Dependiendo del medio a través del que se desplace el mensaje, las comunicaciones pueden ser alámbricas o inalámbricas.
Los medios de transmisión alámbrica utilizados son cables que transportan una señal de tipo eléctrico o fotoeléctrico.
Aunque la aparición del teléfono fijo revolucionó las telecomunicaciones, el primer sistema de comunicación a distancia en tiempo real fue el telégrafo.
Su mecanismo consiste en un circuito eléctrico entre dos estaciones conectadas entre sí por un cable que permite, al accionar un pulsador en una, recibir la señal en la otra mediante un timbre.
| Código Morse | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| A ∙- | M -- | Y -∙-- | |||
| B -∙∙∙ | N -∙ | Z --∙∙ | |||
| C -∙-∙ | O --- | 1 ∙---- | |||
| D -∙∙ | P ∙--∙ | 2 ∙∙--- | |||
| E ∙ | Q --∙- | 3 ∙∙∙-- | |||
| F ∙∙-∙ | R ∙-∙ | 4 ∙∙∙∙- | |||
| G --∙ | S ∙∙∙ | 5 ∙∙∙∙∙ | |||
| H ∙∙∙∙ | T - | 6 -∙∙∙∙ | |||
| I ∙∙ | U ∙∙- | 7 --∙∙∙ | |||
| J ∙--- | V ∙∙∙- | 8 ---∙∙ | |||
| K -∙- | W ∙-- | 9 ----∙ | |||
| L ∙-∙∙ | X -∙∙- | 0 ----- | |||
Para poder enviar mensajes complejos contando como único recurso con la duración del sonido, Samuel F. B. Morse ideó un código que asociaba a cada letra del alfabeto un conjunto de puntos y rayas. Los puntos eran transmitidos como impulsos eléctricos de corta duración, y las rayas, como impulsos más largos. Para separar símbolos, se deja un silencio equivalente a la duración de un punto, y el espacio entre dos palabras es de cinco puntos.
El micrófono es una resistencia capaz de variar su valor con las vibraciones del sonido de nuestra voz. Cuando cambia el valor, se produce una variación en la intensidad de corriente en el circuito establecido de la resistencia. Esta variación de corriente es recogida por el altavoz, que reproduce, a su vez, el sonido original que el micrófono había captado.
Las comunicaciones por vía telegráfica presentaban tres problemas: eran lentas, había que esperar a recibir el mensaje completo para poder responder y no todo el mundo podía utilizarlo. El funcionamiento del teléfono fijo se basa en gran medida en el del telégrafo, pero añade la posibilidad de transmitir mensajes de voz y sonido variables y simultáneos en ambos sentidos. Para ello incorpora dos elementos principales al esquema del telégrafo: el micrófono y el altavoz.
Un conductor eléctrico es capaz de emitir energía en forma de ondas si hacemos circular a través de él una corriente eléctrica variable. Estas ondas se denominan ondas electromagnéticas y se utilizan para las telecomunicaciones, propagándose por el espacio a la velocidad de la luz.
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Características de una onda |
|---|
| Longitud de onda, λ | Espacio recorrido por una onda en un ciclo completo. |
|---|---|
| Amplitud, A | Máximo valor que alcanza la onda. Depende de la energía que posea la onda y va disminuyendo a lo largo de su recorrido. |
| Frecuencia, f | Número de veces que oscila la onda por segundo. Se mide en hercios (Hz). |
| Período, T |
Tiempo que tarda la onda en hacer un ciclo completo. Su inversa es la frecuencia:
|
Las relaciones entre la longitud de onda, el período, la frecuencia y la velocidad de la luz, c (300 000 km/s) son las siguientes:
Como c es un valor constante, las señales de alta frecuencia tienen longitud de onda corta; en cambio, la longitud de onda de las señales de baja frecuencia es muy larga.
| Frecuencias audibles | Espectro de luz visible |
|---|---|
| Las frecuencias audibles por el oído humano abarcan desde los 20 Hz hasta los 20 kHz. Las frecuencias por encima de este rango se denominan ultrasónicas o ultrasonidos y tienen múltiples aplicaciones; por ejemplo, en medicina (ecografías) o en la detección submarina (sonar). Por otro lado, las frecuencias por debajo de ese rango se llaman infrasónicas. | Por debajo de la frecuencia del color rojo, se encuentra la radiación infrarroja (que utilizamos para dar calor), y por encima del color violeta están los rayos ultravioletas (que son absorbidos en parte por la capa de ozono). |
La parte del espectro electromagnético comprendida entre las frecuencias de 3 kHz y 300 GHz recibe el nombre de espectro o espacio radioeléctrico. Este, a su vez, se divide en distintas bandas de frecuencias según las necesidades de telecomunicación. Así, tenemos:
Para emitir y recibir ondas electromagnéticas necesitamos un elemento que transforme los impulsos eléctricos en ondas: la antena.
Los sistemas de comunicación inalámbricos son los que más éxito tienen, ya que permiten transmisiones a muy larga distancia con una gran calidad.
Una emisión radiofónica consiste en la transmisión de sonidos, voz y música a distancia por medio de ondas electromagnéticas que son recibidas por un receptor de radio.
Emisora de radio
Las emisoras de radio no pueden enviar directamente la señal eléctrica producida en el micrófono: al ser frecuencias muy bajas, el alcance de la transmisión sería muy reducido y habría interferencias con otras emisoras que produce el mismo rango de frecuencias.
La solución consiste en que cada emisora utilice una señal portadora de frecuencia más elevada, encargada de transportar el mensaje desde el emisor al receptor. La combinación de la señal que contiene el mensaje de sonido con la portadora recibe el nombre de modulación. Se utilizan dos tipos de modulación: de amplitud (AM) y de frecuencia (FM).
Receptor de radio
En el receptor recuperamos la señal de sonido, el mensaje. Para ello, debemos separarla de la onda portadora, que ya ha cumplido su función. Únicamente se envía a los altavoces la señal que contiene el mensaje.
La primera etapa de la recepción consiste en sintonizar, mediante el dial, la emisora que deseemos, para lo cual debemos, antes de nada, escoger en el receptor entre AM y FM, y después seleccionar la frecuencia que esa emisora tiene asignada. El demodulador es el elemento que se encarga de separar la onda portadora del mensaje. Por último, se amplifica o aumenta el nivel de la señal del mensaje antes de ser enviada a los altavoces. Podemos representar este proceso mediante el siguiente gráfico:
En un receptor AM, el demodulador o detector puede ser tan sencillo como un simple diodo.
La pantalla de una televisión está formada por miles de pequeños puntos luminosos. Si nos alejamos de ella lo suficiente, dejamos de ver cada uno de los puntos, y en nuestro cerebro se forma una imagen de conjunto. Además, si las imágenes se suceden muy rápidamente (más de veinte por segundo), nos parecerá que estamos viendo una escena en movimiento.
Puede que, al ver un partido de fútbol por televisión, hayas observado que las imágenes se ofrecen con un pequeño retardo con respecto a la retransmisión radiofónica. ¿Sabes a qué es debido esto?
La producción que requiere la televisión no permite respetar el directo totalmente, ya que es muy compleja: selecciona las imágenes más adecuadas a cada momento del partido de entre la totalidad de cámaras que lo están grabando, inserta la publicidad y el logotipo de la cadena, e introduce los comentarios de los locutores. Todo ello puede hacerse en la propia unidad móvil desplazada al estadio, o en los estudios, una vez recibidas las señales desde ella. La imagen resultante se envía a través de fibra óptica o mediante un enlace de radio (con antenas parabólicas) a una antena de grandes dimensiones que se encarga de transmitir la señal de televisión para que llegue hasta nuestras viviendas.
Allí, la señal es recogida por antenas de televisión orientadas adecuadamente y conducida mediante un cable coaxial al receptor.
El televisor de pantalla de cristal líquido (LCD)
Los televisores TFT LCD funcionan mediante la iluminación de pequeños elementos de imagen (píxel), para lo cual presentan una estructura de cristal líquido entre dos placas de vidrio. La placa TFT (transistor de película delgada) dispone de un transistor por píxel, de forma que se controla individualmente su iluminación.
Los televisores LCD ocupan poco espacio, su definición puede llegar a ser muy alta y no presentan parpadeo. Sin embargo, tienen problemas en lo que se refiere a su ángulo de visión.
Televisores con tecnología LED
Son una evolución de los anteriores; se diferencian en la fuente de luz que emplean. En los televisores LED la pantalla se ilumina con diodos emisores de luz. De esta forma, se consigue un mayor contraste de imagen, menor espesor del aparato, menor consumo energético y una disminución de los reflejos de pantalla.
Una variante son los televisores LED 3D, en los que el efecto tridimensional se genera mostrando dos señales (una para cada ojo) que cuando llegan al cerebro al mismo tiempo generan una sensación de relieve.
Televisores con tecnología plasma
Contienen un gas inerte que, activado por una corriente eléctrica, reacciona con el fósforo de los píxeles de la pantalla produciendo luz coloreada en cada punto de la misma. El período de vida de estos televisores es menor que el de los aparatos de tecnología LCD porque el fósforo tiende con el tiempo a agotarse, lo que influye en la calidad de la imagen. Esta particularidad, unida a la dificultad para obtener alta definición en televisores de menos de 50 pulgadas, hace que los principales fabricantes estén volcados actualmente en otro tipo de tecnología como la LED.
Medios televisivos
Dependiendo de los medios utilizados para la transmisión de sonidos e imágenes en movimiento, podemos considerar diferentes formas de transmisión televisiva:
El teléfono móvil es un dispositivo electrónico cuya intención básica es la misma que la de un teléfono alámbrico, pero con la particularidad de ser portátil e inalámbrico. Sin embargo, la evolución tecnológica los ha convertido en verdaderos ordenadores personales, con potentes microprocesadores y capacidad para realizar cometidos que no tienen nada que ver con un simple teléfono.
No obstante, en este apartado nos vamos a centrar exclusivamente en su faceta de teléfono.
Todos y cada uno de los teléfonos móviles (terminales) pertenecientes a una red de telefonía móvil están conectados con un conjunto de estaciones receptoras y emisoras (repetidores o estaciones base), conectadas por radio entre sí, que permiten la conexión y comunicación entre terminales.
Las estaciones base cubren un área de terreno (celda) variable según su potencia y las características geográficas de la zona, y admiten un número limitado de llamadas. El conjunto de todas las celdas de una red forma su zona de cobertura.
Asimismo, los terminales son capaces de conectarse a otras redes de telefonía móvil, a la línea telefónica fija y a redes de datos como Internet
Las frecuencias de las ondas de radio utilizadas por la telefonía móvil se encuentran entre los 900 y los 2000 MHz, dependiendo del sistema utilizado.
| Sistema | Denominación | Banda de frecuencias |
|---|---|---|
| Global System for Mobile Communications | GSM | 900 MHz |
| European Digital Cordless System | DCS-1800 | 1800 MHz |
| Universal Mobile Telecommunications System | UMTS-2000 | 2000 MHz |
Paralelamente a la red GSM funciona la red GPRS, que es la utilizada para la transmisión de datos.
Dentro de las comunicaciones inalámbricas, los satélites son elementos muy importantes, ya que pueden poner en contacto puntos muy distantes de la Tierra sin necesidad de instalar antenas repetidoras entre ellos.
Un sistema de comunicaciones por satélite consta básicamente de los siguientes elementos:
Los satélites artificiales de comunicaciones pueden ser pasivos (si se limitan a reflejar la señal que reciben) o activos (si amplifican la señal recibida).
La órbita de los satélites geoestacionarios se llama cinturón de Clarke en honor al escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke, que sugirió la idea de esta órbita en 1945. Es una órbita ideal para las comunicaciones. Al estar limitado el número de satélites que pueden orbitar en torno a ella, está muy solicitada.
Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales, que los sitúan alrededor de la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Utilizan placas solares para alimentarse y desarrollar sus funciones. Según la altura de su órbita y su período de rotación alrededor de la Tierra, los satélites pueden ser de diferentes tipos:
Satélites geoestacionarios
Son satélites que permanecen inmóviles sobre un determinado punto del planeta. Para ello es necesario que se encuentre sobre el plano del ecuador terrestre a unos 36000 km de altura y que realice una vuelta alrededor del planeta a una velocidad igual a la velocidad de rotación de la Tierra. Así, los vemos siempre sobre un punto fijo de la misma. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos.
Los sistemas de posicionamiento global como el GPS emplean un mínimo de cuatro satélites para localizar la posición del usuario en un determinado instante. El GPS envía una señal que rebota y es devuelta al lugar de partida por los satélites. Conociendo el tiempo que tarda en llegar la señal se puede conocer la distancia del usuario a cada uno de los satélites. Tras obtener este dato de cuatro de ellos, por triangulación se deduce la posición del punto referido.
Tipos de satélites según su función
| Satélites de telecomunicaciones | |
| Se utilizan para transmitir información de un punto a otro de la Tierra, en particular comunicaciones telefónicas, datos o programas televisados. El primer satélite de comunicaciones se puso en órbita en 1962. |
Satélite de comunicaciones Syncom IV.
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| Satélites de observación terrestre | |
| Se emplean para observar la Tierra, con un objetivo científico o militar. El espectro de observación es extenso: óptico, radar, infrarrojo, ultravioleta, escucha de señales radioeléctricas... Una de sus funciones más importantes es la observación meteorológica o la detección de incendios forestales. |
Vista de un huracán desde un satélite.
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| Satélites de observación espacial | |
| Desde ellos se observa el espacio con un objetivo científico. Estos satélites tienen también un amplio espectro de observación para recibir distinta información del espacio. El telescopio espacial Hubble es un satélite de observación espacial. |
Telescopio Hubble.
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| Satélites de localización | |
| Permiten conocer la posición de objetos sobre la superficie de la Tierra. Por ejemplo, el sistema americano GPS, el sistema ruso GLONASS o el sistema europeo Galileo. |
Satélite de localización.
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| Estaciones espaciales | |
| Están destinadas a estar habitadas por el ser humano, con un objetivo científico. Entre estas se encuentra la Estación Espacial Internacional, que está en órbita desde 1998 y habitada permanentemente desde 2002. |
Estación Espacial Internacional.
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| Sondas espaciales | |
| Cumplen la función de observadoras de otro cuerpo celeste y, por tanto, deben estar en condiciones de desplazarse. |
Sonda espacial Voyager.
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Algunos de los satélites existentes desempeñan varias de estas funciones a la vez. Los satélites se comunican con los emisores y receptores terrestres por medio de antenas y ondas electromagnéticas.
Lo usual es contar con una tarifa plana de datos, por lo que, cuando se excede del consumo pactado, algunas compañías operadoras de telefonía móvil cobran por el volumen excedido y la factura puede subir mucho.
Para conectar dispositivos digitales (ordenadores, redes, tabletas, móviles...) se utilizan diferentes aparatos y sistemas. Los más comunes son los siguientes:
Es un dispositivo que conecta los ordenadores de una red. Dispone de múltiples puertos. Cuando recibe un paquete de datos lo envía a todos los ordenadores de la red, aunque su destinatario sea únicamente uno de ellos.
Actúa de forma parecida al hub pero, a diferencia de este, la información es enviada únicamente al ordenador de destino, con lo que conseguimos mayor rapidez y evitar la saturación de la red.
Es un dispositivo que filtra y reenvía los paquetes de datos entre dos redes. Los routers que solemos tener en nuestros domicilios actúan también como switch, de modo que por un lado conectan nuestra red con Internet y, por otro, distribuyen la información de manera óptima.
Es frecuente que en grandes oficinas o en viviendas de mucha superficie o con varios pisos haya problemas de cobertura porque el router no llegue a cubrir todas las estancias. En estos casos se puede utilizar un repetidor wifi que, colocado dentro de la zona con cobertura, duplica el alcance y el problema queda solucionado.
Para conectar dos ordenadores con un cable, lo más habitual es utilizar una tarjeta de red Ethernet y un cable con un conector estándar llamado RJ-45.
No es muy utilizada porque se necesita que los dos dispositivos se vean directamente a corta distancia.
La conexión Bluetooth es una conexión inalámbrica de voz y datos entre dispositivos a distancias entre 1 y 100 m.
Ya hemos hablado de esta red cuando vimos la telefonía móvil. La red de datos GPRS permite la transmisión de paquetes de datos entre teléfonos móviles.
Actividad 3
Ordena estos cuatro sistemas de comunicación que se utilizaran antes de la aparición y la utilización de la electricidad, e indica el sistema emisor, el canal de transmisión y el sistema receptor de cada uno de ellos.
Actividad 4
Haz un esquema de los diferentes tipos de transmisión alámbrica y sus características.
Actividad 5
El timbre receptor del telégrafo emite un sonido de duración variable. Mientras mantenemos accionado el pulsador de la estación emisora, en los extremos del receptor aparecen 9 V. Observa cómo variaba el voltaje en el receptor telegráfico durante el hundimiento del Titanic:
Actividad 6
¿Cómo expresarías «ya estamos cerca» en código morse?
Actividad 7
¿Qué semejanzas y diferencias encuentras entre el funcionamiento del teléfrafo y el del teléfono?
Actividad 8
Realiza un esquema de las características principales del telégrafo y el teléfono.
Actividad 9
Busca información sobre la frecuencia y la longitud de onda del espectro visible y estudia los colores.
Actividad 10
Investiga qué tipos de ondas electromagnéticas no se utilizan para realizar transmisiones radioeléctricas.
Actividad 11
Busca en Internet y guarda una imagen del espectro electromagnético y otra del espacio radioeléctrico.
Actividad 12
Indica en qué bandas de frecuencias se realizan transmisiones de televisión, emisiones de radio a países muy alejados y de televisión vía satélite.
Actividad 13
¿A qué velocidad se transmiten las ondas de radio?
Actividad 14
¿Qué elemento tienen en común todos los sistemas transmisores y receptores de ondas de radio?
Actividad 15
¿A qué bandas del espectro radioeléctrico pertenecen las emisiones de radio de FM y AM?
Actividad 16
¿Por qué la mayoría de las emisoras de radio musicales emiten en FM?
Actividad 17
¿Para qué movemos el dial de la radio?
Actividad 18
Realiza un esquema de la comunicación por radio.
Actividad 19
¿Cómo podrías comprobar si una televisión es de 14 pulgadas?
Actividad 20
Clasifica estos sistemas de comunicación (algunas opciones puede estar repetidas en diferentes casillas):
Actividad 21
Localiza en tu vivienda los cables de conexión del teléfono, antena de televisión e Internet. ¿De qué tipo son?
Actividad 22
Busca información sobre las tecnologías GSM y UMTS y compáralas.
Actividad 23
Consigue un catálogo de terminales móviles y observa sus características. ¿Crees que son necesarias todas ellas? ¿Crees que deberían presentar más funcionalidades? ¿O menos? Indica cuáles añadirías o eliminarías.
Actividad 24
Investiga cuál será el número mínimo de satélites geoestacionarios necesarios para cubrir todo el planeta.
Actividad 25
Busca información sobre escritores de ciencia ficción famosos y haz una pequeña lista de sus libros más vendidos.
Actividad 26
Consulta en la página web de HISPASAT, el operador de satélites de telecomunicaciones (http://www.hispasat.es/), los proyectos de innovación en los que está trabajando el grupo HISPASAT. Haced una puesta en común y un pequeño debate sobre la información obtenida. Escribe aquí tus conclusiones.
Actividad 27
Realiza un esquema de los distintos sistemas de comunicación inalámbrica.
Actividad 28
Haz un esquema de las diferentes formas de conexión entre dispositivos inalámbricos y sus características.
