SISTEMES DE TELEDETECCIÓ

Les tecnologies de teledetecció com el radar, el sonar o el lidar fan servir sistemes no guiats per obtenir informació sobre la posició, la trajectòria i la velocitat d'objectes que es troben a distància.

El seu funcionament és com el d'un sistema de comunicació en el qual l'emissor i el receptor es troben en el mateix dispositiu. Es transmet una ona i se n'escolta l'eco que es genera quan l'ona rebota en algun objecte. Les característiques de l'ona que ha retornat permeten obtenir la informació desitjada.

El radar convencional emet polsos d'ones de radiofreqüència i, a partir del temps que l'eco tarda a arribar, calcula la distància a la qual es troben els objectes. S'utilitza per al control del trànsit aeri i marítim i per obtenir informació meteorològica.

El radar Doppler també emet ones de radiofreqüència, però el que analitza són les variacions entre la freqüència de l'ona emesa i la de l'ona rebuda, per calcular la velocitat del trànsit per carretera, i també en meteorologia per obtenir les velocitats i direccions dels vents.

El sonar és similar a un radar convencional que, en lloc d'ones electromagnètiques, fa servir ones d'ultrasons. S'usa per detectar jaciments de petroli o objectes submergits (submarins, vaixells enfonsats, bancs de peixos), en la metal·lúrgia, per inspeccionar materials, o en medicina per realitzar ecografies.

El lidar també s'assembla al radar, però emet ones de llum mitjançant tecnologia làser. S'utilitza en topografia per realitzar mapes, en aviació per determinar l'alçada amb precisió i, fins i tot, per a detectar agents químics a l'atmosfera.

INTERNET

Internet és la xarxa d'abast global a través de la qual podem transmetre qualsevol tipus d'informació digitalitzada (text, imatges, música, vídeos...) mitjançant multitud d'aplicacions, com ara la World Wide Web, el correu electrònic o programes d'intercanvi de fitxers.

Fa servir, entre d'altres, la infraestructura de la xarxa telefònica commutada, de manera que té trams amb cables de coure, trams de fibra òptica i també trams sense cables. La connexió a la xarxa telefònica es fa mitjançant el protocol ADSL, que dedica més amplada de banda a les dades que es reben que les que s'envien, i s'adapta així a les necessitats més habituals de la majoria d'usuaris.

Hi ha altres maneres d'establir una connexió a Internet: a través de connexions per cable no telefònic (fibra òptica o coaxial); mitjançant la xarxa de telefonia mòbil; per satèl·lit o a través del cablejat elèctric (PLC). En tot cas, per accedir-hi cal sempre un mòdem que moduli el senyal per adaptar-lo al canal.

Totes les comunicacions per Internet segueixen un conjunt de normes comunes organitzades en els protocols TCP/IP.

El TCP és el protocol de control de la transmissió. S'encarrega de dividir els missatges en fragments, empaquetar-los, numerar-los i afegir la informació necessària per poder dirigir-los fins a la destinació, poder-los reordenar i detectar pèrdues i errors de transmissió.

Cada paquet és un conjunt de bits que conté la informació que cal transmetre, al qual s'ha afegit una sèrie de bits anomenada "capçalera", que indica les adreces d'origen i de destinació, la longitud del paquet i altres informacions útils per al seu processament, i una sèrie de bits anomenada "cua", que serveix per detectar errors.

L'IP és el protocol d'Internet que, mitjançant les adreces IP, s'encarrega de dirigir els diferents paquets d'un node a un altre fins que arriben a la destinació.

Els paquets, encara que parteixin del mateix origen i vagin a parar al mateix destí no seguiran sempre el mateix camí, sino que cada un d'ells saltarà d'un node a un altre en funció de la congestió de les diferents branques de la xarxa. Aquest sistema s'anomena commutació de circuits de les antigues xarxes telefòniques, en que es reservava tot el canal de comunicació, fins i tot durant els instants en què no s'estava transmetent cap informació.

A vegades es confonen els termes Internet, World Wide Web i navegadors. Són tres conceptes diferents:

Internet és la xarxa, l'estructura. Ens ofereix serveis com la WWW, el correu electrònic o l'intercanvi de fitxers.

La World Wide Web (WWW) és el conjunt de documents fets amb llenguatge HTML disponibles en línia i connectats entre si mitjançant hipervincles (sovint anomenats amb l'anglicisme links).

Els navegadors són els programes que ens permeten accedir a la WWW. Avui dia, els navegadors més populars són l'Internet Explorer, el Mozilla Firefox, el Safari, el Chrome i l'Opera.

XARXES INFORMÀTIQUES LOCALS

Les xarxes informàtiques locals permeten intercanviar informació entre els diferents ordinadors, compartir perifèrics (impressores, escàners...) i centralitzar la connexió a Internet.

Cada aparell connectat en una xarxa informàtica necessita un dispositiu anomenat adaptador de xarxa, que pot trobar-se dins la carcassa de l'ordinador, inserit en una ranura interna, integrat en la placa base, o bé es pot connectar en un port USB.

L'adaptador de xarxa es connecta al cable de xarxa mitjançant un port o connector. El més emprat és el port Ethernet. Els seus connectors s'anomenen RJ-45. Cal no confondre'ls amb als connectors de telefonia perquè tenen un aspecte similar.

Ethernet

D'altra banda, la manera com es connecten els diferents dispositius entre ells dóna lloc al que anomenem topologies de xarxa:

El sistema més habitual avui dia és la connexió en estrella, en el qual els ordinadors es comuniquen amb un dispositiu central que sol ser un concentrador o bé un commutador.

La principal diferència és que un concentrador transmet tota la informació que li arriba a tots els ordinadors connectats, mentre que un commutador transmet cada paquet d'informació només a l'ordinador que espera aquella informació.

Concentrador   Commutador

Per connectar la xarxa local a Internet, cal un dispositiu anomenat encaminador (router) que s'encarrega d'organitzar el trànsit dels paquets d'informació en funció de la destinació, de la congestió dels diferents camins a Internet i de la prioritat. També cal un mòdem (modulador-desmodulador) que adapta el senyal per fer-lo viatjar a través de la xarxa telefònica commutada. A nivell domèstic, habitualment les dues funcions s'incorporen en un sol aparell, el modem-encaminador (modem router).

Les xarxes Wi-Fi no fan servir cables. En alguns ordinadors, sobretot portàtils, l'antena Wifi està incorporada dins l'ordinador. En cas contrari, pot connectar-se en el port USB o també pot estar incorporada al mòdem encaminador, que passa a tenir una tercera funció.

Avui dia, les xarxes locals més habituals tenen la següent configuració: tipologia en estrella amb un commutador i un encaminador amb antena Wifi i un mòdem per a la connexió a Internet.

En les comunicacions digitals, anomenem amplada de banda a la quantitat de bits que es transmeten cada segon i es mesura en bmp (bits/s).

LA TELEFONIA MÒBIL

La telefonia mòbil va popularitzar-se al final del segle XX. La seva primera aplicació va ser la transmissió sense fils bidireccional de senyals de veu, però avui en dia ofereix molts serveis addicionals, com la transmissió de missatges curts de text (SMS), la transmissió de missatges mutimèdia (MMS), videotrucades, càmera de fotografia, connexió bluetooth i connexió a Internet.

Cada punt de territori està associat a una estació de telefonia mòbil (estació base) i els terminals es comuniquen amb les estacions mitjançant microones de freqüència entre 900 MHz i 2000 MHz. Cada estació disposa d'un conjunt de freqüències que pot assignar a les comunicacions que s'estableixen dins la seva zona de cobertura. Les estacions properes entre elles fan servir freqüències diferents, per evitar interferències, però estacions allunyades poden reutilitzar freqüències.

La xarxa de telefonia mòbil ha de tenir en tot moment localitzats tots els telèfons mòbils per saber on dirigir les trucades. Funciona de la següent manera:

• Quan el mòbil s'encén, el primer que fa és detectar senyals provinents d'una o més estacions base. Tot seguit envia a aquella que rep amb més potència la informació que indica que es troba sota la seva cobertura.

• Quan el mòbil es desplaça, detecta si passa a rebre senyals d'una altra estació amb més potència que les de l'estació a la qual estava associat. Llavors es produeix el que s'anomena commutació de canal: les estacions es comuniquen entre si i la que rep el senyal del mòbil amb més potència hi queda assignada.

• Quan el mòbil rep o fa una trucada, les estacions base es comuniquen amb les centrals de commutació, que realitzen l'enllaç de cada trucada.

Identificació i seguretat:

La targeta SIM (mòdul d'identitat del subscriptor) emmagatzema la identificació del client, el número de telèfon, el PIN, la configuració de les preferències i els missatges de text, i fa possible el canvi de la línia d'un terminal a un altre.

El PIN (número d'identificació personal) és un codi de 4 xifres que serveix de contrasenya per engegar el telèfon. Si s'introdueix un codi PIN erroni tres vegades seguides, la targeta SIM queda bloquejada i només es pot desbloquejar fent servir el PUK.

El PUK (clau de desbloqueig personal) és un codi de 8 xifres que no es pot canviar i que se subministra amb la documentació en comprar el mòbil. Permet desbloquejar la targeta en cas d'oblit del PIN. Si introduïm un PUK erroni 10 vegades seguides, la targeta queda bloquejada permanentment i cal substituir-la per una de nova.

Finalment, existeix l' IMEI (identitat internacional d'equip mòbil), un codi pregravat que identifica l'aparell a escala mundial i es transmet a la xarxa en connectar-s'hi. Les operadores de telefonia fan servir aquest codi per bloquejar els telèfons que han posat a la llista negra de la seva base de dades EIR (on consten els telèfons robats o els que tenen problemes tècnics greus que podrien perjudicar la xarxa).

LA TELEVISIÓ

La televisió és un sistema de transmissió d'imatges i sons punt-multipunt. La transmissió és semblant a les transmissions radiofòniques, si bé es necessita més amplada de banda perquè el senyal transporta molta més informació.

 

Diem que la televisió transmet imatges en moviment, però en realitat, el que es transmet és un conjunt d'imatges fixes anomenades fotogrames, que, vistes una rere l'altra, generen la percepció de moviment.

D'altra banda, el que en aparença és una imatge contínua és, en realitat, un mosaic de petits punts de colors blau, verd i vermell, anomenats píxels. La llum d'aquests tres colors, combinada en diferents proporcions i vista des d'una distància suficient, ens dóna la impressió d'estar veient superfícies planes de qualsevol color. 

El que cal transmetre és, doncs, la informació de la lluminositat de cada un d'aquests píxels un mínim de 25 vegades cada segon.

El receptor de televisió o televisor s'encarrega de descodificar el senyal rebut i fer que s'il·lumini els píxels corresponents a cada punt de la pantalla. Fins fa poc tots els televisors feien servir un canó d'electrons en el qual es dirigia un raig d'electrons a la pantalla per il·luminar uns revestiments de fòsfor, però actualment els més estesos fan servir pantalles de plasma on descàrregues elèctriques fan il·luminar petits fluorescents de gas o pantalles LCD en les quals uns cristalls líquids obstrueixen o deixen passar la llum de cada punt.

Actualment el senyal de televisió s'emet de diverses maneres: mitjançant la TDT (Televisió digital terrestre) que utilitza ones de radiofreqüència retransmeses per antenes terrestres; la televisió per satèl·lit, que aconseguieix una cobertura molt més gran emetent des dels satèl·lits geoestacionaris; la televisió per cable, que fa arribar el senyal mitjançant cables coaxials i de fibra òptica; i la televisió IP, que emet a través d'Internet.

 

LA RÀDIO

Es consideren transmissions de ràdio totes aquelles comunicacions que utilitzen ones electromagnètiques de radiofreqüència (les que estan per sota de l'espectre visible). Les seves aplicacions són incomptables (radar, televisió, xarxes sense fils, joguines teledirigides), però generalment quan parlem de ràdio solem referir-nos a la radiodifusió, és a dir, la transmissió de senyals d'àudio punt-multimpunt. 


Els primers experiments de radiodifusió daten de l'any 1906, però no va funcionar comercialment fins al 1920. L'impacte social de les transmissions de ràdio va ser immens, va fer possible l'accés instantani i popular a les notícies d'actualitat i va donar lloc a una nova forma d'entreteniment de masses. 

El senyal que es transmet es pot generar en directe amb micròfons a l'estudi de ràdio o bé pot procedir de suports preenregistrats. El senyal es modula en AM o FM i s'envia a l'antena emissora, que l'emet en forma d'ona electromagnètica.
  Estudi de ràdio 
Antena emissora

Les diferents emissores de ràdio fan servir ones portadores de freqüències diferents i això permet que viatgin a través del mateix canal (l'aire) sense interferir-se (multiplexació en freqüència).

L'aparell receptor permet a l'usuari seleccionar l'emissora que vol escoltar amb un dial. La freqüència seleccionada es filtra per eliminar interferències de les emissores adjacents, s'amplifica, es desmodula i es transforma en so en uns altaveus o auriculars.

La ràdio FM sol sentir-se amb més qualitat de so que les ràdios AM i permet transmissions en estèreo, perquè la modulació en freqüència ocupa menys amplada de banda i és més immune a les interferències. Les transmissions AM arriben a lloc més llunyans sense necessitat de repetidors. 

Les ones de ràdio se solen transmetre mitjançant antenes i repetidors terrestres, tot i que hi ha algunes emissores que realitzen també transmissions per satèl·lit.

EL TELÈFON I LA XARXA COMMUTADA

El telèfon ens permet fer transmissions bidireccionals de senyals d'àudio punt a punt. A diferència dels telègrafs, no cal cap mena de coneixement tècnic per fer-lo funcionar, la qual cosa ha permès que el telèfon esdevingui un dels electrodomèstics més comuns.  

Els primers telèfons es comercialitzaven de dos en dos i no permetien la comunicació entre cap altre terminal. Consistien simplement en un sistema de micròfons i altaveus units per un cable.

La paraula  "telèfon" prové dels mots grecs tele, que vol  dir "distància" i phone, que vol dir "veu".
 
Actualment es reconeix Antonio Meucci com a inventor del telèfon, si bé durant molt de temps se n'havia atribuït la invenció a Alexander Graham Bell, que fou el primer en patentar-lo. 

   Antonio Meucci

L'impacte massiu del telèfon va lligat al que anomenem xarxa commutada: un sistema de connexió en el qual cada terminal es troba connectat a una central, i cada central es troba connectada a altres centrals. Els terminals no es connecten directament entre ells ni tampoc ho fan les centrals, però sí que fan possible un camí entre qualsevol parell de terminals a través de tantes centrals com sigui necessari. 

Quan s'inicia la trucada, s'estableix el camí entre els dos terminals implicats, en un procés anomenat commutació de circuits.

Antigament, la commutació dels circuits es realitzava manualment. L'usuari que iniciava la trucada despenjava el seu telèfon i parlava amb una operadora, li indicava amb qui volia parlar i ella s'encarregava de connectar els cables corresponents.

  

Ara la commutació es realitza de forma automàtica. A cada usuari li correspon un número i en el procés de marcatge aquest número es transmet a la central mitjançant tons de freqüència diferents. Un ordinador processa aquesta informació i realitza les connexions pertinents.

EL TELÈGRAF

El telègraf va ser un dels primers aparells que va permetre la transmissió gairebé instantània de missatges a llarga distància. 

La paraula "telègraf" prové dels mots grecs tele, que vol dir "distància", i graphein, que significa "escriure". 

 

El funcionament del telègraf és molt senzill: consisteix a connectar l'emissor i el receptor amb un circuit que es pot obrir i tancar mitjançant un polsador. Cada vegada que l'emissor tanca el circuit, el receptor activa un electroimant que mou una punta cap a una cinta de paper que es desplaça a velocitat constant. D'aquesta manera, si l'emissor prem el polsador un instant, la cinta queda marcada amb un punt. Si l'emissor manté accionat el polsador, la cinta queda marcada amb una ratlla.

Els textos es codifiquen en punts i ratlles segons uns sistema ideat per Samuel Morse. A  cada lletra o xifra li correspon un conjunt de punts i ratlles diferents.

A inicis del segle XX, Marconi va inventar la telegrafia sense fils, que, en lloc d'enviar corrents elèctrics, feia servir ones electromagnètiques. Una ona de durada curta era un punt; una ona llarga era una ratlla.