possono trovare occupazione presso:
imprese di progettazione, produzione ed esercizio di apparati; sistemi, impianti ed infrastrutture riguardanti l'acquisizione ed il trasporto delle informazioni e la loro utilizzazione in applicazioni telematiche; imprese pubbliche e private di servizi di telecomunicazione e telerilevamento terrestri o spaziali e di produzione di energia; enti normativi ed enti di controllo del traffico aereo, terrestre o navale.
In termini di preparazione, la specificità delle conoscenze acquisite può costituire, per l'ingegnere delle telecomunicazioni, la base per l'accesso a ruoli manageriali in settori decisionali strategici dell'industria e della pubblica amministrazione. Le competenze acquisite, inoltre, consentono di operare nel campo della ricerca e sviluppo nel settore, nonché in quello della promozione, vendita e assistenza tecnica.
Tra le occupazioni di un ingegnere delle telecomunicazioni ci sono anche le aziende di produzione e energia, perché può impiegarsi fornendo la propria competenza intellettuale, ma non esercitando la libera professione (questo in Italia) a partire dalle aziende dell'energia sostenibile per finire con le compagnie petrolifere.
In base al rapporto ISTAT Università e Lavoro 2008, la laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni è quella che permette, dopo ingegneria meccanica, l'inserimento più rapido nel mondo del lavoro: a tre anni dalla laurea l'88% degli ingegneri delle telecomunicazioni presenta infatti un'occupazione continuativa.
Aspetti legislativi Italiani, competenze professionali e storia
In base agli Art.46 e Art.47 del D.P.R.328/2001 spetterebbero anche a questa figura professionale le competenze di: pianificazione, progettazione, sviluppo, direzione lavori, stima, collaudo e gestione di impianti e sistemi elettronici, di automazione e di generazione, trasmissione ed elaborazione delle informazioni.
Uno dei padri dell'Ingegneria delle Telecomunicazioni è stato James Clerk Maxwell il quale scrisse la teoria per la descrizione del fenomeno delle onde elettromagnetiche, nel suo "Trattato di elettricità e magnetismo" (1873). L'elettromagnetismo è una tradizione secolare che viene portata avanti oggi dagli ingegneri delle Telecomunicazioni.
La teoria dell'elettromagnetismo costituisce a tutt'oggi forse il migliore esempio di teoria scientifica, per la sua grande precisione, generalità e capacità di previsione, riuscendo per esempio a relazionare fenomeni apparentemente diversi quali l'elettricità, il magnetismo e la luce.
Se lo studio dei fenomeni elettromagnetici richiede in generale l'uso delle equazioni di Maxwell, il modello a parametri concentrati dei circuiti elettrici permette la riduzione di queste equazioni alle ben più semplici leggi di Kirchhoff (v. Gustav Robert Kirchhoff).
Heinrich Rudolf Hertz per primo dimostrò l'esistenza delle onde elettromagnetiche con un apparato di sua costruzione, il dipolo hertziano, in grado di emettere onde radio. Nel 1888, Hertz descrisse in un periodico di elettrotecnica come riusciva a scatenare onde elettromagnetiche, le cosiddette onde hertziane, con il suo oscillatore. In suo onore, nel sistema internazionale la frequenza è misurata in hertz.
Ben prima dell'avvento dell'elettronica e dei segnali elettronici, già erano presenti i primi sistemi di comunicazione di natura elettrica. Nikola Tesla nel 1891 cominciò la ricerca wireless (senza fili), che continua fino ai giorni nostri. Guglielmo Marconi nel 1901 con la radio effettuo la prima comunicazione radio transatlantica utilizzando antenne in trasmissione e in ricezione, dispositivi ad oggi fino a prova contraria ancora elettrici.
La parola "antenna" che oggi usiamo così comunemente proviene dai primi esperimenti di Guglielmo Marconi. Le antenne sono dispositivi in grado di convertire (o, più precisamente, trasdurre) il campo elettromagnetico che captano in un segnale elettrico, oppure viceversa di irradiare, sotto forma di campo elettromagnetico, il segnale elettrico con il quale vengono alimentati.
Nel 2009 è stato festeggiato il centenario per il conferimento nel 1909 del premio Nobel per la fisica a Guglielmo Marconi condiviso con Carl Ferdinand Braun "in riconoscimento del loro contributo allo sviluppo della telegrafia senza fili".
Il ruolo di padre della teoria dell'informazione è da attribuire a Shannon che effettuò studii sulla teoria dell'informazione e sui sistemi di crittografia. Nel 1948 Claude Shannon presentò il teorema della codifica di canale noto anche come teorema fondamentale della teoria dell'informazione. Per la prima volta nel 1949 in un articolo di C. E. Shannon comparve il teorema del campionamento di Nyquist-Shannon. Shannon coniò inoltre la parola "bit", per designare l'unità elementare di informazione.
Il termine radar fu coniato nel 1941 ed è l'acronimo della frase inglese radio detection and ranging, e come dice il nome è un sistema che usa le onde radio per rilevare la distanza, la posizione e la velocità di oggetti: storicamente la prima applicazione (e a tutt'oggi la più importante) è il rilevamento di posizione, rotta e successivamente la velocità di aerei e navi. Nel tempo il principio fondamentale è stato applicato anche al telerilevamento, e sono stati costruiti radar meteorologici in grado di rilevare con precisione non solo pioggia, grandine e altre precipitazioni, ma perfino direzione e forza dei venti. Altra applicazione è il monitoraggio della velocità di veicoli su strada.
I cavi coassiali in rame sono uno dei mezzi utilizzati per la trasmissione delle comunicazioni telefoniche, un altro mezzo sono le fibre ottiche, nel 1966 Charles K. Kao definito anche il padre delle fibre ottiche, insieme a George Hockham pubblicò un articolo di importanza fondamentale sull'uso delle fibre ottiche per la trasmissione telefonica: dopo aver dimostrato che la forte attenuazione del segnale nelle fibre era dovuta solo alle impurità presenti nel vetro ed era quindi superabile, Kao fissò in 20 dB/km la massima attenuazione che un cavo in fibra ottica doveva avere per essere praticamente utilizzabile per la trasmissione di segnali telefonici. Nel 2009 gli viene assegnato il Nobel per la fisica per il pionieristico progresso riguardante la trasmissione di luce in fibre ottiche per la comunicazione.
I sistemi georadar sono strumenti di indagine non invasiva. Attraverso l'utilizzo di onde elettromagnetiche, questi sistemi sono in grado di esaminare i materiali indagati senza interferire nelle loro caratteristiche fisiche, meccaniche e chimiche.