Telemàtica
Definició: És la tècnica que tracta la comunicació remota entre processos.
Objectius/avantatges
- Compartir recursos sense importància de la seva localització física. Ex. Pàgina d'Internet, impressores...
- Compartir la càrrega de treball. Diferents màquines poden treballar en paral·lel per resoldre una mateixa tasca.
- Compartir informació de forma instantània. Les comunicacions elèctriques tenen lloc a velocitats properes a la de la llum.
- Estalvi econòmic. És més rendible la interconnexió de màquines que no pas tenir màquines molt grans.
- Medi de comunicació entre persones (videoconferència, veu IP, etc.)
- Arquitectura client-servidor. Poder aprofitar la potència d'equips remots al nostre.
- Societat de la informació
La nostra societat ha experimentat un canvi per la incorporació dels ordinadors i l'expansió de les xarxes de comunicacions a tots els àmbits de la vida.
- Les TIC (Tecnologies de la informació i les comunicacions)
Les TIC són un sector econòmic molt important en l'actualitat. Constitueixen avui el mateix factor de transformació que en el seu moment van tenir la impremta o la màquina de vapor durant la Revolució Industrial.
Concepte de transmissió
Procés pel qual es transporten senyals d'un lloc a un altre.
Concepte de senyal
És la variació d'un corrent elèctric o una altra magnitud física que s'utilitza per transmetre informació.
Concepte de línia de transmissió
Són aquells medis físics (canals) que transporten les senyals.
Concepte de comunicació
Procés pel qual es transporta informació.
Concepte d'informació
La informació només apareix quan es produeix una comunicació.
Concepte de circuit de dades
És aquell conjunt d'elements de comunicació encarregat de transportar informació.
Les Senyals
Tipus de senyals:
- Moviment
- So
- Imatges o vídeos
- Símbols
Mesurades per magnituds físiques:
- Tensió, intensitat de corrent
- Freqüència, amplitud
Senyals:
- Electromagnètiques
- Mecàniques
- Lluminoses
- Acústiques
Senyal sinusoïdal
Valor màxim que adquireix l'ona.
- Freqüència (to, agut/greu)
Indica el nombre de repeticions o cicles de l'ona per unitat de temps (Hz=1/s)
Indica la situació instantània en el cicle.
Distància entre dos punts iguals del cicle.
Freqüència
Propietats de les senyals relacionades amb la freqüència
- L'oïda humana només percep freqüències entre 20Hz i 20Khz.Molts animals i la gent jove poden percebre encara més tons.
- L'electricitat és una ona a 50Hz a Europa però de 60Hz a Amèrica.
- Totes les senyals tenen freqüència, no només el so --> Espectre Electromagnètic.
Freqüències baixes
- Menys atenuació (pèrdua de senyal) amb la distància.
- Són més sensibles als obstacles.
Freqüències altes
- S'atenua (es perd) la senyal més fàcilment amb la distància.
- Tenen millor capacitat per propagar-se a través de materials sòlids.
Espectre Electromagnètic
- És el conjunt de possibles radiacions electromagnètiques
- Ordenat de menor longitud d'ona (més freqüència) amajor longitud d'ona (menys freqüència)
- Només podem visualitzar un rang molt petit!
- Diferents colors --> Diferents freqüències (l'arc de Sant Martí)
- Algunes ones tenen la capacitat per traspassar medis sòlids
Quadre nacional de atribució de freqüències (CNAF)
És l'instrument legal, que depèn del Ministeri de Ciència i Tecnologia, utilitzat per assignar als diferents serveis de radiocomunicacions les diferents bandes freqüencials, aquestes bandes s'extenen des de 9 kHz. fins a 105 GHz. Al CNAF també s'especifica la metodologia d'utilització de l'espectre radioelèctric.
Cuadro nacional de atribución de frecuencias (CNAF)
Ampla de banda
- És el conjunt de freqüències que ocupa un senyal.
- Sovint quan més ampla de banda tenim més capacitat de transmissió (més senyals caben).
- És com una “canonada”.
Domini Públic radioelèctric
L'aire és un bé públic
- Hi ha una regulació per a l'ús de l'aire com a canal de transmissió. L'ens regulador és la CNMT (Comisión Nacional del Mercado de las Telecomunicaciones).
Domini Públic Radioelèctric
- És el conjunt de radiacions electromagnètiques fixades entre els 9KHz i els 3000GHz, destinats a un ús públic ( TV i ràdio digital i analògica).
CNAF (Cuadro nacional de asignación de frecuencias)
- Reserva diferents freqüències per a diferents sistemes de comunicacions (navegació marítima, emergències, radioaficionats, ràdio, televisió, mòbils, aeromodelisme...)
Sistemes de comunicacions
Emissor, Receptor i canal
- Emissor: dispositiu que genera el missatge. També anomenat transmissor o font.
- Receptor: és el destinatari del missatge.
- Canal: és la via de transmissió del missatge. Adequació del canal al senyal: no tots els canals són igual d'adequats per a tots els senyals.
Soroll i interferències
Soroll
- Soroll intrínsec: El seu origen està en el propi sistema de comunicació (introduït pel canal).
Soroll blanc:
- Soroll extrínsec: El seu origen està de fora del sistema de comunicació.
- Exemple:
- Notícies Catalunya Ràdio
- Fitxers d'àudio de soroll
- Interferència del mòbil amb els altaveus
Interferències: Soroll extrínsec
Circuit de dades. ETDs i ECDs
- ETD (Equip Terminal de Dades): És el component del circuit de dades que fa de font o de destinació de la informació. Pot ser un terminal, un ordinador potent o una impressora de moderada intel·ligència. El que distingeix a un ETD no és la intel·ligència ni la potència de càlcul, sinó la funció que realitza: ser origen o destinació en una comunicació. Exemples ETDS:
- Persona parlant
- Ordinador enviant dades
- CD, DVD, radiocasset
- Llanterna
- Moviment
- ECD (Equip de Comunicació de Dades): És el component d'un circuit de dades que adequa els senyals que viatgen pel canal de comunicacions convertint-les a un format assequible per a l'ETD. Exemples ECDs:
- Micròfon, altaveus
- Dispositius de comunicacions: commutadors, routers, mòdems, etc.
- Antena
- Sensor de moviment
- Circuit de dades: És el conjunt d’ECDs i línies de transmissió encarregat de la comunicació entre l'ETD transmissor i l'ETD receptor, de manera que tant els senyals com les informacions que viatgen en ells siguin entregats amb seguretat.
Exemple Línia telefònica
Tipus de terminals
Simple
Capaç de transmití i rebre informació sense pendre decisions per si mateix.
Autònom
Tenen un processador i memòria que els permiten realitzar diverses tasques sense necesitat de ser atesos per dispositius externs.
Programable
Tipus de terminals autònoms en que les tasques estàn asignades a través de la carga d'un programa desde l'exterior.
Transductor
Són dispositius encarregats de transformar la naturalesa de les senyals.
Còdec
És un esquema que regula una sèrie de transformacions en un senyal o informació.
Amplificadors
S'encarreguen de restaurar un senyal analògic retornant-la a la seva amplitud original o amplificant-la.
Repetidors
S'encarreguen de reconstruir senyals digitals atenuades.
Distribuïdors i concentradors
S'encarreguen d'agrupar o repartir diferents senyals entre diversos emissors i receptors.
Commutadors
S'encarreguen d'establir un canal de comunicacions entre dos dispositius.
Antenes
Són uns transductors específics. Transformen senyals elèctriques en ones electromagnètiques.
Codis i alfabets
- Alfabet origen: conjunt de símbols de la font d'informació que s'ha de codificar.
- Alfabet imatge (paraules codi): conjunt de símbols utilitzats per representar l'alfabet origen.
- Codi: relació normalitzada entre l'alfabet origen i l'alfabet imatge.
CRC: Codi de Redundància Cíclica.
Codi ASCII
(American Standard Code for Information Interchange)
- Transforma caràcters anglesos a codi binari.
- 8 bits: 256 caràcters
Unicode
Al món hi ha més gent a part dels anglesos
- UNICODE és un codi per representar (gairebé) tots els caràcters possibles en els diferents alfabets del món
- UNICODE és un estàndard industrial
- Més de 90.000 caràcters codificats
- Alfabet ciríl·lic (rus)
Criptoanalisi. Exercicis
Al procés de “trencar” codis se l'anomena Criptoanàlisi.
Els codis de desplaçament. El codi del Cesar
És un codi per desplaçament.
- Exemple: Desplaçament de 3 lletres
Descodificació
- Probabilística: En totes les llengües hi ha caràcters que tenen més probabilitats que altres. Els plurals acaben en S. Hi ha parelles i paraules curtes més habituals...
Atac de força bruta
- Quants codis possibles hi ha en un codi del Cèsar? Tantes com lletres té l'abecedari
Explotació de circuits de dades. Classificació
Tipus de comunicacions.
Simplex, semi-duplex i duplex
Símplex: una comunicació és símplex si estan perfectament definides les funcions de l’emissor i del receptor, i la transmissió de dades sempre s’efectua en una direcció.
- Exemple: el senyal de televisió.
- Hi ha un únic canal físic i un únic canal lògic unidireccional.
Semi-dúplex: la comunicació pot ser bidireccional, però aquesta bidireccionalitat no pot ser simultània. Quan l’emissor transmet, el receptor ha de rebre. Posteriorment, el receptor pot exercir d’emissor sempre i quan l’emissor es converteixi en receptor.
- Exemple: ràdio-aficionat . S’utilitza paraula especial (“canvi”), per canviar entre emissor i receptor.
- Hi ha un sol canal físic i un canal lògic bidireccional.
Dúplex: la comunicació és bidireccional i a més a més simultània. L’emissor i el receptor no estan perfectament definits.
- Exemple: una comunicació telefònica, on ambdós interlocutors poden parlar alhora.
- Hi ha un canal físic i dos canals lògics.
Tipus de transmissions
Síncrones i asíncrones
El sincronisme és un procediment mitjançant el qual un emissor i un receptor es posen d’acord sobre l’instant precís en què comença o acaba una informació que s’ha posat en el mitjà de transmissió emprat.
La transmissió se’n diu asíncrona quan el procés de sincronització entre emissor i receptor es realitza en cada paraula de codi transmesa. Això es fa mitjançant uns bits especials que ajuden a definir l’entorn de cada codi.
Serie i paral·lel
Sèrie: És quan tots els senyals es transmeten per una sola línia de dades seqüencialment. Els bits es transmeten en cadena per la línia de dades a una velocitat constant negociada pel transmissor i pel receptor. Distàncies llargues, més lent, més senzill d'implementar.
- Exemple: Port sèrie (ratolí, mòdems), USB, SATA
Paral·lel: És quan es transmeten simultàniament un grup de bits, un per cada línia del mateix canal. Els agrupaments de bits poden ser caràcters o altres associacions, en funció del tipus de canal. Distàncies curtes, n vegades més ràpid, major complexitat.
- Exemple: connexió paral·lel impressora, PATA (IDE)
Analògiques i digitals
Analògiques. Si el senyal és analògic, és capaç de prendre tots els valors possibles en un rang (línia continua).
- Exemple: ràdio, rellotge analògic
Digitals. El senyal tan sols és capaç de prendre un conjunt finit de valors.
- Exemple: Codi Morse, Rellotge digital
Les telecomunicacions originalment eren digitals, després analògiques i ara tornen a ser essencialment digitals.
Unicast, multicast i broadcast
Unicast: Enviament d'informació des d'un únic emissor fins a un únic receptor.
- Exemple: Telefonia, visitar una pàgina web.
Broadcast: Un node emissor envia informació a una multitud de nodes receptors de forma indiscriminada.
- Exemple: La TV, la ràdio.
Multicast: Un node emissor envia informació a una multitud de nodes receptors escollit prèviament i que
formen un grup.
Modulació de senyals
Modulació: és una tècnica per transportar informació a través d'una ona (típicament una ona sinusoïdal). Com en el cas de la codificació, és una tècnica per
acomodar el senyal al canal, poder transmetre més informació de forma simultània i protegir el senyal d'interferències i sorolls. Al modular el que fem és variar alguns dels paràmetres de l'ona sinusoïdal (amplitud, freqüència o fase).
- Transmissió en Banda Base: quan una transmissió s'efectua sense passar per un procésde modulació.
- Transmissió en Banda Ampla: quan s'utilitza modulació en una transmissió.
- Facilitat de radiació: cada antena té unes característiques pròpies que la fan més adequada a certes senyals (p. ex. diferents freqüències).
- Reducció del soroll i de les interferències: determinats marges/bandes de freqüència tenen més soroll i/o més interferències que altres. Els podem evitar modulant.
- Assignació de freqüències: la freqüència de les transmissions està regulada per lleis i per entitats (CNMT). Legalment no podem enviar un senyal per qualsevol freqüència. Això és fa per evitar interferències.
- Permet multiplexar en freqüència: la multiplexació és la combinació de dos o més canals d'informació en un sol medi de transmissió fent servir un dispositiu anomenat multiplexor.
Tècniques de modulació. AM, FM i PM
Amplitud Modulada (AM): Es modifica l'amplitud de la portadora segons la informació que es vol transmetre.
La portadora té sempre la mateixa freqüència.
- Fàcil d'implementar (receptors senzills i barats). Ràdio de Galena.
- No és tan eficient en ample de banda com altres tècniques.
- Utilitzada per la ràdio, antiga TV VHF, comunicacions entre avions i torres de control, etc.
Freqüència Modulada (FM): Es modifica la freqüència de la portadora.
La portadora té sempre la mateixa amplitud.
- Més difícil d'implementar (receptors senzills i barats).
- S'utilitza més ampla de banda (majors variacions de freqüència).
- Més eficient contra el soroll i les interferències. Millor qualitat.
- Utilitzada per la ràdio, Televisió, micròfons sense fils, etc.
Fase (Phase) Modulada (PM): Es modifica la fase de la portadora.
La portadora té sempre la mateixa amplitud i freqüència.
Exemple AM
Mòdem
(MODulador-DEModulador) És el dispositiu que s'encarrega de convertir les senyals elèctriques digitals en senyals elèctriques analògiques i viceversa.
Els cables de coure estan pensats per a enviar sons (telèfon) però els ordinadors envien bits. Els mòdems el que fan és convertir els bits en tons.
Cada to és una freqüència diferent i per tant convertim bits (banda base) en altes freqüències adequades al canal (banda ampla).
Multiplexació de senyals
La multiplexació és la tècnica que permet compartir en un mateix canal senyals provinents de diferents emissors que tenen com a destinació diferents receptors. És compartir un mateix canal físic entre diferents senyals lògics.
- Canal Físic: Medi físic (cable, fibra òptica, aire, etc.) pel qual es transmet una o més senyals.
- Canal Lògic: És el concepte utilitzat per parlar d'un canal que no existeix físicament.
Multiplexació en freqüència
Els canals lògics s'assignen repartint el temps d'ús del canal físic entre els diferents emissors.
El temps en que pot transmetre un emissor concret s'anomena slot o ranura temporal.
La velocitat de transmissió es reparteix però cada emissor utilitza en el seu temps tot l'ample de banda disponible.
- Exemples: Bus de comunicacions, temps de CPU.
Multiplexació en temps
A cada canal lògic se li assigna una banda de freqüència centrada en un senyal portador sobre el qual es modula el missatge de cada canal lògic.
Entre dos bandes consecutives s'estableix un marge de seguretat per evitar interferències.
Totes les senyals s'emeten al mateix temps però l'ample de banda es comparteix.
- Exemples: Emissores de ràdio.
Línies de comunicacions
Són les vies a través de les quals els circuits de dades poden intercanviar informació.
Les línies de comunicació es poden classificar de diferents maneres:
- Segons la topologia de la connexió (punt/multipunt)
- Segons el seu propietari (públiques, privades idedicades)
Punt a punt (peer to peer)
2 equips connectats mitjançant una línia física que no comparteixen amb cap altre equip. Exemple: ADSL-Central Telefònica.
Multipunt
Topologia en forma de xarxa troncal constituïda per un bus de comunicacions comú a tots els equips que es connecten a la xarxa. Exemple: Xarxa LAN.
Línies privades, públiques i dedicades
Línies privades. Són les línies que tenen un propietari definit. Exemple: línies utilitzades en les xarxes d’àrea local.
Línies públiques. Línies de titularitat pública. Propietat de les companyies telefòniques i, per tant, tenen un àmbit nacional. L’usuari contracta la línia en règim de lloguer. Exemple: xarxes WAN. Lloguer ADSL.
Línies dedicades. Línia pública o privada reservada de forma exclusiva per a qui la lloga.
Xarxes
LAN. Local Area Network
- Exemple: Un aula, una oficina, un edifici, etc...
WAN.Wide area network
Xarxa que comunica equips en un àrea geogràfica molt àmplia.
MAN. Metropolitan Area network
Xarxa de distribució delimitada per una ciutat.
PAN. Personal Area Network
Xarxes entorn a una persona. Bluetooth, WI-FI.
Estàndards i associacions d'estàndards
Estàndard: és un tipus, model i/o norma determinat que concreta el funcionament i les característiques d'alguna cosa. Tipus:
- Estàndards de facto (de fet): acceptat en el mercat per la seva utilització generalitzada.
- Estàndards de iure (de dret): estàndard proposat per una associació d’estàndards o entitat legal similar .
- Estàndards oberts: Són aquelles especificacions disponibles públicament que permeten assolir una tasca específica. En permetre's a qualsevol obtenir i implementar l'estàndard, es pot augmentar la compatibilitat entre diferents components de maquinari i programari.
- GSM - Sistema Global per a Comunicacions Mòbils
- Maquinari: ISA o PCI o AGP
- Programari: HTML/XHTML, SQL, TCP/IP, PDF/X,
- OpenDocument
- Estàndards tancats: Aquells estàndards que són propietat d'alguna companyia i les seves especificacions no són lliures.
Associacions:
El sincronisme és un procediment mitjançant el qual un emissor i un receptor es posen d’acord sobre l’instant precís en què comença o acaba una informació que s’ha posat en el mitjà de transmissió emprat.
La transmissió se’n diu asíncrona quan el procés de sincronització entre emissor i receptor es realitza en cada paraula de codi transmesa. Això es fa mitjançant uns bits especials que ajuden a definir l’entorn de cada codi.
Acacha Wiki