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Apuntes 4º Sistemas Comunicación
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Apuntes 4º Sistemas Comunicación

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Apuntes sobre sistemas de comunicación para 4º ESO

Apuntes sobre sistemas de comunicación para 4º ESO

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  • 1. Tecnología 4º ESO Tema: Sistemas de comunicación 1.- Comunicación inalámbrica El concepto de comunicación inalámbrica hace referencia a la transmisión de información sin necesidad de que entre el emisor y el receptor haya un tendido de cableado que haga de unión física entre ambos y que sirva de soporte a la información. La comunicación inalámbrica se lleva acabo a través de ondas electromagnéticas. 1.1.- Elementos de una transmisión inalámbrica • Transmisor o estación transmisora: es el conjunto de elementos que tratan la señal de información y la adaptan para ser transmitida por el espacio mediante una antena. • Receptor o estación receptora: es el conjunto de elementos que recogen la señal de información y la adaptan para ser entendida 1.2.- Perturbaciones en la señal A medida que se propaga por un medio, es posible que la señal se modifique o se degrade antes de llegar al receptor. La pérdida de calidad de la señal puede deberse a las siguientes causas: • Ruido: es toda señal que no forma parte del mensaje original pero que se inserta en él durante su trayecto. Se debe a distintas causas, como las perturbaciones eléctricas o las interferencias con otras señales. • Atenuación: consiste en la disminución, con la distancia, de la energía de la señal. Para evitarla, se utilizan repetidores y amplificadores que garantizan que la señal tenga la energía suficiente como para ser captada por el receptor. • Distorsiones: las señales suelen estar compuestas de varias frecuencias. Como en los medios guiados la velocidad de propagación de la señal varía con la frecuencia, los diferentes componentes de la señal llegan en instantes diferentes al receptor
  • 2. 2.- Concepto de ondas electromagnéticas Una onda es una perturbación de alguna propiedad de un medio que se propaga transportando energía. La característica fundamental de las ondas es que este transporte de energía no implica un transporte de masa. La principal característica de las ondas electromagnéticas es que (a diferencia de las ondas mecánicas como el sonido) no necesitan un medio físico para propagarse y pueden hacerlo a través del vacío. 2.1.- Magnitudes de una onda • Amplitud: Variación máxima de desplazamiento de la onda respecto a la posición de equilibrio. Una onda con una amplitud pequeña tiene menos energía que una con una amplitud grande (A, metro) • Longitud de onda: Espacio recorrido por la onda en ciclo completo ( λ , metro) • Periodo: Tiempo que tarda la onda en hacer un ciclo completo ( T, segundos) • Frecuencia: Es el número de veces que la onda se repite en un segundo ( f= 1/T, Herzios). Las ondas electromagnéticas se clasifican por su frecuencia , dando lugar al espectro electromagnético • Velocidad de propagación: Las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio a la velocidad de la luz ( c= 300.000 km/s). La velocidad de propagación se define como c= λ . f ; dado que “c” es una constante, la longitud de onda de señales de alta frecuencia es corta; en cambio, las señales de baja frecuencia tienen una longitud de onda mayor La energía que transporta una onda depende de su frecuencia; cuanto mayor sea la frecuencia de una onda tanto es mayor es la energía que transporta
  • 3. 3.- Modulación Para realizar una radiocomunicación es necesaria la modulación de las señales. La modulación es la unión en una única onda de dos tipos de señales: • Señal moduladora: es la señal que contiene la información. • Señal portadora: es la señal radioeléctrica que se propaga por el espacio. Es una onda de alta frecuencia capaz de recorrer grandes distancias sin padecer atenuación. Los tipos de modulación más frecuentes son: • Modulación por amplitud (AM): se modifica la amplitud de la onda portadora en función de la información de la señal moduladora. • Modulación por frecuencia (FM): se modifica la frecuencia de la onda portadora en función de la información de la señal moduladora.
  • 4. 4.- Telefonía móvil La telefonía inalámbrica es una tecnología que nos permite establecer comunicación telefónica aprovechando la transmisión por ondas electromagnéticas. El funcionamiento de la telefonía móvil se base en el concepto de redes celulares. 4.1.- Redes celulares: • Se precisa una red de antenas situadas de forma que el radio de acción de cada una de ellas cubra las necesidades de transmisión de la señal hasta que ésta se encuentre bajo el área de acción de otra antena. Todas estas zonas de influencia de las antenas forman la base de lo que se llaman redes celulares. • El área de influencia de cada antena es lo que se conoce como célula. Éstas pueden ser de distinto tipo en función de su tamaño: o Macrocélulas: son células de amplia área geográfica (33Km entre antenas) que se utilizan principalmente en zonas rurales. o Microcélulas: se utilizan en áreas geográficas más reducidas (entre 1,5 y 2km entre antenas). • Cada antena forma lo que se llama estación base (BS), de forma que cada grupo de BS se une a un elemento que gestiona la transmisión de señales de éstas, denominado controlador de estación base (BSC), que a su vez conecta con los centros de conmutación de servicios (MSC), que coordina todas las BSC y además permite la conexión con el sistema de telefonía no móvil (PSTN)
  • 5. 4.2.- Evolución de los teléfonos móviles • 1ª generación: eran sistemas analógicos y con terminales bastante voluminosos. Ofrecían poca cobertura y sólo transmitían voz. • 2ª generación: la tecnología GSM (10 Kbps), desde principios de los 90, permite la transmisión de voz y de datos a baja velocidad utilizando par ello tecnología digital. Introduce el envío de mensajes SMS. • 3ª generación: a partir del desarrollo de la tecnología WAP (entre 1 y 2 Mbps), los nuevos teléfonos permite la transmisión de todo tipo de comunicaciones: voz, datos, imágenes, vídeo, etc. Además los teléfonos WAP cuentan con un navegador que interpreta páginas escritas en una versión reducida del HTML, denominada WML • El futuro: se está trabajando en una cuarta generación basada en elevadas velocidades de transmisión (hasta 100 Mbps). Esta tecnología se denomina UMTS 5.- Comunicación vía satélite El funcionamiento genérico de los satélites es el siguiente: el emisor de señales en la Tierra envía la información al satélite, que, a su vez, la reenvía a un receptor de señales situado en otro punto de la Tierra
  • 6. Algunas consideraciones en la comunicación vía satélite: • Los satélites de comunicación son estaciones de radioenlance situadas en el espacio. Los satélites reciben señales de radio transmitidas desde la superficie, las amplifica y las retransmiten a la superficie. • Una estación terrestre que está bajo la cobertura de un satélite envía a éste una señal de microondas, denominada enlace ascendente (14 GHz). Cuando la recibe el satélite la retransmite a una frecuencia más baja para que la capture otra estación; esto es un enlace descendente (12 GHz) • La altura a la que se coloca un satélite depende de la misión que debe cumplir. Así, por ejemplo, los satélites encargados de fotografiar la superficie terrestre están situados, como máximo, a 1.000 km de altura, mientras que los satélites del sistema GPS están a más de 20.000 km de altura. 5.1.- Ventajas e inconvenientes de la comunicación vía satélite Ventajas: • Con la utilización de satélites, las características geográficas del lugar no suponen ningún problema. Los sistemas de satélites no dependen de líneas y conexiones físicas montadas a lo largo de la superficie de la Tierra, sino de estaciones terrestres ubicadas en diferentes lugares. • Las distancias entre las que se realiza la transmisión son ilimitadas Inconvenientes: • El coste del lanzamiento de un satélite es muy elevado. • En ocasiones, las comunicaciones pueden verse distorsionadas por tormentas solares • Debido a la enorme distancia que hay entre las estaciones terrestres y el propio satélite, y a pesar de que las señales se mueven a la velocidad de la luz, existe siempre un tiempo de retardo desde que se envía la señal hasta que ésta es recibida.
  • 7. 5.2.- Partes de un satélite: Elementos principales • La carga: parte del satélite que recibe, amplifica y retransmite las señales. • La plataforma: es el soporte de la carga. Provee de energía eléctrica y propulsión al satélite, además de incluir instrumentos de navegación. Subsistemas: • De estructuras: constituye el soporte físico. Se construye con metales muy ligeros que a la vez tienen gran resistencia. • De propulsión: compuesto de múltiples motores que sirven al satélite para realizar pequeñas correcciones y mantener los parámetros de la órbita • De control de orientación: permite al satélite saber constantemente dónde está y hacia dónde debe orientarse para que las emisiones lleguen a la zona deseada. • De potencia: consta de baterías que dotan de energía cuando la proveniente del sol no puede ser aprovechada • De telemetría, seguimiento y órdenes: es el encargado de establecer contacto con las estaciones terrestres
  • 8. 5.3.- Aplicaciones de los satélites Los satélites pueden tener, entre otras, las siguientes aplicaciones: • Ámbito militar: escucha y espionaje, localización de objetivos, comincaciones cifradas, guía de misiles, captación de imágenes, etc • Meteorología: predicción del tiempo atmosférico • Comunicaciones: telefonía móvil, radio y televisión vía satélite, Internet, etc • Investigación: evolución de la temperatura terrestre, contaminación atmosférica, estado capa de ozono, movimientos de de la fauna marina, observación astronómica, etc • Sistemas de posicionamiento: localización de coordenadas de puntos sobre la superficie de la Tierra 5.4.- Tipos de órbitas: • Orbitas elípticas (HEO): Son órbitas elípticas inclinadas unos 60º respecto al plano ecuatorial, con una distancia máxima de 42.000 km y una mínima de 500 km. • Orbita geoestacionaria (GEO): Son órbitas situadas sobre la línea del ecuador a una altitud de 35.786 km. En estas condiciones el satélite se mantiene en una posición fija con respecto a un punto concreto del planeta. Esta circunstancia hace que sean muy utilizados en cualquier tipo de comunicación. • Orbitas medias (MEO): situadas entre 10.000 y 20.000 km. Estos satélite son los utilizados para el sistema GPS • Orbitas bajas (LEO): situadas entre 700 y 2.000 km. Se emplean en telefonía
  • 9. 6.- Sistemas de posicionamiento global (GPS) El sistema de posicionamiento global, más conocido con las siglas GPS, permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, persona, etc. El sistema GPS (Global Positioning System) está formado por 24 satélites, divididos en seis planos orbitales de cuatro satélites cada uno. Cada uno de estos satélites da dos vueltas a la Tierra en un día. La distribución de estos satélites asegura que en cualquier parte de la Tierra y a cualquier hora se tenga visión directa de, al menos, cuatro satélites. El sistema GPS es propiedad del Gobierno de los Estados Unidos. 6.1.- Funcionamiento del GPS • Cuando encendemos el receptor GPS empezamos a captar y recibir las señales de los satélites (el receptor GPS no envía ninguna señal de radio, solo las recibe) • Una vez que el receptor GPS ha captado la señal de, al menos tres satélites, puede determinar la distancia hasta cada uno de ellos y calcular su propia posición en la Tierra mediante la triangulación de la posición de los satélites captados. La posición nos la presenta como Longitud y Latitud. • Si un cuarto satélite es captado, se muestra también la Altitud.
  • 10. 6.2.- Red Galileo • El sistema de navegación Galileo es una iniciativa europea para desarrollar un sistema de navegación por satélite basado en 30 satélites en tres planos orbitales a una altura de 23.222 km • Este proyecto está dirigido por la Unión Europea en estrecha colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA). • Se inició en 1999 y se estimaba su despliegue en 2005 y su fase operativa en 2008. Sin embargo estas estimaciones no se han cumplido y de momento su fase operativa se ha retrasado a 2011.

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