Curso 2015-2016

Sistemas de Comunicación

Titulación: Código: Tipo:
Grado en Ingeniería Informática 21464 Optativa
Grado en Ingeniería Telemática 21978 Obligatoria 2º curso
Grado en Ingeniería en Sistemas Audiovisuales 22650 Optativa

 

Créditos ECTS: 4 Dedicación: 100 horas Trimestre: 1º

 

Departamento: Dpto. de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
Coordinador: Vanesa Daza
Profesorado:

Vanesa Daza, Alfonso Mart�nez
Idioma:

Vanesa Daza (CAT)

Nikolaos Makriyannis (ENG)

Alfonso Mart�nez (CAST)
Horario:
Campus: Campus de la Comunicación - Poblenou

 

Presentación de la assignatura

La asignatura Sistemas de Comunicaci�n (21978) es una asignatura obligatoria que se ofrece del Grado en Ingenier�a Telem�tica de la Universidad Pompeu Fabra. Consta de 4 cr�ditos ECTS y se imparte en el primer trimestre del segundo curso acad�mico.

Esta asignatura est� dividida en dos partes bien diferenciadas en lo referente a sus contenidos. Un bloque dedicado a la criptograf�a y otro chivo dedicado a las comunicaciones.

Durante el primer bloque se presentan los fundamentos y las aplicaciones principales de la criptolog�a. La criptolog�a es la ciencia de la comunicaci�n secreta. Tiene dos subcampos principales: la criptograf�a, que es la ciencia de la creaci�n de cifras secretas, y el criptoan�lisis, que es la ciencia de romper estas cifras. Estas herramientas criptogr�ficas ser�n fundamentales m�s adelante en otras asignaturas donde se estudie la seguridad en las comunicaciones. Hist�ricamente, la criptograf�a siempre ha tenido un papel especial en las comunicaciones militares y diplom�ticas y en los �ltimos a�os se ha convertido en esencial en el desarrollo de la sociedad de la informaci�n. Se requiere un dominio importante de herramientas aritm�ticas y de matem�tica discreta para entender los principales criptosistemas presentados durante el bloque.

Por otra parte, el segundo bloque tiene como objetivo principal la introducci�n de los conceptos fundamentales de un sistema de comunicaciones. Se explicar�n los conceptos b�sicos presentes en cualquier sistema de transmisi�n: cuantificaci�n, codificaci�n de fuente, modulaci�n, canal y ruido, filtros y desmodulaci�n. Hay que tener en cuenta que muchos de los conocimientos se impartir�n en otras asignaturas del grado con una estrecha relaci�n con Sistemas de Comunicaci�n. A pesar de no es un curso de matem�ticas b�sico para ingenieros, requiere tambi�n una buena base matem�tica para poder adquirir conocimientos de se�ales, transformadas de Fourier y de los principales axiomas de probabilidad.

Objetivos de aprendizaje

Los objetivos de aprendizaje a trav�s de los cuales la asignatura contribuye al logro de las competencias anteriores son:

    - Aplicar los conocimientos de matem�ticas a la ingenier�a (O1).
    - Aplicar el cifrado y la protecci�n de datos (O2).
    - Reconocer los algoritmos actuales de cifrado mediante criptograf�a de clave secreta (O3).
    - Reconocer los algoritmos actuales de cifrado mediante criptograf�a de clave p�blica (O4).
    - Reconocer los algoritmos actuales de cifrado y firma digital con criptograf�a de clave p�blica (O5).
    - Aplicar herramientas criptogr�ficas para transmitir datos de forma confidencial, �ntegra, autenticada y no repudiable (O6).
    - Describir el funcionamiento general de un sistema de comunicaciones anal�gico y digital, identificar sus diferentes componentes y explicar brevemente su finalidad (O7).
    - Identificar las ventajas de un sistema de comunicaciones digital hacia un anal�gico (O8).
    - Transformar la informaci�n de entrada anal�gica a digital mediante el formato de fuente (U9).
    - Calcular la relaci�n se�al a ruido en modelos de canal sencillos (O10).
    - Aplicar transformadas de Fourier para conocer la respuesta en frecuencia de diversas modulaciones anal�gicas y digitales (O11).
    - Utilizar el Octave como programa para analizar sistemas sencillos de comunicaciones y estudiar el impacto de diversos par�metros sobre el rendimiento del sistema (O12).

 

Prerequisitos

Para cursar esta asignatura se recomienda haber adquirido los conocimientos que se ofrecen en "Principios de Telecomunicaci�n".

 

Competencias

Competencias transversalesCompetencias espec�ficas

Instrumentales
1. Resoluci�n de problemas. 
2. Habilidad de b�squeda y la gesti�n de la informaci�n.
3. Capacidad de an�lisis y s�ntesis.

Interpersonales
4. Capacidad cr�tica y autocr�tica.

Sist�micas
5. Capacidad de aplicar con flexibilidad y creatividad los
conocimientos adquiridos y de adaptarlos a contextos y situaciones nuevas

1. Utilizar un programa de procesado matem�tico vectorial (Octave) para representar se�ales y simular etapas y elementos de un sistema de comunicaciones.
2. Poder explicar y visualizar en Octave el efecto de elementos simples de un sistema de comunicaci�n (modulaci�n y cuantificaci�n) en el tiempo y frecuencia
3. Determinar la relaci�n se�al a ruido de un sistema de transmisi�n.
4. Conocer los principales etapas para cuantificar y codificar como una secuencia de bits una fuente de informaci�n.
5. Conocer los fundamentos te�ricos de la criptograf�a cl�sica.
6. Conocer los fundamentos te�ricos de la criptograf�a moderna, tanto de clave compartida como p�blica.
7. Aplicar los conocimientos necesarios para implementar cifras de clave compartida y privada.
8. Definir las principales componentes y aplicaciones de la criptograf�a para garantizar confidencialidad, integridad, autenticaci�n y no repudio.

 

Evaluación

La evaluaci�n del curso est� basada principalmente en la evaluaci�n por competencias.

Se ha dise�ado un itinerario para la evaluaci�n del estudiante. El itinerario propone una evaluaci�n continua a trav�s de las actividades de aprendizaje propuestas en la asignatura. Por otra parte, un porcentaje de la evaluaci�n recae en una prueba final.

Se describe a continuaci�n con m�s detalles este itinerario.

Para el primer bloque, la nota final depende de los siguientes factores:
- Participaci�n y entrega de ejercicios en las sesiones de seminario (5%)
- Entrega de las pr�cticas en las sesiones de laboratorio (5%)
- Prueba parcial una vez finalizado el primer bloque (5%)
- Cuestionarios on-line no presenciales (5%)
- Prueba global final (30%)

Para el segundo bloque, la nota final depende de cuatro factores:
- Participaci�n y entrega de ejercicios en las sesiones de seminario (5%)
- Entrega de las pr�cticas en las sesiones de laboratorio (5%)
- Cuestionarios on-line no presenciales (5%)
- Prueba global final (35%)

A cada uno de los bloques se requiere un 50% de la calificaci�n de pr�cticas para poder superar el bloque correspondiente.

Hay que aprobar cada uno de los bloques con un 50% para poder superar la asignatura.

En julio s�lo ser� recuperable la prueba global para aquellos bloques que no hayan superado.

 

Contenidos

Bloque 1. Criptograf�a y criptoan�lisis:

Introducci�n y conceptos b�sicos
- Concepto de esteganograf�a. Limitaciones y riesgos.
- Conceptos de criptolog�a, criptograf�a y criptoan�lisis.
- Conceptos de confidencialidad, autentificaci�n, integridad y no repudio.
- Tipo de atacante: pasivo y activo.
- Conceptos de seguridad incondicional y seguridad computacional.

Criptograf�a de clave compartida cl�sica
- Cifras de transposici�n y sustituci�n simple.
- Cifras de sustituci�n polialfab�tico (Vigen�re, Vernam, M�quinas de Rotores).

Criptograf�a de clave compartida moderna
- Cifras de bloque (DES, AES)
- Cifras de flujo (RC4)
- Protocolos de autenticaci�n reto-respuesta basados ​​en cifras de clave compartida.
- Ataque del hombre a medio camino contra las cifras de clave compartida.

Criptograf�a de clave p�blica
- Funcionamiento de una cifra de clave p�blica.
- Fundamentos de aritm�tica modular.
- El problema de la factorizaci�n entera.
- La cifra RSA.
- El problema del logaritmo discreto.
- La cifra ElGamal.
- Firma digital en RSA
- Protocolos de autenticaci�n reto-respuesta basados ​​en cifras de clave p�blica.
- Ataque del hombre a medio camino contra las cifras de clave p�blica.

Bloque 2. comunicaciones

A. Introducci�n a las sistemas de comunicaciones:
    - Canales y ruido.
    - Elementos de un sistema de comunicaci�n.
    - Comunicaciones digitales y anal�gicas.
    - Modulaciones anal�gicas.
B. Concepto de modulaci�n.
C. Amplitud modulada.
D. Cuantificaci�n:
    - Cuantificaci�n escalar y vectorial.
    - Error de cuantificaci�n.
    - Ley A y Ley μ.
    - DPCM:
E. Codificaci�n diferencial por pulsos.
F. ADPCM.
    - DM:
G. Modulaci�n delta.
H. ADM.
I.  Modulaciones anal�gicas y digitales:
    - Concepto de modulaci�n.
    - Amplitud modulada.
J. Esquemas de modulaci�n y desmodulaci�n.
K. C�lculo de potencia.
L. Sobremodulaci�n y aliasing.
    - Frecuencia modulada.
    - Modulaciones digitales.

 

Metodología

Esta asignatura se llevar� a cabo mediante sesiones presenciales y sesiones no presenciales.

Las sesiones presenciales ser�n tanto sesiones de teor�a, sesiones de seminario como sesiones de laboratorio. Las sesiones de teor�a y de laboratorio tendr�n una duraci�n de dos horas, mientras que las de seminario de una hora.

En las sesiones de seminario se plantear�n uno o varios ejercicios que los estudiantes resolver�n en clase. Previamente los alumnos dispondr�n de material necesario para preparar la sesi�n. En alumnos deber�n preparar en avanzada los ejercicios propuestos por los profesores para discutirlos y corregirlos a clase. En algunas de las sesiones se pedir� la entrega de algunos ejercicios al inicio de la sesi�n (previamente se habr�n especificado cu�les).

En las sesiones de laboratorio los alumnos realizar�n en grupos peque�os ejercicios frente al ordenador implementando, tanto con un software criptogr�fico para analizar algunos criptosistemas como en el entorno Octave viendo ejemplos sencillos de sistemas de comunicaci�n. Los alumnos deber�n discutir los resultados obtenidos confrontando los razonamientos te�ricos simples. Un enunciado ser� distribuido en cada sesi�n el alumno entregar� su informe a trav�s de la plataforma Moodle.

Todo el material de la asignatura (diapositivas y enunciados) estar� disponible a trav�s del Aula Moodle de la asignatura en el Aula Global.

Puntualmente se programar�n sesiones no presenciales donde se realizar�n cuestionarios on-line a trav�s de la plataforma Moodle.

 

Recursos

En el aula Moodle de la asignatura el alumno podr� obtener la colecci�n de problemas correspondientes a las sesiones de seminarios.

A l�aula Moodle de l�assignatura, l�alumne podr� obtenir la col�lecci� de problemes de seminarios.