TELECOMUNICACIONS LA COMUNICACIÓ SENSE FILS CONTINGUTS 1. Introducció

TELECOMUNICACIONS
LA COMUNICACIÓ SENSE FILS
CONTINGUTS
1. Introducció
2. Les ones electromagnètiques
3. La modulació
4. Les comunicacions terrestres
5. La telefonia mòbil
6. Les comunicacions per satèl·lit
7. Les grans xarxes de comunicació
8. El control i la protecció de dadesLa comunicació sense fils.
Els éssers humans : animals comunicatius
La necessitat de transmetre els nostres pensaments i sentiments als altres, va dur l'ésser humà a desenvolupar
el llenguatge articulat, la principal habilitat que ens diferencia de la resta d'animals. Després va aparèixer la
necessitat que aquesta comunicació fos el més efectiva possible i, més endavant , la de poder plasmar les
nostres idees en gràfics i dibuixos, salvant així les distàncies i fent el missatge perdurable en el temps.
D'aquesta necessitat va sorgir l'escriptura.
Avui dia, el volum de les nostres comunicacions ha augmentat de manera exponencial, fins al punt que podem
definir la nostra societat com la <<societat de la informació>>. La tecnologia s'ha adaptat a aquest fet,
multiplicant els mitjans possibles per transmetre els missatges, que ara ja només són parlats o escrits, sinó que
també ha pres la forma d'imatge, tant estàtiques com animades. L'ultima incorporació al món de les
comunicacions és la informàtica, i més concretament Internet, que integra totes les formes de comunicació
anteriorment conegudes.
La tècnica ha permès no només millorar la qualitat de transmissió dels nostres missatges, sinó també que les
persones es comuniquin des de qualsevol punt de la Terra gràcies a les comunicacions via satèl·lit.
Però la investigació i el desenvolupament dels mitjans de comunicació no s'atura, i fa que el nostre món sigui
cada vegada més petit i que el coneixement i el contacte entre la gent sigui cada vegada més fàcil.
1. INTRODUCCIÓ
La història de la comunicació
Al llarg de la història, les persones han tingut la necessitat de comunicar−se les unes amb les altres. El primer
mitjà de comunicació que l'ésser humà va desenvolupar va ser la parla, mitjançant l'emissió de codis fonètics
que l'interlocutor reconeixia i era capaç d'interpretar. Podem dir que un conjunt de fonemes que componen un
1
codi fonètic és un idioma. Aquest mitjà de transmissió d'informació només es possible en éssers intel·ligents,
tot i que també s'ha plantejat la possibilitat que certs animals, com ara el dofins o cert tipus de balenes, puguin
emetre sons o codis que els seus congèneres interpreten. Posteriorment, davant la necessitat que els missatges
perduressin, es van inventar codis escrits per representar les idees i els sons.
Amb l'ús de la tècnica, les persones han fet invencions que permeten que els missatges i la informació no tan
sols perdurin en el temps, sinó que es traslladin a distàncies molt grans. Les primeres invencions van ser
construccions o fars, al llarg de les costes o en terres interiors, que emetien senyals lluminoses o de fum, i
enviaven missatges interpretables que recorrien enormes distàncies.
Els canals de comunicació
En el context actual de les comunicacions, en què la prioritat és enviar informació entre l'emissor i el receptor
a certa distancia, es poden diferenciar dos tipus bàsics de canals: la comunicació amb fils i la comunicació
sense fils.
El primer tipus s'utilitza quan la informació es transmet a través d'un medi físic. En aquest cas, la informació
es codifica en forma de senyals elèctrics.
• Per transmetre la informació s'utilitzen mitjans conductors de l'electricitat, com ara els cables de coure.
• Quan els senyals transportats tenen una freqüència elevada i les pertorbacions poden arribar a distorsionar
aquests senyals, s'utilitzen cables protegits contra interferències, com ara els cables coaxials.
• Quan el senyal elèctric és de molt alta freqüència, es pot convertit en un senyal lluminós; aleshores s'utilitza
com a mitjà de transmissió la fibra òptica.
No obstant això, les comunicacions per cable presenten un inconvenient: cal unir físicament l'emissor amb el
receptor, i això pot ser difícil quan la distancia entre ells és molt gran o són en llocs d'accés difícil.
En aquests casos, la comunicació sense fils és la més adequada i barata. Per aquest sistema, la comunicació es
pot dur a terme directament a través de l'aire, per mitjà d'ones electromagnètiques.
2. Les ones electromagnètiques
Una ona és una pertorbació que es propaga a través de l'espai i al llarg del temps. Per exemple, les ones
sonores són produïdes per variacions de pressió i es propaguen gràcies a contraccions i expansions que es
produeixen en les molècules de l'aire (o en qualsevol altre medi en el qual es propagui el so). Aquest tipus
d'ones s'anomenen ones mecàniques, ja que necessiten un medi físic per poder propagar−se, i no es poden
transmetre en el buit.
Per contra, les ones electromagnètiques tenen la particularitat que també es poden propagar en el buit. Estan
formades per una composició de camps elèctrics i magnètics perpendiculars entre si. En aquest cas, les
oscil·lacions són produïdes per les variacions d'aquests camps elèctrics i magnètics.
Els camps electromagnètics es produeixen mitjançant càrregues elèctriques en moviment; per això, per
generar ones electromagnètiques s'utilitzen circuits oscil·lants.
La freqüència (f) representa el nombre d'ones que es propaguen en un segon. És una mesura en Hz (1 Hz és
una oscil·lació per segon). És una magnitud especialment interessant, ja que habitualment s'utilitza per
caracteritzar les ones de ràdio, que es classifiquen en rangs o bandes de freqüència. El període (T) és la
inversa de la freqüència i és mesura en segons.
2
L'ona es propaga a una velocitat (v). Si considerem que les ones es desplacen a una velocitat constant, resulta
que el producte de la velocitat pel període és igual a la longitud d'ona.
L'espectre electromagnètic
El conjunt de les ones electromagnètiques, conegut habitualment amb el nom d'espectre, és molt ampli, des de
molt pocs hertzs, fins a ones de freqüència superior a
Hz.
1. Les ones electromagnètiques van ser descobertes el 1887 per Heinrich Hertz.
2. Guglielmo Marconi va construir el 1895 el primer aparell de ràdio. Va aconseguir fer la primera transmissió
distància sense cables.
En les comunicacions d'informació tenen un interès especial les bandes de freqüència per sota de
Hz (microones, televisió i ràdio).
3. La modulació
Per transmetre un senyal mitjançant ones de ràdio cal adaptar−lo perquè pugui ser enviat. Per exemple, el so
que podem percebre les persones se situa en la banda de freqüència compreses entre 20 i 20.000 Hz. Com que
es tracta de freqüències petites, és a dir, amb la longitud d'ona molt gran, no és factible transmetre aquest tipus
de senyals, ja que es necessitarien uns receptors molt grans.
Aquest procés d'adaptació de l'ona es coneix amb el nom de modulació. Consisteix a combinar dues ones.
. Una ona moduladora, de baixa freqüència i què conté la informació que es vol transmetre.
. Una ona portadora, que té una freqüència alta, adequada per la transmissió. Sol ser coneguda també amb el
nom de senyal de radiofreqüència (RF), ja que les freqüències del senyal portador es troben en la banda de
l'espectre corresponent a les ones de ràdio.
L'ona portadora no conté informació, però actua com a mitjà de suport de la informació. És només el vehicle
que ens permet transmetre la informació. La forma de l'ona portadora és alterada en el procés de modulació
d'una manera determinada, segons l'ona moduladora.
Coma resultat de la superposició de les ones portadora i moduladora s'obté un nou senyal anomenat ona
modulada. Aquesta ona conté la informació i presenta les freqüències adequades per poder ser transmesa i
rebuda.
Quan el senyal modulat és rebut en el receptor, cal fer el procés invers, és a dir, separar el senyal portador de
modulador per extreure'n la informació. Aquest procés s'anomena desmodulació. Hi ha diversos tipus de
modulació, però en destaquen dos: modulació d'amplitud i modulació de freqüència.
Modulació d'amplitud (AM)
3
El senyal portador (de freqüència Fp) es modificada, de manera que l'amplitud varia en funció del senyal
modulador (de freqüència FM). Així, la informació es transportada en forma de variacions d'amplitud,
corresponents al senyal portador. L'ona modulada en amplitud es pot descompondre en tres senyals
individuals:
. Un senyal amb la mateixa freqüència que l'ona portadora original: FP.
. Una banda lateral superior (USB), que té una freqüència FS igual a la suma de les freqüències de les ones
portadora i moduladora: FS = FP + FM.
Una banda lateral inferior (LSB), que té una freqüència (Fi) igual a la diferència entre les freqüències de les
ones portadora i moduladora: Fi = FP − FM
L'ample de banda del senyal ens el dóna:
B = FS − Fi = 2 · FM
S'observa que la freqüència del senyal portador no influeix en l'ample de banda, sinó que el valor d'aquest
depèn exclusivament de la freqüència del senyal modulador. Com més gran sigui l'ample de banda, més gran
serà la regió de freqüència que caldrà ocupar per transmetre la informació, cosa que comportarà un consum
més gran de potència.
Generació d'un senyal modulat
El sistema de comunicacions està constituït per un emissor i un receptor del senyal, i el medi per on viatja
aquest senyal és l'aire.
Si volem transmetre un senyal acústic, primer caldrà transformar−lo en senyal elèctric. Aquest procés de
conversió es fa per mitjà d'un micròfon. El senyal que genera el micròfon és molt feble, per la qual cosa sovint
cal amplificar−lo. Obtindrem així el senyal modulador que conté la informació.
L'emissor disposa d'un generador de senyal de radiofreqüència (RF) per mitjà d'un circuit oscil·lador. Després
que s'hagi amplificat, s'obté el senyal portador que permetrà transmetre la informació.
Els dos senyals, portador i modulador, es combinen en el modulador, del qual s'obté el senyal modulat. El
senyal modulat té una freqüència alta, apta per a la transmissió, i la seva amplitud varia en funció de les
característiques del senyal acústic original que es vol transmetre, és a dir, de l'ona que conté la informació.
Finalment, el senyal modulat s'envia a una antena emissora, que emet el senyal en forma d'ones
electromagnètiques.
Les ones electromagnètiques emeses per l'antena es transmeten en totes direccions i seran captades per
l'antena del sistema receptor. Aquesta antena captarà totes les emissions que hi arribin, per la qual cosa el
primer que cal fer en el receptor és seleccionar la banda de freqüència adequada. Aquesta funció la fa el
sintonitzador, i és l'acció que fem habitualment quan busquem una emissora concreta de ràdio o TV. El circuit
de sintonització d'un receptor consisteix en el filtre que admet els senyals que tinguin una freqüència com la
seleccionada i en rebutja la resta.
El senyal rebut és molt feble, per això ha de passar primer per un amplificador. D'aquí passa al desmodulador,
en el qual s'elimina el senyal portador i queda només el senyal modulador, que és, recordem−ho, el que
transporta la informació. Finalment, i després de tornar−se a amplificar el senyal elèctric obtingut, passarà al
receptor per obtenir la informació original. Si es tracta d'un senyal d'àudio, es transforma en so per mitjà d'un
altaveu, mentre que si es tracta d'un senyal de TV és el tub de raigs catòdics del televisor el que reprodueix les
4
imatges.
Modulació de freqüència (FM)
La FM intenta solucionar dos inconvenients de l'AM.
. L'ample de banda útil per a la transmissió AM és molt restringit, ja que per donar cabuda a moltes emissores
se'ls limita l'ample de banda a 4,5 kHz.
. És un senyal molt poc fiable; pot ser distorsionat per interferències que se sumin al senyal durant el trajecte.
Mitjançant la FM s'aconsegueix transmetre uns amples de banda més grans i senyals menys sensibles a les
interferències. El senyal que s'obté té un valor d'amplitud constant igual a la de l'ona portadora, i la freqüència
és variable segons el valor d'amplitud que prengui l'ona moduladora.
Els valors mínims d'amplitud en l'ona moduladora aporten freqüències mínimes en el senyal modulat.
Anàlogament, els valors màxims d'amplitud ofereixen freqüències màximes. Hi haurà, doncs, sengles valors
de freqüència, és a dir, una freqüència mínima, Fmin, inferior a la freqüència de l'ona portadora, i una
freqüència màxima, Fmàx, superior a la freqüència de l'ona portadora. La relació entre aquestes desviacions
màxima i mínima és l'índex de modulació.
Com que la informació que es transmet no és afectada per les interferències, la FM s'utilitza en les
transmissions de veu i música: emissió de programes musicals de radiodifusió i comunicacions de telefonia
mòbil.
Modulació de banda lateral
Les bandes laterals contenen la informació del senyal modulat. Conseqüentment, aquesta informació es pot
transmetre utilitzant una sola banda lateral i suprimint l'altra, per a la qual cosa n'hi haurà prou de filtrar les
freqüències corresponents. Així es millora la transmissió del senyal, ja que es redueix l'ample de banda i es
disminueix el consum de potència.
5
De fet, moltes vegades se suprimeix fins i tot la freqüència del senyal portador i s'emet només una de les
bandes laterals. En aquest cas es parla de modulació de banda lateral única o modulació SSB (de l'anglès
Single Side Band).
Hi ha dos tipus de modulació de banda lateral: modulació de banda lateral superior (USB) i modulació de
banda lateral inferior (LSB). En els dos casos, en el senyal modulat se suprimeix la freqüència del portador i
la d'una de les bandes, i només queda l'altra banda.
El mode, LSB s'usa per a les freqüències més baixes (3−10 MHz), mentre que la USB s'usa per a les més altes
(13−30 MHz).
Modulació digital
Moltes transmissions telefòniques modernes utilitzen un tipus de modulació diferent , coneguda amb el nom
de modulació d'impulsos codificats (PCM), que es basa en la transmissió de senyals digitals. Aquest tipus de
modulació és molt més efectiu que les modulacions AM o FM, sobretot quan cal salvar grans distàncies. En la
modulació PCM cal convertir el senyal analògic que es vol transmetre en un senyal digital, que només pren
valors discrets.
• El primer cas consisteix a fer un mostreig del senyal (en anglès es diu sampling). Aquest procés es basa a
prendre mesures instantànies del senyal a intervals regulars, és a dir, a una determinada freqüència de
mostreig, de manera que l'ona es transforma en un conjunt d'impulsos.
• Després cal digitalitzar aquest conjunt, per a la qual cosa es quantifica el senyal mostrejat, i s'assigna als
impulsos un conjunt de valors d'una escala preestablerta.
• Finalment, es codifica el senyal, i es transformen aquests valors en codis binaris (conversió
analogicodigital) 001101000001110111100011000....
Quan el senyal digital arribi al receptor, aquest descodificarà el codi binari i regenerarà el senyal original.
Les aplicacions de la modulació digital són incomptables, ja que els senyals digitals són fàcils de controlar i
manipular per mitjà de sistemes informàtics. És la modulació amb la qual es graven els discos compactes, es
transmeten les converses telefòniques mòbils i la majoria de les emissions telefòniques convencionals, o
s'envien i es reben dades a través d'Internet. També es el tipus de modulació utilitzada en la transmissió digital
de ràdio o televisió d'alta definició.
Però, probablement, l'aplicació més important i propera és la transmissió que es fa mitjançant els
comandaments a distància. Aquests elements emeten impulsos de senyals digitals a través d'un díode LED que
emet ones infraroges. Els comandaments a distància s'utilitzen per a controlar televisors, vídeos, aparells d'aire
condicionat, equips de música, etc.
4. Les comunicacions terrestres
La Reflexió de les ones a la ionosfera
Les ones electromagnètiques es propaguen en línea recta. En conseqüència, si pretenem enviar un senyal de
ràdio a llarga distància, com que la superfície de la Terra és arrodonida, el senyal s'allunyarà de la superfície i
es perdrà en l'espai. Ara bé, les ones de ràdio tenen la propietat de reflectir−se en les capes altes de
l'atmosfera, en concret en la ionosfera.
Tal com ja s'ha dit , la primera vegada que es va fer una transmissió de ràdio a llarga distància va ser el 1901.
Aleshores es desconeixia l'existència de la ionosfera. Va ser Marconi qui va disposar un transmissor i un
receptor a tots dos costats de l'Atlàntic, entre Cornualla, a Anglaterra, i terranova, al Canadà. Després de l'èxit
6
de l'experiment, Oliver Heaviside i A. V. Kennelly van descobrir l'existència de la ionosfera i les propietats
que tenia com a reflectora de senyals de certa banda de freqüència.
La ionosfera és la capa de l'atmosfera situada entre els 90 i els 400 Km d'altitud. Presenta la particularitat que
els àtoms s'hi ionitzen i alliberen electrons per defecte de la llum solar. Segons la concentració d'ions, la
ionosfera es pot dividir en diverses capes, que es comporten de manera diferent davant la reflexió de les ones.
En certa manera, en haver−hi un núvol electrònic a la ionosfera, aquesta es comporta com una pantalla per als
senyals elèctrics. No obstant això, depenent de la concentració, el <blindatge> als senyals serà més gran o més
petit.
Les ones reflectides a la ionosfera que tornen a la Terra poden tornar a ser emeses cap a l'espai i experimentar
una segona reflexió a la ionosfera. De fet, aquest procés es pot repetir successives vegades, de manera que
totes les ones podran salvar grans distàncies gràcies a les reflexions continuades. Fins i tot, si s'emet un senyal
amb una potència i una freqüència adequades, és possible que les ones circumdin la Terra, tal com s'indica en
la figura de la dreta.
D'altra banda, no totes les freqüències reboten a la ionosfera. Els senyals amb freqüències superiors a 15 MHz
<escapen> a la reflexió de l'atmosfera. És el cas de les bandes d'alta freqüència (HF), de molt altra freqüència
(VHF), d'ultraalta freqüència (UHF), i també de freqüències superiors, com les microones. Aquest tipus de
senyals només es pot utilitzar per a comunicacions a curta distància mitjançant estacions terrestres. Per salvar
distàncies més grans cal recórrer a l'ús de satèl·lits de comunicacions.
Els sistemes de comunicacions sense fils
Un sistema de comunicacions sense fils està constituït, en general, pels elements següents:
• Un emissor de ràdio freqüència
• Una antena emissora
• Estacions terrestres de distribució del senyal
• Una antena receptora
• Un receptor de radiofreqüència
L'emissor és l'encarregat de produir la informació que cal transmetre i de tractar el senyal de manera adequada
perquè es pugui enviar. En la majoria de casos, tal com s'ha escrit en els apartats anteriors, fa funcions
d'amplificació i modulació del senyal.
El senyal modulat és transmès mitjançant una antena emissora, que el difon a l'espai. El senyal, en forma
d'ones electromagnètiques, es transmet a través de l'aire i salva la distància que el separa de la seva destinació
gràcies a les successives reflexions de les ones que es produeixen quan reboten a la ionosfera. No obstant
això, les ones van perdent intensitat a mesura que es propaguen, per la qual cosa el senyal es va afeblint.
També, en el cas dels senyals d'alta o molt alta freqüència, no hi haurà cap reflexió en l'atmosfera.
Per evitar aquests problemes s'intercalen entre l'emissor i el receptor una o diverses estacions repetidores
(segons la distància). Aquestes estacions reben el senyal i s'encarreguen d'adaptar−lo (eliminar possibles
interferències) i amplificar−lo, perquè pugui arribar a la seva destinació en condicions òptimes. Solen
situar−se en punts estratègics (edificis alts, cims de muntanyes, etc.).
Finalment, les ones electromagnètiques són recollides per l'antena receptora, que envia el senyal al dispositiu
receptor en el qual es desmodula i reconstrueix la informació transmesa.
Les antenes de radiofreqüència
7
L'antena és el dispositiu encarregat d'emetre i rebre o captar les ones electromagnètiques. Tot i que des d'un
punt de vista funcional les antenes receptores són iguals que les emissores, a la pràctica presenten algunes
diferències lleugeres.
• Així, una antena emissora emet senyals d'una sola freqüència o d'un ample de banda molt reduït i a
una potència prou gran perquè el senyal sigui captat en el punt de destinació desitjat, que pot estar
situat a desenes o milers de quilòmetres de distància. Això implica que ha de tenir una estructura prou
gran per permetre que hi circulin grans corrents o tensions elèctriques.
• En canvi, les antenes receptores reben senyals de moltes freqüències per la qual cosa han de tenir un
ample de banda de recepció molt més ampli. A més, aquests senyals són normalment molt febles, de
manera que posteriorment han de ser amplificats.
Les característiques principals d'una antena són les següents:
• Guany d'una antena. És el paràmetre que indica la capacitat d'emissió d'una antena. L'antena sol
emetre en totes les direccions de l'espai, tot i que algunes ho fan preferentment en una sola direcció
preferent amb la potència mitjana emesa en totes les direccions, s`obté el valor del guany en una
antena. Si l'antena emet igualment en totes les direccions, s'anomena antena isotròpica i el seu guany
és la unitat.
• Longitud d'una antena. Les dimensions d'una antena depenen de la longitud d'ona (o dit d'una altra
manera, de la freqüència) dels senyals que ha d'emetre o rebre. Per emetre un senyal electromagnètic
de manera eficaç, les antenes han de tenir unes dimensions com a mínim de prop d'una desena part de
la longitud d'ona del senyal.
• Ample de banda de l'antena. És la banda de freqüència en què l'antena opera de manera satisfactòria.
Eficiència. És la relació que hi ha entre la potència emesa per l'antena i la potència captada emesa per l'antena
i la potència captada per l'antena receptora. És un paràmetre indicatiu de les pèrdues que es produeixen en el
procés de transmissió.
5. La telefonia mòbil
La telefonia cel·lular
La telefonia convencional utilitza sistemes de comunicació mitjançant cables per transmetre les converses. Per
contra, la telefonia mòbil fa servir ones de ràdio, i els senyals es transmeten a través de l'aire.
Com que els interlocutors de la trucada poden estar en moviment, cal utilitzar potències de transmissió molt
elevades per aconseguir grans cobertures. A més, cal tenir en compte que si els interlocutors canvien de
posició, poden sortir de la zona de cobertura i la conversa es pot tallar.
Per solucionar aquest problema i d'altres, com ara el de triar la freqüència de transmissió més adequada, la
telefonia mòbil es basa en el model de cèl·lules, per això moltes vegades s'anomena telefonia cel·lular.
Tot i que els primers telèfons van aparèixer al Japó el 1946, la primera xarxa de telefonia cel·lular no va
començar a funcionar fins al 1979. Les xarxes de telefonia mòbil estan constituïdes per un conjunt d'estacions,
cada una de les quals té una àrea de cobertura. D'aquesta manera, el territori es divideix en cèl·lules, en teoria
de forma hexagonal, cada una controlada per una estació terrestre. Quan un usuari es troba en una cèl·lula
determinada, serà atès per l'estació corresponent, però si en desplaçar−se passa a una altra cèl·lula
determinada, aleshores serà una altra estació la que li permeti continuar mantenint la conversa.
8
A les zones limítrofes, les cèl·lules se superposen, de manera que l'usuari no perdi la cobertura quan passa
d'una a l'altra. Cada estació utilitza una banda de freqüències especifica, i diferent de la de les cèl·lules
adjacents, ja que en cas contrari es podrien produir interferències entre elles; les cèl·lules que no són adjacents
sí que poden utilitzar la mateixa banda de freqüències.
6. Les comunicacions per satèl·lit
En les comunicacions per satèl·lit, les ones de radio es transmeten gràcies a la presència en l'espai de satèl·lits
artificials situats en òrbita al voltant de la Terra. El primer satèl·lit artificial va ser l'Sputnik 1, llançat per
Rússia el 1957. Tot i que es tractava d'una simple esfera metàl·lica sense cap funció clara, va representar la
primera fita en la conquesta de l'espai.
El primer satèl·lit comercial de comunicacions, l'Intelsat I, es va posar en òrbita el 1965. Dos anys després es
van col·locar en òrbita dos nou satèl·lits, i aquest conjunt va formar un sistema integrat que permetia
comunicar, per primera vegada, tots els punts del planeta. Després s'ha anat multiplicant el nombre de
satèl·lits de comunicacions posats en òrbita i hi ha diverses xarxes de cobertura mundial (Eutelsat, Astra,
Hispasat, etc.). Alguna d'aquestes xarxes circumden la totalitat de la superfície del planeta i hi asseguren la
cobertura de transmissió. Un exemple n'és la xarxa Iridium, que consta de 66 satèl·lits.
La majoria de satèl·lits se situen en l'òrbita geoestacionària, situada sobre l'equador, a uns 35.800 km de la
superfície de la Terra. Un satèl·lit situat en aquesta òrbita fa una volta completa al voltant de la Terra en 24
hores, és a dir, just el temps que inverteix el planeta a fer una rotació sobre ell mateix. Per això, sempre està
situat sobre una mateixa zona geogràfica.
Aquest tipus de satèl·lit s'anomenen geostacionaris o geosicrònics (GEO). Per a un observador terrestre, la
sensació és que no es mou i que sempre està situat en la mateixa posició relativa respecte de la superfície de la
Terra. Avui dia hi ha més de 600 satèl·lits situats en l'òrbita geoestacionària, i la majoria són satèl·lits destinats
a comunicacions.
Un satèl·lit actua bàsicament com un repetidor situat en l'espai: rep els senyals enviats des de l'estació terrestre
i els retransmet a un altre satèl·lit o els torna als receptors terrestres. En realitat hi ha dos tipus de satèl·lits de
comunicacions:
• Satèl·lits passius. Es limiten a reflectir el senyal rebut sense dur−hi a terme cap mena d'actuació; es
comporten com una mena de mirall en què rebota el senyal.
• Satèl·lits actius. Amplifiquen els senyals que reben abans de retransmetre'ls cap a la Terra. Són els
més habituals.
Un sistema de comunicacions per satèl·lit consta bàsicament dels elements següents:
9
• Un satèl·lit o conjunt de satèl·lits, que constitueixen l'element principal, ja que són els encarregats
d'establir la comunicació entre l'emissor i el receptor.
• El centre de control, que vigila el funcionament correcte dels satèl·lits.
• Les estacions terrestres (emissores i receptores), amb les antenes adequades per emetre i rebre els
senyals transmesos.
Antenes parabòliques
Les antenes utilitzades preferentment en les comunicacions via satèl·lit són les antenes parabòliques, cada
vegada més freqüents a les terrasses i els terrats de les nostres ciutats. Tenen forma de paràbola, i la
particularitat que els senyals que incideixen sobre el focus de la paràbola, on hi ha l'element receptor. Son
antenes parabòliques de focus primari. És important que l'antena estigui orientada correctament cap al satèl·lit,
de manera que els senyals arribin paral·lels a l'eix de l'antena. S'utilitzen molt com a antenes d'instal·lacions
col·lectives.
Una variant d'aquest tipus d'antena parabòlica és l'antena offset, que té una mida més reduïda i obté molt bon
rendiment. La forma parabòlica de la superfície reflectora fa que els senyals, en reflectir−se, es concentrin en
un punt situat per sota del focus de la paràbola. Per les seves dimensions reduïdes, se solen utilitzar en
instal·lacions individuals de recepció de senyals de TV i de dades via satèl·lit.
Un altre tipus particular és l'antena Cassegrain, que augmenta l'eficàcia i el rendiment respecte de les
anteriors, ja que disposa de dos reflectors: el primari o paràbola més gran, on incideixen els feixos de senyals
en un primer contacte, i un reflector secundari (subreflector).
7. Les grans xarxes de comunicació
Els satèl·lits de comunicacions, en combinació amb les estacions terrestres, configuren grans xarxes de
comunicacions que permeten comunicar de manera pràcticament instantània qualsevol punt del planeta.
Així doncs, avui dia, la distància i les barreres físiques no representen cap obstacle per a la transmissió de la
informació. Per tant, les expressions <societat de les telecomunicacions> o <de la informació>, tan utilitzades
pels mitjans de comunicació no són infundades.
Les xarxes de comunicació estan formades per dos elements bàsics:
• Un conjunt de nodes encarregats de processar la informació que circula per la xarxa.
• Un conjunt d'enllaços a través dels quals es connecten els nodes entre si i que configuren la xarxa
pròpiament dita.
Com més gran és el nombre de nodes, més grans seran les dimensions de la xarxa, que pot arribar a tenir
cobertures mundials.
Perquè una xarxa s'estengui a escala mundial cal combinar els equipaments que coordinen l'emissió i la
recepció del senyal pel mitjà d'instal·lacions terrestres, amb la distribució dels senyals mitjançant un conjunt
de satèl·lits que formen una constel·lació.
Un exemple d'això és el tractament de la informació meteorològica per mitjà de la família de satèl·lits
Meteosat, desenvolupats per l'Agencia Espacial Europea. Aquesta constel·lació de satèl·lits forma part d'un
programa mundial per a l'observació del temps que depèn de l'Organització Meteorològica Mundial.
La missió de satèl·lits Meteosat, que estan situats en òrbites geoestacionàries sobre l'oceà Atlàntic, consisteix
a prendre imatges i dades de l'evolució de les variables atmosfèriques i enviar−les a les estacions terrestres,
10
que les processen i les interpreten.
Quan la xarxa de comunicacions és utilitzada pel públic en general, es parla de xarxes públiques, però cada
vegada estan prenent més importància les xarxes privades per a usos professionals. És el cas de les xarxes
VSAT (Very Small Aperture Terminals), que són xarxes via satèl·lit d'ample de banda molt estret dissenyades
per a usos privats molt concrets.
Les xarxes basades en sistemes de comunicació telefònica són de les més esteses i amb més projecció
actualment, atès que combinen diverses tecnologies de modulació que permeten la difusió de senyals de veu,
dades i imatges. La transmissió a través d'Internet és un dels puntuals d'aquest tipus de comunicacions.
El sistema GPS
Per fer una operació de localització i determinació d'un punt de la Terra cal que com a mínim quatre satèl·lits
emetin el seu senyal de posició en l'espai. Cada satèl·lit transmet la seva posició i l'hora exacta a un receptor
situat en un punt de la Terra, de manera repetitiva, milers de vegades per segon. La diferència entre l'hora
d'emissió i l'hora de recepció en el receptor, multiplicada per la velocitat de la llum, determina la distància
entre el satèl·lit i el receptor.
Fins i tot, encara que el receptor estigui en moviment, el sistemes de satèl·lits continua oferint dades de
posició que, combinades, permeten conèixer la velocitat a la qual es mou el receptor.
El sistema GPS té un gran nombre de d'aplicacions:
• Localització de mòbils en la superfície terrestre, cosa que permet accedir a la posició d'un vehicle
accidentat o de gent perduda, per exemple a la muntanya.
• Cartografia i topografia: els satèl·lits GPS fan escombratges a la superfície terrestre per generar mapes
de gran precisió, i ofereixen dades de longitud, latitud i altitud per a cada punt de la Terra.
• Assistència a la navegació: en els casos de navegació aèria o marítima, el sistema ofereix en tot
moment la posició del receptor de bord. D'aquesta manera es pot continuar el trajecte, en condicions
en que els navegants no puguin accedir a una senyal de referència o de guiatge, com els estels o la
línea de la costa. Hi ha un sistema que s'està començant a utilitzar per a l'assistència en el trajecte dels
vehicles terrestres. En aquests sistemes, els vehicles estan dotats d'un ordinador amb mapes
actualitzats de ciutats o de l'entorn en què es trobi el vehicle.
• Patrons de temps i sistemes de sincronització: atès que els senyals processats pels satèl·lits són enviats
i rebuts en temps real, les bases de temps són generades des de rellotges atòmics dotats de gran
precisió. Aquests senyals serveixen com a mitjà de sincronització per a altres sistemes que requereixin
la utilització de temps exacte.
8. El control i la protecció de dades
Des del punt de vista tècnic, el fet de generar mitjans de transmissió de dades nous i més moderns, ja sigui per
mitjà de veu, escrits o imatges, fa que les societats assoleixin un desenvolupament més gran. Així, avui dia es
poden veure infinitat de canals de televisió, escoltar una quantitat enorme d'emissores de ràdio, enviar i rebre
correus electrònics, navegar a través d'Internet per cercar informació útil, o fins i tot parlar per telèfon. En tots
aquests exemples i molts més, la transmissió es possible mitjançant instal·lacions terrestres o via satèl·lit.
Una cosa fonamental en una transmissió de dades és que aquestes dades són d'interès exclusiu dels
components de la transmissió, és a dir, l'emissor i el receptor. Aquests dos components poden ser persones,
entitats, empreses o fins i tot governs. Això significa que les dades enviades són privades i que, per tant,
l'emissor i el receptor són els únics que han de decidir si els senyals que porten aquestes dades poden ser
11
públics.
En funció dels components d'un senyal modulat, es pot codificar la informació de dues maneres diferents:
• Mitjançant la variació de la modulació de la senyal. Això significa modificar les freqüències de
qualsevol dels dos senyals que componen la transmissió o afegir senyals de pertorbació que s'eliminen
en l'aparell receptor. En tots dos casos no es modifiquen de cap manera les dades originals de la
informació.
Com a exemple històric, aquest tipus de transmissions es van fer al final de la Segona Guerra Mundial, entre
el primer ministre britànic Churchill i el president nord−americà Roosvelt. En les converses telefòniques que
mantenien, per evitar que ningú pogués interceptar la informació que compartien, utilitzaven uns equips
telefònics que, de manera sincronitzada, emetien un mateix soroll de fons a un volum considerable juntament
amb el senyal emissor, de manera que s'enviava un senyal telefònic inaudible. Quan es rebia el senyal
telefònic en la destinació, l'equip treia el soroll de fons i l'oient podia escoltar perfectament la veu del seu
interlocutor.
• Encriptant o modificat la informació del senyal modulador. Això significa variar des de l'origen el
contingut de la informació, que es descodificarà en el receptor de destinació. Aquest és el mètode
comú en les comunicacions modernes. Per això, abans d'emetre cap senyal, el missatge que
constitueix el senyal d'informació és encriptat o codificat mitjançant un algoritme matemàtic, que
determina una clau de codificació. Per descomptat, la clau només la coneixen l'emissor i el receptor.
El control de la informació
En les societats de la informació hi ha un debat obert pel que fa a l'ús de la codificació en les transmissions i
les informacions. D'una banda, els usuaris creuen que la privadesa de les transmissions i les comunicacions ha
de ser total, de manera que l'individu ha de disposar de tots els mitjans tècnics perquè absolutament ningú
pugui accedir a les seves dades personals, els seus correus electrònics privats, les seves converses
telefòniques, etc., sense el seu consentiment previ. I de l'altra, els governs, que són els encarregats de vetllar
per la protecció dels seus ciutadans, indiquen que una privadesa absoluta en les comunicacions pot potenciar
el desenvolupament i la proliferació d'organitzacions delictives gràcies a l'ús dels mitjans tècnics. Cada país té
una regulació específica en matèria de control de la informació i protecció de dades, i hi ha una agencia estatal
que s'encarrega de vetllar pel compliment d'aquestes lleis. Espanya, com la resta de països membres de la
Unió Europea, disposa d'una llei de protecció de dades i d'un ens públic, L'Agència de Protecció de Dades,
que s'encarrega de vetllar pel compliment d'aquesta normativa.
Les comunicacions a Internet
Uns dels mitjans de transmissió de dades i informació que ha crescut més els darrers anys ha estat Internet.
Per`el camí que segueix la transmissió pot ser accessible a terceres persones que interceptin la comunicació. A
més, amb el desenvolupament d'Internet han sorgit noves línies de negoci, com el comerç electrònic. Des
d'Internet, qualsevol persona pot comprar articles i fer transaccions bancàries. Un inconvenient per a l'usuari
del comerç electrònic és la possible falta de seguretat a l'hora de donar un número de compte bancari o enviar
les dades d'una targeta de crèdit.
A més, no tan sols cal la seguretat en el comerç electrònic. Simplement per accedir a la xarxa, un ordinador
que no disposi de prou mitjans de seguretat interns es torna <transparent> per a un altre usuari de la xarxa, de
manera que deixa al descobert dades personals disponibles a l'ordinador.
Avui dia es proporcionen múltiples solucions que confereixen un alt grau de privadesa en les comunicacions a
través de la xarxa.
12
• Codificació de les dades mitjançant tècniques de criptografia i sistemes d'encriptació de la informació.
• Programes i sistemes tallafocs, o firewalls, que impedeixen l'accés als sistemes a usuaris sense permís,
i que actuen com a filtres en la comunicació
• Utilització de signatures electròniques a tall de claus privades que permeten a l'usuari reconèixer qui
accedeix al seu sistema.
Bibliografia
La recerca de informació s'ha estret d'un llibre de Tecnologia, Grup Promotor Santillana secundaria 4t ESO.
Les imatges són de Microsoft Student 2006, apartat de comunicacions.
14
13