05. Tecnologías de la comunicación. Internet

1. Sistemas de comunicación

Un sistema de comunicación está compuesto por todos los elementos que intervienen en un proceso de transmisión de la información: emisor, canal, mensaje y receptor.

Clasificación de los sistemas de comunicación:

• Unidireccionales: el receptor no puede utilizar el mismo canal para emitir la respuesta (televisión)
• Bidireccionales: el receptor puede ser a su vez emisor de información (teléfono)
• Punto a punto: el canal conecta solamente a dos personas o a dos dispositivos (walkie-talkies)
• Punto a multipunto: el emisor puede mandar su mensaje a varios lugares al mismo tiempo (porteros automáticos de una vivienda)
• Alámbricos: la transmisión de la información se realiza mediante cable (telefonía fija)
• Inalámbricas: la transmisión de la información se hace sin necesidad de cables (radio)

2. Las ondas y las comunicaciones

En los actuales sistemas de comunicación a distancia, las señales consisten en variaciones de la corriente eléctrica que dan lugar a ondas electromagnéticas.

Las magnitudes que definen una onda son las siguientes:

• Amplitud. Es la distancia entre el punto más alto de la onda y el punto medio.
  
• Período (T). Tiempo que tarda la onda en pasar de un punto de máxima amplitud al siguiente
• Longitud de onda. Distancia que hay entre dos puntos en el mismo estado.
• Frecuencia. Es el número de oscilaciones por unidad de tiempo. Es la inversa del período.

Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse, lo hacen a una velocidad de 300 000 Km/s y se generan por cargas eléctricas en movimiento.

Se pueden clasificar según su frecuencia en ondas de radio, microondas, infrarrojos, ultravioletas, rayos X ….

La información que queremos transmitir (sonidos, imágenes, datos) es codificada en forma de ondas electromagnéticas. Según sea la amplitud o frecuencia de la onda transmitirá una información u otra.

3. Comunicación por cable

Necesita un medio sólido para llevar las ondas electromagnéticas desde el emisor hasta el receptor. La velocidad de transmisión depende en gran medida de la distancia que hay que cubrir.

Cables que se utilizan:

• De par trenzado. Está formado por pares de cables de cobre entrecruzados y protegidos por un revestimiento exterior de plástico. El trenzado en estos cables reduce las interferencias electromagnéticas entre los pares que se encuentran en la misma envoltura. La señal se atenua con la distancia, por lo tantoes necesaria la amplificación cada cierta distancia. Para reducir más las interferencias se pueden aislar los cables dentro de una protección conductora, según esto hay tres tipos de cables:
  • Cable UTP. (Unshielded Twisted Pair – Par trenzado no apantallado). Los cables no se recubren, son los más utilizados.
  • Cable STP. (Shielded Twisted Pair- Par trenzado apantallado). Cada par trenzado se encuentra recubierto por un material conductor.
  • Cable FTP. (Foiled Twisted Pair- Par trenzado con pantalla global). Todo el haz de pares trenzados se envuelve en una malla conductora para protección frente a campos magnéticos externos.
  • Cable coaxial. Está formado por dos conductores concéntricos, uno interno, en forma de hilo, y otro externo, en forma de malla conductora, separados por un aislanteTransmiten señales digitales y analógicas. las interferencias son menores que en los cables de par trenzados. Se usan para transmitir datos a grandes distancias.
  • Fibra óptica. Es un conductor de impulsos luminosos formado por un núcleo cilíndrico de vidrio o de plástico, revestido por otro similar, pero con distintas propiedades ópticas. Esto permite que la luz se refleje en su interior y pueda ser transportada.No transmiten una señal eléctrica, sino luz por lo que hay que convertir la señal eléctrica en impulsos luminosos a la entrada de la fibra y en eléctrica a  la salida. La información puede ser transportada a grandes distancias con pocas pérdidas. Envía más cantidad de información que un par de cobre.

5. Comunicación vía satélite

Las ondas se desplazan en línea recta, lo que impide que puedan llegar muy lejos debido a la esfericidad de la Tierra. Por eso, de esta forma sólo podemos enviar ondas a corta distancia. Para enviarlas a largas distancias hemos de utilizar la capacidad de todas las ondas para reflejarse.

Las ondas más cortas o de mayor frecuencia son capaces de atravesar la ionosfera y pueden llegar a salir al espacio. Por eso para reflejar estas ondas de mayor frecuencia es necesario disponer de satélites. Así, las emisiones de ondas ultracortas y de microondas, necesitan comunicaciones vía satélite.

Los satélites artificiales disponen de antenas que reciben las ondas electromagnéticas desde un punto de la Tierra y la transmiten hacia otro lugar utilizando la energía solar para realizar la transmisión.

Lo habitual es que el satélite amplifique la señal de entrada y  la retransmita a una frecuencia distinta para que no interfiera con la que llega.

Los satélites se ponen en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan fuera de la atmósfera a distancias relativamente próximas a la Tierra y utilizan placas solares para proveerse de energía.

Un satélite puede trabajar con señales de vídeo, audio, televisión, radio, telefonía, datos… Las condiciones atmosféricas (sobre todo la lluvia) afectan a la correcta transmisión de las señales. Los satélites también se usan para realizar predicciones meteorológicas, ayudar en la navegación y estudiar cuestiones científicas. La vida útil de un satélite es de 15 años.

Tipos de satélites artificiales:

• Geostacionarios. Están a 35.800 Km sobre el ecuador y tardan 24 horas en dar una vuelta alrededor de la Tierra, es decir, están siempre sobre el mismo punto de la Tierra porque giran con ella. Esto nos da la ventaja de que al orientar las antenas hacia él tendremos un contacto permanente. Se utilizan en telecomunicaciones, observaciones militares y meteorología.
• Geosíncronos. Tardan 24 horas en dar una vuelta pero su órbita no coincide con el ecuador, sino que está ligeramente inclinada, por lo tanto no se encuentran siempre sobre el mismo lugar. Tienen aplicaciones similares a los geostacionarios.
• De órbita baja. Están a una distancia inferior a los geostacionarios y por tanto completan una vuelta en menos de 24 horas. Es imposible estar conectado siempre al mismo satélite de órbita baja, por eso existen proyectos que ponen un gran número de satélites en órbita para conseguir que simepre haya uno cerca con el que contactar. Su aplicación más importante es el servicio de GPS.

6. Telefonía.

El teléfono fijo es un dispositivo no portátil enlazado con otro teléfono o con una central por medio de algún conductor. En la conexión se dan estos pasos:

1. Al hablar por el micrófono, nuestra voz hace vibrar una menbrana que produce cambios en la intensidad de la corriente (la voz se transforma en una señal eléctrica)
2. La señal eléctrica llega a una central de conmutación (lugar donde están conectados los teléfonos de una misma zona). Si el teléfono pertenece a esta central se produce la comunicación sino la señal pasa a una central de transmisión.
3. La señal eléctrica llega hasta el auricular de la persona con la que estamos hablando , donde se transforman otra vez en ondas sonoras.

El teléfono móvil es un dispositivo inalámbrico y portátil, que permite la comunicación por voz y con conexión a internet. El terminal de telefonía móvil funciona básicamente como un aparato emisor y receptor de radio que trabaja con dos frecuencias distintas, una para emitir y otra para recibir información. Dicha información no es solamente la voz humana, sino mensajes de texto o cualquier tipo de comunicación que se pueda transformar en una onda electromagnética. En la conexión se dan estos pasos:

1. La voz se transforma en una señal eléctrica.
2. Los teléfonos emiten señales de radio que son captadas por la estación base más cercana, ésta la transmite a la central de conmutación. cada estación base cubre una superficie hexagonal llamada célula y se ocupa de todos los móviles que están en esa zona.
3. La central de conmutación contacta con la estación base más cercana al destinatario. En cada célula se trbaja con un rango de frecuencias diferente al de sus vecinas.

Actualmente se utilizan móviles de tercera generación o UMTS que ofrecen transmisión de datos a alta velocidad con acceso a Internet.

La telefonía por VoIP (voz sobre protocolo de internet) utiliza internet para transmitir sonidos por la red. el usuario debe conectar un micrófono y unos auricualres al ordenador para transformar las señales acústicas. La señal de voz se envía en formato digital.

7. Radio

Permite enviar sonidos a grandes distancias por medio de ondas electromagnéticas.

• Radio analógica. El micrófono transforma la voz en impulsos eléctricos que son enviados a la antena emisora. Aquí los impulsos eléctricos se convierten en ondas electromagnéticasque se envían a las antenas repetidoras. Éstas se las envían a los receptores de los oyentes donde las ondas vuelven a convertirse en sonido. Como las señales eléctricas a bajas frecuencias tienen problemas para propagarse se recurre a la modulación que consiste en mezclar la señal que contiene la información (señal moduladora) con otra señal que nos va a ayudar a enviarla (señal portadora)
• Radio digital. Reduce a una sola frecuencia la cobertura nacional de una misma emisora. Se utilizan técnicas digitales de codificación de la señal.

8. Televisión

Permite la transmisión y recepción de imágenes en movimient0 a distancia. La televisión digital se clasifica en:

• TDT. Transmite señales digitales aprovechando las antenas y repetidores usados para la antigua televisión analógica.
• Por satélite. La señal se emite a través de un satélite. Para captarla se necesita una antena parabólica orientada al satélite.
• Por cable. Se reciben los canales mediante fibra óptica y cables coaxiales.
• Por internet. Se pueden ver canales en directo o por VOD (Video On Demand) que es televisión a la carta en la que podemos ver un contenido en el momento en el que lo solicitemos.

Tipos de televisores:

• Plasma. Los puntos de la imagen son diminutas celdas que contienen gases que al convertirse en plasma (estado fluido similar al gaseoso) provocan la emisión de luz.
• LCD (Pantalla de cristal líquido). Se componen de píxeles (puntos que forman las imágenes digitales) en los que hay moléculas que dejan pasar más o menos luz creando la imagen.
• LED. Similar al LCD, pero la iluminación de los píxeles se hace por LED.

9. Sistemas de posicionamiento global (GPS)

La señal que emiten los satélites deben estar libres de obstáculos hasta el receptor (es decir, no funciona dentro de edificios)

Son capaces de determinar la longitud, la latitud, la altura y el tiempo en los que se encuentra un objeto en todo momento.

Los elementos de un sistema GPS son: un conjuntode satélites en órbita alrededor de la Tierra, estaciones terrestres para supervisar el funcionamiento y receptores que disponen de mapas.

Nuestro receptor calcula la distancia que existe al menos a cuatro satélites y tras cálculos que ejecuta un software que llevain corporado, nos da información de las coordenadas donde estoy en ese instante. Además, y como esta información se va renovando continuamente (décimas de segundo), se pueden calcular otros parámetros como la velocidad, distancias recorridas, etc…

10. Internet

Es una red que interconecta redes de ordenadores por medio de cables coaxiales, fibra óptica, microondas, satélites…

Elementos que intervienen en una conexión a Internet:

1. Usuario con software específico: sistema operativo, navegador…
2. Módem o router, dispositivos que adaptan las señales a las líneas de transmisión y controlan el tráfico de información.
3. Línea telefónica (ADSL) o cable de fibra óptica (CABLE)
4. Proveedeor de servicios de internet (ISP). Es la compañía que facilita la conexión a la red.
5. Servidores. Ordenadores que proporcionan páginas web, correo electrónico… Se encuentran conectados permanentemente a Internet.

Servicios que ofrece Internet:

• World Wide Web. Páginas que combinan texto, imágenes y contenido multimedia con enlaces para navegar entre ellas.
• Correo electrónico. Para recibir y enviar mensajes. Se pueden adjuntar archivos.
• Intercambio de archivos.
• Chat. Para comunicarnos por medio de texto, voz e imágenes.

11. Protocolos de Internet

Un protocolo es un conjunto de normas que siguen los ordenadores para conectarse a internet.

La dirección IP es un conjunto de números que identifican a nuestro ordenador en internet. Está formado por cuatro números entre el 0 y el 255 separados por puntos.

Los protocolos TCP/IP se encargan de enviar la información de un ordenador a otro en una conexión a internet. El protocolo TCP trocea la información en paquetes y el protocolo IP le añade las direcciones desde donde ha partido la información y a donde queremos que llegue. el router decide cuál es el mejor camino para que viaje cada paquete de información. El protocolo TCP se encarga de comprobar que lleguen todos los apquetes y reconstruye la información.

Otros protocolos:

• HTTP (HyperText Transfer Protocol). Es el usado para intercambiar información en la World Wide Web. Identifica el servidor donde está alojada la página web y transmite la petición.
• HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secure). Aparece cuando accedemos a una página en la que nos piden datos personales o tenemos que pagar con una tarjeta de crédito. en nuestro navegador aparece una icono de un candado.
• FTP (File Transfer Protocol). Para transferir archivos entre ordenadores.
• SMTP, IMAP, POP3. Son protocolos de correo electrónico. Smtp controla la transferencia de los correos y los otros dos se encargan de recuperarlos desde los servidores.

12. Conexiones a internet

Para tener acceso a internet debemos contratar el servicio con una empresa de telecomunicaciones. Las conexiones más utilizadas actualmente son las siguientes:

• ADSL (Línea asimétrica digital de abonado). Asimétrica significa que tenemos mayor velocidad de bajada (recibir datos) que de subida (enviar datos). Aprovecha la línea normal de teléfono para transmitir información digital a alta velocidad. Para hacer la conexión se usa un router ADSL. La calidad de la señal disminuye a medida que nos alejamos de la central telefónica o interfiere con otros servicios que circulen por el mismo cable.
• CABLE. Dispone de su propia red de cableado (fibra óptica y cable coaxial) por la que se distribuyen también servicios de televisión y teléfono. Proporciona un ancho de banda mayor que el ADSL.
• INTERNET POR RED ELÉCTRICA. Se realiza a través de las tomas de corriente domésticas. Mediante un módem PLC (Power Line Communications) y una empresa que nos proporciona el servicio accederemos a internet a través de la red eléctrica.
• VÍA SATÉLITE. Mediante un satélite geoestacionario. Necesitamos una antena parabólica que capte la señal que le proporciona el proveedor de internet.
• CONEXIÓN INLÁMBRICA TERRESTRE. Sistemas de comunicación punto a multipunto que utilizan ondas electromagnéticas de altas frecuencias. Las conexiones se consiguen mediante estaciones base y antenas receptoras de los usuarios. Facilita las conexiones en zonas rurales.