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

Telemàtica = TELEcomunicacions + inforMÀTICA. La telemàtica 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.

Informació i senyals

No és el mateix transmetre informació que fer comunicació.

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.

  • Moviment
  • So
  • Imatges o vídeos
  • Símbols
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

Senyal sinusoïdal

  • Amplitud (volum): Valor màxim que adquireix l'ona.

Comunicacio 1.png

  • Freqüència (to, agut/greu): Indica el nombre de repeticions o cicles de l'ona per unitat de temps (Hz=1/s). La quantitat de vegades que canvia l'ona. Les freqüències altes (greus) són més forta, però es perd la senyal més fàcilment amb la distància. Les freqüències baixes (agudes) perden menys senyal amb la distància, però són més sensibles als obstacles (parets, ...).

Comunicacio 2.png

  • Fase (desfase): Indica la situació instantània en el cicle.

Comunicacio 3.png

  • Longitud d'ona: Distància entre dos punts iguals del cicle.

Comunicacio 4.png

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.
Comunicacio 31.png

Espectre electromagnètic

Conjunt de possibles radiacions electromagnètiques. La senyal lumínica també és una senyal electromagnètica. Comunicacio 5.png

Depenent de la longitud d'ona, aquesta pot traspassar uns objectes o uns altres.

Comunicacio 6.png

Ample de banda

És el conjunt de freqüències que ocupa una senyal. Sovint, quan més ampla de banda tenim, més capacitat de transmissió (més senyals caben).

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).

CNMT (Comisión Nacional del Mercado de las Telecomunicaciones)

Regula l'ús de l'aire com a canal de transmissió.

CNAF (Cuadro nacional de asignación de frecuencias)

Reserva diferents freqüències per a diferents sistemes de comunicacions (navegació marítima, emergències, radioaficionats, ràdio, televisió, mòbils, aeromodelisme...).


Comunicacio 7.jpg

Sistemes de comunicació

Emissor, receptor i canal

Comunicacio 8.png

  • 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...

IMPORTANT: No tots els canals són iguals d'adequats per a totes les senyals. Per exemple: un senyal acústic pot anar be en el buit, però un senyal elèctric no va be en el buit.

Comunicacio 37.png

Soroll

soroll intrínsec

Informació que no es pot entendre. Pot ser de 2 tipus:

  • Soroll intrínsec: El seu origen està en el propi sistema de comunicació (introduït pel mateix canal. És l'anomenat soroll blanc).
  • Soroll extrínsec: El seu origen està de fora del sistema de comunicació.

Interferència

Senyal molt similar però que no porta la informació que a tu t'interessa (seria un soroll extrínsec).

Circuit de dades

És el conjunt d’ECDs i línies de transmissió encarregat de la comunicació entre l'ETD transmissor i l'ETD receptor. Transporta informació.

ETD (Equip Terminal de Dades)

És el component del circuit de dades que fa de font o de destinació de la informació.

Exemple: persona parlant, ordinador enviant dades, 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.

Exemple: commutadors, routers, mòdems, antena, sensor de moviments, ...


Comunicacio 9.png


Exemple línia telefònica
Comunicacio 33.png

Comunicacio 32.png

Tipus de terminals

Simples

Funciona simplement amb un receptor i un transmissor de curt abast i actua com un revelador entre un usuari en l'àrea de cobertura.

Autònoms

No requereix un sistema que controli l'equip durant el seu funcionament. És el propi equip el que gestiona l'accés de manera autònoma.

Programable

Permet seleccionar el tipus de control de freqüències, el canal, codificador,... Mètode d'accés múltiple.

Transductors

Dispositius que transformen una senyal en una altra. Exemple: antenes (transformen senyals elèctriques en ones electromagnètiques).

Comunicacio 28.png

Còdec

Relació normalitzada entre l'alfabet origen i l'alfabet imatge.

Amplificador

Restauren un senyal analògic retornant-la a la seva amplitud original o amplificant-la.

Repetidors

Reconstrueixen 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

Transformen les senyals elèctriques en ones electromagnètiques.

Comunicacio 34.png

Codi 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

ASCII

Transforma caràcters anglesos a codi binari.

Comunicacio 15.png

UNICODE

És un estàndard industrial. Codi que representa tots els caràcters possibles en els diferents alfabets del món. Comunicacio 16.png

Criptoanàlisi

CRC: Codi de Redundància Cíclica

És un tipus de funció que rep un flux de dades de qualsevol longitud com a entrada i torna un valor de longitud fixa com a salida. Els CRC són populars perquè la seva implementació en hardware binari és simple, són fàcils d'analitzar matemàticament i son particularment efectius per a detectar errors ocasionats per soroll en els canals de transmissió.

Comunicacio 30.png

Codi del Cèsar

És un codi per desplaçament. Per exemple: desplaçament de 3 lletres. Quants codis possibles hi ha en un codi del Cèsar? Tantes com lletres té l'abecedari.

Comunicacio 17.png

Explotació de circuits de dades. Explotació

Tipus de comunicacions

Símplex

Una comunicació símplex és quan 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). Comunicacio 12.png

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 una paraula especial (canvi), per canviar entre emissor i receptor. Hi ha un sol canal físic i un canal lògic bidireccional.

Comunicacio 13.png

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 els dos interlocutors poden parlar alhora. Hi ha un canal físic i dos canals lògics.

Comunicacio 14.png

Tipus de transmissions

Síncrones i asíncrones

Síncrones

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. Exemple: rellotge de l'ordinador.

Comunicacio 20.png
Asíncrones

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.

Comunicacio 21.png

Sèrie 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. Exemple: port sèrie, USB, SATA, ...

Comunicacio 22.png

Millor utilitzar-lo en distàncies llargues. Més lent, però més senzill d'implementar.

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. Exemple: PATA (IDE), ...

Comunicacio 23.png


Comunicacio 38.png

Analògiques i digitals

Analògiques

És capaç de prendre tots els valors possibles en un rang (línia continua). Exemple: ràdio, rellotge analògic

Comunicacio 18.png
Digitals

El senyal tan sols és capaç de prendre un conjunt finit de valors. Exemple: Codi Morse, Rellotge digital

Comunicacio 19.png

Unicast, multicast i broadcast

thumbs
thumbs
thumbs
Unicast

Enviament d'informació des d'un únic emissor fins a un únic receptor. Exemple: telefonia, visitar una pàgina web, ...

Multicast

Un node emissor envia informació a una multitud de nodes receptors escollit prèviament i que formen un grup.

Broadcast

Un node emissor envia informació a una multitud de nodes receptors de forma indiscriminada. Exemple: TV, ràdio, ...

Modulació de senyals

Modulació

Tècnica per transportar informació a través d'una ona (normalment sinusoïdal). És una tècnica per acomodar el senyal al canal, poder transmetre més informació de forma simultània i protegir el senyal d'interferències i sorolls.

Transmissió en Banda Base

Una transmissió s'efectua sense passar per un procés de modulació. Es deixa en la seva freqüència.

Transmissió en Banda Ampla

Quan s'utilitza modulació en una transmissió. Es mou a una freqüència determinada.

Objectius de la modulació

  • Facilitar la radiació de les antenes: cada antena té unes característiques pròpies.
  • Reducció del soroll i de les interferències: determinats marges/bandes tenen més soroll i/o interferències que altres.
  • Assignació de freqüències: la freqüència de les transmissions està regulada per lleis i per entitats (CNMT).
  • Permet multiplexar en freqüència (divideix el medi de transmissió en múltiples canals, perquè diversos nodes puguin comunicar-se al mateix temps. Un senyal que està multiplexat ha de desmultiplexar-se en l'altre extrem).
  • Canal físic: medi físic (cable, fibra òptica, ...) pel qual es transmet una o més senyals.
  • Canla lògic: és el concepte utilitzat per parlar d'un canal que no existeix físicament.

Tècniques de modulació. AM, FM i PM

  • 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.
AM

Es modifica l'amplitud de la portadora segons la informació que es vol transmetre. La portadora té sempre la mateixa freqüència. Utilitzada per la ràdio, antiga TV VHF, comunicacions entre avions i torres de control, etc.

Comunicacio 39.png
FM

Es modifica la freqüència de la portadora. La portadora té sempre la mateixa amplitud. Més eficient contra el soroll i les interferències. Millor qualitat. Utilitzada per la ràdio, Televisió, micròfons sense fils, etc.

Comunicacio 40.png
Fase modulada (PM)

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

Comunicacio 41.png

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).

Comunicacio 42.png

Multiplexació de senyals

  • Canal Físic: Es pot veure. Exemple: cable.
  • Canal Lògic: No es veu. Exemple WiFi.

Multiplexació en freqüència (FDM)

A cada canal lògic se li dona una banda de freqüència centrada en un senyal què és el que la fa funcionar.

Comunicacio 44.png

Multiplexació en temps (TDM)

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.

Comunicacio 43.png

Línies de comunicació

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 i dedicades).

Punt a Punt (topologia - peer to peer)

2 equips connectats mitjançant una línia física que no comparteixen amb cap altre equip. Exemple: ADSL-Central Telefònica Comunicacio 10.png

Multipunt (topologia)

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 Comunicacio 11.png

Línies privades, públiques i dedicades

Línies privades (propietari)

Són les línies que tenen un propietari definit. Exemple: línies utilitzades en les xarxes d’àrea local.

Línies públiques (propietari)

Línies de titularitat pública. Propietat de les companyies telefòniques i, per tant, tenen un àmbit nacional i tothom les pot contractar. L’usuari contracta la línia en règim de lloguer. Exemple: xarxes WAN. Lloguer ADSL.

Línies dedicades (propietari)

Línia pública o privada reservada de forma exclusiva per a qui la lloga.

Xarxes

LAN

Local Area Network. Per exemple: una aula, una oficina, un edifici, etc...

WAN

Wide Area Network. Xarxa que comunica equips en un àrea geogràfica molt àmplia. Per exemple: Internet.

MAN

Metropolitan Area Network. Xarxa de distribució delimitada per una ciutat.

PAN

Personal Area Network. Xarxes entorn a una persona (Bluetooth, WI-FI). Per exemple: cotxe

Estàndards i associacions d'estàndards

Estàndard

És un tipus, model i/o norma determinat que concreta el funcionament i les característiques d'alguna cosa. Hi ha de 2 tipus:

  • de facto (de fet): acceptat en el mercat per la seva utilització generalitzada.
  • de iure (de dret): estàndard proposat per una associació d'estàndards o entitat legal similar.

Estàndard obert

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. Per exemple:

  • GSM: Sistema Global per a Comunicacions Mòbils
  • Maquinari: ISA o PCI o AGP
  • Programari: HTML/XHTML, SQL, TCP/IP, PDF/X, OpenDocument

Estàndard tancat

Aquells estàndards que són propietat d'alguna companyia i les seves especificacions no són lliures.

Associacions

  • CCITT: Comitè Consultiu Internacional Telegràfic.
  • ITU: Unió Internacional de Telecomunicacions.
  • ISO: Organització Internacional de Normalització.
  • ANSI: Institut Nacional Americà de Normalització.
  • IEEE: Institut d’Enginyers Elèctrics i Electrònics.
  • W3C: World Wide Web Consortium

Història de la telemàtica

Comunicacio 35.png

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

Comunicacio 36.png