IMPORTANT: Per accedir als fitxer de subversion: http://acacha.org/svn (sense password). Poc a poc s'aniran migrant els enllaços. Encara però funciona el subversion de la farga però no se sap fins quan... (usuari: prova i la paraula de pas 123456)

Contingut

Telemàtica

Definició: La telemàtica és la tècnica que tracta la comunicació remota entre processos.
És una disciplina científica i tecnològica que sorgeix de l'evolució de la telecomunicació i de la informàtica


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 de les Comunicacions) 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.


  • Les TIC (Tecnologies de la informació i les comunicacions)

Les TIC són un sector econòmic molt important en l'actualitat.

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.

La comunicació implica transmissió de senyals, però la transmissió de senyals
no implica necessàriament comunicació
El senyal és a la transmissió el que la informació és a la comunicació

Les Senyals

Senyal sinusoïdal

  • Amplitud (volum)

Valor màxim que adquireix l'ona. Calitat de la senyal

Amplitud.jpeg


  • Freqüència (to, agut/greu)

Indica el nombre de repeticions o cicles de l'ona per unitat de temps (Hz=1/s)

Frequencia.jpeg


  • Fase (desfase)

Indica la situació instantània en el cicle

Fase.jpeg


  • Longitud d'ona

Distància entre dos punts iguals del cicle

Longitudona.jpeg

Freqüència

Espectre Electromagnètic

  • És el conjunt de possibles radiacions electromagnètiques
  • Ordenat de menor longitud d'ona (més freqüència) a major longitud d'ona (menys freqüència)
  • Només podem visualitzar un rang molt petit!
  • Diferents colors --> Diferents freqüències (l'arc de Sant Martí)

Electromagnetic.jpeg

Electromagnetic2.jpeg

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

Sitemacomunicacions.jpeg

  • 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.
  • Exemples de canals: aire, cables de coure, fibra òptica, canal IDE, canal SATA, buffer de memòria, canal de radiofreqüència, etc...


Emissor, Receptor i canal

canal

  • No tots els canals són igual d'adequats per a tots els senyals.
  • Quins canals són adequats per:

Adecuaciocanal.jpeg

Soroll i interferències

  • Soroll intrínsec: El seu origen està en el propi sistema de comunicació (introduït pel canal)
  • Soroll extrínsec: El seu origen està de fora del sistema de comunicació

Exemples:

  • Notícies Catalunya Ràdio
  • Fitxers d'àudio de soroll
  • Interferència del mòbil amb els altaveus

Circuit de dades. ETDs i ECDs

Etd ecd.png

  • ETD (Equip Terminal de Dades): És el component del circuit de dades que fa de font o de destinació de la informació. Terminal.
  • 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.

El ETD i el ECD es diferencien en que el ETD seria les persones parlant i el ECD el micròfon.
  • 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.

Circuit de dades transporta informació

Exemple Línia telefònica

ETD ECD CANAL LiniaTelefonica.png ETD ECD CANAL TRANSDUCTOR LINIA TELEFONICA.png

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

Còdec

Amplificadors

Repetidors

Distribuïdors i concentradors

Commutadors

Antenes

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: conjunt de símbols utilitzats per representar l'alfabet origen.
Codi CRC(Comprobación de redundancia cíclica)


Codi ASCII

ASCII (de l'anglès American Standard Code for Information Interchange) és un Codi Estàndard Americà per a l'Intercanvi d'Informació.

El codi ASCII Transforma caràcters anglesos a codi binari.

8 bits: 256 caràcters

Ascii.jpeg

Unicode

Unicode és un estàndard internacional de codificació de caràcters en suports informàtics. El seu objectiu és proporcionar el mitjà per a permetre emmagatzemar qualsevol text que es desitgi. Això inclou qualsevol mena de forma d'escriptura que es faci servir actualment, moltes formes d'escriptura conegudes només pels estudiosos i altra mena de símbols com ara els símbols matemàtics, lingüístics i APL.

Unicode és un projecte que pretén reemplaçar tota mena de conjunt de caràcters existent. Avui en dia, Unicode es considera el conjunt de caràcters més complet i ha esdevingut l'opció a triar en la internacionalització de programari en entorns multilingües. Molts estàndars recents i programari bàsic han adoptat Unicode per a representar text.

El unicode disposa mes de 9000 caràcters codificats

Unicode.jpeg

Criptoanalisi. Exercicis

Els codis de desplaçament. El codi del Cesar

Codi del Cèsar és un tipus de xifratge per substitució en el qual cada lletra del text clar se substitueix per una altra lletra que estigui un determinat nombre fix de posicions desplaçada a l'alfabet

Xifratge cesar1.jpeg

Funcionament La transformació es pot representar a base d'alinear dos alfabets; l'alfabet xifrat és l'alfabet clar després d'aplicar-li una rotació cap a l'esquerra o cap a la dreta un determinat nombre de posicions. Per exemple, vet aquí un xifratge de Cèsar fent servir una rotació cap a l'esquerra de quatre llocs (el paràmetre de decalatge, en aquest cas 4, es fa servir com al clau):

Text clar: ABCÇDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
Text xifrat: DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCÇ

Aquest sistema també es pot expressar fent servir aritmètica modular a base de transformar primer les lletres en nombres, d'acord amb la correspondència, A = 0, B = 1,..., Z = 27. El xifratge d'una lletra x amb un decalatge de n es pot descriure matemàticament com:

Xifratge.jpeg

El desxifratge es fa de forma similar,

Xifratge2.jpeg

L'operació de substitució es conserva la mateixa al llarg de tot el missatge, per tant el xifratge es classifica com un xifratge de tipus substitució monoalfabètica, en oposició a la substitució polialfabètica.

Explotació de circuits de dades. Classificació

Tipus de comunicacions.

Simplex, semi-duplex i duplex

Simplex HalfDuplex FullDuplex.png

Tipus de transmissions

Síncrones i asíncrones

SenyalSincrona.png 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.


SenyalAsincrona.png 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

SerieParalel.png

En paral·lel pots tenir un problema greu en certes freqüències.

Analògiques i digitals

SenyalsAnalogiques.png SenyalsDigitals.png

Unicast, multicast i broadcast

broadcast es podria traduïr com a difusió

Modulació de senyals

Modulació es una tècnica per transportar informació a través d'una ona.

  • Transmissió en Banda Base: No es modifica les freqüències de la senyal real.
  • 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
Les freqüències (2,4 i 5,3 són les pitjors que hi han perquè estan aprop de les freqüències del aigua) de la WIFI són les freqüències lliures.

Tècniques de modulació. AM, FM i PM

AM FM PM.png

Informació = variació

  • Al modular el que fem és variar alguns dels paràmetres de l'ona sinusoïdal (amplitud, freqüència o fase).

Senyals portadora

  • El senyal sinusoïdal no ens interessa (és el missatger, no el missatge!)

Senyal modulada

  • El receptor es fixarà en les variacions per determinar el missatge que porta el senyal sinusoïdal.


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

Am.jpeg

Exemple AM

  • grafico1.gif
  • grafico2.gif
  • grafico3.gif


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.

Fm.jpeg


Fase (Phase) Modulada (PM)

  • Es modifica la fase de la portadora
  • La portadora té sempre la mateixa amplitud i freqüència.

Pm.jpeg

Mòdem

Mòdem (MODulador-DEModulador)

És el dispositiu que s'encarrega de convertir les senyals elèctriques digitals en senyals elèctriques analògiques i viceversa.

Modem.jpeg

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).

Recordeu els sorolls que feien els antics mòdems!

Multiplexació de senyals

  • 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

  • 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.

Exemple: Emissores de ràdio. FDM.png

Multiplexació en temps

  • 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.

Exemple: Bus de comunicacions, temps de CPU.

Tdm.png

Línies de comunicacions

Els amplificadors i repetidors han de tenir "algo per a que li done energia"

Punt a punt (peer to peer)

Multipunt

Línies privades, públiques i dedicades

Xarxes

LAN. Local Area Network

Una xarxa d'àrea local o LAN (de l'anglès Local Area Network) és un tipus de xarxa informàtica caracteritzada pel seu caràcter 'local' o de curta distància, com ara una casa, una oficina, un hotel, etc., és a dir, la seva extensió està limitada a uns 200 metres que podria arribar a 1 quilòmetre usant repetidors. Les tecnologies més emprades en LAN són Ethernet i Wi-Fi. En definitiva, una LAN, permet la connexió i/o comunicació de dues o més màquines.

WAN.Wide area network

Una WAN (de l'anglès, Wide Area Network o Xarxa d'Àrea Estesa) és un tipus de xarxa informàtica que destaca per la seva grandària, capaç de cobrir distàncies des de 100 Quilòmetres a 1000, així acostumen a ser WANs aquelles xarxes que traspassen límits municipals, regionals o estatals. Les WAN són formades per conjunts de LAN (xarxes petites). Normalment quan parlem de WAN parlem de xarxes d'operadores, científiques, governamentals, etc. Una WAN és una xarxa punt a punt, és a dir, una xarxa de paquet commutat. Les xarxes WAN poden utilitzar sistemes de comunicació via satèl·lit o via ràdio. Va ser l'aparició dels portàtils i les PDA que van començar a introduir el concepte de xarxa sense fils.

MAN. Metropolitan Area network

Una xarxa d'àrea metropolitana ( Metropolitan Area Network o MAN , en anglès) és una xarxa d'alta velocitat (banda ampla) que dóna cobertura a una àrea geogràfica extensa, proporciona capacitat d'integració de múltiples serveis mitjançant la transmissió de dades, veu i vídeo, sobre mitjans de transmissió tals com fibra òptica i parell trenat (MAN BUCLE), la tecnologia de parells de coure es posiciona com la xarxa més gran del món una excel lent alternativa per a la creació de xarxes metropolitanes, per la seva baixa latència (entre 1 i 50ms), gran estabilitat i la manca d'interferències radioelèctriques, les xarxes MAN BUCLE, ofereixen velocitats de 10 Mbps, 20Mbps, 45Mbps, 75Mbps, sobre parells de coure i 100Mbps, 1 Gbps i 10 Gbps mitjançant Fibra Òptica.

PAN. Personal Area Network

Es una xarxa de computadores per a la comunicació entre els diferents dispositius (tant computadores, dispositius d'àudio, impressores) propers al punt d'accés. Aquestes xarxes normalment tenen un abast d'uns pocs metres i per a ús personal.

Estàndards i associacions d'estàndards

  • 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:
    • Estàndards tancats:

Associacions:

Història de la telemàtica

Aquí heu d'inserir els deures de crear un línia de temps amb la història de la telemàtica.

Gràfica d'un sistema de comunicacions. Conversació telefònica mitjançant veu IP