Tecnología de la comunicación
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  • 1. TECNOLOGÍAS DE LA COMUNICACIÓN Lorenzo Agudo García Departamento de Tecnología Ies Cencibel (Villarrobledo)
  • 2. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) ÍNDICE1. Introducción Conceptos básicos ---------------------------------------------------------------------- pág 3 Evolución de las telecomunicaciones---------------------------------------------- pág 3 Clasificación según el canal----------------------------------------------------------- pág 10 Parámetros del canal-------------------------------------------------------------------pág 102. Medios de transmisión Tipos de medios de transmisión alámbrica---------------------------------------pág 10 Tipos de ondas----------------------------------------------------------------------------pág 13 Señales analógicas u ondas------------------------------------------------------------pág 143. 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 284. Control y protección de la información Importancia---------------------------------------------------------------------------------pág 315. Futuro de las telecomunicaciones Futuro----------------------------------------------------------------------------------------pág 326. Bibliografía Bibliografía---------------------------------------------------------------------------------pág 32 2
  • 3. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) 1. IntroducciónConceptos básicosLa comunicación consiste en la transmisión de una información de un emisor hacia unreceptor.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 permitenutilizarlos. 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 códigosmás utilizados para establecer la comunicación entre los seres humanos.• Contexto: Relación que se establece entre las palabras de un mensaje y que nosaclaran y facilitan la comprensión de lo que se quiere expresar. Si el emisor y elreceptor están lejos uno del otro, se habla de comunicación a distancia otelecomunicación.Un cuerpo que tiene energía puede provocar cambios, pero el cambio puedeproducirse o no.En este aspecto la energía podría compararse con el dinero (Una persona que tienedinero puede provocar cambios, pero la persona puede gastar el dinero o no).Evolución de las telecomunicacionesEn la antigüedad la comunicación a distancia se limitaba al correo postal.A partir del siglo XIX empieza el desarrollo acelerado de las telecomunicaciones cuandolos mensajes se empiezan a transmitir a través de la corriente eléctrica, mediante eltelégrafo primero y el teléfono después.Más adelante se desarrolló la comunicación a través de ondas electromagnéticas, queviajana mayor velocidad que la corriente eléctrica, que no necesitan de cables para sutransmisión y que se pueden transmitir en el espacio exterior. 3
  • 4. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Vamos a ver con más detalle como evolucionaron las telecomunicacionescentrándonos en los siguientes sistemas:• Correo postal. 4
  • 5. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)• Telégrafo. 5
  • 6. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)• Teléfono. 6
  • 7. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)• Radio. 7
  • 8. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)• Televisión. 8
  • 9. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)• Satélite. 9
  • 10. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Clasificación según el canalSegún la naturaleza del canal por el que se transmiten la electricidad o las ondas, lascomunicaciones pueden ser:• alámbricas si la información, que viaja en forma de corriente eléctrica o de ondas, setransmite a través de un cable.• inalámbricas si la información se transmite a través del aire o del vacío. Esto sólo esposible si la información viaja en forma de ondas, puesto que la corriente eléctrica sólose puede conducir mediante un cable.Parámetros del canalLos parámetros más importantes relativos al canal de transmisión de la informaciónson:- Su capacidad máxima o ancho de banda, es decir, la cantidad de datos que se puedentransmitir por ese canal por unidad de tiempo; si estamos hablando de un sistemadigital, 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 señaltiende a volverse más débil con la distancia. 2. Medios de transmisiónTipos de medios de transmisión alámbricaHemos visto que, cuando la señal se transmite de forma eléctrica, debe hacerlo através de un cable. También hay cables (de fibra óptica) que permiten la transmisiónde luz u ondas electromagnéticas.Existen diferentes tipos de cable; la elección de uno u otro depende de lo quetengamos que transmitir (corriente eléctrica o luz) y del riesgo de atenuación o deinterferencias en la señal.Los principales tipos son: a) Cable de par trenzado b) Cable coaxial c) Cable de fibra óptica 10
  • 11. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) 11
  • 12. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)TABLA- RESUMEN 12
  • 13. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Tipos de ondasPodemos distinguir dos tipos de ondas en las telecomunicaciones:• Ondas sonoras que se propagan a través del aire (o en algunos casos del agua), comola voz humana.• Ondas electromagnéticas que se propagan en el vacío y que se transmiten a lavelocidad de la luz, a 300.000 kilómetros por segundo.Estas últimas, las ondas electromagnéticas, son las que más interés revisten para lastelecomunicaciones.Existen diferentes tipos de ondas electromagnéticas, que se distinguen por sufrecuencia.El conjunto de todas ellas es el espectro electromagnético.El conjunto de las ondas EM, conocido como espectro, es muy amplio, desde unospocos Hz hasta ondas de frecuencias superiores a 1023Hz. El espectro se divide enbandas, a cada una de las cuales se le asigna un nombre en función de su longitud deondas. Las bandas que se utilizan habitualmente en las telecomunicaciones son lasondas de radio, las microondas, infrarrojos y luz visible. Pero existen otras bandas en elespectro, sobretodo en las altas frecuencias que cada vez se utilizan más encomunicaciones.A continuación podemos ver 2 cuadros del espectro electromagnético. 13
  • 14. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Señales analógicas u ondasSon perturbaciones que se propagan a través del espacio y a lo largo del tiempo y sonrepresentables por una función matemática continua en la que es variable su amplitudy periodo en función del tiempo. 14
  • 15. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Ejemplos de señales analógicas pueden ser la variación del volumen de un sonido, dela intensidad luminosa o del voltaje e intensidad eléctrica; también pueden serhidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas (ondas quenecesitan de un medio material para propagarse como las del sonido), etc.Y las más importantes para nuestro estudio, las ondas capaces de propagarse, no sólosi existe un medio material para hacerlo, sino que también se propagan a través delvacío: 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=vT 15
  • 16. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) 3. Sistemas de comunicacionesLa radioLa radio es un medio de comunicación que se basa en el envío de señales de audio através de ondas de radio.Es difícil atribuir la invención de la radio a una única persona. En diferentes países sereconoce la paternidad en clave local: Aleksandr Stepánovich Popov hizo sus primerasdemostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis (Missouri), EstadosUnidos y Guillermo Marconi en el Reino Unido.En 1895, en Italia, un joven de apenas 20 años, Guglielmo Marconi, recibía a través deldiario la noticia de los efectos de las ondas electromagnéticas engendradas por unoscilador eléctrico inventado por Hertz.En 1896, Marconi obtuvo la primera patente del mundo sobre la radio, la patentebritánica 12039.La primera transmisión radiofónica del mundo se realizó en la Nochebuena de 1906,pero no fue hasta 1920 cuando comienzan las primeras transmisiones radiofónicaspara entretenimiento con una programación regular, ya que hasta entonces habíansido experimentales o sin la requerida continuidad. 16
  • 17. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) 17
  • 18. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)La radio es un medio de comunicación inalámbrico que permite transmitir sonidos.Actualmente, también muchas emisoras de radio transmiten a través de cable, peroparte de su difusión se sigue realizando por medios inalámbricos.ModulaciónPara transmitir una señal mediante ondas de radio es necesario adaptar dicha señalpara que pueda ser enviada.Cuanto mayor es la longitud de onda a enviar, mayor debe ser el receptor pararecibirla. De ahí la necesidad de adaptar (modular) las ondas al enviarlas. El proceso demodulación 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 mediopara“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 ondamodulada. Esta onda contiene la información y presenta frecuencias adecuadas paraque pueda ser transmitida y recibida. Cuando la señal modulada llega al receptor, espreciso realizar el proceso inverso, es decir, separa la portadora de la moduladora paraextraer la información. Este proceso se denomina demodulación. 18
  • 19. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)De los diferentes tipos de modulación vamos a destacar los dos másfrecuentes: • 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. 19
  • 20. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)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, lasradiaciones solares,… Los sistemas FM, al tener siempre la misma amplitud, limitan ybloquean las señales que superan la amplitud de la señal de radio; y como lasinterferencias que antes nombrábamos se suelen presentar como “saltos” de amplitudmayores que la señal de radio, al limitarlas, se evita la interferencia. La AM, al ser deamplitud variable, no puede utilizar ese sistema para bloquearlas y por eso se oyepeor.El teléfono fijoEl teléfono es un dispositivo de telecomunicación diseñado para transmitir señalesacústicas por medio de señales eléctricas a distancia. Durante mucho tiempoAlexander 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 enpatentarlo. Esto ocurrió en 1876. El 11 de junio de 2002 el Congreso de Estados Unidosaprobó la resolución 269, por la que se reconocía que el inventor del teléfono habíasido Antonio Meucci, que lo llamó teletrófono, y no Alexander Graham Bell. En 1871Meucci sólo pudo, por dificultades económicas, presentar una breve descripción de su 20
  • 21. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)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. 21
  • 22. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) 22
  • 23. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)El teléfono móvilEl terminal de telefonía móvil funciona básicamente como un aparato emisor yreceptor de radio que trabaja con dos frecuencias distintas, una para emitir y otra pararecibir información.Dicha información no es solamente la voz humana, sino mensajes de texto o cualquiertipo de comunicación que se pueda transformar en una onda electromagnética. Unared de estaciones de ondas de radio recoge o reenvía la información dentro de unadeterminada área, es decir, le proporciona cobertura. En áreas contiguas, funcionanotras estaciones que trabajan con distintas frecuencias. A su vez, estas estacionesreciben o envían información a una central.Las estaciones y las centrales pueden ser terrestres o estar situadas en satélitesartificiales, en función de lo cual hablaremos de telefonía móvil terrestre o telefoníamóvil por satélite.La telefonía móvil utiliza el sistema celular, en el dibujo se puede ver el siguientesistema, las antenas se solapan unas con otras, para evitar zonas que no hayacobertura.El conjunto de todas las celdas de una red forman la zona de cobertura. Así mismo, losterminales 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: latransmisión analógica y la digital. Tanto la telefonía móvil como la telefonía fijapueden usar ambos sistemas para transportar la señal. Así, podemos hablar detelefonía analógica fija y móvil, y de telefonía digital fija y móvil.Servicios de la telefonía móvilSMS (Short Message Service), EMS (Enhanded Multimedia Service), MMS (MultimediaMessaging Service), Videomensaje, Videollamada, Navegación Internet, Chat,Noticias, etc. 23
  • 24. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)La televisiónLa televisión es un sistema para la transmisión y recepción de imágenes enmovimiento y sonido a distancia.Existen diferentes sistemas según sea su transmisión: 24
  • 25. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Ejemplos de transmisión 25
  • 26. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Además, algo importante que hay que considerar es el tipo de receptor de televisión.Las primeras transmisiones regulares de televisión se efectuaron hacia 1937. Desdeentonces hasta ahora la tecnología empleada en los receptores ha cambiadosustancialmente.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 ordenadorencendido, 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, veríamosque cada punto de luz está formado por tres puntos de colores verde, rojo y azul. Elpunto que forman cada uno recibe le nombre de luminóforo. En el televisor, lapantalla está dividida en una retícula de puntos, cada uno formado por tresluminóforos se color. Si se mira desde cierta distancia, el conjunto de los tresluminóforos se ve como uno solo, y el color resultante de ese punto depende d lacantidad de iluminación de la zona roja, azul o verde. Así, un color verde puro seconsigue apagando los puntos rojo y azul. Un color amarillo, encendiendo el azul y elverde. Estos colores también se pueden encender más o menos intensamente, con loque se distinguen distintos tonos y matices. Y el sonido se transmite como una se deradio en FM.Funcionamiento 26
  • 27. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)• Televisores TFT o LCD.Cada píxel está dividido en los tres colores básicos, en función de la intensidad que loscolores dan a los píxeles se forma el color de la pantalla.• Televisores de plasma. 27
  • 28. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Comunicación vía satéliteDebido a la importancia adquirida por la comunicación vía satélite, se estudiará comocaso aparte, no siendo un medio de comunicación propiamente dicho, también se veráel funcionamiento de u GPS.Las ondsa se desplazan en línea recta, lo que impide que puedan llegar muy lejosdebido a la esfericidad de la Tierra. Por eso, de esta forma sólo podemos enviar ondasa corta distancia. Para enviarlas a largas distancias hemos de utilizar la capacidad detodas las ondas para reflejarse. Las ondas atraviesan las capas bajas de la atmósfera yse 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 laionosfera, 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 ypueden llegar a salir al espacio. Por eso para reflejar estas ondas de mayor frecuenciaes necesario disponer de satélites. Así, las emisiones de ondas ultracortas y demicroondas, necesitan comunicaciones vía satélite. En este tipo de comunicaciones, sedistinguen 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. 28
  • 29. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo) 2) Elemento espacial. Los satélites que actúan como repetidor de la señal, y, a veces, amplificadores de lamisma. Se ponen en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan fuera de laatmósfera a distancias relativamente próximas al Tierra y utilizan placas solares paraproveerse de energía. La mayor parte de los satélites de comunicación se sitúan enórbitas geoestacionarias, situadas sobre el ecuador. Un satélite situado en una órbitageoestacionaria tarda en dar una vuelta alrededor de la Tierra un día entero por lo quesiempre 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 laTierra. 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. 29
  • 30. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Sistemas de localización por satélite. GPS (Global Positiononing System).Un sistema de localización por satélite sirve para localizar o posicionar con la mayorexactitud posible un receptor determinado. Para realizar esa operación de localizacióny determinación de un punto en la Tierra, se requiere que al menos cuatro satélitesemitan su señal de posición en el espacio. Cada satélite transmite su posición y la horaexacta a un receptor terrestre de forma periódica, miles de veces por segundo. Inclusoestando el receptor en movimiento, el sistema de satélites seguirá ofreciendo datos desu posición, que combinados permiten conocer la velocidad de movimiento delreceptor. Conociendo el tiempo que tarda en llegar la señal, se puede conocer ladistancia 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). 30
  • 31. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)El sistema GPS tiene multitud de aplicaciones, aparte de la de atender llamadastelefónicas: • 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 informaciónImportanciaPuesto que la tecnología que permite las comunicaciones públicas (radio, televisión)son ondas electromagnéticas, muy semejantes a las empleadas en la comunicaciónprivada (teléfono), las conversaciones llevadas a cabo por un teléfono móvil puedenrecibirse con un dispositivo no mucho más sofisticado que un aparato convencional deradio. 31
  • 32. Departamento de Tecnología IES Cencibel (Villarrobledo)Las conversaciones telefónicas están protegidas por el derecho a la intimidad, que sólopuede vulnerarse mediante una orden judicial en el caso de que su escucha favorezcala investigación de la policía o las fuerzas de seguridad del estado. De no darse esecaso, 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 telecomunicacionesEn la actualidad, la información electrónica llega hasta nosotros a través de diversosmedios: televisión, módem, telefonía móvil, etc. Sin embargo, los avances tecnológicosactuales hacen prever que, en un futuro cercano, todos estos canales de informaciónpuedan quedar reducidos a uno o dos. El mismo sistema con el que vemos latelevisión 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 electrónicoo a otros servicios de Internet. 6. Bibliografía-Apuntes CENICE 4º ESO. 2007-Apuntes IES La Aldea. Departamento de Tecnología. 2007 32