1. Educación

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6
Sistemas
de comunicación
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
La telecomunicación
Sistemas de transmisión con hilos
Sistemas de transmisión sin hilos
Ondas y señales
El espectro electromagnético
El telégrafo
El teléfono y la red conmutada
La radio
La televisión
La telefonía móvil
Redes informáticas locales
Internet
Sistemas de teledetección
Sistemas de posicionamiento
CompetenCiaS báSiCaS
Comunicación lingüística
Interpretación de textos descriptivos e instructivos.
Identificación de los componentes internos y externos de
varios dispositivos.
Social y ciudadana
Valoración de la importancia de los sistemas de comunicación y de su evolución en la sociedad actual.
Artística y cultural
Valoración de los sistemas de comunicación como factor
determinante en el progreso cultural de la humanidad.
Matemática
Cálculo de períodos y frecuencias en el contexto del espectro de ondas electromagnéticas.
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6. Sistemas de comunicación
Antiguamente, la comunicación entre las personas solamente
se llevaba a cabo cuando coincidían en el mismo lugar y en el
mismo momento. La invención de la escritura hizo posible que
los mensajes se distribuyeran hasta lugares lejanos mediante
mensajeros, pero era un proceso lento.
¿Cómo crees que cambiaría tu vida si todas las
conversaciones que mantienes por medios electrónicos
tuvieran que producirse en persona o por correo tradicional?
Hace unos 200 años, la comunicación a distancia pasó a ser
casi instantánea gracias a artefactos como el telégrafo, el
telégrafo sin hilos, el teléfono, la radio, la televisión... Son
inventos que hoy en día consideramos cotidianos pero que han
transformado totalmente la sociedad y han dado lugar a lo que
conocemos como sociedad de la información.
¿Por qué piensas que, con la aparición de las primeras
centralitas telefónicas, las operadoras eran mujeres?
El mundo de la comunicación avanza a pasos agigantados. Saber
qué está pasando en la otra punta del mundo está al alcance de
todos, los móviles y los GPS nos mantienen en todo momento
conectados y localizados, y potentes radiotelescopios recorren el
espacio en busca de señales procedentes de galaxias lejanas.
¿Qué clase de señales crees que podríamos enviar a unos
hipotéticos extraterrestres inteligentes que seguramente
no conocerían nuestra lengua ni nuestro alfabeto?
Mira los fragmentos siguientes de la película La Luna en directo
(The dish), dirigida en el año 2000 por Rob Sitch.
¿Qué crees que es un radiotelescopio?
¿Cuál consideras que es la función del plato y por qué te
parece que es tan grande?
¿Por qué piensas que un radiotelescopio tan importante
está en medio de un campo?
En el vídeo se ve que utilizan unas coordenadas llamadas
cenit y acimut. ¿Para qué crees que sirven?
117
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6. Sistemas de comunicación
1. La telecomunicación
Llamamos telecomunicación a la transmisión de señales a distancia, y denominamos señal a cualquier magnitud que varía en el tiempo y que permite transportar información.
La palabra telecomunicación contiene el prefijo griego tele, que quiere decir ‘distancia’.
Significa, por tanto, ‘comunicación a distancia’.
Estrictamente hablando, las señales de humo o los golpes de tambor ya eran sistemas de telecomunicación, pero el término telecomunicación se suele asociar
a la transmisión de información mediante aparatos electrónicos. Junto con la informática, forma parte de lo que se ha dado en llamar nuevas tecnologías o
tecnologías de la información y comunicación (TIC).
Las comunicaciones pueden ser unidireccionales, como en el caso de la radio,
en la que la información viaja en un solo sentido; o bidireccionales, como en
el teléfono, donde la información viaja en ambos sentidos.
Comunicación unidireccional
Estrictamente hablando, cualquier comunicación a
distancia es telecomunicación.
Comunicación bidireccional
Cuando la comunicación es unidireccional, llamamos emisor al dispositivo que
emite la información, y receptor al dispositivo que recibe la información.
Cuando la comunicación es bidireccional, los dispositivos funcionan al mismo
tiempo como emisores y como receptores, y se denominan transceptores.
Por otra parte, reciben el nombre de comunicaciones punto a punto aquellas en
las que interviene uno o varios receptores para cada emisor, como el teléfono o el
correo electrónico. En cambio, las comunicaciones punto a multipunto tienen lugar
cuando hay un número indefinido de receptores para cada emisor, como en el caso
de la radio y la televisión.
Comunicación punto a punto
Comunicación punto
a multipunto
La información se codifica en un sistema de señales que toman la forma de corriente
eléctrica u ondas electromagnéticas. El medio a través del cual viajan las señales
se denomina canal y puede ser con hilos (cableado) o sin hilos (no cableado).
actividades
Hoy en día, la telecomunicación se basa en el uso
de artefactos electrónicos.
118
1 Haz una lista con todos los sistemas de comunicación que conozcas y
n
clasifícalos según si son punto a punto o punto a multipunto, unidireccionales o bidireccionales, cableados o no cableados.
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6. Sistemas de comunicación
2. Sistemas de transmisión con hilos
En los sistemas con hilos o cableados, el emisor y el receptor están unidos por
un camino físico a través del cual pasan las partículas (electrones o fotones),
cuyo movimiento contiene la información.
Los sistemas con hilos más comunes son circuitos eléctricos. A veces solo es necesario utilizar un cable, porque el circuito se cierra a través del suelo, pero a menudo van
de dos en dos. Suelen ser de cobre con revestimientos aislantes. Podemos encontrar:
Cables de pares. Son los más habituales para
la instalación telefónica del interior de la vivienda. Constan de dos hilos de cobre separados y recubiertos con un revestimiento de
plástico.
Cables de pares trenzados. Son como los
anteriores, pero entrelazados para minimizar
las interferencias. Se emplean en redes informáticas y en algunos enlaces de telefonía.
Los primeros sistemas de telecomunicaciones eran con hilos. El telégrafo era básicamente un circuito eléctrico que el emisor
abría y cerraba mediante un pulsador.
Cables coaxiales. Constan de dos conductores concéntricos separados por un material
aislante. Minimizan aún más las interferencias
y se utilizan, por ejemplo, para conectar los
televisores hasta la antena.
Los sistemas de fibra óptica, en cambio, utilizan filamentos de vidrio o de plástico, a través de los cuales no viajan corrientes eléctricas sino ondas de luz que
se generan con un LED o un láser y se detectan con fotodiodos.
La fibra óptica es la alternativa más cara, pero también la que ofrece mayor
ancho de banda y las instalaciones más ligeras. Las grandes «autopistas de la
información» (las conexiones transoceánicas que requieren grandes velocidades de transmisión) se realizan con fibra óptica.
Las ondas de luz se dejan guiar por las fibras ópticas
gracias a los fenómenos de la difracción y la reflexión, tal como sucede en las fuentes luminosas.
actividades
2 ¿Qué sistemas de comunicación cableados conoces?
¿Qué sistemas de comunicación no cableados conoces?
nn
3 ¿Crees que un sistema de comunicación puede ser
al mismo tiempo cableado y no cableado?
nn
119
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6. Sistemas de comunicación
3. Sistemas de transmisión
sin hilos
En los sistemas sin hilos no hay ningún elemento que una al emisor con el receptor. La información se transmite mediante ondas electromagnéticas que viajan
por el aire o a través del vacío. Las antenas, cuando emiten, transforman el movimiento de los electrones de un conductor en ondas electromagnéticas y, cuando reciben, detectan señales electromagnéticas y generan una intensidad eléctrica en
un conductor.
Algunos aparatos, como los teléfonos móviles, llevan la antena incorporada dentro de la carcasa.
Algunas antenas son direccionales y deben estar orientadas siempre hacia la
fuente de la señal (o hacia el receptor, en el caso de antenas emisoras), como
sucede con las antenas parabólicas o las de televisión terrestre. Otras son
omnidireccionales y pueden recibir o enviar señales independientemente de
su orientación, como las antenas de los teléfonos móviles.
Las principales ventajas de la transmisión sin hilos son que permite llegar a
grandes territorios sin cablear punto a punto y que posibilita la movilidad del
emisor y el receptor.
Su principal inconveniente es que se necesita más potencia para transmitir
la señal. En el espacio, las ondas se dispersan de forma esférica (en todas
las direcciones) y su potencia disminuye mucho más rápidamente que en la
transmisión con hilos.
En la comunicación punto a multipunto, como en la televisión terrestre, la
comunicación es asimétrica, porque hay un emisor y múltiples receptores.
Para maximizar el alcance de las antenas, se instalan en lugares elevados y con buena visibilidad.
120
La información no siempre viaja directamente desde el emisor al receptor, sino
que a menudo pasa por unos elementos intermedios llamados repetidores, que
se encargan de amplificar la señal para compensar la atenuación. En algunos
casos también se encargan de reconstruir la señal y corregir la distorsión y las interferencias.
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6. Sistemas de comunicación
Los satélites de telecomunicación
Los satélites de telecomunicación son dispositivos que orbitan alrededor de la Tierra.
Permiten emitir en zonas muy amplias y sirven de enlace a grandes distancias.
Su velocidad de giro depende de la altura a la que orbitan. A 35786 km, su velocidad coincide con la velocidad de rotación de la Tierra, es decir, que, vistos
desde la Tierra, es como si estuvieran quietos, y se pueden emplear como grandes antenas. Son los llamados satélites geoestacionarios (GEO: de geosynchronous earth orbit, ‘órbita síncrona terrestre’).
Telstar, el primer satélite de telecomunicaciones.
A órbitas más bajas (LEO: de low earth orbit, ‘órbita baja terrestre’), los satélites giran a más velocidad y no están siempre visibles desde los mismos puntos,
pero trabajando de forma coordinada se pueden usar en los sistemas de telefonía móvil y para sistemas de posicionamiento GPS.
¿Cómo es posible que los satélites no caigan a la Tierra? Es un hecho probado
que están cayendo constantemente, atraídos por la gravedad terrestre. Si la
Tierra fuera plana, seguirían una trayectoria parabólica y no tardarían en colisionar, pero se desplazan a tal velocidad que, debido a la curvatura del planeta,
en vez de caer a la Tierra están continuamente dando vueltas. Es el mismo fenómeno que mantiene en órbita a los planetas alrededor del Sol o a las lunas
en torno a los planetas.
Cuanto más débil sea la señal que queremos recibir, mayor y más directiva habrá de ser la antena
receptora, es decir, más capacidad deberá tener
para enfocar en una dirección concreta. En la imagen, una antena de radioastronomía de 70 m de
diámetro.
actividades
4 ¿Qué ventajas crees que tienen los sistemas de comunicación no cableados respecto de los cableados?
nn
5 ¿Qué ventajas crees que tienen los sistemas de comunicación cableados respecto de los no cableados?
nn
121
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6. Sistemas de comunicación
4. ondas y señales
Una onda es una perturbación que se propaga en el tiempo y en el espacio y
que puede transportar energía e información. El sonido, por ejemplo, es una
onda mecánica producida por el movimiento de las moléculas del aire.
Campo eléctrico oscilante
Longitud de onda
Distancia
Campo magnético oscilante
Una onda electromagnética está formada por
un campo magnético y un campo eléctrico
perpendiculares uno a otro y a la dirección de
propagación de la onda, que oscilan en fase.
Los sistemas de comunicaciones con hilos utilizan ondas eléctricas y los sistemas sin hilos emplean ondas electromagnéticas. Consisten en oscilaciones de
campos eléctricos y campos electromagnéticos que se propagan a velocidades
próximas a la de la luz en el vacío, que es de c = 3 · 108 m/s.
Las ondas pueden tener formas muy complejas, pero siempre se pueden considerar como la suma de muchas ondas sinusoidales simples de diferentes frecuencias.
Cualquier señal, por compleja que sea, se puede expresar
como la suma de varias ondas sinusoidales.
Las ondas sinusoidales son periódicas, es decir, se repiten cada cierto tiempo.
El número de ciclos que se repiten en cada segundo se denomina frecuencia,
se mide en hercios (Hz) y se suele representar con la letra f. La distancia entre
dos máximos (o entre dos mínimos) de una onda sinusoidal se llama longitud
de onda y se suele representar con la letra griega λ. La frecuencia y la longitud de onda están relacionadas según la fórmula:
f=c/ λ
λ=c/f
El período es el tiempo que tarda en repetirse la señal. Se indica con la letra T y
coincide con el inverso de la frecuencia. Por ejemplo, una onda de frecuencia
f = 1000 Hz que se desplaza por el espacio tendrá un período T = 1 / f =
= 0,001 s y una longitud de onda λ = c · T = 30 0000 m = 300 km. El valor máximo
de la onda se denomina amplitud (A) y es independiente del resto de los parámetros.
Cuando las ondas transportan información, como sonidos, imágenes, vídeos o
textos, reciben el nombre de señales.
La voz, por ejemplo, es una onda sonora, es decir, una oscilación de las moléculas del aire. Esta onda puede contener la información de una conversación. Si
se quiere transmitir por medios electrónicos, se necesita un micrófono para transformar la oscilación de las moléculas del aire en una oscilación de los electrones
que circulan a través del cable. Se obtiene así una señal eléctrica que viaja por
los cables y que puede volver a ser transformada en señal sonora en un altavoz.
Llamamos transductores a los aparatos que transforman una señal eléctrica en una señal no eléctrica, y viceversa.
122
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6. Sistemas de comunicación
Procesamiento de la señal
Las señales no se suelen transmitir directamente, sino que normalmente se procesan para adaptarlas al canal a través del cual hay que transmitirlas.
Señal original → Procesamiento → Emisión ) ) ) Recepción → Procesamiento → Señal original
Amplificación
La amplificación consiste en aumentar la amplitud de la señal (y, por tanto,
su potencia) manteniendo la forma. Permite compensar la atenuación que se
produce a lo largo del canal de transmisión.
Filtro
de bajas
frecuencias
La filtración consiste en seleccionar un rango de frecuencias y atenuar la parte
de la onda que está fuera de este rango para quedarnos únicamente con la
parte que transporta la información que nos interesa. Si una onda es la suma de
señales de altas y bajas frecuencias, mediante la filtración podemos obtener por
una parte la señal de alta frecuencia y por la otra la de baja frecuencia.
La conversión analógico-digital transforma las señales analógicas en señales
digitales, y viceversa. Llamamos señales analógicas a aquellas que varían de
forma continua a lo largo de infinitos valores, y señales digitales a aquellas
que solamente pueden tomar un número de valores finito. Las señales binarias
son señales digitales que únicamente pueden tomar dos valores: 0 y 1.
Filtro
de altas
frecuencias
1 000 1 0 111
Señal
analógica
0
Señal digital
binaria
En la transmisión digital, a diferencia de la analógica, la señal degradada o con
interferencias se puede reconstruir como si fuera la original. Por ejemplo: si se
trabaja con valores eléctricos de 0 V y 1 V y llega un valor de 0,7 V, se interpreta
que se refiere al valor de 1 V y se restituye este valor. La transmisión digital permite velocidades de transmisión mucho más altas, pero requiere más procesamiento. Está desplazando a las transmisiones analógicas en muchos ámbitos.
La modulación es un proceso mediante el cual se generan señales analógicas
de alta frecuencia a partir de otras de frecuencia más baja o de señales digitales. En el proceso de modulación analógica intervienen dos señales: la onda
portadora y la onda modulada. La onda modulada es la que contiene la información que queremos transmitir y es de baja frecuencia. La onda portadora es
una sinusoide de una única frecuencia, mucho más alta que la de la modulada.
En la transmisión de amplitud modulada (AM),
las dos señales simplemente se multiplican de
manera que la amplitud de la onda modulada
adquiere la forma de la onda moduladora.
En la transmisión de frecuencia modulada
(FM), la señal modulada tiene una amplitud
constante, pero su frecuencia es la que contiene la información de la onda modulada.
Si intentáramos transmitir varias señales de baja frecuencia sobre un mismo
canal, al receptor le sería imposible extraer la información de cada una de ellas.
El proceso de modulación permite transmitir por el mismo canal varias señales
moduladas a diferentes frecuencias. El receptor puede separar la señal que le
interesa mediante un proceso de filtración y recuperar su forma original mediante un proceso de desmodulación.
actividades
6 ¿Qué diferencia existe entre una
n
onda y una señal?
7 Haz un esquema resumen de
n
los diferentes sistemas de procesamiento.
123
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6. Sistemas de comunicación
5. el espectro electromagnético
Las ondas de alta frecuencia tienen longitud
de onda corta.
Las ondas de baja frecuencia tienen longitud
de onda larga.
Recuerda que:
f=c/λ
Las ondas electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda en lo que
denominamos espectro electromagnético. El espectro electromagnético es infinito, pero la parte que nos resulta útil en telecomunicaciones es limitada.
Las ondas de diferentes frecuencias que se propagan por la atmósfera se superponen unas a otras. Sin embargo, como hemos visto, pueden separarse gracias
a las técnicas de filtración. Eso nos permite dividir el espectro electromagnético en
rangos de frecuencia que se reparten para distintas aplicaciones.
La mayoría de las telecomunicaciones se realizan dentro del rango de la radiofrecuencia (de 3 Hz a 300 GHz), que, a su vez, se divide en rangos más pequeños que se suelen nombrar con siglas en inglés.
λ
Del tamaño de
Nombres y usos
f = 3 · 10 Hz
λ = 10 000 km
Frecuencias bajas (LF). Entre 30 y 300 Hz. Se utilizan para comunicaciones
aeronáuticas y marinas.
f = 3 · 102 Hz
λ = 1000 km
Continentes
Frecuencias medias (MF). Entre 300 y 3000 kHz. Se emplean para la radio
AM.
f = 3 · 103 Hz
λ = 100 km
Países
Frecuencias altas (HF). Entre 3 y 30 MHz. Se usan para la radiodifusión
internacional y para los radioaficionados.
f = 3 · 104 Hz
λ = 10 km
Ciudades
Frecuencias muy altas (VHF). Entre 30 y 300 MHz. Se utilizan para la radio FM y
la televisión terrestre (TDT).
f = 3 · 105 Hz
λ = 1 km
Pueblos
Frecuencias ultraaltas (UHF). Entre 300 MHz y 3 GHz. Se utilizan para la
telefonía móvil. La banda de 2,4 GHz se utiliza para el Bluetooth y el Wi-Fi.
f = 3 · 106 Hz
λ = 100 m
Estadios
Frecuencias superaltas (SHF). Entre 3 y 30 GHz. Se emplean en radioenlaces y
en las comunicaciones vía satélite.
f = 3 · 107 Hz
λ = 10 m
Edificios
f = 3 · 108 Hz
λ=1m
Personas
Frecuencias extremadamente altas (EHF). Entre 30 y 300 GHz.
Las frecuencias SHF y EHF entre 1 GHz y 300 GHz se denominan microondas.
Se aplican en varios sistemas de transmisión de datos, en enlaces de radio y
telefonía y en radares. Por otra parte, se utilizan en los hornos microondas.
f = 3 · 109 Hz
λ = 10 cm
Platos
f = 3 · 1010 Hz
λ = 1 cm
Insectos
Las ondas con longitudes entre 0,7 y 100 µm se llaman infrarrojas. Se usan en
los mandos a distancia de televisores, en periféricos sin hilos y en sistemas
detectores de calor.
Las ondas con longitudes entre 0,4 y 0,8 µm forman el espectro visible, porque
son las únicas que los humanos podemos apreciar a través de la vista. En
telecomunicaciones se utilizan en las transmisiones por fibra óptica.
124
f = 3 · 1011 Hz
λ = 1 mm
Agujas
f = 3 · 1020 Hz
λ = 10-12 m
Protozoos
Los rayos ultravioletas (de 15 a 400 nm), los rayos X (de 10 a 0,1 nm) y los rayos
gamma (menos de 10 pm) tienen varias aplicaciones en el campo de la medicina, pero no son muy empleados en las telecomunicaciones.
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6. Sistemas de comunicación
Como los rangos de frecuencia útiles en el espectro electromagnético son limitados, es necesario contar con organismos que controlen su asignación. Si en
un mismo canal se emitieran simultáneamente dos señales a la misma frecuencia, se interferirían y sería imposible separarlas en el receptor.
El organismo internacional encargado de regular las telecomunicaciones y asignar
las bandas del espectro radioeléctrico es la ITU (International Telecommunications
Union). En el ámbito europeo, las regula el ETSI (European Telecommunications
Standards Institute), y en España se encargan de ello el Ministerio de Industria,
Turismo y Comercio y el Ministerio de Educación y Ciencia.
Cuando la ITU empezó a asignar los nombres de las bandas de radiofrecuencia, solamente se consideraban útiles las tres primeras bandas: LF, MF y HF
(baja, media y alta frecuencia). Con el tiempo, la tecnología ha permitido la utilización de frecuencias cada vez más altas, y por eso ha sido necesario designarlas como VHF, UHF, SHF y EHF (frecuencias muy alta, ultraalta, súperalta y
extremadamente alta).
Ancho de banda
En comunicaciones analógicas, llamamos ancho de banda al rango de frecuencias en el que se encuentra la señal. Por ejemplo, si una señal está formada
por frecuencias que van de 2 kHz hasta 14 kHz, tiene un ancho de banda de
B = fmáx – fmín = 14 kHz – 2 kHz = 12 kHz.
Recuerda:
1 Hz = 1 ciclo cada segundo
1 kHz = 1000 Hz = 103 Hz
1 MHz = 1000 kHz = 106 Hz
1 GHz = 1000 MHz = 109 Hz
Recuerda :
1 mm = 10–3 m
1 μm = 10–6 m
1 nm = 10–9 m
1 pm = 10–12 m
1000 mm = 1 m
1000 μm = 1 mm
1000 nm = 1 μm
1000 pm = 1 nm
El oído humano detecta ondas de sonido
entre 20 Hz y 20 kHz. Algunas aplicaciones,
como los teléfonos, transmiten un ancho de
banda menor porque no hace falta que el
sonido sea perfecto, basta con que se entienda el mensaje.
Alcance de las ondas electromagnéticas
Bluetooth
25 m
Wi-Fi
200 m
(en el
exterior)
Teléfono
móvil
35 km
(en terreno
llano)
TDT
100 km
Radio
FM
comercial
150 km
Radio
AM
comercial
500 km
Satélite
40 000 km
La figura muestra el alcance medio de distintos usos de las ondas electromagnéticas.
Hay que tener en cuenta, sin embargo, que
la distancia máxima de transmisión depende
de la potencia de emisión, de cómo sean las
antenas emisora y receptora y del ruido e interferencias del entorno.
actividades
8 Indica cómo se denomina la banda de frecuencias que
n
se utiliza en cada caso: la mayoría de las emisoras de
radio (entre 535 kHz y 108 MHz); las emisoras de te-
levisión (50-850 MHz); los teléfonos móviles (824894 MHz); las antenas de telefonía móvil (1800-2200
MHz); los juguetes teledirigidos (40-80 MHz).
125
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6. Sistemas de comunicación
6. el telégrafo
La palabra telégrafo proviene de los términos griegos tele, que quiere decir ‘distancia’,
y graphein, que significa ‘escribir’.
El telégrafo fue uno de los primeros aparatos que permitió la transmisión casi
instantánea de mensajes a larga distancia. Quedó obsoleto con la invención del
teléfono, pero durante el siglo xIx fue la forma más rápida y eficiente de comunicarse entre puntos lejanos.
Los telégrafos primitivos no disponían del mecanismo de la cinta de papel. En el receptor
solamente había una bombilla que se encendía cuando el emisor apretaba el pulsador, y
había que apuntar manualmente los puntos y
rayas según la duración del pulso lumínico.
El funcionamiento del telégrafo es muy sencillo: consiste en conectar el emisor y el receptor con un circuito que se puede abrir y cerrar mediante un pulsador. Cada vez que
el emisor cierra el circuito, el receptor activa un electroimán que mueve una punta
hacia una cinta de papel que se desplaza a velocidad constante. De este modo, si el
emisor aprieta el pulsador un instante, la cinta queda marcada con un punto. Si
el emisor mantiene accionado el pulsador, la cinta queda marcada con una raya.
Los textos se codifican en puntos y rayas según un sistema ideado por Samuel
Morse. A cada letra o cifra le corresponde un conjunto de puntos y rayas diferente.
Por ejemplo, la palabra Samuel se representa con el código: ... .- -- ..- . .-..
A principios del siglo xx, Marconi inventó la telegrafía sin hilos, que, en
lugar de enviar corrientes eléctricas, utilizaba ondas electromagnéticas. Una
onda de duración corta era un punto;
una onda larga era una raya.
Un telegrafista se encargaba de codificar
el mensaje mediante el código morse. Con
un pulsador abría y cerraba el circuito.
Cada vez que el emisor apretaba el pulsador,
se dibujaba un punto o una raya en el receptor.
Un telegrafista lo descodificaba y se encargaba
de llevarlo al destinatario.
Los cables conectaban las diferentes
oficinas de telégrafos. Los mensajes transmitidos
mediante el telégrafo se llamaban telegramas
y eran necesariamente breves.
actividades
9 ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene el telégrafo resn
pecto del correo tradicional?
126
10 ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene el teléfono resn
pecto del telégrafo?
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6. Sistemas de comunicación
7. el teléfono y la red conmutada
El teléfono nos permite efectuar transmisiones bidireccionales de señales de
audio punto a punto. A diferencia de los telégrafos, no se precisa ningún tipo de
conocimiento técnico para hacerlo funcionar, lo que ha permitido que el teléfono
pase a ser uno de los electrodomésticos más comunes.
Los primeros teléfonos se comercializaban de dos en dos y no permitían la comunicación entre ningún otro terminal. Consistían simplemente en un sistema de
micrófonos y altavoces unidos por cable.
Altavoz
La palabra teléfono proviene de los términos
griegos τῆλε (tēle), que quiere decir
’distancia’, y φωνή (phōnē), que significa
‘voz’.
Actualmente se reconoce a Antonio
Meucci como el inventor del teléfono, aunque durante mucho tiempo se había atribuido su invención a Alexander Graham
Bell, que fue el primero en patentarlo.
Altavoz
Cables
Micrófono
Micrófono
Ahora bien, el impacto masivo del teléfono va vinculado a lo que denominamos red
conmutada: un sistema de conexión en el que cada terminal se encuentra conectado a una central, y cada central se encuentra conectada a otras centrales. Los terminales no se conectan directamente entre ellos (sería físicamente imposible a
partir de un número determinado de usuarios) ni tampoco lo hacen las centrales,
pero sí que hacen posible un camino entre cualquier par de terminales a través de
tantas centrales como sea necesario.
Cuando se inicia la llamada, se establece el camino entre los dos terminales implicados, en un proceso llamado conmutación de circuitos.
La red conmutada se ideó pensando en las
comunicaciones telefónicas, pero hoy en día
también se utiliza para otras aplicaciones,
como Internet.
Operadoras de conmutaciones telefónicas.
Antiguamente, la conmutación de los circuitos se realizaba manualmente. El usuario que
iniciaba la llamada descolgaba su teléfono y hablaba con una operadora, le indicaba
con quién quería hablar y ella se encargaba de conectar los cables correspondientes.
Ahora la conmutación se realiza de forma automática. A cada usuario le corresponde un número y en el proceso de marcado este número se transmite a la central mediante tonos de frecuencia diferente. Un ordenador procesa esta información
y realiza las conexiones pertinentes.
actividades
11 ¿Qué técnicas de procesamiento de señales podemos utilizar para transmitir varias conversacio-
nn
n
nes telefónicas a través de un mismo tramo de
fibra óptica?
127
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6. Sistemas de comunicación
8. La radio
Se consideran transmisiones de radio todas aquellas comunicaciones que utilizan
ondas electromagnéticas de radiofrecuencia (las que están por debajo del espectro visible). Sus aplicaciones son innumerables (radar, televisión, redes sin hilos,
juguetes teledirigidos), pero generalmente al hablar de radio solemos referirnos a
la radiodifusión, es decir, a la transmisión de señales de audio punto-multipunto.
Los primeros experimentos de radiodifusión datan del año 1906, pero no funcionó comercialmente hasta 1920. El impacto social de las transmisiones de
radio fue enorme, hizo posible el acceso instantáneo y popular a las noticias
de actualidad y dio lugar a una nueva forma de entretenimiento de masas.
La señal que se transmite se puede generar en directo con micrófonos en el
estudio de radio o bien puede proceder de soportes pregrabados. La señal se
modula en AM o FM y se envía a la antena emisora, que la emite en forma de
onda electromagnética.
Imagen de un estudio de radio pionero.
Estudio de radio.
Antena de radiodifusión.
Las distintas emisoras de radio utilizan ondas portadoras de frecuencias diferentes y eso permite que viajen a través del mismo canal (el aire) sin interferirse
(multiplexación en frecuencia).
El aparato receptor permite al usuario seleccionar la emisora que quiere escuchar con un dial. La frecuencia seleccionada se filtra para eliminar interferencias de las emisoras adyacentes, se amplifica, se desmodula y se transforma
en sonido en unos altavoces o auriculares.
La radio FM suele oírse con mayor calidad de sonido que las radios AM y permite transmisiones en estéreo, porque la modulación en frecuencia ocupa menos
ancho de banda y es más inmune a las interferencias. Las transmisiones AM llegan a lugares más lejanos sin necesidad de repetidores.
Las ondas de radio se suelen transmitir mediante antenas y repetidores terrestres,
aunque hay algunas emisoras que realizan también transmisiones por satélite.
actividades
12 ¿Qué significan las cifras y las letras que aparecen en
los diales de los receptores de radio?
nn
128
13 Pon cinco ejemplos de transmisiones de radio, además de la radiodifusión.
nn
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6. Sistemas de comunicación
9. La televisión
La televisión es un sistema de transmisión de imágenes y sonidos punto-multipunto. La transmisión es parecida a las transmisiones radiofónicas, aunque se necesita más ancho de banda porque la señal transporta mucha más información.
Decimos que la televisión transmite imágenes en movimiento, pero en realidad
lo que se transmite es un conjunto de imágenes fijas llamadas fotogramas, que,
vistos uno tras otro, generan la percepción de movimiento.
La palabra televisión también lleva el
prefijo griego tele, que significa ‘distancia’.
Es, pues, una tecnología que nos permite
la ’visión a distancia’.
Por otro lado, lo que en apariencia es una imagen continua es, en realidad, un
mosaico de pequeños puntos de colores azul, verde y rojo, denominados píxeles. La luz de estos tres colores, combinada en distintas proporciones y vista
desde una distancia suficiente, nos da la impresión de estar viendo superficies
planas de cualquier color.
Una pantalla de TV vista con lupa
permite apreciar los píxeles que
forman la imagen.
Así pues, lo que hay que transmitir es la información de la luminosidad de cada
uno de estos píxeles un mínimo de 25 veces cada segundo.
El receptor de televisión o televisor se encarga de descodificar la señal recibida
y hacer que se iluminen los píxeles correspondientes en cada punto de la pantalla. Hasta hace poco todos los televisores utilizaban un cañón de electrones, en
el que se dirigía un rayo de electrones a la pantalla para iluminar unos revestimientos de fósforo, pero actualmente los más extendidos emplean pantallas de
plasma, en las que descargas eléctricas hacen que se iluminen pequeños fluorescentes de gas; pantallas LCD, en las que unos cristales líquidos obstruyen o
dejan pasar la luz de cada punto; o pantallas de LED, formadas por matrices de
pequeños diodos luminiscentes.
Actualmente la señal de televisión se emite de varias formas: mediante la TDT
(televisión digital terrestre), que utiliza ondas de radiofrecuencia retransmitidas por antenas terrestres; la televisión por satélite, que consigue una cobertura mucho mayor emitiendo desde los satélites geoestacionarios; la televisión
por cable, que hace llegar la señal mediante cables coaxiales y de fibra óptica;
y la televisión IP, que emite a través de Internet.
Las cámaras de televisión disponen de componentes electrónicos detectores de luminosidad de los
tres colores básicos, que dejan pasar más o
menos intensidad a través en función de la luz recibida y generan una señal eléctrica que contiene
la información de la imagen filmada. De forma simultánea, se capta el sonido con un micrófono.
LCD son las siglas en inglés de liquid
cristal display o pantalla de cristal líquido.
El sonido que acompaña a las imágenes
suele ir modulado en frecuencia de forma
similar al sonido de la radio FM.
actividades
14 ¿Es lo mismo la televisión que el televisor? ¿En qué
n
se diferencian?
15 Si una señal de televisión requiere una anchura de
n
banda de 200 kBps y emite 25 imágenes por segundo,
¿cuántos bytes ocupa aproximadamente cada imagen?
129
116-143_TECNO_U06_ESP.qxd:Maquetación 1 10/03/11 15:14 Página 130
6. Sistemas de comunicación
10. La telefonía móvil
Las celdas de cobertura de cada estación de
telefonía móvil suelen representarse como
hexágonos. La naturaleza demuestra que es
el modo más eficiente de cubrir superficies
sin dejar espacios vacíos.
La telefonía móvil se popularizó a finales del siglo xx. Su primera aplicación fue
la transmisión sin hilos bidireccional de señales de voz, pero hoy en día ofrece
muchos servicios adicionales, como la transmisión de mensajes cortos de texto
(SMS), la transmisión de mensajes multimedia (MMS), videollamadas, cámara
de fotografía, conexión Bluetooth y conexión a Internet.
Cada punto del territorio está asociado a una estación de telefonía móvil (estación
base) y los terminales se comunican con las estaciones mediante microondas de frecuencia entre 900 MHz y 2000 MHz. Cada estación dispone de un conjunto de
frecuencias que puede asignar a las comunicaciones que se establecen dentro de su
zona de cobertura. Las estaciones próximas entre sí utilizan frecuencias diferentes,
para evitar interferencias, pero estaciones alejadas pueden reutilizar frecuencias.
En realidad, las formas de las celdas son
mucho más complejas e irregulares, ya que,
según el entorno, la señal llega más o menos
lejos y con mayor o menor distorsión. Sobre
todo en entornos urbanos, las celdas deben
ser mucho más pequeñas, debido al gran número de usuarios y a la distorsión provocada
por los ecos de los edificios.
Los colores representan las frecuencias reutilizadas en celdas no adyacentes.
La red de telefonía móvil debe tener localizados en todo momento todos los teléfonos móviles para saber adónde dirigir las llamadas. Funciona de la siguiente manera:
• Al encenderlo, lo primero que el móvil hace es detectar señales procedentes de
una o varias estaciones base. A continuación envía a la estación que recibe con
más potencia la información que indica que se encuentra bajo su cobertura.
• Al desplazarnos, el móvil detecta si pasa a recibir señales de otra estación
con más potencia que las de la estación a la que estaba asociado. Entonces se produce lo que se llama conmutación de canal: las estaciones se
comunican entre sí y la que recibe la señal del móvil con más potencia queda
asignada.
Según su tamaño, las celdas se clasifican
en:
• Megaceldas. Alcance de más de 20 km y
cobertura por satélite.
• Macroceldas. Alcance de entre 1,5 y 20 km,
para zonas rurales.
• Miniceldas. Alcance de entre 0,7 y 1,5 km,
para zonas urbanas.
• Microceldas. Alcance de entre 0,3 y 0,7 km,
para zonas urbanas con tránsito intenso.
• Picoceldas. Alcance de menos de 300 m,
usadas en el interior de edificios a los que
no llega cobertura del exterior o cuando hay
que dar cobertura a un tráfico especialmente alto, como en estaciones de tren.
130
• Cuando el móvil recibe o efectúa una llamada, las estaciones base se comunican
con las centrales de conmutación, que realizan el enlace de cada llamada.
Central de
comunicación CTS
Internet
Zona urbana
BTS
Zona rural
BTS
BTS
Estación base (BTS)
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6. Sistemas de comunicación
Identificación y seguridad
La tarjeta SIM almacena la identificación del cliente, el número de teléfono, el
PIN, la configuración de las preferencias y los mensajes de texto, y hace posible el cambio de la línea de un terminal a otro.
El PIN es un código de cuatro cifras que sirve de contraseña para poner en
marcha el teléfono. Si se introduce un código PIN erróneo tres veces seguidas, la tarjeta SIM queda bloqueada y solamente se puede desbloquear utilizando el PUK.
El PUK es un código de ocho cifras que no se puede cambiar y que se suministra con la documentación al comprar el móvil. Permite desbloquear la tarjeta en caso de olvido del PIN. Si introducimos un PUK erróneo diez veces
seguidas, la tarjeta queda bloqueada permanentemente y hay que sustituirla
por otra nueva.
Finalmente, existe el IMEI, un código pregrabado que identifica el aparato
a escala mundial y se transmite en la red al conectarse a ella. Las operadoras de telefonía utilizan este código para bloquear los teléfonos que constan en la lista negra de su base de datos EIR (que recoge los teléfonos
robados o los que tienen problemas técnicos graves que podrían perjudicar
a la red).
SIM es el acrónimo en inglés de subscriber
identity modul: módulo de identidad del suscriptor.
PIN es el acrónimo de personal identification
number: número de identificación personal.
PUK es el acrónimo de personal unlocking
key: llave de desbloqueo personal.
IMEI es el acrónimo de international mobile
equipment identity: identidad internacional de
equipo móvil.
EIR es el acrónimo de equipment identity register: registro de identidad de los equipos.
GSM es el acrónimo de group special mobile:
grupo de móvil especial.
UMTS es el acrónimo de universal mobile telecommunications system: sistema universal
de telecomunicaciones móviles.
SMS es el acrónimo de short message service: servicio de mensajes cortos.
Breve historia de la telefonía móvil en España
La primera generación de teléfonos móviles (1976-2003) era analógica y
solamente permitía transmisiones de voz.
A partir del año 1994 se empieza a imponer el estándar digital GSM, que da
lugar a lo que se conoce como segunda generación (2G). Además de la
voz, se pueden transmitir datos a 9,6 kbps. Tiene un éxito especialmente notable el servicio de mensajes cortos.
La tercera generación (3G) aparece a partir del año 2000 con la tecnología
digital UMTS. Los servicios se multiplican e incluyen transmisiones de datos
con banda ancha (2 Mbps en las condiciones óptimas) y acceso a Internet.
Actualmente en España existen cuatro empresas operadoras de telefonía
móvil con red propia que gestionan el servicio de forma autónoma y se reparten el espectro de frecuencia. También hay unas veinte empresas operadoras móviles virtuales sin frecuencias propias asignadas, pero que tienen
acuerdos comerciales con las operadoras con red propia.
Las cuatro operadoras con más volumen de mercado son Vodafone (44%),
Movistar (31%), Orange (21%) y Yoigo (2%) [datos de marzo de 2009].
actividades
16 ¿Qué ventajas e inconvenientes
n
tiene la telefonía móvil con respecto de la telefonía fija?
131
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6. Sistemas de comunicación
11. Redes informáticas locales
Las redes informáticas locales permiten intercambiar información entre los diferentes ordenadores, compartir periféricos (impresoras, escáneres...) y centralizar la conexión a Internet.
Cada aparato conectado a una red informática necesita un dispositivo denominado adaptador de red, que puede encontrarse dentro de la carcasa del ordenador, insertado en una ranura interna, integrado en la placa base o bien
conectado a un puerto USB.
En los ordenadores de sobremesa con placa base
sin adaptador de red, se puede añadir en forma de
tarjeta de ampliación.
El adaptador de red se conecta al cable de red mediante un puerto o conector. El más utilizado es el puerto Ethernet. Sus conectores se llaman RJ-45.
No hay que confundirlos con los conectores de telefonía porque tienen un aspecto similar.
Por otro lado, la forma de conectar los diferentes dispositivos entre sí da lugar
a lo que denominamos topologías de red:
Topología en anillo
Topología en estrella
Topología en malla
Topología en bus
Topología en árbol
El sistema más habitual hoy es la conexión en estrella, en la que los ordenadores se comunican con un dispositivo central que suele ser un concentrador o
bien un conmutador.
Conmutador
132
La principal diferencia es que un concentrador transmite toda la información que le
llega a todos los ordenadores conectados, mientras que un conmutador transmite
cada paquete de información tan solo al ordenador que espera aquella información.
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6. Sistemas de comunicación
Para conectar la red local a Internet, se necesita un dispositivo llamado direccionador (router), que se encarga de organizar el tráfico de los paquetes de información en función de su destino, de la congestión de los distintos caminos en
Internet y de su prioridad. También se requiere un módem (modulador-desmodulador), que adapta la señal para hacerla viajar a través de la red telefónica conmutada. En el ámbito doméstico, habitualmente ambas funciones se incorporan
en un solo aparato, el módem-direccionador (modem router).
Las redes Wi-Fi no utilizan cables. En algunos ordenadores, sobre todo portátiles, la antena Wi-Fi está incorporada dentro del ordenador. En caso contrario,
puede conectarse al puerto USB o también puede estar incorporada en el
módem-direccionador, que pasa a tener una tercera función.
Módem-direccionador con antenas Wi-Fi.
Hoy en día, las redes locales más habituales tienen la siguiente configuración:
tipología en estrella con un conmutador, un direccionador con antena Wi-Fi y un
módem para la conexión a Internet.
Internet
En el campo de la tecnología, a menudo se
populariza el uso de dispositivos antes de que
se pueda desarrollar una nomenclatura propia. Por eso es común el uso de anglicismos:
Modem
LAN (acrónimo de local área network): red
local.
Direccionador /
Wi-Fi
NIC (acrónimo de network interface card):
adaptador de red.
Hub: concentrador.
Switch: conmutador.
Router: direccionador.
Conmutador
En las comunicaciones digitales, llamamos ancho de banda a la cantidad de
bites que se transmiten en cada segundo y se mide en bps (bites/s).
Por ejemplo, una conexión doméstica ADSL de 2 Mbps trabajando al máximo
rendimiento podría llegar a transmitir 2000000 de bites cada segundo.
Wi-Fi (acrónimo de wireless fidelity): red local
sin hilos.
Recuerda:
1 kbps = 1000 bps
1 Mbps = 000 kbps = 106 bps
1 Gbps = 1000 Mbps = 109 bps
actividades
17 ¿Cuántos minutos tardaríamos en transmitir un arn
chivo de 8 MB mediante una conexión de 2 kbps?
18 Averigua a qué clase de conexiones corresponden los
n
siguientes símbolos:
133
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6. Sistemas de comunicación
12. internet
Internet es la red de alcance global a través de la cual podemos transmitir cualquier
tipo de información digitalizada (texto, imágenes, música, vídeos...) mediante multitud de aplicaciones, como la World Wide Web, el correo electrónico o programas
de intercambio de ficheros.
Utiliza, entre otras, la infraestructura de la red telefónica conmutada, de modo
que tiene tramos con cables de cobre, tramos de fibra óptica y también tramos sin
cables. La conexión a la red telefónica se efectúa mediante el protocolo ADSL, que
dedica más ancho de banda a los datos que se reciben que a los que se envían, y
se adapta así a las necesidades más habituales de la mayoría de los usuarios.
TCP/IP es un acrónimo de transmission control protocol/internet protocol.
Hay otras formas de establecer una conexión a Internet: a través de conexiones por
cable no telefónico (fibra óptica o coaxial), mediante la red de telefonía móvil, por
satélite o a través del cableado eléctrico (PLC). En cualquier caso, siempre se necesita un módem que module la señal para adaptarla al canal.
Todas las comunicaciones por Internet siguen un conjunto de normas comunes organizadas en los protocolos TCP/IP.
El TCP es el protocolo de control de la transmisión. Se encarga de dividir los mensajes en fragmentos, empaquetarlos, numerarlos y añadir la información necesaria para poder dirigirlos hasta su destino, reordenarlos y detectar pérdidas y errores
de transmisión.
Paquete de datos
Cada paquete es un conjunto de bites que contiene la información que hay que
transmitir, a la que se ha añadido una serie de bites llamada encabezamiento, que
indica las direcciones de origen y de destino, la longitud del paquete y otras informaciones útiles para su procesamiento, y una serie de bites denominada cola, que
sirve para detectar errores.
Las direcciones IP permiten identificar cada
dispositivo conectado a la red, de forma similar a como las direcciones postales permiten
identificar a los destinatarios en el sistema de
correo tradicional.
A
El IP es el protocolo de Internet que, mediante las direcciones IP, se encarga de dirigir los diferentes paquetes de un nodo a otro hasta llegar a su destino.
Los paquetes, aunque partan del mismo origen y vayan a parar al mismo destino,
no seguirán siempre el mismo camino, sino que cada uno saltará de un nodo a otro
B
G
F
E
C
134
D
116-143_TECNO_U06_ESP.qxd:Maquetación 1 10/03/11 15:14 Página 135
6. Sistemas de comunicación
en función de la congestión de las ramas de la red. Este sistema recibe el nombre
de conmutación de paquetes y aprovecha mucho más el canal de comunicación,
en comparación con la conmutación de circuitos de las antiguas redes telefónicas, en las que se reservaba todo el canal de comunicación, incluso durante los instantes en los que no se estaba transmitiendo ninguna información.
A veces se confunden los términos Internet, World Wide Web y navegadores. Son
tres conceptos diferentes:
• Internet es la red, la estructura. Nos ofrece servicios como la WWW, el correo
electrónico o el intercambio de ficheros.
• La World Wide Web (WWW) es el conjunto de documentos creados con lenguaje
HTML (hyper-text markup language) disponibles en línea y conectados entre sí mediante hipervínculos (a menudo designados con el anglicismo links).
• Los navegadores son los programas que nos permiten acceder a la WWW. Hoy
en día, los navegadores más populares son Internet Explorer, Mozilla Firefox, Safari, Chrome y Opera.
Por tanto, Internet nos permite acceder a muchos servicios aparte de la WWW, y
cada vez más. Está integrando sistemas de comunicación anteriores: radio, televisión, teléfono, y sirve como plataforma para crear nuevos sistemas.
WWW: Wikipedia.org., Google.com,
editorialcasals.com...
Teléfono: sistemas
como Skype o Google
Talk hacen posibles las
llamadas internacionales
a un coste muy inferior
al del teléfono tradicional.
actividades
19 ¿Por qué se dice que el sistema
n
asimétrico ADSL se adapta a las
necesidades de la mayoría de los
usuarios de Internet?
Correo electrónico: ya ha superado en prestaciones
al correo tradicional, el fax y el telégrafo.
Compartición de
ficheros: FTP, P2P
(eMule, BitTorrent...).
Videoconferencias.
Radio: muchas emisoras
de radio ya se pueden
escuchar en línea desde
cualquier lugar del mundo.
Sistemas como Spotify o
Last.fm ofrecen nuevas
radios a la carta.
Otros: comercio
electrónico, gestiones
de todo tipo, videoconferencias,
domótica... Muchos servicios que
actualmente nos ofrece Internet eran
inimaginables hace pocos años.
TV: muchos canales de televisión ofrecen su programación
en línea, a la carta, y en páginas como Vimeo y Youtube,
cualquier persona puede difundir sus propios contenidos audiovisuales.
135
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6. Sistemas de comunicación
13. Sistemas de teledetección
La palabra radar proviene del acrónimo
inglés de radio detection and ranging
(‘detección y medida mediante ondas
electromagnéticas de radiofrecuencia’).
Las tecnologías de teledetección como el radar, el sonar o el lidar utilizan sistemas no guiados para obtener información sobre la posición, la trayectoria y la
velocidad de objetos que se encuentran a distancia.
Su funcionamiento es como el de un sistema de comunicación en el que el emisor y el receptor se encuentran en el mismo dispositivo. Se transmite una onda y
se escucha el eco que se genera cuando la onda rebota en algún objeto. Las características de la onda que ha devuelto permiten obtener la información deseada.
El radar convencional emite pulsos de ondas de radiofrecuencia y, a partir del
tiempo que el eco tarda en llegar, calcula la distancia a la que se encuentran los
objetos. Se utiliza para el control del tráfico aéreo y marítimo y para obtener información meteorológica.
La antena de radar en un barco va dando vueltas
para cubrir el espacio a su alrededor.
Pantalla de radar en la que se puede ver la posición de varios barcos.
La palabra sonar proviene del acrónimo
inglés sound navigation and ranging (‘detección y navegación por sonido’).
El término lidar proviene del acrónimo
inglés light detection and ranging o laser imaging detection and ranging.
El radar Doppler también emite ondas de radiofrecuencia, pero lo que analiza
son las variaciones entre la frecuencia de la onda emitida y la de la onda recibida, para calcular la velocidad del objeto respecto del emisor. Se utiliza para
controlar las velocidades del tráfico por carretera y también en meteorología
para obtener las velocidades y direcciones de los vientos.
Cuando el objeto se acerca hacia el radar,
la onda rebota «comprimida» y su
frecuencia es más alta.
Cuando el objeto se aleja del radar,
la frecuencia de la onda rebotada
disminuye.
El sonar es similar a un radar convencional que, en lugar de ondas electromagnéticas, utiliza ondas de ultrasonidos. Se usa para detectar yacimientos de petróleo u objetos sumergidos (submarinos, barcos hundidos, bancos de peces), en la
metalurgia para inspeccionar materiales, o en medicina para realizar ecografías.
El lidar también se parece al radar, pero emite ondas de luz mediante tecnología
láser. Se emplea en topografía para realizar mapas, en aviación para determinar
la altura con precisión e, incluso, para detectar agentes químicos en la atmósfera.
actividades
20 Si una onda electromagnética tarda 4 m en ir hasta
un barco y volver, ¿a qué distancia se encuentra el
barco? Recuerda que vluz= c = 3 · 108 m/s.
nn
21 ¿Y si la onda es sonora? Recuerda que vsonido = 340 m/s.
nn
136
22 Cuando hay tormenta y relampaguea, ¿sabrías
n
cómo averiguar a qué distancia se produce cada relámpago? ¿Qué relación existe entre este método y
las técnicas de radar y sonar?
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6. Sistemas de comunicación
14. Sistemas de posicionamiento
El más popular de los sistemas de posicionamiento es el GPS, desarrollado por el
Departamento de Defensa de Estados Unidos, pero existen otros sistemas de posicionamiento por satélite como el ruso GLONASS, el chino Beidou o el japonés QZSS.
GPS es el acrónimo inglés de global positioning system (‘sistema de posicionamiento
global’).
La mayor parte del tiempo el sistema GPS ofrece una precisión de unos tres
metros. Se preparan otros sistemas que serán aún más precisos, entre ellos el
sistema europeo Galileo, aún sin fecha prevista de puesta en funcionamiento.
Todos ellos basan su funcionamiento en docenas de satélites con relojes perfectamente sincronizados que orbitan en torno al planeta en órbitas perfectamente definidas, de manera que es posible conocer su posición exacta en cada
instante, y emiten continuamente señales predefinidas. Un receptor terrestre,
esté donde esté, está recibiendo en todo momento las señales de por lo menos
cuatro de estos satélites, a partir de los cuales puede calcular con gran precisión
su posición mediante cálculos geométricos llamados trilateración.
El tiempo que pasa desde que cada satélite envía la señal hasta que el
emisor la recibe nos permite calcular la distancia a la que nos encontramos
respecto del satélite (d = c · t). Una vez obtenida la distancia a la que nos
encontramos de cada uno de los diferentes satélites, podemos averiguar
nuestra posición exacta.
Si sabemos cuál es la distancia que nos separa
de un satélite, el conjunto de puntos donde puede
ser que nos encontremos tiene la forma de una
esfera de radio d.
Los 24 satélites del GPS son satélites que dan
dos vueltas completas cada día alrededor de la
Tierra. Sus órbitas son precisas: es posible predecir dónde se encontrará exactamente cada uno en
cada instante.
Si sabemos cuál es la distancia que nos separa de
dos satélites, el conjunto de puntos donde puede ser
que nos encontremos tiene la forma que surge de la
intersección de las dos esferas de radio d 1 y d 2.
Si conocemos la distancia que nos separa de
tres satélites, solamente hay dos puntos posibles donde podamos encontrarnos.
La gran mayoría de los indicadores de posición
actuales utilizan el sistema GPS.
Basta con conocer también la distancia de un
cuarto satélite para acabar de definir nuestra posición exacta (la latitud, la longitud y también la altura).
Ahora bien, si además sabemos que nos encontramos en la superficie de la Tierra, basta
con conocer la distancia a un satélite para definir una circunferencia y la distancia a dos satélites para definir dos puntos. El tercer satélite nos
indica el punto exacto.
actividades
A
B
C
23 Con la ayuda de un mapa de
n
España y mediante técnicas de
trilateración, averigua qué poblaciones se encuentran a 620 km
de Bilbao y a 349 km de Valencia.
137
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6. Sistemas de comunicación
actividades
24 ¿Qué es la telecomunicación?
n
25 ¿Cuáles son los elementos que intervienen en
n
todos los procesos de comunicación? Dibuja un
esquema.
26 Haz una tabla con los distintos sistemas de con
municación indicando si son cableados o no cableados, analógicos o digitales.
27 Muchos dispositivos estudiados en este tema emn
piezan con el prefijo tele-. ¿De dónde proviene?
¿Qué significa? Pon ejemplos.
28 ¿Qué tipos de ondas se emplean en las comunican
ciones? ¿A qué velocidad se desplazan?
29 ¿Qué frecuencia tiene una onda con una longitud
n
de onda de 5 nm? ¿Qué longitud de onda tiene
una onda con una frecuencia de 10 MHz?
30 ¿Por qué la mayoría de los satélites de telecomun
nicación se encuentran a la misma altura?
36 ¿Qué diferencias existen entre la onda portadora
n
y la onda moduladora?
37 ¿Qué es el código morse? ¿Por qué era necesario?
n
¿Por qué ha quedado en desuso?
38 Codifica tu nombre y apellido en código morse
n
39 Averigua qué quiere decir .-.. .- / ...- .. -.. .- / . ... /
n
..- -. .- / - --- -- -... --- .-.. .- .-.-.40 ¿Qué tienen en común la telegrafía y la telefonía?
n
41 Describe el proceso de establecimiento de una llan
mada telefónica entre teléfonos fijos.
42 Describe el proceso de establecimiento de una llan
mada telefónica entre teléfonos móviles.
43 ¿Qué ventajas tiene la telefonía respecto de la ten
legrafía?
44 Identifica los componentes de este teléfono desn
montado.
31 ¿Cuáles son las funciones de las antenas?
n
32 ¿Para qué sirven los repetidores?
n
33 De las antenas siguientes, di cuál es probable que
n
pueda detectar señales más débiles y qué aplicaciones crees que tiene cada una.
45 ¿Qué tienen en común la radio y la televisión?
n
46 ¿Cuánto tardará una emisión de radio en viajar
n
desde la antena emisora a la antena receptora si se
encuentran separadas una distancia de 2 km?
47 Elige tres emisoras de radio AM y tres emisoras
n
de radio FM, averigua en qué frecuencia emiten
en tu zona y dibuja un dial en el que indiques con
flechas cada una de las seis frecuencias.
34 ¿Cómo funciona un micrófono? ¿Y un altavoz?
n
35 ¿Cómo funciona un amplificador?
n
138
48 ¿Por qué dos emisoras de radio FM no pueden
n
tener radiofrecuencias iguales? ¿Cómo es posible
que en un mismo dial se puedan sintonizar emisoras AM y FM sin que se interfieran?
116-143_TECNO_U06_ESP.qxd:Maquetación 1 10/03/11 15:14 Página 139
6. Sistemas de comunicación
49 Explica por qué, cuando viajamos en coche, hay
n
emisoras de radio que dejan de oírse en determinados puntos de la carretera.
50 ¿En qué se diferencian las señales de audio de las
n
señales de vídeo?
51 ¿Qué ventajas e inconvenientes crees que puede
n
tener una topología en malla respecto de una topología en anillo?
antena, satélite geoestacionario, transductor, auricular, amplificación, filtración, modulación, telégrafo, red conmutada, televisor, conmutador,
módem, World Wide Web, radar, sonar, lidar.
59 Algunos animales, como los delfines o los murcién
lagos, se orientan emitiendo ultrasonidos y escuchando el eco. ¿Con qué sistema de teledetección
relacionarías esta habilidad?
52 ¿Qué ventajas crees que tiene la topología en estrella
n
respecto del resto de las topologías de redes locales?
53 ¿Qué tipo de transmisión elegirías para comunicar
n
dos teléfonos de una misma oficina? ¿Y para comunicar el televisor con su antena? ¿Y para comunicar
una central telefónica europea con una central telefónica norteamericana?
54 ¿Cómo funciona un módem? ¿De dónde proviene
n
la palabra módem?
60
Identifica los códigos PIN, PUK e IMEI de tu móvil
(hay que saber encontrarlos, pero no hace falta que
los compartas en clase, son códigos secretos).
61
Averigua las tarifas de, como mínimo, tres compañías de telefonía móvil diferentes. Haz una comparativa. Averigua cuál te podría interesar más a
partir de tu consumo.
62
Busca imágenes de antenas (en Internet, en revistas o fotografiando antenas reales) y averigua a
qué aplicación corresponde cada una (telefonía,
radio, televisión) y si son emisoras, receptoras o bidireccionales. Haz un póster para el aula.
n
n
55 ¿Por qué se dice que Internet es una red de redes?
n
56 ¿Qué ventajas tiene el correo electrónico respecto
n
del correo tradicional? ¿Qué ventajas tiene el correo
tradicional respecto del correo electrónico?
57 ¿Qué ventajas tiene la radio por Internet respecto
n
de la radio convencional?
58 Glosario. Define: telecomunicación, transceptor,
n
onda electromagnética, cable coaxial, fibra óptica,
n
63 ^ ¿Qué avances crees que podemos esperar en el
n
campo de la telecomunicación en los próximos años?
construye tus competencias
64 Para deletrear palabras en las comunicaciones de
voz, se inventó el siguiente código:
Alpha
Bravo
Charlie
Delta
Echo
Foxtrot
Golf
Hotel
India
Juliet
Kilo
Lima
Mike
November
Oscar
Papa
Quebec
Romeo
Sierra
Tango
Uniform
Victor
Whiskey
X-ray
Yankee
Zulu
a) ¿Por qué crees que se inventó este código?
b) Este código se creó a partir del inglés, con palabras que se distinguían claramente una de
otra. Con el mismo criterio, inventa un código
en castellano.
c) Busca en el diccionario las palabras que no entiendas del código inglés.
d) ¿Crees que sigue siendo útil saber este código?
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6. Sistemas de comunicación
aCtiViDaDeS pRáCtiCaS
La cobertura del móvil
1. Comprueba la cobertura del móvil en diferentes puntos del aula de tecnología y dibuja un mapa como el de la
imagen, representando en color las zonas de más y menos cobertura.
2. Formula hipótesis que intenten explicar las diferencias de cobertura entre las distintas zonas.
Si la cobertura es la misma en toda el aula de tecnología, haz esta práctica en alguna zona más amplia, como el patio.
Recepción de radio
1. Con un receptor de radio crea una tabla con las distin-
3. Repite el ejercicio con las emisoras FM. ¿Qué espacio
tas emisoras de AM que se sintonizan desde el aula de
tecnología apuntando la frecuencia a la que emite cada
una y, si puedes, el nombre de la emisora y el lugar de
procedencia de la señal.
2. Calcula qué espacio medio de frecuencia hay entre las
emisoras. ¿Es regular?
de frecuencia hay entre ellas? ¿Es regular?
Experimenta con la posición del receptor y la orientación
de la antena para buscar una buena señal (la señal AM
puede llegar mucho más lejos que la de FM y, según el
lugar donde te encuentres, incluso podrías llegar a sintonizar emisoras extranjeras).
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6. Sistemas de comunicación
La red del aula
1. Fíjate en cómo están conectados los ordenadores en el aula de informática. Identifica cada uno de los elementos
de la red. Dibuja un esquema. Indica en qué clase de puerto debe realizarse cada conexión.
2. Desde un ordenador conectado a la red local de tu ins-
4. En grupos de dos, diseñad una red para una oficina en
tituto, mira a qué dispositivos de almacenamiento de
datos tienes acceso (si trabajas con Windows, lo encontrarás en el Menú Inicio → Equipo).
3. Averigua dónde se encuentran estos dispositivos físicamente. ¿Qué otros dispositivos compartidos hay en el
aula de informática?
la que trabajan doce personas. Pensad qué dispositivos
necesitarán, elegid el modo de conectarlos, dibujad un
esquema y calculad un presupuesto aproximado (con la
ayuda de Internet puedes encontrar los precios de los
diferentes dispositivos). Posteriormente, comparad las
alternativas propuestas por diferentes alumnos y las
ventajas e inconvenientes de cada una.
Genera ondas electromagnéticas
Generar ondas electromagnéticas es tan fácil como abrir y
cerrar un circuito eléctrico. Podemos comprobarlo construyendo una rudimentaria «estación emisora de radio»
sin más elementos que una pila de 4,5 V y un clip metálico.
Si con el clip tocamos momentáneamente los dos terminales de la pila, a simple vista parece que no pasa nada,
pero estamos generando ondas electromagnéticas que se
pueden detectar con cualquier aparato receptor de radio
AM que se encuentre cerca. La onda que estamos transmitiendo cada vez que abrimos o cerramos el circuito es
un pulso, es decir, una señal de corta duración, como un
golpe. Eso sí, debes guardar silencio porque el pulso generado se oye muy bajo.
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6. Sistemas de comunicación
paSaDo, pReSente Y FUtURo
UnoS menSaJeRoS mUY eSpeCiaLeS
ellos el español, crían palomas mensajeras y las protegen por ley.
Imagina que cada vez que quisieras enviar
un mensaje tuvieras que escribirlo en un
papel, enrollarlo, atarlo a la pata de una
paloma y confiar en que llegase a su destino con el mensaje.
Las palomas mensajeras tienen una serie
de peculiaridades que las diferencian del
resto de las palomas. Se orientan de un
modo sorprendente. Aunque no está claro
del todo, se cree que lo hacen a partir del
campo magnético terrestre, la posición del
Sol y posiblemente también el olfato.
Durante muchos siglos de la historia de la
humanidad, la comunicación entre pueblos
y personas lejanas ha sido así. Ya hace
más de 3000 años, en el antiguo Egipto,
los faraones enviaban palomas mensajeras para comunicarse con los diferentes
pueblos; los griegos, para anunciar los ganadores de los Juegos Olímpicos; y los romanos, para transmitirse mensajes durante
las guerras. En el siglo xI funcionaba en el
actual Irak un servicio público de comunicación con palomas mensajeras.
formación por la RAF, la aviación británica.
Es, probablemente, uno de los pocos medios de comunicación a distancia que no
puede ser interceptado, y eso en una guerra resulta clave. Por esta razón, en pleno
Más recientemente, durante la Segunda siglo xxI y con una revolución de los meGuerra Mundial, más de 700 000 palomas dios de comunicación digitales, los minisfueron utilizadas para el intercambio de in- terios de Defensa de muchos países, entre
¿La idea de emplear palomas mensajeras para enviar información se ha abandonado definitivamente hoy en día?
¿Por qué?
La colombofilia es la actividad que se
dedica a la cría de palomas mensajeras
como actividad deportiva. Documéntate
un poco sobre qué es un certamen colombófilo, qué se hace en ellos y qué
pruebas deben superar las palomas.
eL pReGoneRo
El pregonero era la persona que se encargaba de transmitir en voz alta por las
calles de un municipio aquellas noticias e
informaciones relevantes, tocando la trompeta o algún instrumento que sonase
fuerte antes y después de cada mensaje.
La labor del pregonero era esencial en
una época en la que la mayoría de la
gente no sabía leer y, por tanto, no podía
entender lo que decían los bandos que el
ayuntamiento colgaba en las calles.
tante, en algunos pueblos aún hoy en día
se oye de vez en cuando el pregón a través
de una red de megáfonos instalados en las
principales calles y plazas del municipio
para el que todo el mundo lo oiga.
Este pregonero moderno anuncia todo lo que
es interesante para el vecindario: un acto social, la llegada del mercado o de vendedores
ambulantes, las misas por difuntos, etc.
Resulta romántico, pero realmente práctico, que en plena revolución de las
tecnologías de la comunicación y la información algunos municipios sigan apostando por el pregonero como mecanismo
para comunicar.
¿Qué es un pregonero?
En la actualidad, la mayoría de las personas saben leer y escribir, gran parte de la
población tiene acceso a Internet y la figura
del pregonero ha dejado de existir. No obs-
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¿Crees que hoy día aún se hacen pregones? ¿Conoces algún pueblo en el
que se mantengan?
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6. Sistemas de comunicación
ViDeoConFeRenCiaS Y Cambio CLimátiCo
El siglo xxI se caracterizará, muy probablemente, por la búsqueda de soluciones
que permitan que el desarrollo económico
y social de nuestro mundo sea más sostenible. Las videoconferencias por Internet
contribuyen a minimizar las emisiones de
gases de efecto invernadero, ya que están
disminuyendo los desplazamientos de muchas reuniones de negocios.
niones presenciales de trabajo y de nego- ¿Por qué las videoconferencias contricios se hacen solamente de vez en cuando, buyen a un desarrollo sostenible?
cuando son estrictamente necesarias.
¿Crees que es práctico que una perLo que los escritores de ciencia ficción sona de Barcelona y otra de Australia
narraron en sus historias y novelas du- mantengan contactos por videoconferante la segunda mitad del siglo xx ya es rencia? ¿Por qué?
una realidad. Hoy dos personas situadas
a muchos kilómetros de distancia pueden
mantener una conversación, viéndose
las caras, y compartir un mismo documento informático. Pueden debatir y
tomar decisiones como si estuvieran uno
ante otro en una mesa de reuniones.
Actualmente es habitual que personas que
tienen negocios con empresas de diferentes países se reúnan alrededor de la pantalla de un ordenador y mantengan reuniones
con otras personas, que pueden estar en el
otro extremo del planeta. Eso está haciendo Y todo eso lo pueden hacer a un coste
disminuir los desplazamientos y, en conse- muy reducido. Programas como Skype
cuencia, las emisiones de gases de efecto permiten incluso hacer llamadas de este
invernadero por este motivo. Así, las reu- tipo gratis.
teLetRanSpoRtanDo La inFoRmaCiÓn
En la serie de ciencia ficción Star Trek, llevada también al cine en varias ocasiones,
el capitán Kirk y sus compañeros se colocaban en una especie de cabina dentro de
la nave espacial Enterprise y eran teletransportados a lugares remotos, planetas
extraños o a otras naves. Desaparecían y
aparecían en otro sitio como por arte de
magia. ¡Cómo cambiaría nuestra forma de
viajar si el teletransporte fuera posible! Sin
embargo, ¿es científicamente posible?
El teletransporte de objectos grandes como
una moneda es aún hoy ciencia ficción y posiblemente será así durante muchos siglos,
pero no el de la información contenida en los
átomos y grupos de átomos.
En el año 1993, científicos de IBM dieron
un paso decisivo y sorprendente: demostraron que a escala atómica era posible teletransportar átomos.
trelazar un haz luminoso de gas de átomos de cesio, involucrando billones de
átomos, codificar la información en haces
de luz láser y teletransportar esta información a otros átomos de cesio situados
a medio metro.
La información contenida en un átomo A
pasa a otro B más alejado, sin la emisión
de ondas electromagnéticas ni ningún tipo
de señal. A partir de este primer experimento se han ido sucediendo múltiples ex¿Qué es el teletransporte de la informaperiencias en el teletransporte.
ción?
En el año 2004, físicos de la Universidad
de Viena teletransportaron 600 metros de Si algún día fuera posible teletransporpartículas de luz. En 2006, científicos da- tar materia, ¿cómo crees que cambiaría
neses y alemanes fueron capaces de en- el mundo?
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