Clase 02 - Capa Fisica.pdf

Redes de Comunicacin Informtica

Unidad 2 Capa Fsica

Profesor: Daniel Forte Ingeniero en Informtica UCASal

Mail: [email protected]


Unidad 2 Capa Fsica

El Modelo OSI (International Standart Organization)

Andrew Tanenbaum Computer Networks


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Seal Sonora

William Stalling Comunicaciones y Redes de Computadoras


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Seal Electrica

Es la representacion del mensaje que se quire enviar, en este

caso el Sonido.

Como convertimos el Sonido en una seal Electrica?


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Mr. Trololo

Original

Metal

G. Hero

H. Potter

Ruido

You Tube: TrololoEduard Khill (Official High Quality Video) Trololo Metal Cover Trololo Guitar Hero Lord Trolldemort2 The Horror Version of Eduard Kihil TROLOLOLO


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Atenuacin

Ruido

La energa de una seal sonora decae con la distancia. La energa de una seal elctrica decae por la resistencia que le ofrece el medio utilizado.

Para zanjar grandes distancias se deben usar amplificadores intermedios

Es toda aquella seal distinta a la original que se agrega en la comunicacin entre el emisor y el receptor.

Hay que tratar por todos los medios posibles de que no ingrese. Si no es posible, hay que asegurarse que el ruido no tape a la seal (relacin seal / ruido)


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Ancho de banda

Es la diferencia entre la frecuencia ms alta y ms baja

de una determinada onda.

El trmino ancho de banda hace referencia a la capacidad

del medio de transmisin, cuanto mayor es el ancho de

banda, ms rpida es la transferencia de datos.

Por encima del ancho de banda las seales crean una

perturbacin en el medio que interfiere con las seales

sucesivas.


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Ancho de banda

Modem ADSL

2 Mbps

Modem Dialup 56 kbps

Enlace de

Fibra ptica 10Gbps


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Seal Digital

Solo pueden tener dos niveles o valores posibles.

En estas seales, la forma de la onda no necesariamente es

anloga a la informacin que se quiere transmitir.

La transicin del valor alto al valor bajo no se puede producir en cualquier momento


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Conversin Analgico - Digital

Muestreo:Tomarnmuestrasdelasealaconvertir Cuantificacin: Identificar el valor que posee la seal en ese punto Codificacin: Convertir el valor al sistema en el cual se va a transmitir


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Teora del muestreo de Nyquist

Una seal analgica puede ser reconstruida, sin error; de muestras tomadas en iguales intervalos de tiempo. La razn de muestreo debe

ser igual, o mayor; al doble del ancho de banda de la seal analgica".

La teora del muestreo define que para una seal de ancho de banda limitado, la frecuencia de muestreo, fm, debe ser igual o mayor que dos

veces su ancho de banda [BW] medida en Hertz [Hz].

fm 2BW

Cual es la mnima cantidad de muestras que debo tomar para

asegurarme que la seal analgica ser reconstruida sin error?


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Nyquist

Wikipedia


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Seal Digital

Ventajas:

Son mucho ms fiables al poder hacer chequeo y reconstruccin de la seal en el receptor.

Usan repetidores en lugar de amplificadores, por lo cual el ruido y otras perturbaciones no son acumulativos

Se aprovecha mejor el ancho de banda

Losdatossepuedenencriptar,porloquehaymsseguridad al enviar la informacin

No es necesario enviar toda la seal Muestreo


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Medios de Enlace

Guiados: Son aquellos medios de enlace en los cuales la onda posee un camino fsico que seguir (es como un riel para un

tren) Par trenzado Cable Coaxil Fibra ptica

No Guiados: Son aquellos medios de enlace en los cuales la onda viaja libremente por el medio, aunque se la oriente:

Ondas de Radio Microondas Satlites


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Medios de Enlace - Guiados

Por que Cobre?

Resistencia

Un elemento que no permite que circulen electrones por su cuerpoesunelementoqueposeealtaresistenciaalacirculacin de corriente. A alta escala, puede llegar a ser un

aislante (ej: cermica)

Conductancia

Un elemento que permite que circulen libremente los electronesporsucuerpoesllamadoconductor

Cuanto ms chica sea su resistencia propia (o cuanto ms grande sea su conductancia) mejor conductor es.


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Medios de Enlace

Por que Cobre?

Los cuatro metales de mejor conductividad son los detallados en el siguiente cuadro:

36 ALUMINIO

45 ORO

58 COBRE

60...62 PLATA

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA METAL


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Medios de Enlace

El Par Telefnico

Telefonica


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Cual usamos en Redes ?

UTP Unprotected Twisted Pair Par Trenzado no blindado

Categora 3 Son dos alambres aislados que se trenzan de manera delicada, cuatro de estos pares se agrupan en una envoltura

de plstico para su proteccin. (llegan hasta 16 Mhz)

Categora 5 Son similares a los de categora 3, pero poseen ms vueltas por centmetro, lo que resulta en una mejor diafona y en una

seal de mejor calidad para distancias ms largas. (llegan hasta 100

Mhz)



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Medios de Enlace

Guiados:

Cable Coaxil

Estos cables estn constituidos por dos conductores, uno interno o central por el que se trasladan las seales, y otro externo que lo rodea totalmente. El conductor central esta generalmente constituido por un alambre de cobre rojo recocido El aislamiento puede ser de polietileno compacto o espumoso. El conductor exterior est conformado por una trenza de alambre de cobre rojo recocido. Finalmente, el cobre tiene una vaina exterior de PVC (policloruro de vinilo) coloreado, segn la aplicacin.



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Medios de Enlace

Guiados:

Cable Coaxil

Tiene mejor blindaje que el par trenzado; por lo que puede

abarcar tramos ms largos a velocidades mayores,

Los ms utilizados son de dos clases:

50 Ohm para transmisin digital

75 Ohm Para transmision analgica y de CATV

La construccin y el blindaje lo hacen bastante inmune al

ruido, pero al igual que en el par trenzado de cobre, el ancho

de banda alcanzado depende de la longitud y calidad del

cable.

Los ms modernos alcanzan hasta 1 Gb.


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Medios de Enlace

Guiados:

Fibra Optica

Esta compuesta por un hilo de vidrio o plstico, que conduce la luz (generalmente esta luz es infrarroja y por lo tanto no es visible por el ojo humano). Dicha luz, modulada convenientemente, permite transmitir seales inteligentes entre dos puntos. La fibra ptica tienen dos capas, la central denominada ncleoyunaperifricallamadarecubrimiento. La relacin de dimetros es de aproximadamente 1/3.


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Medios de Enlace

Guiados:

Fibra Optica - Ley de Snell

Cuando un rayo de luz pasa por un medio a otro (por ejemplo de silicio fundido al aire) se refracta (dobla) en la frontera. El grado de refraxccin depende de las propiedades de los dos medios (en particular de sus indices de refraccin). Para angulos mayores a ciertos valores crticos; la luz se refracta nuevamente a la silice; y ninguna parte de el haz de luz escapa al aire. Por lo tanto un haz de luz que incide con un angulo mayor o igual que el angulocrticoquedaatrapadodentrodelafibraysepuedepropagar varios kilmetros sin perdida.


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Medios de Enlace

Guiados:

Fibra Optica - Ley de Snell

Wikipedia


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Medios de Enlace

Guiados: FO - Esquemas

Cubierta Exterior

Elemento de Refuerzo

Cubierta Interior

Miembro Central

Tubo

Compuesto Hidrfugo

del nucleo

CABLE PARA

TENDIDO URBANO E

INTERURBANO

Compuesto Hidrfugo

del tubo

s de relleno

Tubos conFibras

2,4 u 8 Fibras pticas

con proteccin primaria

pueden o no existir. Ver Anexo N2)(

Hilo de Rasgado

(fibras de aramida)

Telefonica


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Medios de Enlace

Guiados: FO - Uso


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Medios de Enlace

Guiados: Resumen



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Medios de Enlace

No guiados: Esquema de Radiofrecuencias



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Medios de Enlace

No guiados: Radio

Las ondas de radio son seales de baja frecuencia omnidireccionales,oseaviajanentodaslasdireccionesapartirde la fuente, por lo que no es necesario que el emisor y el receptor estn alineados. Pueden penetrar edificios sin problemas La potencia de la seal se va reduciendo a medida que se aleja Hay graves problemas de interferencias (lluvias, motores elctricos, etc.) Los gobiernos regulan sus frecuencias. Al aumentar la frecuencia, la onda comienza a viajar en lnea recta


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Medios de Enlace

No guiados: Microondas

Superando los 100 Mhz las ondas viajan en lnea recta y se enfocan en un haz estrecho. Utilizan una antena parablica (similar a las usadas por Direct TV) Las antenas (receptora y transmisora) deben estar alineadas. Pueden ponerse varios transmisores y varios receptores en fila, pero se debe tener en cuenta el espaciado entre ellas, ya que si es muy amplio la corteza terrestre puede interferir.A diferencia de las ondas de radio, las microondas no atraviesan los edificios. Si bien la onda puede estar bien enfocada, igual aparece un efecto de curvatura en el haz que hace que la seal llegue fuera de fase (desvanecimiento) Usan frecuencias altas (10 Ghz). Las ondas de 4 Ghz son absorvidas por el agua la unica solucin es interrumpir los enlaces afectados por la lluvia y enrutar la comunicacin por otra trayectoria


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Medios de Enlace

No guiados: Satelites

Consiste en grandes cilindros estabilizados por rotacin, con clulas solares dispuestas alrededor de la parte exterior del cilindro o en brazos extendidos, que suministran energa necesaria para el funcionamiento del satlite. Las antenas se encuentran instaladas en un extremo, sobre una estructura de orientacin fija, para asegurar que apunten siempre hacia la tierra. Los transpondedores y circuitos electrnicos asociados posibilitan el establecimiento de las comunicaciones. Un sistema de satlite consiste en realidad de cierto nmeros de transpondedores, adems de una estacin terrena maestra para controlar su operacin y una red de usuarios de estaciones terrenas, cada una de las cuales proveen las facilidades para transmisin y recepcin de trfico de comunicaciones a travs del sistema satlital. Para la correccin de la posicin se utilizan motores-cohetes comandados mediante telemetra desde estaciones terrestres.


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Medios de Enlace


Las comunicaciones por satlites son aquellas radiocomunicaciones que utilizan un satlite terrestre en rbita geosincroestacionaria, como punto medio para lograr la reflexin de las ondas electromagnticas, generadas por una estacin transmisora para enviarla a una receptora, situadas ambas en puntos geogrficos distantes, generalmente sin alcance visual. En la actualidad se utilizan satlites geoestacionarios, los cuales ubicados a una altitud aproximada 35.000 KM circundan el globo terrestre cada 24 horas. La Argentina utiliza un satlite que esta en la gama 6/4, es decir, que el enlace ascendente esta en la gama de los 6GHz, mientras el descendente est en los 4 GHz, con un ancho de banda de 500 MHz, repartidos en principio en 12 canales o transponders de 40 MHz, cada uno.


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Medios de Enlace




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Medios de Enlace


Andrew Tanenbaum Computer Networks Transmisin de datos y Redes de Comunicaciones Behrouz Forouzan


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Medios de Enlace

No guiados: Satelites Aplicaciones


Iridium: Idea de Motorola, ofrece un servicio de Telecomunicaciones en todo el mundo a travs de 77 (66) satlites de orbita baja que se comunican con dispositivos de bolsillo que ofrecen voz, datos, bsqueda de personas, fax, y navegacin en cualquier lugar del mundo (aire, tierra, mar) Los satlites estn a 750 Km. de la tierra en orbitas polares circulares.


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Medios de Enlace



Globastar: Servicio alternativo a Iridium, se basa en 48 satelites LEO sin retransmitir las llamadas de satelite a satelite como lo haca Iridium Utiiza un sistema de tubo doblado tradicional (ver esquema) La ventaja de este es que mucha de la complejidad del sistema queda en la Tierra donde es ms sencillo manejarla


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Red de Telefona Conmutada


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Telfono Funciones bsicas

Partes y funciones bsicas del sistema telefnico:

micrfono: convierte el sonido en seales elctricas

parlante: convierte las seales elctricas en sonido

transmisin: analgica (la conversin digital se realiza en la central, o en el sistema ISDN)

sealizacin: discado, llamada (timbre)

conmutacin: se produce en la central

facilidades especiales: Caller ID, rellamada, etc.


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Funcionamiento

La batera provee la corriente para producir la FEM que mueve el parlante

El micrfono y el parlante tenan la misma estructura, una bobina y un diafragma de hierro.

Circuito unidireccional

Microfono

(transmisor) Parlante

(receptor)

+ _

Bateria


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Sistema Telefnico

Estructura Sistema Telefnico:

Completamente Interconectada

Conmutador Centralizado Jerarqua de niveles

de Conmutadores


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RTC Esquema bsico


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Sistema Celular Esquema Basico

Transmisin de datos y Redes de Comunicaciones Behrouz Forouzan


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Tecnologa introducida comercialmente en Europa a principios de la dcada de los 80. Los sistemas de radio celular ofrecen largo alcance y utilizan potencias de transmisin ms altas que los sistemas inalmbricos tradicionales.


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Handoff.: Es el proceso de pasar una llamada de un canal de voz en una celda a un nuevo canal en otra celda o en la misma, a medida que el usuario se mueve a travs de la red. El manejo de estas transiciones es un factor vital para garantizar la continuidad de las comunicaciones tanto de voz como de imgenes y datos, caso en el que es muy crtica la prdida de informacin.


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Medios de Enlace


Transmisin de datos y Redes de Comunicaciones Behrouz Forouzan


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Multiplexacin

Cuando tenemos un medio que enlaza dos dispositivos con capacidad mayor que su trfico, podemos compartir ese medio.

Es similar al concepto de una tubera de agua, que lleva al mismo tiempo agua a varias casas separadas

La multiplexacin es el conjunto de tcnicas que nos permite transmitir simultneamente varias seales a travs de un solo medio.


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Multiplexacin

FDM

(Frequency Division Multiplexing

Multiplexacin por divisin de Frecuencia)

TDM

(Time Division Multiplexing

Multiplexacin por divisin del Tiempo)


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Multiplexacin FDM


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TDM

Maneja solo dispositivos y datos digitales se hace necesaria la conversin de analgico a digital en la central telefnica.

Se digitalizan con un dispositivo llamado CODEC el que produce una seal digital de 8 bits.

El Codec toma 8000 muestras por segundo (125 Micro seg. por muestra Teorema de Nyquist)

Este es el corazn del sistema telefnico moderno

PCM Pulse Codification Modulation

Los usuarios deben esperar su turno (Round-Robin), cada uno obtiene toda la banda a su debido momento.

Multiplexacin


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TDM

Un mtodo muy usado es el de

portadora T1.

Esta consiste en 24 canales de voz que se multiplexan juntos

Cada uno de los 24 canales inserta a la vez, 8 bits en el flujo de salida, 7 bits son los datos y uno es de control, con lo que se obtienen 7 x 8.000 = 56.000 bps de datos y 8.000 bps de informacin de sealizacin por canal.


Multiplexacin


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TDM

Cuando se utiliza un sistema T1 exclusivamente para datos, solo 23 de los canales llevan datos, el canal 24 lleva un patrn especial de sincronizacin que permite la recuperacin rpida en caso de que la trama pierda sincrona.

La TDM permite que se multiplexen varias portadoras T1 en portadoras de orden ms alto. En cada paso se agrega una pequea sobrecarga para entramado y recuperacin para el caso de que la sincronizacin entre el emisor y el receptor se pierda.


Multiplexacin


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Que pasa en la central telefnica?

Conmutacin de circuitos

Sistema telefnico

Conmutacin de paquetes

Redes de computadoras

Conmutacin


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Conmutacin

Conmutacin de circuitos

Sistema telefnico

Tiene la necesidad de establecer una trayectoria ANTES de que se pueda enviar cualquier dato, pero una vez establecido, no lo comparte con nadie.


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Conmutacin

Conmutacin de Paquetes

Redes de computadoras


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Esquema Internet

PC del Usuario

Modem Medios de conexin ISP: Proveedor de

Servicio de Internet

Servidores de Internet


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CATV

movistar

Algunos Medios de Tx usados hoy


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LiFi Consortium


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Temario Unidad 2 Capa Fsica

Seales

Sonora Elctrica Digital

Ancho de banda

Conversin

Analgico Digital Teorema de Nyquist

Medios de Enlace

Guiados (Par trenzado, coaxil, fibra ptica [Ley de Snell] )

No Guiados (Ondas de Radio, microondas, satelites, Celular)

Red de Telefona Conmutada Multiplexacion

FDM PDM

Conmutacin Circuitos

Paquetes


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Anexo


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Entrevista a Carl Sagan

http://www.lanacion.com.ar/1674829-carl-sagan-mi-intuicion-personal-es-que-no-estamos-solos

Profesor Sagan, usted tiene, entre otros, el privilegio de haber despachado la primera carta del planeta Tierra destinada a otras formas de vida inteligente.

Cules eran sus expectativas en el momento en que parti la Pioneer 10? Pens que recibira algn tipo de respuesta mientras estaba todava ac, en el mundo de los mortales, o, por el contrario, saba que pasaran algunas generaciones antes de que se pudiese establecer un primer contacto?

Cuando usted habla de algunas generaciones est pecando de apresurado. Piense, por ejemplo, que la Voyager I demorar unos 30.000 aos en llegar hasta Alfa Centauro, la estrella ms cercana a la Tierra. Ahora bien, como la Voyager ni siquiera vuela en direccin de Alfa Centauro tenemos que calcular que su viaje demorar en realidad mucho ms. Le dar otro ejemplo: la Pioneer 10, el objeto ms veloz que hemos lanzado hasta hoy, no penetrar en el sistema planetario de ninguna otra estrella hasta dentro de 10.000 millones de aos. Por supuesto que no es fcil familiarizarnos con estos nmeros o comprender cabalmente su verdadera dimensin, pero son nuestro marco de referencia obligatorio. Afortunadamente, disponemos de otros medios para enviar mensajes a travs del espacio. El ms eficiente, por ahora, son las ondas radiales que viajan a la velocidad de la luz, es decir, a unos 300.000 kilmetros por segundo. Sin embargo, yo no hablara de algunas generaciones porque no sabemos si, efectivamente, alguien va a respondernos ni cundo va a hacerlo. Ahora, antes de seguir adelante, quiero volver por un segundo a su pregunta para aclarar un detalle que considero importante. Yo le agradezco que me considere un pionero de los mensajes a los extraterrestres, pero me temo que eso no es verdad.


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-Bueno, es un dato que est en cualquier manual de astronoma contempornea. Fue usted quien dise los mensajes de las misiones Pioneer y Voyager y, hasta donde sabemos, sos son los primeros intentos cientficos que hizo la humanidad para comunicarse con otras formas de vida.

Los datos que usted cita son correctos, qu duda cabe, pero nuestro primer mensajero no ha sido el Pioneer sino la televisin. Sus emisiones viajan a la velocidad de la luz y hace varias dcadas que esas ondas se estn alejando de la Tierra. Si queremos ser rigurosos al hablar de los pioneros, debemos considerar a la televisin comercial y al radar militar en primer trmino. Naturalmente, la intencin de un programa de televisin no es provocar respuestas de algn lugar alejado del planeta, pero, de hecho, enva mensajes que pueden ser captados en cualquier punto de nuestra galaxia y aun fuera de ella. (Nota de la Redaccin: un ao luz equivale a 9,5 millones de millones de kilmetros.)

-Cree que alguien de ah afuera ha conseguido descifrar esos mensajes?

Es una pregunta interesante que me hago con frecuencia. Pero por ahora no tiene respuesta. Yo escrib una novela sobre ese tema que se titula Contact. En ella especulo con que las ondas televisivas del planeta son remitidas nuevamente a nosotros desde algn lugar lejano. Pero esto, por el momento, no es ms que ficcin.

http://www.lanacion.com.ar/1674829-carl-sagan-mi-intuicion-personal-es-que-no-estamos-solos

Entrevista a Carl Sagan

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