La telematica

La telematica

Introduzione

La telematica gestisce le informazioni e i dati a distanza. Nella telematica sono molto importanti i nodi, cioè stazioni di elaborazione che si scambiano dati e messaggi tramite cavo o etere. Si parla di teleprocessing quando operano terminali dotati di capacità elaborativi limitata (stampanti,videoterminali ecc . ),in questo caso possiamo parlare di una rete di terminali e periferiche collegate a un elaboratore centrale.

Si parla di distributed data processing, quando i nodi collegati tra loro sono dotati di capacità elaborativi autonoma (mainframe, workstation, personal computer),in questo caso parliamo di una rete di elaboratori o computer.

La trasmissione dei dati

La velocità di trasmissione viene comunemente calcolata in bit al secondo.

Mezzi fisici di trasmissione

I mezzi utilizzati per trasferire le informazioni possono essere solidi e hertziani

Uno dei mezzi solidi più utilizzati è:

Fibra ottica: è un mezzo trasmissivo lungo il quale il messaggio viene trasportato in forma digitale sotto forma di impulsi luminosi. Le velocità di trasmissione con le fibre ottiche sono molto alte e possono anche arrivare ad un Terabit al secondo con un tasso d'errore bassissimo.

I mezzi hertziani più utilizzati:

Segnali radio: si proano nello spazio viaggiando alla velocità della luce (300.000 Km/s).

Microonde: sono impiegati in alcuni tipi di ponti radio e nelle trasmissioni via satellite (TV ed Internet).

Segnali infrarossi: sono impiegati per collegamenti a breve distanza tra periferiche, piccoli elaboratori e computer.

Modalità di trasmissione

L'informazione può essere trasmessa in forma analogica o digitale. I dati prodotti dal calcolatore sono in formato digitale,perciò è necessario un dispositivo che li traduca in formato analogico,tale dispositivo è il modem

Il modem è in grado di trasformare un segnale in forma digitale in un segnale continuo e viceversa. Il compito del modem è anche quello di effettuare la chiamata telefonica attivando la connessione,di rilevare ed eventualmente di correggere gli errori di trasmissione,di segnalare guasti.

La trasmissione tra due elaboratori collegati alla linea telefonica può essere anche digitale:in questo caso non servirà più il modem, ma si dovrà usare un dispositivo che traduca i dati digitali prodotti dal computer nel codice digitale che la rete è in grado di accettare,tale dispositivo prende il nome di modem digitale (usato con le linee ADSL E ISDN).

La comunicazione tra due nodi avviene attraverso un canale fisico di trasmissione e può essere simplex, half-duplex, full duplex. In tutti i casi il sistema che invia il messaggio prenderà il nome di trasmittente, mentre quello che lo riceverà prenderà il nome di ricevente.

Il  simplex è una trasmissione a senso unico;

L' half-duplex è una trasmissione a senso unico alternato;

Il full-duplex è una trasmissione a doppio senso.

La trasmissione dei dati codificati può avvenire:

- serialmente se viene trasmesso un bit per volta sulla linea o

- parallelamente se sulla linea sono inviati più bit in contemporanea (un byte).

La trasmissione può essere:

Asincrona: si utilizza quando l'invio di caratteri è limitato nel tempo e non è preordinato (battitura di un tasto sulla tastiera). Quando si invia un carattere lo si fa precedere da un bit di start in modo che il ricevente sappia che deve prelevare un bit dalla linea. Un bit di stop comunica che l'invio è terminato.

Sincrona si inviano più caratteri insieme raggruppati in blocchi preceduti da una sequenza di caratteri di sincronizzazione che permettono al ricevente di predisporsi al ricevimento. Il blocco viene concluso da alcuni caratteri di controllo, usati anche per la verifica della corretta trasmissione del messaggio.

Topologia delle reti

L'insieme di nodi connessi tra di loro da archi di collegamento prendono il nome di rete

Due nodi si dicono collegati in modalità punto a punto se esiste un circuito che collega i due nodi senza dover passare per un nodo intermedio.

Un collegamento multipunto si ha quando si ha una sola linea condivisa da più nodi e questi sono collegati tra loto tramite quest'unica linea.

Le reti si classificano in base alla loro topologia:

Nella topologia gerarchica i nodi sono collegati gerarchicamente in modo da avere un elemento principale a cui gli altri nodi fanno riferimento.

Nella topologia ad anello i nodi  sono collegati circolarmente a formare un anello. Ogni nodo è collegato con il nodo precedente e con quello successivo.

Nella topologia a bus il tipico collegamento è quello multipunto,dove esiste una via di comunicazione principale chiamata dorsale, a cui i vari nodi si possono collegare. Tutti i nodi possono colloquiare tra loro utilizzando un unico cavo.

La topologia bus ad accesso multiplo ad anello è data dall'unione delle due topologie precedenti.

Nella topologia a stella esiste un nodo centrale che fa da controllore e smistatore. Tutti gli altri nodi per comunicare fra loro devono passare dal nodo principale. L'unico svantaggio di questa topologia è che se non funziona il nodo centrale di conseguenza tutti gli altri saranno isolati.

Nella topologia completamente connessa tutti i nodi sono collegati tra loro.

Nella topologia a maglia ciascun nodo è connesso con almeno un altro della rete.

In base allo loro estensione le reti si possono suddividere in reti locali e reti geografiche.

Reti locali

Le reti locali (LAN) sono reti dalla superficie ridotta. Essendo limitate le distanze tra i nodi, le reti locali offrono velocità di trasmissione molto elevate con tassi di errore molto bassi. Le modalità di accesso vengono chiamate protocolli di trasmissione e rappresentano le norme che i nodi devono rispettare per utilizzare il canale trasmissivo,stabiliscono inoltre alcune norme per una buona comunicazione e un linguaggio comune. I protocolli forniscono informazioni su come evitare e correggere gli errori.

Protocolli

Il modello di riferimento ISO-OSI organizza le regole definite dai protocolli in 7 livelli: livello fisico di collegamento di rete di trasporto di sessione di presentazione e di applicazione

Per ogni livello esistono diversi protocolli:

Ø  Nel protocollo a passaggio di gettone una sequenza di bit vengono fatti circolare lungo l'anello da un nodo all'altro e rappresenta il diritto di trasmettere. Ogni dispositivo, a turno, lo riceve e se non deve trasmettere alcun messaggio lo passa al nodo successivo. Se invece deve inviare un messaggio deve trattenere il gettone, immettere sulla rete il proprio messaggio specificando l'indirizzo del nodo a cui è destinato e trasmetterlo.

Ø  Nel protocollo con contenitore di messaggi: circolano un certo numero di contenitori. Ogni volta che un nodo riceve un contenitore lo esamina per vedere se contiene un messaggio per lui. Se è così preleva il messaggio liberando il contenitore o vi inserisce al suo posto un messaggio di risposta. Se un nodo vuole inviare un messaggio dovrà attendere l'arrivo di un contenitore vuoto.

Ø  Nel protocollo di accesso a contesa,i messaggi vengono trasmessi liberamente sul canale senza controllo. Se allo stesso tempo altri nodi hanno effettuato delle trasmissioni, verrà rilevata una collisione. I  nodi interessati interromperanno l'invio e i messaggi dovranno essere ritrasmessi. Meno collisioni si verificano e più efficiente è l'uso della rete.

Ø  Nel protocollo a diffusione di testimone ogni nodo,prima di trasmettere, " ascolta" sulla linea per vedere se c'è già una trasmissione. Se il canale non è libero si aspetta, altrimenti si effettua la trasmissione. Per fare questo si invia sul canale un pacchetto di "prova". Se non si verificano collisioni vuol dire che il canale è libero.

Lavorare in rete vuol dire poter inviare messaggi e dati tra un nodo e un altro.

Nei sistemi client/server* un computer  viene adibito a "server" mentre gli altri elaboratori vengono chiamati "client".

Si definisce server un nodo che mette a disposizione degli altri nodi una o più risorse hardware e software,mentre si definisce client un nodo che fa uso delle risorse messe a disposizione da altri nodi. Nei sistemi peer-to-peer ogni elaboratore può essere allo stesso tempo sia client che server.

Reti geografiche

Le reti geografiche sono formate da due sottoreti: la rete d'accesso che permette all'utente di collegarsi alla rete tramite i nodi di accesso e la rete di trasporto, i cui nodi chiamati nodi di transito hanno il compito di far circolare i dati da un'estremità all'altra della rete. Nelle reti geografiche non si fa uso di linee dedicate come nella LAN ma di linee commutate.

Linee dedicate e commutate

Le linee dedicate sono collegamenti fissi che esistono tra due nodi della rete. Queste linee vengono utilizzate quando le reti locali hanno la necessità di scambiare dati a grande velocità.

La linea commutata può essere utilizzata da nodi diversi in momenti diversi e con modalità diverse. Quando due nodi smettono di comunicare la linea da loro usata viene rilasciata e quindi altri nodi possono usufruire della linea.

Esistono diversi tipi di commutazione:

v Commutazione di circuito: dove per ogni chiamata deve essere stabilito un percorso tra i nodi interessati al colloquio. In questo caso la comunicazione avviene in 3 fasi:

connessione: l'utente fornisce le indicazioni per attivare il percorso e vengono individuati eventuali nodi intermedi;

scambio dati: avviene lo scambio delle informazioni utilizzando il percorso definito;

disconnessione: vengono rilasciate le risorse occupate.

v Commutazione di messaggio:con la quale si stabilisce un percorso che collega il nodo di partenza al nodo di destinazione tramite nodi intermedi. Si creano pezzi di circuito momentanei tra un nodo e l'altro man mano che il messaggio passa, mentre le parti già utilizzate sono disponibili per le altre comunicazioni. La scelta di un percorso di un messaggio può avvenire in modo fisso o in base al traffico sulla rete. Nel secondo caso una volta inviato il messaggio viene scelto il pezzo di linea più libera man mano che sorge la necessitò di creare di volta in volta collegamenti tra due nodi intermedi.

v Commutazione di pacchetto: nella quale i messaggi vengono strutturati in pacchetti costituiti da un certo numero di bit. Ogni pacchetto contiene l'indirizzo di destinazione, il riferimento al messaggio di origine e il numero progressivo al suo interno, trovandosi libero sulla rete di effettuare il percorso più conveniente per raggiungere la destinazione. I pacchetti viaggiano parallelamente tra loro.

Nomi

Per poter inviare un messaggio è necessario conoscere il nome (o l'indirizzo) del nodo di destinazione. Ogni risorsa di un sistema di elaborazione ha un nome ed esistono nomi locali e globali. I primi si riferiscono alle risorse locali di ogni singolo nodo, mentre i secondi si riferiscono alle risorse connesse all'insieme di tutti i nodi della rete.

Ad ogni computer delle rete viene assegnato un identificatore univoco.

Per creare un nome globale si farà precedere il nome locale dal nome del computer a cui appartiene.

Applicazioni telematiche

Alcune delle applicazioni basate sulla telematica che vengono utilizzate quotidianamente sia nel lavoro che nella vita privata sono:

  Teletext: che consiste nella diffusione di informazioni di carattere generale attraverso il segnale televisivo. Vengono trasmesse ine di 24 righe per 80 colonne in modo sequenziale e continuo. Il ricevitore può essere un televisore con adattatore e telecomando, con il quale l'utente sceglie la ina da visualizzare. Questo servizio chiamato 'videografia diffusa' è realizzato in Italia dalla Rai.

  Teleconferenza: sono sistemi che offrono la possibilità di svolgere riunioni telematiche tra gruppi di utenti collocati in località differenti,scambiandosi in tempo reale dati e messaggi.

  Chat: è un'applicazione che permette a due o tre interlocutori di scambiarsi messaggi scritti che compaiono sul video dell'altra persona nel momento stesso in cui viene digitato.

  Videoconferenza: in questo caso 2 o più utenti dialogano scambiandosi immagini e voci. Queste applicazioni consentono anche lo scambio di dati senza richiedere l'uso del computer. Due diverse implementazioni sono il videotelefono (orientata al dialogo fra due persone)  e la multiconferenza (può essere effettuata fra più postazioni).

  Joint editor: è un sistema che permette a più utenti di operare in modo condiviso su uno stesso documento. Deve poi permettere la visualizzazione condivisa. Il livello più complicato è comunque quello relativo alle modifiche: le modifiche apportate dall'utente abilitato devono essere riportate, in real-time, sugli schermi degli altri utenti.

  Posta elettronica: (e-mail) permette agli utenti del sistema di scambiarsi messaggi anche se il destinatario non è collegato al computer. Il messaggio può essere inviato a singoli o a gruppi e può richiedere risposte o avvisi di risposta.

  Telemedicina:permette a medici e ricercatori sparsi in tutto il mondo di accedere tramite terminale ai database distribuiti soprattutto in ospedali e centri di ricerca.

  Bacheche elettroniche: si tratta di riunioni tra partecipanti diversi che hanno la possibilità di inviare messaggi e opinioni,visionare documenti ecc . le attività e gli interventi però non sono in tempo reale. Tali attività possono essere svolte in tempo diverso.

  Internet: è l'insieme di migliaia di reti collegate fra loro che consentono agli utenti di ogni singola rete di comunicare o utilizzare servizi  residenti su qualsiasi delle reti componenti. per accedere ad internet è necessario essere collegati con un calcolatore che fa parte della rete. Una volte collegati a un computer è possibile lavorarvi direttamente come se si fosse in locale. Si possono quindi visualizzare file, scriverli, trasferirli sul nostro pc.

  Intranet: permette di accedere alle informazioni interne dell'azienda creando un web locale, è un piccolo mondo internet isolato e con chiare delimitazioni, dedicato alla realtà dell'azienda.

  Home banking: offre la possibilità di collegarsi all'elaboratore della propria banca tramite il proprio computer. È possibile accedere informazioni di tipo generale, o richiedere informazioni sul proprio conto corrente. Questi servizi vengono svolti da casa propria,o dall'ufficio utilizzando un computer, un modem e una linea telefonica.

  Commercio elettronico: è possibile accederci tramite modem o disponibili su internet. È possibile visualizzare i vari prodotti offerti con le caratteristiche, le immagini, i prezzi e le condizioni di amento. Se si è interessati è possibile effettuare direttamente anche l'ordine via computer (es. e-bay).

  EDI: viene utilizzato quando si devono inviare ordine e fatture tra un cliente e fornitore ,è possibile trasferire via modem solo i dati relativi all'ordine. L'ordine potrà essere eventualmente stampato presso il fornitore evitando problemi di eccessivo passaggio di carta. È possibile fare la stessa cosa per l'invio delle fatture.

  Formazione a distanza: con il quale lo studente può accedere al materiale preparato dal docente, quando lo desidera, è può effettuare le prove e i test in vari momenti, ponendo i propri risultati in apposite directory. A sua volta il docente può esaminare in momenti diversi le prove degli studenti.  Lo scambio di messaggi con richieste di chiarimenti e spiegazioni può avvenire tramite posta elettronica.