Banda del Sistema Telefonico: Perché la Frequenza Massima è 3,4 kHz
La convenzionale Rete Telefonica Commutata Pubblica (PSTN) limita l'audio trasmesso a circa 300 Hz – 3,4 kHz. Questa definizione di "banda vocale" o "stretta" è persistita per un secolo.
Origine Storica
- Anni '10–'20: bobine di carico su loop di rame estendevano il raggio ma creavano un effetto filtro passa-basso
- Anni '30: CCITT (predecessore ITU-T) standardizzò 300–3400 Hz per interoperabilità
- Anni '60: telefonia digitale (PCM, G.711) codificò campionamento 8 kHz → 3,4 kHz max (Nyquist)
Base Tecnica
Teorema di Nyquist
f_max = f_sample / 2
- Standard PSTN: 8.000 campioni/secondo (8 kHz)
- Max teorico: 4 kHz
- Roll-off filtro pratico: 3,4 kHz (banda di guardia per filtro anti-aliasing)
Codec G.711 (μ-law / A-law)
- 64 kbps (8 bit × 8.000 campioni)
- Companding logaritmico per gamma dinamica
- Ancora il codec universale di interoperabilità PSTN/VoIP
Perché Non Più Ampia?
| Fattore | Impatto |
|---|---|
| Fisica loop rame | Attenuazione ↑ con frequenza; bobine di carico creano taglio netto |
| Densità banchi canali | Banda più stretta = più circuiti per cavo = ricavi |
| Intelligibilità | 300–3400 Hz cattura ~90% intelligibilità parlato |
| Base installata legacy | Miliardi in infrastruttura ottimizzata per canali 4 kHz |
Estensioni Moderne
- G.722 (Wideband): 50–7000 Hz, campionamento 16 kHz, 64 kbps — ISDN, VoIP, HD Voice
- AMR-WB / G.722.2: 50–7000 Hz, bitrate variabile — "HD Voice" 3G/4G/5G
- EVS (Enhanced Voice Services): 20–20.000 Hz, scalabile — 4G/5G IMS, VoLTE, ViLTE
- Opus: 6–510 kbps, 8–48 kHz — WebRTC, WhatsApp, Discord, Teams
Realtà Attuale
- Chiamate PSTN-to-PSTN: ancora 3,4 kHz (G.711)
- Mobile-to-mobile (stesso operatore, VoLTE): spesso wideband (AMR-WB/EVS)
- App-to-app (WhatsApp, FaceTime, Signal): fullband (Opus, 20–20 kHz)
- Punti di interconnessione: transcodifica a banda stretta al gateway PSTN
Il limite di 3,4 kHz persiste al bordo PSTN — ma le chiamate IP end-to-end ne sono uscite completamente.