commutazióne

Lessico

sf. [sec. XIII; dal latino commutatĭo-ōnis].

1) Atto ed effetto del commutare; scambio, permuta.

2) In fisica matematica, parentesi di commutazione.

3) In informatica, operazione che, nei sistemi di elaborazione, consente di passare, mediante appositi dispositivi, da un impiego di un'apparecchiatura a un altro compatibile nell'ambito dello stesso impianto o di impianti opportunamente collegati. Particolare importanza ha la commutazione nell'elaborazione in tempo reale, che per motivi di sicurezza di funzionamento generalmente prevede la duplicazione dell'unità centrale e della parte essenziale delle unità periferiche.

Elettronica

Cambiamento dello stato di funzionamento stabile di un circuito o di un componente. Molti componenti attivi (quali i transistori e i tubi a vuoto) possono essere comandati in regime di commutazione lavorando nella regione non lineare delle caratteristiche. Per esempio, un transistore offre una resistenza statica tra collettore ed emettitore molto bassa (pochi Ω) in saturazione e molto alta (oltre 10 Ω) in interdizione, impiegando soltanto pochi microsecondi a seguire il segnale di base che comanda la commutazione dallo stato di saturazione a quello di interdizione o viceversa; esso si comporta quindi come interruttore elettronico rapido. Questa proprietà è utilizzata, unitamente alla reazione positiva, per realizzare i circuiti a scatto, di uso estensivo in tutta la strumentazione elettronica. Nell'elettronica di potenza, il passaggio dallo stato on (conduzione) allo stato off (interdizione) e viceversa di un componente (diodo, transistore o tiristore) di un convertitore. Affinché tale operazione possa essere effettuata correttamente è necessario tenere conto delle armoniche di corrente che possono essere generate (dovute alla presenza di induttanze dal lato dell'ingresso del convertitore, presenza che modifica l'andamento della commutazione, in quanto il trasferimento della corrente da un componente all'altro ha luogo in un tempo finito, in conseguenza della non istantaneità della transizione) e della potenza perduta all'interno del componente durante ciascuna commutazione (a causa dalla contemporanea presenza di una caduta di tensione ai capi del componente e del passaggio di corrente attraverso lo stesso, presenze dovute ai tempi finiti che corrente e tensione impiegano per raggiungere il valore di regime). La scelta della frequenza di commutazione deve essere pertanto un compromesso tra l'esigenza di frequenze elevate, per non avere componenti armoniche nel segnale di uscita non facilmente filtrabili, e la presenza di una quantità di potenza perduta a ogni commutazione. Nel caso di convertitori a tiristori si parla di commutazione naturale o forzata a seconda che il passaggio dallo stato on allo stato off avvenga per annullamento naturale della corrente che scorre nel tiristore o iniettando corrente di segno opposto attraverso opportuni circuiti di spegnimento.

Elettrotecnica

Nelle macchine elettriche con collettore a lamelle, la funzione svolta dall'insieme del collettore stesso, delle spazzole striscianti e dei relativi portaspazzole, consistente nel collegare il circuito elettrico esterno alle varie sezioni dell'avvolgimento del rotore. Durante la rotazione della macchina, ogni spazzola (o serie di spazzole) mette in cortocircuito, per un breve tempo, due lamelle contigue, e quindi una sezione dell'avvolgimento, nella quale avviene l'inversione di segno della corrente. Le forze elettromotrici agenti sulla sezione durante la commutazione producono degli archi, tra spazzole e lamelle, che danneggiano il collettore. Il fenomeno deve quindi essere limitato al massimo (commutazione ideale “nera”, ossia senza scintillio visibile). Per ottenere ciò occorre che il collettore sia perfettamente cilindrico, che le spazzole siano del tipo adatto ed esercitino sul collettore la giusta pressione, che i traferri del circuito magnetico della macchina siano accuratamente calibrati. Nelle macchine di maggiore impegno, la commutazione viene migliorata introducendo poli ausiliari (poli di commutazione) e avvolgimenti compensatori, aventi lo scopo di creare dei flussi che diano luogo, nelle sezioni dell'avvolgimento in cui avviene la commutazione, a forze elettromotrici contrarie a quelle che provocano lo scintillio.

Telefonia: generalità

Insieme delle operazioni relative all'instradamento di un canale di informazione verso la direzione designata. La commutazione telefonica può essere essenzialmente a divisione di spazio e a divisione di tempo. Nella commutazione a divisione di spazio, l'organo impiegato (selettore) realizza una scelta fisica (selezione) fra una pluralità di direzioni e di vie a disposizione per ogni direzione. Tale commutazione comporta la chiusura contemporanea di un certo numero di contatti che realizzano il prolungamento del canale di informazione; i selettori impiegati sono elettromeccanici, prevalentemente di tipo rotativo o a sollevamento e rotazione e, più recentemente, a coordinate, funzionanti con tecnica crossbar o crosspoint (vedi anche centrale). Nella commutazione a divisione di tempo, la trasmissione delle informazioni avviene con l'impiego della tecnica elettronica, mediante segnali di forma impulsiva trasmessi ciclicamente in rapida sequenza in modo che ogni impulso trasmetta le informazioni di uno dei canali di informazione. Detti canali di informazione in ingresso ai selettori elettronici a divisione di tempo possono venire connessi, tramite l'invio di opportuni criteri di selezione, con il canale in uscita del selettore sul quale si desidera effettuare l'instradamento desiderato (vedi campionatura).

Telefonia: tecniche di commutazione

Nelle telecomunicazioni, si possono distinguere due principali tecniche di commutazione: quella di circuito e quella a pacchetto. La commutazione di circuito prevede l'allocazione statica di un canale di comunicazione per ogni connessione: tale canale viene assegnato al momento dell'instaurazione della chiamata e mantenuto stabile per tutta la durata della connessione fino al suo abbattimento. La commutazione di circuito è stata utilizzata per il servizio telefonico di base ma è raramente usata nelle reti attuali in cui è previsto un servizio telefonico integrato di fonia e dati. Essa, infatti, assegnando un canale per tutta la durata della connessione tra due utenti, si basa sul presupposto che questi lo utilizzino in maniera continua, come di fatto avviene in una conversazione telefonica. Nella trasmissione dati, invece, il traffico è solitamente discontinuo, con brevi tempi di comunicazione e lunghe pause, per cui l'allocazione fisica di una risorsa trasmissiva a uso esclusivo di una sola comunicazione costituisce una soluzione estremamente inefficiente. Per la trasmissione dati si utilizza quindi la commutazione di pacchetto, che prevede la suddivisione del flusso informativo in blocchi, denominati pacchetti (o celle o trame, a seconda della tecnologia impiegata), ai quali viene associata un'etichetta, detta intestazione (header), contenente informazioni sulla sorgente e la destinazione, sul controllo di flusso, sulla protezione dagli errori, sulla classe di servizio scelta, ecc. Ciascun pacchetto viene ricevuto, elaborato, immagazzinato e ritrasmesso in ogni nodo della rete fino al suo recapito al terminale di destinazione. In questo modo, molti utenti possono condividere le stesse risorse di rete e nessuno di loro acquisisce il diritto a utilizzare in maniera esclusiva un canale di comunicazione. Il canale è infatti disponibile non in base a un criterio di allocazione statica come avviene nella commutazione di circuito, ma in base all'effettivo bisogno di trasmettere. I pacchetti viaggiano sulla rete e vengono recapitati alla destinazione secondo due modalità: A) nella commutazione orientata alla connessione (connection oriented), il percorso dei pacchetti relativi a una medesima connessione viene stabilito al momento della sua instaurazione. Viene pertanto definito un percorso virtuale tra i nodi della rete, che da quel momento in poi conoscono il nodo successivo verso il quale devono indirizzare i pacchetti appartenenti a quella connessione. B) Nella commutazione senza connessione (connectionless), le unità dati sono tra loro indipendenti. Ogni pacchetto trova il suo percorso attraverso la rete secondo le informazioni presenti al momento sui nodi di transito. I singoli pacchetti di una stessa connessione possono viaggiare quindi su percorsi differenti, scelti dalla rete in base a parametri dinamici, come per esempio il traffico.