Tecnología de la comunicación

TECNOLOGÍAS DE LA

COMUNICACIÓN

Lorenzo Agudo García

Departamento de Tecnología

Ies Cencibel (Villarrobledo)

Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)

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ÍNDICE

1. Introducción

Conceptos básicos ---------------------------------------------------------------------- pág 3

Evolución de las telecomunicaciones---------------------------------------------- pág 3

Clasificación según el canal----------------------------------------------------------- pág 10

Parámetros del canal-------------------------------------------------------------------pág 10

2. Medios de transmisión

Tipos de medios de transmisión alámbrica---------------------------------------pág 10

Tipos de ondas----------------------------------------------------------------------------pág 13

Señales analógicas u ondas------------------------------------------------------------pág 14

3. Sistemas de comunicaciones

La radio--------------------------------------------------------------------------------------pág 16

La telefonía fija----------------------------------------------------------------------------pág 20

La telefonía móvil-------------------------------------------------------------------------pág 23

La televisión--------------------------------------------------------------------------------pág 24

Comunicación vía satélite. GPS. Sistema Galileo--------------------------------- pág 28

4. Control y protección de la información

Importancia---------------------------------------------------------------------------------pág 31

5. Futuro de las telecomunicaciones

Futuro----------------------------------------------------------------------------------------pág 32

6. Bibliografía

Bibliografía---------------------------------------------------------------------------------pág 32


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1. Introducción

Conceptos básicos

La comunicación consiste en la transmisión de una información de un emisor hacia un receptor. En todo proceso de comunicación existen los siguientes elementos: • Emisor: Persona que transmite algo a los demás. • Mensaje: "Información que el emisor envía al receptor. • Canal: Elemento físico que establece la conexión entre el emisor y el receptor. • Receptor: Persona que recibe el mensaje a través del canal y lo interpreta. • Código: Es un conjunto de signos sistematizado junto con unas reglas que permiten utilizarlos. El código permite al emisor elaborar el mensaje y al receptor interpretarlo. El emisor y el receptor deben utilizar el mismo código. La lengua es uno de los códigos más utilizados para establecer la comunicación entre los seres humanos. • Contexto: Relación que se establece entre las palabras de un mensaje y que nos aclaran y facilitan la comprensión de lo que se quiere expresar. Si el emisor y el receptor están lejos uno del otro, se habla de comunicación a distancia o telecomunicación. Un cuerpo que tiene energía puede provocar cambios, pero el cambio puede producirse o no. En este aspecto la energía podría compararse con el dinero (Una persona que tiene dinero puede provocar cambios, pero la persona puede gastar el dinero o no).

Evolución de las telecomunicaciones

En la antigüedad la comunicación a distancia se limitaba al correo postal. A partir del siglo XIX empieza el desarrollo acelerado de las telecomunicaciones cuando los mensajes se empiezan a transmitir a través de la corriente eléctrica, mediante el telégrafo primero y el teléfono después. Más adelante se desarrolló la comunicación a través de ondas electromagnéticas, que viajana mayor velocidad que la corriente eléctrica, que no necesitan de cables para su transmisión y que se pueden transmitir en el espacio exterior.


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Vamos a ver con más detalle como evolucionaron las telecomunicaciones centrándonos en los siguientes sistemas: • Correo postal.


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• Telégrafo.


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• Teléfono.


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• Radio.


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• Televisión.


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• Satélite.


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Clasificación según el canal

Según la naturaleza del canal por el que se transmiten la electricidad o las ondas, las comunicaciones pueden ser: • alámbricas si la información, que viaja en forma de corriente eléctrica o de ondas, se transmite a través de un cable. • inalámbricas si la información se transmite a través del aire o del vacío. Esto sólo es posible si la información viaja en forma de ondas, puesto que la corriente eléctrica sólo se puede conducir mediante un cable. Parámetros del canal

Los parámetros más importantes relativos al canal de transmisión de la información son: - Su capacidad máxima o ancho de banda, es decir, la cantidad de datos que se pueden transmitir por ese canal por unidad de tiempo; si estamos hablando de un sistema digital, el ancho de banda se mide en bytes/segundo. - Las distorsiones o interferencias con otras señales. -La atenuación que sufre la señal en su recorrido por dicho canal o medio. La señal tiende a volverse más débil con la distancia.

2. Medios de transmisión

Tipos de medios de transmisión alámbrica

Hemos visto que, cuando la señal se transmite de forma eléctrica, debe hacerlo a través de un cable. También hay cables (de fibra óptica) que permiten la transmisión de luz u ondas electromagnéticas. Existen diferentes tipos de cable; la elección de uno u otro depende de lo que tengamos que transmitir (corriente eléctrica o luz) y del riesgo de atenuación o de interferencias en la señal. Los principales tipos son:

a) Cable de par trenzado

b) Cable coaxial

c) Cable de fibra óptica


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TABLA- RESUMEN


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Tipos de ondas

Podemos distinguir dos tipos de ondas en las telecomunicaciones: • Ondas sonoras que se propagan a través del aire (o en algunos casos del agua), como la voz humana. • Ondas electromagnéticas que se propagan en el vacío y que se transmiten a la velocidad de la luz, a 300.000 kilómetros por segundo. Estas últimas, las ondas electromagnéticas, son las que más interés revisten para las telecomunicaciones. Existen diferentes tipos de ondas electromagnéticas, que se distinguen por su frecuencia. El conjunto de todas ellas es el espectro electromagnético.

El conjunto de las ondas EM, conocido como espectro, es muy amplio, desde unos pocos Hz hasta ondas de frecuencias superiores a 1023Hz. El espectro se divide en bandas, a cada una de las cuales se le asigna un nombre en función de su longitud de ondas. Las bandas que se utilizan habitualmente en las telecomunicaciones son las ondas de radio, las microondas, infrarrojos y luz visible. Pero existen otras bandas en el espectro, sobretodo en las altas frecuencias que cada vez se utilizan más en comunicaciones. A continuación podemos ver 2 cuadros del espectro electromagnético.


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Señales analógicas u ondas

Son perturbaciones que se propagan a través del espacio y a lo largo del tiempo y son representables por una función matemática continua en la que es variable su amplitud

y periodo en función del tiempo.


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Ejemplos de señales analógicas pueden ser la variación del volumen de un sonido, de la intensidad luminosa o del voltaje e intensidad eléctrica; también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas (ondas que necesitan de un medio material para propagarse como las del sonido), etc. Y las más importantes para nuestro estudio, las ondas capaces de propagarse, no sólo si existe un medio material para hacerlo, sino que también se propagan a través del vacío: son las ondas electromagnéticas (EM). Elementos de una onda

• El desplazamiento máximo de una onda se denomina amplitud (A).

• La distancia entre dos puntos consecutivos de la onda que se encuentran en el mismo estado de vibración se llama longitud de onda (λ). La longitud de onda corresponde a la separación existente entre dos valles y dos crestas consecutivas.

• El tiempo que tarda la onda en recorrer una distancia igual a la longitud de onda se denomina período (T).

• La magnitud inversa del periodo recibe el nombre de frecuencia (f) y se mide en hertzios (Hz): f = 1/T . La frecuencia representa el número de ondas que se propagan en un segundo.

• La onda se propaga a una velocidad (v). Si consideramos que las ondas se desplazan con velocidad constante, resulta que la longitud de onda es:

λ = v T


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3. Sistemas de comunicaciones

La radio

La radio es un medio de comunicación que se basa en el envío de señales de audio a través de ondas de radio. Es difícil atribuir la invención de la radio a una única persona. En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local: Aleksandr Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis (Missouri), Estados Unidos y Guillermo Marconi en el Reino Unido. En 1895, en Italia, un joven de apenas 20 años, Guglielmo Marconi, recibía a través del diario la noticia de los efectos de las ondas electromagnéticas engendradas por un oscilador eléctrico inventado por Hertz. En 1896, Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre la radio, la patente británica 12039. La primera transmisión radiofónica del mundo se realizó en la Nochebuena de 1906,

pero no fue hasta 1920 cuando comienzan las primeras transmisiones radiofónicas para entretenimiento con una programación regular, ya que hasta entonces habían sido experimentales o sin la requerida continuidad.


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La radio es un medio de comunicación inalámbrico que permite transmitir sonidos. Actualmente, también muchas emisoras de radio transmiten a través de cable, pero parte de su difusión se sigue realizando por medios inalámbricos. Modulación

Para transmitir una señal mediante ondas de radio es necesario adaptar dicha señal para que pueda ser enviada. Cuanto mayor es la longitud de onda a enviar, mayor debe ser el receptor para recibirla. De ahí la necesidad de adaptar (modular) las ondas al enviarlas. El proceso de modulación consiste en enviar dos ondas combinadas:

• Onda moduladora: de baja frecuencia (y gran longitud de onda) que contiene la información a transmitir.

• Onda portadora: que tienen una frecuencia alta (y una baja longitud) adecuada para la transmisión. Se suele conocer también con el nombre de radiofrecuencia debido a que la señal de la portadora se encuentra en el rango de las ondas de radio.

La onda portadora no contiene in formación, pero actúa como medio para“empaquetar” la información de la moduladora, que es la que se quiere enviar. Como superposición de las ondas portadora y moduladora se obtiene una señal onda

modulada. Esta onda contiene la información y presenta frecuencias adecuadas para que pueda ser transmitida y recibida. Cuando la señal modulada llega al receptor, es preciso realizar el proceso inverso, es decir, separa la portadora de la moduladora para extraer la información. Este proceso se denomina demodulación.


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De los diferentes tipos de modulación vamos a destacar los dos más frecuentes:

• Amplitud modulada (AM). Se utiliza la amplitud de la onda para transportar el audio: la amplitud de la portadora cambia, mientras que la frecuencia permanece constante.

• Frecuencia modulada (FM). La frecuencia de la onda portadora cambia en función de la amplitud y la frecuencia del audio: la amplitud de la portadora permanece constante.


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Cómo funciona un sistema de radio comunicación.

¿Por qué se oye mejor la FM que la AM?

Habrás escuchado en la radio que la AM tiene chisporreos de fondo, ruidos extraños, siseos, etc. Son las interferencias debidas a las emisiones de radios urbanas, las radiaciones solares,… Los sistemas FM, al tener siempre la misma amplitud, limitan y bloquean las señales que superan la amplitud de la señal de radio; y como las interferencias que antes nombrábamos se suelen presentar como “saltos” de amplitud mayores que la señal de radio, al limitarlas, se evita la interferencia. La AM, al ser de amplitud variable, no puede utilizar ese sistema para bloquearlas y por eso se oye peor.

El teléfono fijo

El teléfono es un dispositivo de telecomunicación diseñado para transmitir señales acústicas por medio de señales eléctricas a distancia. Durante mucho tiempo Alexander Graham Bell fue considerado el inventor del teléfono, junto con Elisha Gray. Sin embargo Bell no fue el inventor de este aparato, sino solamente el primero en patentarlo. Esto ocurrió en 1876. El 11 de junio de 2002 el Congreso de Estados Unidos aprobó la resolución 269, por la que se reconocía que el inventor del teléfono había sido Antonio Meucci, que lo llamó teletrófono, y no Alexander Graham Bell. En 1871 Meucci sólo pudo, por dificultades económicas, presentar una breve descripción de su


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invento, pero no formalizar la patente ante la Oficina de Patentes de Estados Unidos.

Meucci ideó su artilugio para comunicarse con sus compañeros del teatro de Florencia,

y lo perfeccionó para que su mujer enferma hablará desde su habitación.


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El teléfono móvil

El terminal de telefonía móvil funciona básicamente como un aparato emisor y receptor de radio que trabaja con dos frecuencias distintas, una para emitir y otra para recibir información. Dicha información no es solamente la voz humana, sino mensajes de texto o cualquier tipo de comunicación que se pueda transformar en una onda electromagnética. Una red de estaciones de ondas de radio recoge o reenvía la información dentro de una determinada área, es decir, le proporciona cobertura. En áreas contiguas, funcionan otras estaciones que trabajan con distintas frecuencias. A su vez, estas estaciones reciben o envían información a una central. Las estaciones y las centrales pueden ser terrestres o estar situadas en satélites artificiales, en función de lo cual hablaremos de telefonía móvil terrestre o telefonía móvil por satélite. La telefonía móvil utiliza el sistema celular, en el dibujo se puede ver el siguiente sistema, las antenas se solapan unas con otras, para evitar zonas que no haya cobertura.

El conjunto de todas las celdas de una red forman la zona de cobertura. Así mismo, los terminales son capaces de conectarse a otras redes de telefonía móvil, a la línea fija (utilizando centrales de conmutación) y a redes de datos como Internet. La transmisión a través de redes de telefonía emplea dos sistemas muy distintos: la transmisión analógica y la digital. Tanto la telefonía móvil como la telefonía fija pueden usar ambos sistemas para transportar la señal. Así, podemos hablar de telefonía analógica fija y móvil, y de telefonía digital fija y móvil. Servicios de la telefonía móvil

SMS (Short Message Service), EMS (Enhanded Multimedia Service), MMS (Multimedia Messaging Service), Videomensaje, Videollamada, Navegación Internet, Chat,

Noticias, etc.


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La televisión

La televisión es un sistema para la transmisión y recepción de imágenes en movimiento y sonido a distancia. Existen diferentes sistemas según sea su transmisión:


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Ejemplos de transmisión


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Además, algo importante que hay que considerar es el tipo de receptor de televisión. Las primeras transmisiones regulares de televisión se efectuaron hacia 1937. Desde entonces hasta ahora la tecnología empleada en los receptores ha cambiado sustancialmente. Podemos distinguir tres grandes grupos de tecnología diferentes: • Televisores de tubo de rayos catódicos.

Si nos acercáramos mucho a la pantalla de un televisor o a un monitor de ordenador encendido, veríamos que la superficie está formada por miles de pequeños elementos. Si nos fijáramos en una zona en la que se vea una imagen de color blanco, veríamos que cada punto de luz está formado por tres puntos de colores verde, rojo y azul. El punto que forman cada uno recibe le nombre de luminóforo. En el televisor, la pantalla está dividida en una retícula de puntos, cada uno formado por tres luminóforos se color. Si se mira desde cierta distancia, el conjunto de los tres luminóforos se ve como uno solo, y el color resultante de ese punto depende d la cantidad de iluminación de la zona roja, azul o verde. Así, un color verde puro se consigue apagando los puntos rojo y azul. Un color amarillo, encendiendo el azul y el verde. Estos colores también se pueden encender más o menos intensamente, con lo que se distinguen distintos tonos y matices. Y el sonido se transmite como una se de radio en FM. Funcionamiento


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• Televisores TFT o LCD.

Cada píxel está dividido en los tres colores básicos, en función de la intensidad que los colores dan a los píxeles se forma el color de la pantalla. • Televisores de plasma.


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Comunicación vía satélite Debido a la importancia adquirida por la comunicación vía satélite, se estudiará como caso aparte, no siendo un medio de comunicación propiamente dicho, también se verá el funcionamiento de u GPS. Las ondsa se desplazan en línea recta, lo que impide que puedan llegar muy lejos debido a la esfericidad de la Tierra. Por eso, de esta forma sólo podemos enviar ondas a corta distancia. Para enviarlas a largas distancias hemos de utilizar la capacidad de todas las ondas para reflejarse. Las ondas atraviesan las capas bajas de la atmósfera y se reflejan en la ionosfera, como se ve en la figura.

De esta forma vuelve a la tierra y si no es amplificada antes de ser reenviada a la ionosfera, se irá debilitando hasta extinguirse. Esto ocurre sólo con las ondas de radio. Las ondas más cortas o de mayor frecuencia son capaces de atravesar la ionosfera y pueden llegar a salir al espacio. Por eso para reflejar estas ondas de mayor frecuencia es necesario disponer de satélites. Así, las emisiones de ondas ultracortas y de microondas, necesitan comunicaciones vía satélite. En este tipo de comunicaciones, se distinguen dos tipos de elementos:

1) Elementos terrenos:

• Estaciones. Encargadas de recibir la señal del satélite y reenviarla a las distintas estaciones remotas.

• Antenas parabólicas. Las antenas que se utilizan para recibir y enviar las señales a los satélites son las denominadas antenas parabólicas. Su capacidad de emisión y recepción es mucho mayor que las de otros tipos de antenas.


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2) Elemento espacial.

Los satélites que actúan como repetidor de la señal, y, a veces, amplificadores de la misma. Se ponen en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan fuera de la atmósfera a distancias relativamente próximas al Tierra y utilizan placas solares para proveerse de energía. La mayor parte de los satélites de comunicación se sitúan en órbitas geoestacionarias, situadas sobre el ecuador. Un satélite situado en una órbita geoestacionaria tarda en dar una vuelta alrededor de la Tierra un día entero por lo que siempre está situado sobre la misma zona geográfica. Para un observador en Canarias, parecerá que el satélite esta situado siempre sobre Canarias sin moverse en el cielo.

Hay satélites pasivos que se limitan a recibir la señal y enviarla a otro satélite o a la Tierra. Pero hay satélites activos que adema de reenviar la señal, la amplifican. Existen varios tipos de satélite según sus orbitas LEO, MEO, GEO y HEO.


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Sistemas de localización por satélite. GPS (Global Positiononing System).

Un sistema de localización por satélite sirve para localizar o posicionar con la mayor exactitud posible un receptor determinado. Para realizar esa operación de localización y determinación de un punto en la Tierra, se requiere que al menos cuatro satélites emitan su señal de posición en el espacio. Cada satélite transmite su posición y la hora exacta a un receptor terrestre de forma periódica, miles de veces por segundo. Incluso estando el receptor en movimiento, el sistema de satélites seguirá ofreciendo datos de su posición, que combinados permiten conocer la velocidad de movimiento del receptor. Conociendo el tiempo que tarda en llegar la señal, se puede conocer la distancia del usuario a cada uno de los satélites y, con estos datos, por triangulación, deducir la posición del punto referido.

En 2007 había operativos dos sistemas:

• GPS (Global Positioning System), controlado por Estados Unidos. Es el más conocido y utilizado en la actualidad, y es el que ha prestado el nombre genéricoal resto de los sistemas. Está formado por 24 satélites que orbitan a 20.000 Km. de altura.

• GLONASS, desarrollado por Rusia que, como el americano, tiene origen militar.

• Otro sistema independiente de los anteriores y de tecnología europea es el sistema Galileo (fecha aproximada de entrada en vigor: 2012).


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El sistema GPS tiene multitud de aplicaciones, aparte de la de atender llamadas telefónicas:

• Localización de móviles, lo cual es muy útil en caso de accidentes, pérdida de personas en la montaña o en el mar, etc.

• Cartografiar y topografiar la superficie terrestre para actualizar mapas de gran precisión.

• Asistencia a la navegación, tanto aérea como marítima, ofreciendo en todo momento el sistema la posición del receptor a bordo, pudiéndose así seguirse el trayecto. También se usa, combinado con la cartografía digital, en los trayectos terrestres de vehículos.

• Y otras muchas más aplicaciones de apoyo y ayuda en diversas situaciones.

4. Control y protección de la información

Importancia

Puesto que la tecnología que permite las comunicaciones públicas (radio, televisión) son ondas electromagnéticas, muy semejantes a las empleadas en la comunicación privada (teléfono), las conversaciones llevadas a cabo por un teléfono móvil pueden recibirse con un dispositivo no mucho más sofisticado que un aparato convencional de radio.


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Las conversaciones telefónicas están protegidas por el derecho a la intimidad, que sólo puede vulnerarse mediante una orden judicial en el caso de que su escucha favorezca la investigación de la policía o las fuerzas de seguridad del estado. De no darse ese caso, la escucha y todavía más la difusión de conversaciones privadas va contra la ley, al igual que manipular o curiosear el teléfono móvil de otra persona sin su permiso.

5. Futuro de las telecomunicaciones En la actualidad, la información electrónica llega hasta nosotros a través de diversos medios: televisión, módem, telefonía móvil, etc. Sin embargo, los avances tecnológicos actuales hacen prever que, en un futuro cercano, todos estos canales de información

puedan quedar reducidos a uno o dos. El mismo sistema con el que vemos la televisión nos permitirá jugar con un videojuego o establecer una video conferencia. Quizá sea ese sistema el que nos de acceso a la world wide web, al correo electrónico o a otros servicios de Internet.

6. Bibliografía

-Apuntes CENICE 4º ESO. 2007 -Apuntes IES La Aldea. Departamento de Tecnología. 2007

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