La comunicación de la información ha sido una necesidad humana desde la antigüedad. Ya en el s.XII a.C. los griegos comunicaban el resultado de algunas batallas mediante un sistema de antorchas que se situaban en lugares elevados. Después los romanos utilizaron un método semejante mediante torres telegráficas que enviaban señales de humo. Estos métodos eran demasiado costosos como para ser utilizados asiduamente y, además, era difícil enviar mensajes complejos.
El impulso definitivo vino en el siglo XIX de la mano del telégrafo eléctrico y el teléfono, y a partir de los primeros años del siglo XX, cuando gracias a ondas electromagnéticas se pudo comenzar a retransmitir la información mediante un equipo de radio o televisión.
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| Marconi y la telegrafía sin cable |
Los sistemas de comunicación
Para comprender cómo funcionan realmente muchos sistemas de comunicación, así como las diferentes posibilidades de instalación y configuración, es necesario conocer qué tipos de señales se manipulan, transmiten o reciben.
El espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas están formadas por campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre sí. Si nos fijamos en una de las ondas vemos que puede caracterizarse por su longitud de onda o su frecuencia, y su amplitud.
Dentro del espectro electromagnético existen unos intervalos de frecuencias especialmente aptos para la telecomunicación, y se corresponden con los de longitudes de onda larga (o de baja frecuencia).
El espectro de frecuencias radioeléctricas se encuentra dividido y ordenado de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Dentro de estas bandas de frecuencia están las asignadas a los servicios de radio y televisión:
La transmisión de las señales electromagnéticas se realiza mediante la reflexión de las ondas radioeléctricas en la ionosfera, o mediante satélites de telecomunicaciones.
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| Telstar. El primer satélite de telecomunicaciones |
La fibra óptica funciona como una guía de luz en la que la señal no se atenúa tanto como en el cobre, ya que en las fibras no se pierde información por refracción o dispersión de luz consiguiéndose así buenos rendimientos; en el cobre, sin embargo, las señales se ven atenuadas por la resistencia del material a la propagación de las ondas electromagnéticas. Además, se pueden emitir a la vez por el cable varias señales diferentes con distintas frecuencias. También se puede usar la fibra óptica para transmitir luz directamente.
Las comunicación auditiva
A diferencia de las ondas EM, las ondas sonoras son ondas mecánicas que precisan de un medio para transmitirse. El espectro audible se halla comprendido entre los 20 Hz (sonidos graves) y los 20.000 Hz (sonidos agudos). Sin embargo el desarrollo de la electricidad y posteriormente la electrónica permitió disponer de sistemas de comunicación de sonido a distancia. El primero fue el teléfono y posteriormente la radio.
El teléfono
El teléfono es, indudablemente, el invento por excelencia en el campo de la comunicación personal a distancia.
Como en el caso del equipo de amplificación de sonido, el teléfono basa su funcionamiento en la transformación de una señal acústica (la voz) en una señal eléctrica, la cual circula por los conductores correspondientes y, debidamente amplificado, se convierte en sonido en el punto de destino, gracias a un altavoz, que en este caso es un auricular. En el teléfono, pero, a diferencia del equipo de amplificación, el sonido va en dos sentidos. Como que esto solo es posible con dos cables, un dispositivo hace que, al hablar, el auricular no reproduzca la propia voz.
Los primeros teléfonos funcionaban con centrales manuales; hoy en día, pero, los abonados se comunican automáticamente a través de un sistema de redes urbanas, interurbanas e internacionales. Cada abonado dispone de un número y la conexión al resto de abonados se establece de forma automática.
La verdadera distinción entre sistemas telefónicos radica en el tipo de transmisión: analógica en forma de ondas moduladas o digital en forma de señales codificadas en ceros y unos. En el aparato emisor de un sistema digital, existe un mecanismo que mide la frecuencia y la amplitud de las ondas sonoras que se producen y las traduce a una secuencia de bits. El descodificador del aparato receptor lee esta información y reproduce la frecuencia de la voz.
Telefonía móvil
Mientras que la telefonía fija establece la conexión entre casas mediante un cable, la telefonía móvil la establece a través de ondas.
También encontramos ambas posibilidades en la telefonía móvil: la analógica y la digital. Los inconvenientes de la tecnología analógica (posibilidad de interceptar la señal, interferencias...) han sido superados gracias a la tecnología digital.
La tecnología que hay detrás de la telefonía móvil es compleja, pero el principio es sencillo. Se trata de dividir la zona geográfica que se pretende cubrir telefónicamente en pequeñas áreas o celdas. Una antena permite la comunicación entre los usuarios dentro de cada celda. En cada una se le asigna un conjunto de frecuencias, que son las que utilizarán los usuarios al telefonear dentro de esta área. Las celdas están comunicadas a través de repetidores y, a veces a través de la red general de telecomunicaciones.
La gran idea del sistema celular es la división de la ciudad en pequeñas células o celdas. Esta idea permite la re-utilización de frecuencias a través de la ciudad, con lo que miles de personas pueden usar los teléfonos al mismo tiempo. La compañía divide la ciudad en celdas. Las celdas son normalmente diseñadas como hexágonos. Cada celda tiene una estación base que consta de una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo de radio.
Paralelamente a la telefonía convencional (fija o móvil) comienzan a extenderse los sistemas de telefonía por Internet. Estos sistemas permiten conversar, en tiempo real, con personas que están en la otra punta del mundo con el mismo coste que una llamada local.
Primera generación 1G. La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979 y se caracterizó por se analógica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces era muy baja, tenían baja velocidad. En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division Multiple Access) y, además, la seguridad no existía. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Mobile Phone System).
Segunda generación 2G. La 2G llegó en 1990 y a diferencia de la primera se caracterizó por ser digital. EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía celular actuales. Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información más altas por voz, pero limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS. La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encriptación.
Generación 2.5 G. Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones pasaron en el 2001 por las redes 2.5G antes de entrar masivamente en la 3G. La tecnología 2.5G es más rápida, y más económica para actualizar a 3G. La generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta con más capacidades adicionales que los sistemas 2G, como: GPRS (General Packet Radio System), HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm entre otros.
Tercera generación 3G. La 3G se caracteriza por la convergencia de voz y datos con acceso inalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia y altas transmisiones de datos.
Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan altas velocidades de información y están enfocados para aplicaciones más allá de la voz como audio (mp3), video en movimiento, videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo por nombrar algunos.
Cuarta generación 4G. La principal diferencia con las generaciones predecesoras será la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbit/s en movimiento y 1 Gbit/s en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta a punta de alta seguridad que permitirá ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo coste posible.
La radio
La radiofonía, o simplemente radio, es un sistema de transmisión del sonido por el espacio. Antes de la aparición de la televisión, fue el medio de comunicación fundamental para la humanidad.
La radio se fundamenta en la emisión de ondas EM o Hertzianas. Las ondas EM son emitidas por los electrones cuando oscilan, o vibran, en un circuito. Para que estas ondas se transmitan a largas distancias deben ser de alta frecuencia (miles o millones de Hz). Estas ondas pueden ser captadas por la antena de un receptor y hacer oscilar los electrones de sus circuitos. Así se crea una corriente eléctrica de la misma frecuencia que el emisor.
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| Cristal de Galena 1920 |
El emisor crea dos tipos de ondas: una de frecuencia fija y muy alta, la portadora, y otra, la moduladora, de frecuencia mucho más baja, que es la correspondiente al sonido (palabra, música, etc.) que queremos emitir.
Éstas últimas ondas se superponen a las portadoras y modifican su forma. Este fenómeno lo denominamos modulación. La onda resultante (onda modulada) es emitida y llega a la antena del aparato receptor. Esta selecciona la onda correspondiente al sonido y la convierte en una señal eléctrica que es amplificada y conducida hacia el altavoz, donde será transformada en sonido audible.
Tipos de modulación. En todos los casos se trata de modificar alguna de las características de la señal.
- En la modulación de amplitud o amplitud modulada (AM), la amplitud de la señal de la onda portadora varía según las variaciones de la onda moduladora.
- En la modulación de frecuencia o frecuencia modulada (FM), la frecuencia de la señal portadora varía en función de la amplitud de la señal moduladora.
Las emisiones y la frecuencia. Es evidente que el número de emisiones de ondas EM que circulan por el espacio es muy elevado. Por este motivo, el emisor emite en una determinada frecuencia (la de la onda portadora), que el receptor selecciona para conseguir que se oiga una sola emisora. La magnitud de la frecuencia de las emisoras está escrita en una escala graduada visible en los aparatos de radio, denominada dial.
La comunicación visual
La televisión constituye, indudablemente, el sistema de comunicación de masas más revolucionario de la historia. La televisión es un sistema que permite transmitir imágenes a distancia, con el sonido correspondiente, generalmente por el espacio, en forma de ondas EM. Las imágenes se captan mediante la cámara y son reproducidas en la pantalla del aparato reproductor que se denomina televisor.
La cámara capta las imágenes y las convierte en señal eléctrica que se transmite hasta el aparato televisor que las reproduce. La cámara consta funda-mentalmente del objetivo por donde entra la luz y de unas placas sensibles. En la TV en color la luz se descompone por la acción de prismas ópticos en los tres colores fundamentales: verde, rojo y azul, en el interior de la cámara; cada color es recogido por una placa CCD. La corriente producida por las placas sensibles es recogida por unos circuitos electrónicos que la convierten en señal y la transmiten mediante una onda portadora, de forma semejante a la radio.
El receptor descodifica las ondas que le llegan y las transmite a la pantalla. La mayor parte de las pantallas aun funcionan con el sistema tubo de imágenes. La parte amplia de este tubo está constituido por una pantalla luminiscente, sobre la cual se ven las imágenes. La parte más estrecha contiene los denominados cañones electrónicos que proyectan sobre la pantalla haces de electrones. Actualmente se está substituyendo por las pantallas de plasma.
La televisión digital. El volumen de información para transmitir imágenes es mucho mayor que la del sonido. La cantidad de bits necesarios para transmitir imágenes es de unos 1000 millones por segundo. Este problema se resuelve mediante: el aumento de la anchura de banda de los medios de transmisión y la aparición de la fibra óptica y la posibilidad de comprimir la información que se envía (sólo se transmite la información de los puntos que han cambiado respecto de la imagen de la pantalla anterior).
La televisión digital, ya sea a través del cable, mediante repetidores o vía satélite, presenta nuevas y atractivas características: el telespectador puede convertirse en un elemento interactivo, puede disponerse de una gran número de canales, permite la recepción en receptores móviles sin pérdida de calidad, facilita la integración de aparatos audiovisuales domésticos: Internet, televisión y teléfono en un solo cable.
Pantallas panorámicas. Por lo que respecta a la forma, se están substituyendo las pantallas de proporción 4:3 por pantallas panorámicas de proporción 16:9 y por pantallas planas.
Pantallas de plasma. (PDP: plasma display panel) es un dispositivo de pantalla plana habitualmente usada en televisores de gran formato. Una desventaja de este tipo de pantallas en grandes formatos, es la alta cantidad de calor que emanan. Consta de muchas celdas diminutas situadas entre dos paneles de cristal que contienen una mezcla de gases nobles (neón y xenón). El gas en las celdas se convierte eléctricamente en plasma, el cual provoca que una substancia fosforescente emita luz.
Pantallas OLED. (Organic Light-Emitting Diode) es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos. Esta tecnología permite que las pantallas sean ultrafinas (incluso flexibles) y en un futuro podrían llegar a ser casi transparentes cuando estuvieran apagadas. Consumen mucha menos energía que las pantallas de plasma.
El GPS
El Global Positioning System (GPS) o Sistema de Posicionamiento Global es un Sistema Global de Navegación por Satélite que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros, usando GPS diferencial, aunque lo habitual son unos pocos metros. Aunque su invención se les atribuye a los gobiernos francés y belga, el sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.
El GPS funciona mediante una red de 27 satélites (24 operativos y 3 de respaldo) en órbita sobre el globo, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos. En base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales; es decir, la distancia al satélite. Por "triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra.
La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de
medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.
Ejercicios
Ejercicio 1. Observa el dibujo del teléfono y coloca los nombres en las etiquetas.
Teclas de función, teclas numéricas, cable, cuerpo, auricular, microteléfono, micrófono.
Ejercicio 2. Explica cual es el principio de funcionamiento del teléfono.
Ejercicio 3. Después de ver el vídeo contesta a las siguientes preguntas:
¿Qué caracteriza el marcado telefónico desde 1985?
¿Quién inventó el micrófono de carbono?
¿Qué ciudad europea fue la primera en disponer red telefónica
Ejercicio 4. Identifica en el dibujo todos los medios mediante los cuales se establece una conexión telefónica.
Ejercicio 5. Completa la tabla siguiente:
Generación Año Características destacables
G1
G2
G2.5
G3
Ejercicio 6. Después de ver el vídeo contesta a las siguientes preguntas:
¿Qué incluye el microteléfono del móvil?
¿Cuáles son las frecuencias utilizadas?
¿Qué forma tienen las células? ¿Qué diferencia las células de la ciudad de las del campo?
Ejercicio 7. Busca información sobre los satélites de comunicaciones y responde a las siguientes preguntas:
¿A qué distancia de la Tierra se encuentran estos satélites?
¿Cuáles son los satélites geoestacionarios?
¿De dónde extrae el satélite artificial la energía eléctrica para hacer funcionar los diferentes sistemas de comunicación?
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