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TECNOLOGÍAS DE LA COMUNICACIÓN II
TEMA3. TECNOLOGÍA 4º E.S.O.
Juan Antonio Pulido. Profesor de Tecnología y Plástica.
I.E.S. Luis de Morales. Arroyo de la Luz. Cáceres.
CONTENIDOS:
3.1. ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS SISTEMAS DE
COMUNICACIÓN. TIPOS DE SEÑALES..
3.2. COMUNICACIÓN INALÁMBRICA. SEÑAL MODULADA Y
PORTADORA..
3.3. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.
COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE.
3.4. TECNOLOGÍA DE LA COMUNICACIÓN DE USO
COTIDIANO.
3.5. GRANDES REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS.
3.6. EL ESPACIO RADIOELECTRICO.
3.1. ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS
SISTEMAS DE COMUNICACIÓN.
TIPOS DE SEÑALES.
El despegue de los sistemas de comunicaciones a distancia se
inicia a principios del siglo XX debido principalmente a dos
factores:
1º el empleo de los sistemas de telefonía, transmisión de
impulsos eléctricos mediante cables
y 2º el desarrollo de los conocimientos técnicos necesarios
para la comunicación sin cable, por el espacio, por medio de las
ondas electromagnéticas, verdadera revolución de las
comunicaciones.
Este es el tema que desarrollaremos a
continuación.
Todo sistema de comunicación consta de tres elementos
básicos:
1º El emisor, fuente de la que parte la comunicación que
queremos transmitir, el mensaje.
2º El receptor, persona o aparato al que queremos enviar el
mensaje.
3º El medio de transmisión, soporte o elemento que
utilizamos para poder mandar el mensaje.
Esta clase es una comunicación de conocimiento que se
transmite utilizando estos tres elementos, defínelos.
En los sistemas de comunicación alámbrica o inalámbrica la
información, la que sea, hay que transformarla en impulsos
eléctricos o en impulsos electromagnéticos. De esta manera se
puede transportar a través de los cables eléctricos (cables
telefónicos) o por el espacio hasta llegar al receptor. Para que el
mensaje se pueda entender es necesario volver a transformarlo
al lenguaje o a la forma que estaba al principio.
Los aparatos que transforman el mensaje a estas señales, y
viceversa, se llaman transductores, codificadores o
decodificadores.
Comunicación telefónica alámbrica.
Las señales que se utilizan para transmitir información en los
sistemas de comunicación se pueden clasificar en dos grandes
grupos:
1º las señales continuas, las que se transmiten sin ningún
tipo de interrupción, por ejemplo un sonido que se transmite
de forma continua,
y 2º las señales discretas, son señales que parten de una
señal continua pero se van transmitiendo por fracciones a
intervalos de tiempos regulares, por ejemplo el sonido digital.
Atendiendo al valor (intensidad, fuerza) que pueden tomar
las señales, se pueden clasificar en:
1º Señales analógicas, que pueden tomar infinitos valores
entre dos cualesquiera, sufren variaciones de forma continua,
el valor de la señal es continuo. Por ejemplo la tensión
eléctrica de una batería, hasta 14 voltios puede tener
cualquier tensión, como 12,34 V o 12,34590575835696437 V.
2º Señales digitales, son las que toman valores discretos,
valores determinados y finitos. Como ejemplo un telégrafo,
cuando se da al pulsador manda una señal eléctrica y suena
el timbre, se le da el valor 1 (circuito eléctrico cerrado) y
cuando no se da al pulsador no se manda un impulso
eléctrico y no suena en timbre, se le da valor 0 (circuito
eléctrico abierto).
Analógico vs digital.
http://youtu.be/lmDGKNiYIbg
Proceso de digitalización.
http://youtu.be/3yo7TLtuFqA
Por lo tanto en las señales digitales cuando existe señal se le
da el valor 1 y cuando no hay señal se le da el valor 0.
¿Hay corriente eléctrica?
SI NO
1 0
Como ejemplo el uso de un foco para mandar un mensaje en
código Morse. Luz equivale a 1 y sombra equivale a 0.
Estos valores fijos, discretos (0 y 1) se denominan binarios y la
mínima unidad de información se le llama bit. Al conjunto de
ocho bits se le llama byte.
¿Cuántos valores puede tener un bit?
¿Cuántos valores puede tener un byte?
Calcúlalo.
Esta es la base para los sistemas de comunicación digital que
se usa en los ordenadores para procesar la información y hacer
complicados cálculos en milésimas de segundo. Las señales van a
la velocidad de la luz y los cálculos aritméticos también.
Las señales analógicas pueden tener distorsiones e
interferencias. Las señales digitales no están sometidas a
ninguna distorsión porque los datos que manda son sólo dos,
ceros y unos, o sea, o se manda un impulso eléctrico (1) o no se
manda (0).
Las señales analógicas se pueden transformar fácilmente en
señales digitales y viceversa. El ordenador funciona así.
Vídeo sobre bits, bytes y el sistema binario.
http://youtu.be/T4p-HP1i5Ek
El código binario.
http://youtu.be/icrl3U0IVqw
¿Cómo se propagan las señales en los diferentes medios?
Cuando transmitimos un sonido, al hablar, las cuerdas vocales
generan unas ondas de presión que propagan a través del aire
chocando las partículas unas con otras, como si fueran canicas
que están alineadas, la de atrás pega a la de delante. Algo
parecido a la propagación de las ondas en el agua cuando
tiramos una piedra, son ondas concéntricas. Estas ondas
acústicas que mandamos con la voz llegan al receptor, mas
concretamente a los oídos del receptor que puede captar las
variaciones de presión, las diferencias de amplitud o potencia de
cada onda sonora y la frecuencia con la que llega, o sea, que el
oído es un transductor o decodificador que transforma las ondas
sonoras de presión en sonido audibles por nuestro cerebro.
Además por medio de la memoria podemos saber quién es el
que nos está hablando.
Transmitimos los sonidos mediante ondas de presión acústicas. A
una onda de presión alta le sigue otra de presión baja. Algo
parecido a un muelle horizontal.
Onda sonora transmitida por el aire.
Las partículas del aire se van chocando unas a otras, las de
detrás con las de delante, y así transmiten el sonido.
Lo mismo que un muelle en posición horizontal.
Y lo mismo que unas canicas que se van dando unas a otras. Así
se transmite el sonido en el aire.
El oído es un transductor que transforma las ondas sonoras de
presión en sonidos audibles por el cerebro. Manda impulsos
nerviosos al cerebro.
Las ondas sonoras se transmiten en todas las direcciones, igual que
las ondas en el agua.
3.2. COMUNICACIÓN INALÁMBRICA.
SEÑAL MODULADORA Y PORTADORA.
Los teléfonos normales que tenemos en casa, los que
llamamos fijos, mandan las señales por medio de unos cables
conductores. El mensaje se manda a través de impulsos
eléctricos.
Los teléfonos móviles mandan los mensajes sin necesidad de
cables, mediante ondas electromagnéticas.
Los sistemas de comunicación inalámbrica se basan en las
ondas electromagnéticas, ondas que son capaces de viajar por
el espacio, tanto en el aire como en el vacío, incluso en otros
medios como el agua. Los submarinos también se comunican
debajo del agua.
Estas señales se transmiten en línea recta y se reflejan,
rebotan como bolas de billar, en los obstáculos, paredes,
montañas, las nubes y las capas de la atmósfera.
Por eso para transmitir comunicaciones a largas distancias se
necesitan los postes repetidores y, sobre todo, los satélites
artificiales de comunicaciones, que son capaces de conectar
cualquier parte del mundo en línea recta.
Las torretas repetidoras
facilitan la transmisión
de las señales y evitan
los obstáculos del
terreno.
Y las antenas parabólicas transmiten las señales desde la tierra a
los satélites artificiales de comunicaciones.
Los satélites de comunicaciones ponen en contacto cualquier
parte del mundo.
Dos puntos que estén muy distantes en la tierra, ejemplo Madrid
y Buenos Aires, se pueden poner en contacto directo mediante
un satélite de comunicaciones.
Las ondas electromagnéticas de comunicaciones se pueden
reflejar en las capas de la atmósfera, llegando así a mas
distancia, incluso con suficiente potencia en la antena pueden
dar la vuelta a la tierra.
Las ondas electromagnéticas pueden encontrar obstáculos en su
camino. Una montaña, las nubes, la curvatura de la tierra, las
capas de la atmósfera, son obstáculos que dificultan las
comunicaciones inalámbricas.
La Tierra está llena de miles de satélites artificiales y chatarra
espacial.
Las ondas electromagnéticas, que son las ondas que se
propagan por el espacio, las inalámbricas, están formadas por la
unión de un campo eléctrico y un campo magnético. Son como
dos ondas juntas. Ambas ondas se representan con una onda
que se propaga en un plano vertical, la onda eléctrica, y otra que
se propaga a la misma velocidad en un plano horizontal, la onda
magnética.
Diagrama de una onda electromagnética.
Pero…¿cómo se pueden transmitir a la vez tantísimas ondas
electromagnéticas al aire, o al espacio, sin que se molesten unas
a otras?
Si pudiéramos ver las ondas que pasan por encima de nosotros
taparíamos la luz del Sol. En un determinado instante puede
haber millones de ondas electromagnéticas simultáneamente.
La manera de que se puedan transmitir a la vez es que cada
una utiliza una frecuencia diferente, o una modulación diferente
(FM o AM).
Pongamos el ejemplo de las frecuencias de radio de FM. En
España puede haber más de mil emisoras de radio en FM, como
radio Sansueña, en Arroyo de la Luz. Esta emisora emite en la
frecuencia de 107,6 Mhz. Las otras emiten en otras frecuencias
diferentes y así no se tapan unas a otras. Si dos emisoras
coincidieran en su frecuencia oiríamos una mezcla de las dos.
Algunas emisoras de
radio en FM de la
provincia de Cáceres.
Ninguna de ellas
coincide en la
frecuencia.
Como existen una enorme cantidad de frecuencias, desde las
ondas de muy baja frecuencia hasta las de altísima frecuencia, el
espacio radioeléctrico se divide en bandas de frecuencia en
función de su longitud de onda. Pero expliquemos primero qué
es eso de la frecuencia y la longitud de onda.
Esquema de una onda y sus valores característicos.
El espacio, o espectro, radioeléctrico está dividido en doce
bandas de frecuencias, nueve de ellas para las comunicaciones.
Por lo tanto cada frecuencia, o emisora, está situada en una
franja o banda de frecuencias. Cada banda tiene unas
determinadas características y unos usos determinados. Por
ejemplo las emisoras de radio de FM emiten en la banda de VHF,
las de AM emiten en MF la tele emite en VHF y UHF, los
teléfonos móviles emiten en UHF y SHF, etc.
Vídeo sobre el espectro electromagnético.
http://youtu.be/ixwxOQf50kc
LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO (EA)
http://youtu.be/MlUHEGSqllo
Rodeados de ondas (Odissea)
http://youtu.be/k0gYxCsX5KA
La luz y el espectro electromagnético
http://youtu.be/m5_encne1tw
2.A. TRANSMISIÓN ANALÓGICA.
La transmisión analógica es la que se ha utilizado desde el
principio de las comunicaciones usando medios eléctricos y
electrónicos hasta que se inventó la electrónica digital.
En resumidas cuentas consiste en utilizar una señal u onda
portadora (como si fuera una hoja en blanco, sin escribir) la cual
modificamos en función del mensaje o comunicación que
queremos enviar. La señal portadora se modifica mediante la
señal moduladora que “escribe” el mensaje en la señal
portadora.
Como ejemplo, la señal portadora es el ruido que hace una
trompeta cuando soplamos, sería el sonido base del que
partimos, si un trompetista empieza a tocar la trompeta sacando
melodías y ritmos que suenen bien ésta sería como la señal
moduladora, la que utiliza la capacidad de hacer un sonido y le
saca toda la gama musical del instrumento.
La señal portadora es la señal base, monótona, limpia, y la
señal moduladora es la que modifica la portadora para “grabar”
el mensaje en ella.
Esta señal portadora se puede modificar alterando la amplitud
(altura de la onda) o la frecuencia (la distancia horizontal de la
onda).
Ahora seguro que entendemos mejor las siglas que se utilizan
en los receptores de radio, la FM o frecuencia modulada, y la AM
o amplitud modulada.
Diales de sintonización en FM y en AM de una radio cualquiera.
Modulación en amplitud (AM).
La señal moduladora lleva la información, esta señal viene
caracterizada por su amplitud y frecuencia, modifica la señal
portadora en función de estos parámetros. La amplitud de la
señal portadora se modifica en función de la señal moduladora,
dando como resultado una señal portadora modificada que se
llama señal modulada en amplitud, la “amplitud modulada” o
AM.
Este tipo se señal llega a mayor distancia que la FM pero es de
peor calidad y tiene mayores interferencias. Son emisoras que
emiten a toda la nación y algunas se pueden oír en todo el
mundo.
Onda de amplitud modulada (AM).
Onda de amplitud
modulada (AM).
Modulación en frecuencia (FM).
La señal portadora sigue siendo la misma que en la AM, tiene
su amplitud y su frecuencia. En este caso la señal moduladora
modifica la frecuencia de la señal portadora pero no su amplitud,
que es constante. La combinación de las dos da como resultado
una onda modulada , modificada, en frecuencia, lo que se llama
vulgarmente la FM o frecuencia modulada.
Este tipo de señal es más nítida y limpia que la AM, puede
emitir con mucha mayor calidad, en estéreo, pero al emitir en
línea recta tiene menos alcance. Normalmente son emisoras
locales, como Kiss FM, Cadena 100 o Radio Sansueña.
Onda de frecuencia modulada (FM).
¿Dónde puedo oír estas emisoras?
¡ Pues en una radio ! ¿Verdad?
En función del tipo de modulación que tenga, FM o AM, se
pueden captar en un receptor de radio. La FM emite entre 88
MHz y 108 MHz, y la AM entre 530 KHz y 1700 KHz.
Pero existen muchísimas más emisoras de señales y cada una
dentro de la banda de frecuencias que le corresponda. Las
emisiones en onda corta, las transmisiones marítimas, las
aéreas, las comunicaciones de los bomberos, la policía, los taxis,
las comunicaciones militares, los satélites, los móviles, internet…
Cada una de estas comunicaciones está en una banda de
frecuencia según su susodicha frecuencia.
Echemos otro vistazo al espectro radioeléctrico.
Existen receptores que pueden captar unas cuantas bandas de
frecuencia y todas las frecuencias de cada una. Se llaman
receptores multibandas o escaners. Pueden recibir desde las
frecuencias marítimas y de navegación (VLF) hasta las señales de
los satélites espaciales (SHF) de forma continua y teniendo la
antena adecuada, porque cada banda de frecuencias necesita
una antena específica.
Estos receptores multibanda los usan normalmente los
radioaficionados, que tienen también sus bandas de frecuencia
específicas para emitir y conectarse con otros aficionados por
todo el mundo.
Receptor multibanda con tres antenas y conexiones para antenas
exteriores.
Detalle de las bandas de frecuencias.
FM (Frecuencia modulada)
LW (onda larga)
MW (onda media o AM)
SW (onda corta en
diferentes bandas)
Emisora de radioaficionado en la banda de los 29 MHz, una
banda específica de la “banda ciudadana”.
El Sputnik I, primer satélite espacial ruso que transmitió una
señal de radio a la Tierra.
Yuri Alekseyevich Gagarin, primer ser humano en ir al espacio exterior
a bordo de la nave espacial VOSTOK 1 (12 de abril de 1961).
Primera transmisión espacial realizada por un astronauta.
Así funciona la radio.
http://youtu.be/FlgRxp-O6pc
2.B. TRANSMISIÓN DIGITAL.
Las telecomunicaciones han experimentado un desarrollo
tecnológico espectacular gracias a la tecnología digital desde los
años 80. Actualmente es posible transmitir cualquier tipo de
datos analógicos siempre que lo digitalicemos primero. Se
pueden transmitir documentos escritos, fotografías, videos,
música, conversaciones…, cualquier cosa que se pueda
digitalizar. Para lo cual se necesita, como ya sabemos,
transductores que puedan pasar la señal analógica a digital y
viceversa cuando llegue al receptor.
La TDT (televisión digital terrestre) es un claro ejemplo de las
transmisiones digitales de imagen y sonido, con una enorme
calidad.
Pero ¿cómo se digitaliza una imagen o un sonido?
Los conversores analógico-digitales transforman la señal
analógica en trocitos pequeñísimos y cada uno de ellos se le
asocia un valor equivalente binario, un bit, un byte o varios
bytes, dependiendo de la complejidad de la información. Se
digitaliza en código binario cada pequeño trocito de información.
En un sonido se recorta en sonidos independientes cada
centésima de segundo, por ejemplo, y ese valor del sonido, en
frecuencia e intensidad se le transforma en un valor equivalente
pero en el sistema binario. Esta información se transmite de
forma ordenada y a la velocidad de la luz, ya sea por impulsos
eléctricos o impulsos luminosos (fibra óptica) en pequeños
paquetitos de información. Al llegar al receptor se vuelve a pasar
respetando el orden de llegada a la anterior forma analógica,
recomponiendo el sonido en forma continua.
Con las imágenes pasa un tanto de lo mismo. En este caso en
vez de “trocear” el sonido en impulsos por centésima de
segundo, se trocea la imagen en pequeños trocitos o píxeles.
Cuanto más píxeles tenga una imagen mayor será la calidad de la
imagen digitalizada y mayor la cantidad de memoria de
almacenamiento.
Cada pixel es una unidad de color y cada color tiene asociado
su valor digital en bits. Se desarma la imagen, como si fuera un
mosaico, en píxeles y se mandan digitalizados en orden, igual
que el sonido. Al llegar al receptor se vuelven a ordenar tal como
van llegando y a cada pixel se le da su valor en color, montando
de nuevo el mosaico en pequeños puntos de colores.
Una imagen de 9 mega píxeles tiene nueve millones de
trocitos cuadrados de color y cada uno con su valor en bits.
Digitalización del sonido.
Digitalización de la imagen.
Detalle de los píxeles o pequeños cuadrados de color.
Cuantos más píxeles tenga una imagen más calidad y resolución
tendrá.
¿Qué ves aquí?
Abraham Lincoln
¿Y aquí?
Alberto Einstein
3.3. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS.
COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE.
Las ondas electromagnéticas no necesitan un cable para
transmitirse, van por el espacio, ya sea el atmosférico como el
exterior. Se transmiten siguiendo una trayectoria que puede ser
rectilínea, paralela a la superficie terrestre o se reflejan en la
superficie terrestre o en las capas de la atmósfera antes de llegar
al receptor.
Trayectoria de las ondas electromagnéticas.
Trayectoria de las ondas electromagnéticas.
Onda de superficie.
Esta propagación de las ondas no es uniforme y pierden
energía por el camino. Esto es debido a las irregularidades del
terreno, al medio en que se mueven (de las características del
aire) y de la frecuencia de la propia onda transmitida.
Cuando una onda electromagnética no se puede transmitir de
forma directa entre emisor y receptor se le hace reflejar en las
capas de la atmósfera…
o se transmite por vía satélite.
Las ondas electromagnéticas se propagan de forma diferente
según las distintas capas de la atmósfera. Podemos diferenciar
dos zonas o capas.
La primera capa llega hasta unos 50 Km de altura, entre la
estratosfera y la mesosfera. Las ondas se mueven sin ninguna
dificultad. Hay ondas de superficie que recorren paralelas a la
superficie terrestre miles de kilómetros (frecuencia < 30 MHz),
ondas reflejadas en el suelo y ondas directas entre emisor y
receptor (frecuencia > 30 MHz).
Capas de la atmósfera.
La segunda capa, la ionosfera o termosfera, va desde los 50 Km
hasta unos 400 Km. A estas alturas las ondas electromagnéticas
hasta una frecuencia de 30 MHz se reflejan progresivamente en
las capas. Por encima de los 30 MHz las ondas se “cuelan” y
atraviesan la ionosfera perdiéndose en el espacio exterior. La
única forma de transmitir frecuencias mayores de 30 MHz (VHF y
UHF) es usando satélites espaciales y en tierra estaciones
repetidoras de señal.
3.4. TECNOLOGÍA DE LA COMUNICACIÓN
DE USO COTIDIANO.
Los satélites artificiales de comunicaciones, ésos que están
dando vueltas a la Tierra, sirven para recibir la señal
electromagnética desde un punto terrestre y volverla a mandar,
después de haberla amplificado, a otro punto distante de la
Tierra. Como la Tierra es redonda muchas señales que viajan en
línea recta no pueden llegar a puntos lejanos, por lo que se hace
necesario mandar las señales por vía satélite. Para ello es
necesario que las ondas se “cuelen” por las capas de la
atmósfera, especialmente en la capa de la ionosfera.
Con un mínimo de cuatro satélites podríamos tener cubierta
toda la Tierra para retransmitir comunicaciones, pero hay
muchísimos mas.
Existe una enorme variedad de satélites dando vueltas a la
Tierra. Incluso hay satélites fuera de la órbita terrestre, éstos son
casi todos de investigación astronómica.
Los satélites terrestres tienen muchas funciones a realizar, la
más general e importante la de las comunicaciones de todo tipo,
telefonía fija, imágenes, datos, transmisión de cadenas de
televisión y radio, comunicaciones para teléfonos móviles. Pero
existen otras funciones tan importantes como éstas pero menos
conocidas: investigación terrestre, escaneo por infrarrojos y
ultravioletas, control de la contaminación y la temperatura
global, satélites meteorológicos, satélites para el sistema GPS,
satélites fotográficos (Google Maps), satélites militares para
espiar al enemígo, satélites antimisiles…¡BUFF! Muchísimas.
Hay satélites de giran a la misma velocidad de rotación de la
Tierra y están a una altura de 36.000 Km. Al girar a la misma
velocidad siempre están en el mismo sitio del cielo, están fijos.
Estas órbitas se llaman geoestacionarias, y los satélites
geoestacionarios. Como ejemplo los que emites las cadenas de
televisión y radio, así las parabólicas siempre enfocan al satélite y
no hay que moverlas. Sería un cachondeo si tuviéramos que
estar continuamente orientando la “paellera” hacia el satélite
que se mueve.
Otros satélites siguen otras órbitas, en función de sus
necesidades. Los que investigan la Tierra van normalmente en
dirección Norte – Sur, las estaciones espaciales se mueven en
dirección horizontal Este – Oeste, los satélites espías siempre
están encima del país enemigo.
En las noches estrelladas de verano podemos ver cantidad de
satélites, puntitos blancos que se mueven en el cielo.
Órbita geoestacionaria de un satélite.
En la fotografía, tomada
con una cámara réflex
sobre un simple trípode,
se puede ver el recorrido
que realizó la Estación ISS
durante 20 segundos.
Fotografía de la ISS sobrevolando Guadalajara
Estación orbital ISS pasando por el estrecho de Gibraltar.
Fotografía de España tomada desde la ISS.
Foto en alta resolución de la
estación espacial internacional ISS
¡ Conectando en directo con las cámaras web de la
estación espacial internacional ISS !
http://eol.jsc.nasa.gov/ForFun/HDEV/
Sistema GPS.
El sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es un
maravilloso invento de los norteamericanos con el cual puedes
encontrar un mechero que se te haya perdido en lo más
recóndito de la selva amazónica. Dicho de otra manera, te dice la
posición exacta en cualquier parte del mundo con una precisión
de mas-menos un metro. La versión militar tiene más precisión.
Funciona mediante una serie de satélites (alrededor de 28)
que están en una posición fija en la órbita terrestre y mandan su
señal de posición al GPS terrestre (o marítimo y aeronáutico). Se
necesitan la señal de un mínimo de tres satélites para que un
GPS calcule la posición exacta por un cálculo de triangulación. De
cuantos más satélites reciba la señal mayor exactitud de la
posición.
Hay alrededor de 28 satélites GPS en órbita terrestre.
Se necesitan un mínimo de tres satélites para calcular la
posición por triangulación.
Ventajas:
Gran exactitud en el cálculo de la posición.
Un GPS no sólo te da la posición, cargándole un mapa en
memoria te puede llevar a cualquier parte del mundo por
carreteras.
Son gratis, no hay que pagar cuota por el uso.
Es sistema GPS también tiene aplicación naval y aeronáutica.
Cualquier teléfono móvil ya lleva incorporado un GPS.
Inconvenientes:
Es un sistema de posicionamiento dependiente del ejército
norteamericano, que fue desarrollado para uso militar. En caso
de necesidad (necesidades militares) lo desconectan y nos
quedamos sin sistema todo el mundo.
Es necesario un mínimo de tres satélites para calcular la
posición. Cuantos más mejor.
Si un satélite cambia su posición por accidente, la señal ya es
errónea.
Son relativamente caros.
GPS para coche.
GPS
aeronáutico.
GPS de uso naval.
GPS portátil, para excursionistas.
Aplicación de un GPS para navegación aérea en un avión.
GPS portátil instalado en una avioneta.
Funcionamiento del sistema GPS
http://youtu.be/R6DRRrU5L3Q
Telefonía móvil.
Aunque parezca mentira, la telefonía móvil es un invento
reciente. Llevamos más de un siglo con los teléfonos fijos, las
redes conmutadas alámbricas, pero desde los años 80 se ha ido
normalizando y extendiendo el uso de los teléfonos móviles , o
móvil a secas, gracias a los sistemas de comunicación
inalámbrica por ondas de radio, al principio analógico y ahora
completamente digital, ya que el sistema digital permite
mayores velocidades de comunicación, mayor cantidad de
conexiones entre usuarios y mas calidad en la emisión de
señales.
Para que un móvil funcione necesita la siguiente estructura de
elementos:
1. Estaciones móviles (EM). Son los emisores y receptores de
señales telefónicas, los móviles. Para lo cual tendrán que estar
en la zona de cobertura de las estaciones fijas, las estaciones
repetidoras que vemos por todas partes, especialmente en las
zonas altas.
Estación móvil o
EM, o sea, un
móvil.
No, no es un
enano con un
móvil, es que al
principio eran así
de grandes y
voluminosos
Uno de los primeros móviles “utilizables”. Seguía siendo un
ladrillo.
Evolución de los ladrillos…¡perdón! de los móviles.
2. Estaciones fijas (EF). Instalaciones permanentes (antenas y
parabólicas) estratégicamente distribuidas por el territorio
nacional (en cada nación la suya) intentando dar cobertura al
máximo de superficie. Todo el territorio se divide en “celdillas” y
en cada una hay un repetidor que da cobertura a esa zona. A
esto se le llama cobertura (BTS).
Estación fija repetidora (EF) que da cobertura a una zona
geográfica llamada “celdilla”(sistema celular).
Sistema GSM. Celdillas o zonas físicas con cobertura desde una
estación fija
3. Estaciones de control (EC). Centros que gestionan el buen
funcionamiento de la red de estaciones fijas y conectan con
ellas.
4. Centro de comunicación de móviles (MSC). Es como el
centro de control. Coordina y gestiona las comunicaciones entre
las diferentes zonas geográficas y conecta los móviles a la red de
telefonía fija. En estos centros también hay una base de datos de
los clientes, sus teléfonos y los servicios a los que pueden
acceder en función de sus contratos.
5. Central de red telefónica conmutada pública (CRTC). La
encargada de gestionar la conexión entre los centros de
coordinación de móviles con los centros de comunicación de
telefonía fija.
Sistema GSM de telefonía móvil.
GSM, o Sistema Global para las telecomunicaciones
móviles es un sistema estándar completamente definido, usado
para la comunicación entre teléfonos móviles basada en la
tecnología digital. Lo que permite, al ser digital, que cualquier
usuario pueda conectarse a través del teléfono a su PC personal,
permitiéndole interactuar por e-mail, fax, acceder a Internet, y
un acceso seguro a redes LAN o Intranet. También existe la
posibilidad de envío de texto corto entre terminales (SMS). Es el
estándar más extendido del mundo, el 82% de los terminales
mundiales lo usa, 3.000 millones de usuarios en 212 países
distintos, predominando en Europa, Asia, América del Sur y
Oceanía, y con una gran extensión en Norteamérica.
El concepto de red celular.
Las redes de telefonía móvil se basan en el concepto
de celdas, es decir zonas circulares que se superponen para
cubrir un área geográfica.
Las redes celulares se basan en el uso de un transmisor-
receptor central en cada celda, denominado "estación base"
(o Estación base transceptora, BTS).
Cuanto menor sea el radio de una celda, mayor será el ancho
de banda disponible. Por lo tanto, en zonas urbanas muy
pobladas, hay celdas con un radio de unos cientos de metros
mientras que en zonas rurales hay celdas enormes de hasta 30
kilómetros que proporcionan cobertura.
Red celular de la telefonía móvil.
En una red celular, cada celda está rodeada por 6 celdas
contiguas (por esto las celdas generalmente se dibujan como un
hexágono). Para evitar interferencia, las celdas adyacentes no
pueden usar la misma frecuencia. En la práctica, dos celdas que
usan el mismo rango de frecuencia deben estar separadas por
una distancia equivalente a dos o tres veces el diámetro de la
celda.
Arquitectura de la red GSM.
En una red GSM, la terminal del usuario se llama estación
móvil. Una estación móvil está constituida por una
tarjeta SIM (Módulo de identificación de abonado), que permite
identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil, o
sea, al dispositivo del usuario (normalmente un teléfono
portátil).
Las terminales (dispositivos) se identifican por medio de un
número único de identificación de 15 dígitos
denominado IMEI (Identificador internacional de equipos
móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación
único (y secreto) denominado IMSI (Identificador internacional
de abonados móviles). Este código se puede proteger con una
clave de 4 dígitos llamada código PIN.
Por lo tanto, la tarjeta SIM permite identificar a cada usuario
independientemente de la terminal utilizada durante la
comunicación con la estación base.
Arquitectura de la red GSM.
Todas las estaciones base de una red celular están conectadas
a un controlador de estaciones base (o BSC), que administra la
distribución de los recursos. El sistema compuesto del
controlador de estaciones base y sus estaciones base conectadas
es el Subsistema de estaciones base (o BSS).
Por último, los controladores de estaciones base están
físicamente conectados al Centro de conmutación móvil (MSC)
que los conecta con la red de telefonía pública y con Internet; lo
administra el operador de la red telefónica. El MSC pertenece a
un Subsistema de conmutación de red (NSS) que gestiona las
identidades de los usuarios, su ubicación y el establecimiento de
comunicaciones con otros usuarios.
Estructura jerárquica de una red GSM.
3.5. GRANDES REDES DE COMUNICACIÓN
DE DATOS.
Actualmente el desarrollo de los terminales móviles y los
sistemas de comunicación de datos están evolucionando a tal
velocidad que el ciudadano de a pié se ve desbordado por esta
tecnología y es incapaz de asimilarla a la misma velocidad.
Los móviles actuales son verdaderos ordenadores reducidos a
la mínima expresión, con la particularidad de poder conectarse a
casi todas las redes de comunicación. Internet móvil, Skype,
Whatsapp, video conferencias, GPS, multiconferencias, buzón de
voz…Todo ello con un pequeño “cacharro” que no abulta más
que una cajetilla de tabaco, con la posibilidad de estar conectado
en cualquier parte del mundo con el resto del mundo.
Y si esto no fuera poco los nuevos sistemas, los de tercera
generación o UTMS, están desplazando poco a poco al sistema
GSM actual gracias a sus enormes ventajas, especialmente
porque contempla un sistema de interconexión global de todas
las redes.
3.6. EL ESPACIO RADIOELÉCTRICO.
El dominio público radioeléctrico o espacio radioeléctrico es el
subconjunto de radiaciones electromagnéticas cuya frecuencia
se ha fijado convencionalmente entre 9KHz y 3000GHz y cuyo
uso se destina fundamentalmente para la difusión de la
televisión y la radio por el espacio terrestre libre, tanto en
emisiones digitales como analógicas.
Es la Administración del Estado el ente que ordena y normaliza
el buen uso de las radiofrecuencias. De esta manera se subdivide
el espacio radioeléctrico en diferentes bandas para diferentes
tipos de uso. Las emisiones de radio comerciales, la televisión,
las comunicaciones marítimas, aéreas, espaciales, la policía, las
comunicaciones militares, los radioaficionados…y multitud de
utilidades deben estar bien distribuidas en este espectro
radioeléctrico.
Se denomina espectro electromagnético a la distribución del
conjunto de las ondas electromagnéticas.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de
menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X,
pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos
infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud
de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para
la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de
Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del
Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético se
puede considerar infinito y continuo.
El espacio radioeléctrico es el conjunto de todo tipo de
frecuencias susceptibles de utilizarse en la tecnología de las
telecomunicaciones. El espectro radioeléctrico de
comunicaciones se subdivide en nueve bandas de frecuencia de
las doce existentes.
Espectro radioeléctrico. Las bandas de telecomunicaciones van
desde la ULF hasta la EHF.
Espectro electromagnético (no confundir con radioeléctrico).
El espectro electromagnético NASA (Español)
http://youtu.be/ixwxOQf50kc
SEÑALES EXTRATERRESTRES.
Los astrónomos, a lo largo de los años, han encontrado algunas
señales que podían ser indicio de una civilización extraterrestre.
Quizás la señal más impresionante fue recibida la noche del 15
de agosto de 1977 por el radiotelescopio Big Ear en la
Universidad Estatal de Ohio en la frecuencia de 1420,4056 MHz.
Cuando Jerry Ehman, el astrónomo encargado revisó los
registros de la computadora, quedó tan asombrado por lo que
encontró, que escribió ¡Wow! en el papel. Desde entonces esta
señal se conoce como la señal “Wow”.
Sin embargo, esta señal es una evidencia muy débil, ya que no
se ha repetido, a pesar de que el lugar del que provenía ha sido
explorado con distintos radiotelescopios varias veces en los
últimos años, y es de esperarse que se encontrarían señales
similares en ese lugar o cerca de allí.
Pero no se han encontrado señales ni siquiera mil veces
menores, incluyendo el Very Large Array en Socorro, New
Mexico, el grupo de radiotelescopios más grande del mundo.
¿Que es lo que hizo a esa señal tan asombrosa?
Fue una señal de gran potencia, que no parece haber provenido
de la Tierra o parte de interferencia terrestre, y que
gradualmente aumentó de potencia y luego disminuyó su
potencia, conforme el radiotelescopio iba rastreando esa zona
del cielo.
Todas estas características la convirtieron en la mayor y mejor
señal de la historia.
Radiotelescopio Big Ear en la Universidad Estatal de Ohio.
Gráfico de señales radioeléctricas recogidas por el
radiotelescopio Big Ear el 15-08-1977.
La señal WOW.
The Alien Wow Signal, 72 sec, at 1420.4556 MHz.
http://youtu.be/OkycNvrpjCs
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IES Luis de Morales. Tecnología 4º ESO. Tema 3: Tecnologías de la Comunicación II. (2ª parte). Por Cochepocho.

  • 1.
  • 2.
  • 3. TECNOLOGÍAS DE LA COMUNICACIÓN II TEMA3. TECNOLOGÍA 4º E.S.O. Juan Antonio Pulido. Profesor de Tecnología y Plástica. I.E.S. Luis de Morales. Arroyo de la Luz. Cáceres.
  • 4. CONTENIDOS: 3.1. ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN. TIPOS DE SEÑALES.. 3.2. COMUNICACIÓN INALÁMBRICA. SEÑAL MODULADA Y PORTADORA.. 3.3. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE. 3.4. TECNOLOGÍA DE LA COMUNICACIÓN DE USO COTIDIANO. 3.5. GRANDES REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS. 3.6. EL ESPACIO RADIOELECTRICO.
  • 5. 3.1. ELEMENTOS BÁSICOS DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIÓN. TIPOS DE SEÑALES.
  • 6.
  • 7. El despegue de los sistemas de comunicaciones a distancia se inicia a principios del siglo XX debido principalmente a dos factores:
  • 8. 1º el empleo de los sistemas de telefonía, transmisión de impulsos eléctricos mediante cables
  • 9.
  • 10. y 2º el desarrollo de los conocimientos técnicos necesarios para la comunicación sin cable, por el espacio, por medio de las ondas electromagnéticas, verdadera revolución de las comunicaciones.
  • 11.
  • 12. Este es el tema que desarrollaremos a continuación.
  • 13. Todo sistema de comunicación consta de tres elementos básicos: 1º El emisor, fuente de la que parte la comunicación que queremos transmitir, el mensaje. 2º El receptor, persona o aparato al que queremos enviar el mensaje. 3º El medio de transmisión, soporte o elemento que utilizamos para poder mandar el mensaje. Esta clase es una comunicación de conocimiento que se transmite utilizando estos tres elementos, defínelos.
  • 14. En los sistemas de comunicación alámbrica o inalámbrica la información, la que sea, hay que transformarla en impulsos eléctricos o en impulsos electromagnéticos. De esta manera se puede transportar a través de los cables eléctricos (cables telefónicos) o por el espacio hasta llegar al receptor. Para que el mensaje se pueda entender es necesario volver a transformarlo al lenguaje o a la forma que estaba al principio. Los aparatos que transforman el mensaje a estas señales, y viceversa, se llaman transductores, codificadores o decodificadores.
  • 15.
  • 17.
  • 18. Las señales que se utilizan para transmitir información en los sistemas de comunicación se pueden clasificar en dos grandes grupos: 1º las señales continuas, las que se transmiten sin ningún tipo de interrupción, por ejemplo un sonido que se transmite de forma continua, y 2º las señales discretas, son señales que parten de una señal continua pero se van transmitiendo por fracciones a intervalos de tiempos regulares, por ejemplo el sonido digital.
  • 19.
  • 20.
  • 21. Atendiendo al valor (intensidad, fuerza) que pueden tomar las señales, se pueden clasificar en: 1º Señales analógicas, que pueden tomar infinitos valores entre dos cualesquiera, sufren variaciones de forma continua, el valor de la señal es continuo. Por ejemplo la tensión eléctrica de una batería, hasta 14 voltios puede tener cualquier tensión, como 12,34 V o 12,34590575835696437 V. 2º Señales digitales, son las que toman valores discretos, valores determinados y finitos. Como ejemplo un telégrafo, cuando se da al pulsador manda una señal eléctrica y suena el timbre, se le da el valor 1 (circuito eléctrico cerrado) y cuando no se da al pulsador no se manda un impulso eléctrico y no suena en timbre, se le da valor 0 (circuito eléctrico abierto).
  • 22.
  • 23. Analógico vs digital. http://youtu.be/lmDGKNiYIbg Proceso de digitalización. http://youtu.be/3yo7TLtuFqA
  • 24. Por lo tanto en las señales digitales cuando existe señal se le da el valor 1 y cuando no hay señal se le da el valor 0. ¿Hay corriente eléctrica? SI NO 1 0
  • 25. Como ejemplo el uso de un foco para mandar un mensaje en código Morse. Luz equivale a 1 y sombra equivale a 0.
  • 26. Estos valores fijos, discretos (0 y 1) se denominan binarios y la mínima unidad de información se le llama bit. Al conjunto de ocho bits se le llama byte.
  • 27. ¿Cuántos valores puede tener un bit? ¿Cuántos valores puede tener un byte? Calcúlalo.
  • 28. Esta es la base para los sistemas de comunicación digital que se usa en los ordenadores para procesar la información y hacer complicados cálculos en milésimas de segundo. Las señales van a la velocidad de la luz y los cálculos aritméticos también. Las señales analógicas pueden tener distorsiones e interferencias. Las señales digitales no están sometidas a ninguna distorsión porque los datos que manda son sólo dos, ceros y unos, o sea, o se manda un impulso eléctrico (1) o no se manda (0). Las señales analógicas se pueden transformar fácilmente en señales digitales y viceversa. El ordenador funciona así.
  • 29. Vídeo sobre bits, bytes y el sistema binario. http://youtu.be/T4p-HP1i5Ek El código binario. http://youtu.be/icrl3U0IVqw
  • 30. ¿Cómo se propagan las señales en los diferentes medios? Cuando transmitimos un sonido, al hablar, las cuerdas vocales generan unas ondas de presión que propagan a través del aire chocando las partículas unas con otras, como si fueran canicas que están alineadas, la de atrás pega a la de delante. Algo parecido a la propagación de las ondas en el agua cuando tiramos una piedra, son ondas concéntricas. Estas ondas acústicas que mandamos con la voz llegan al receptor, mas concretamente a los oídos del receptor que puede captar las variaciones de presión, las diferencias de amplitud o potencia de cada onda sonora y la frecuencia con la que llega, o sea, que el oído es un transductor o decodificador que transforma las ondas sonoras de presión en sonido audibles por nuestro cerebro. Además por medio de la memoria podemos saber quién es el que nos está hablando.
  • 31. Transmitimos los sonidos mediante ondas de presión acústicas. A una onda de presión alta le sigue otra de presión baja. Algo parecido a un muelle horizontal.
  • 32. Onda sonora transmitida por el aire.
  • 33. Las partículas del aire se van chocando unas a otras, las de detrás con las de delante, y así transmiten el sonido.
  • 34. Lo mismo que un muelle en posición horizontal.
  • 35. Y lo mismo que unas canicas que se van dando unas a otras. Así se transmite el sonido en el aire.
  • 36. El oído es un transductor que transforma las ondas sonoras de presión en sonidos audibles por el cerebro. Manda impulsos nerviosos al cerebro.
  • 37. Las ondas sonoras se transmiten en todas las direcciones, igual que las ondas en el agua.
  • 38. 3.2. COMUNICACIÓN INALÁMBRICA. SEÑAL MODULADORA Y PORTADORA.
  • 39. Los teléfonos normales que tenemos en casa, los que llamamos fijos, mandan las señales por medio de unos cables conductores. El mensaje se manda a través de impulsos eléctricos. Los teléfonos móviles mandan los mensajes sin necesidad de cables, mediante ondas electromagnéticas. Los sistemas de comunicación inalámbrica se basan en las ondas electromagnéticas, ondas que son capaces de viajar por el espacio, tanto en el aire como en el vacío, incluso en otros medios como el agua. Los submarinos también se comunican debajo del agua. Estas señales se transmiten en línea recta y se reflejan, rebotan como bolas de billar, en los obstáculos, paredes, montañas, las nubes y las capas de la atmósfera.
  • 40. Por eso para transmitir comunicaciones a largas distancias se necesitan los postes repetidores y, sobre todo, los satélites artificiales de comunicaciones, que son capaces de conectar cualquier parte del mundo en línea recta.
  • 41. Las torretas repetidoras facilitan la transmisión de las señales y evitan los obstáculos del terreno.
  • 42. Y las antenas parabólicas transmiten las señales desde la tierra a los satélites artificiales de comunicaciones.
  • 43. Los satélites de comunicaciones ponen en contacto cualquier parte del mundo.
  • 44. Dos puntos que estén muy distantes en la tierra, ejemplo Madrid y Buenos Aires, se pueden poner en contacto directo mediante un satélite de comunicaciones.
  • 45. Las ondas electromagnéticas de comunicaciones se pueden reflejar en las capas de la atmósfera, llegando así a mas distancia, incluso con suficiente potencia en la antena pueden dar la vuelta a la tierra.
  • 46. Las ondas electromagnéticas pueden encontrar obstáculos en su camino. Una montaña, las nubes, la curvatura de la tierra, las capas de la atmósfera, son obstáculos que dificultan las comunicaciones inalámbricas.
  • 47. La Tierra está llena de miles de satélites artificiales y chatarra espacial.
  • 48. Las ondas electromagnéticas, que son las ondas que se propagan por el espacio, las inalámbricas, están formadas por la unión de un campo eléctrico y un campo magnético. Son como dos ondas juntas. Ambas ondas se representan con una onda que se propaga en un plano vertical, la onda eléctrica, y otra que se propaga a la misma velocidad en un plano horizontal, la onda magnética.
  • 49. Diagrama de una onda electromagnética.
  • 50. Pero…¿cómo se pueden transmitir a la vez tantísimas ondas electromagnéticas al aire, o al espacio, sin que se molesten unas a otras? Si pudiéramos ver las ondas que pasan por encima de nosotros taparíamos la luz del Sol. En un determinado instante puede haber millones de ondas electromagnéticas simultáneamente. La manera de que se puedan transmitir a la vez es que cada una utiliza una frecuencia diferente, o una modulación diferente (FM o AM). Pongamos el ejemplo de las frecuencias de radio de FM. En España puede haber más de mil emisoras de radio en FM, como radio Sansueña, en Arroyo de la Luz. Esta emisora emite en la frecuencia de 107,6 Mhz. Las otras emiten en otras frecuencias diferentes y así no se tapan unas a otras. Si dos emisoras coincidieran en su frecuencia oiríamos una mezcla de las dos.
  • 51. Algunas emisoras de radio en FM de la provincia de Cáceres. Ninguna de ellas coincide en la frecuencia.
  • 52. Como existen una enorme cantidad de frecuencias, desde las ondas de muy baja frecuencia hasta las de altísima frecuencia, el espacio radioeléctrico se divide en bandas de frecuencia en función de su longitud de onda. Pero expliquemos primero qué es eso de la frecuencia y la longitud de onda.
  • 53. Esquema de una onda y sus valores característicos.
  • 54.
  • 55.
  • 56.
  • 57.
  • 58.
  • 59. El espacio, o espectro, radioeléctrico está dividido en doce bandas de frecuencias, nueve de ellas para las comunicaciones. Por lo tanto cada frecuencia, o emisora, está situada en una franja o banda de frecuencias. Cada banda tiene unas determinadas características y unos usos determinados. Por ejemplo las emisoras de radio de FM emiten en la banda de VHF, las de AM emiten en MF la tele emite en VHF y UHF, los teléfonos móviles emiten en UHF y SHF, etc.
  • 60.
  • 61.
  • 62.
  • 63.
  • 64. Vídeo sobre el espectro electromagnético. http://youtu.be/ixwxOQf50kc LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO (EA) http://youtu.be/MlUHEGSqllo Rodeados de ondas (Odissea) http://youtu.be/k0gYxCsX5KA La luz y el espectro electromagnético http://youtu.be/m5_encne1tw
  • 65. 2.A. TRANSMISIÓN ANALÓGICA. La transmisión analógica es la que se ha utilizado desde el principio de las comunicaciones usando medios eléctricos y electrónicos hasta que se inventó la electrónica digital. En resumidas cuentas consiste en utilizar una señal u onda portadora (como si fuera una hoja en blanco, sin escribir) la cual modificamos en función del mensaje o comunicación que queremos enviar. La señal portadora se modifica mediante la señal moduladora que “escribe” el mensaje en la señal portadora. Como ejemplo, la señal portadora es el ruido que hace una trompeta cuando soplamos, sería el sonido base del que partimos, si un trompetista empieza a tocar la trompeta sacando melodías y ritmos que suenen bien ésta sería como la señal moduladora, la que utiliza la capacidad de hacer un sonido y le saca toda la gama musical del instrumento.
  • 66. La señal portadora es la señal base, monótona, limpia, y la señal moduladora es la que modifica la portadora para “grabar” el mensaje en ella. Esta señal portadora se puede modificar alterando la amplitud (altura de la onda) o la frecuencia (la distancia horizontal de la onda). Ahora seguro que entendemos mejor las siglas que se utilizan en los receptores de radio, la FM o frecuencia modulada, y la AM o amplitud modulada.
  • 67. Diales de sintonización en FM y en AM de una radio cualquiera.
  • 68. Modulación en amplitud (AM). La señal moduladora lleva la información, esta señal viene caracterizada por su amplitud y frecuencia, modifica la señal portadora en función de estos parámetros. La amplitud de la señal portadora se modifica en función de la señal moduladora, dando como resultado una señal portadora modificada que se llama señal modulada en amplitud, la “amplitud modulada” o AM. Este tipo se señal llega a mayor distancia que la FM pero es de peor calidad y tiene mayores interferencias. Son emisoras que emiten a toda la nación y algunas se pueden oír en todo el mundo.
  • 69. Onda de amplitud modulada (AM).
  • 71. Modulación en frecuencia (FM). La señal portadora sigue siendo la misma que en la AM, tiene su amplitud y su frecuencia. En este caso la señal moduladora modifica la frecuencia de la señal portadora pero no su amplitud, que es constante. La combinación de las dos da como resultado una onda modulada , modificada, en frecuencia, lo que se llama vulgarmente la FM o frecuencia modulada. Este tipo de señal es más nítida y limpia que la AM, puede emitir con mucha mayor calidad, en estéreo, pero al emitir en línea recta tiene menos alcance. Normalmente son emisoras locales, como Kiss FM, Cadena 100 o Radio Sansueña.
  • 72. Onda de frecuencia modulada (FM).
  • 73.
  • 74. ¿Dónde puedo oír estas emisoras? ¡ Pues en una radio ! ¿Verdad? En función del tipo de modulación que tenga, FM o AM, se pueden captar en un receptor de radio. La FM emite entre 88 MHz y 108 MHz, y la AM entre 530 KHz y 1700 KHz. Pero existen muchísimas más emisoras de señales y cada una dentro de la banda de frecuencias que le corresponda. Las emisiones en onda corta, las transmisiones marítimas, las aéreas, las comunicaciones de los bomberos, la policía, los taxis, las comunicaciones militares, los satélites, los móviles, internet… Cada una de estas comunicaciones está en una banda de frecuencia según su susodicha frecuencia. Echemos otro vistazo al espectro radioeléctrico.
  • 75.
  • 76. Existen receptores que pueden captar unas cuantas bandas de frecuencia y todas las frecuencias de cada una. Se llaman receptores multibandas o escaners. Pueden recibir desde las frecuencias marítimas y de navegación (VLF) hasta las señales de los satélites espaciales (SHF) de forma continua y teniendo la antena adecuada, porque cada banda de frecuencias necesita una antena específica. Estos receptores multibanda los usan normalmente los radioaficionados, que tienen también sus bandas de frecuencia específicas para emitir y conectarse con otros aficionados por todo el mundo.
  • 77. Receptor multibanda con tres antenas y conexiones para antenas exteriores.
  • 78. Detalle de las bandas de frecuencias.
  • 79. FM (Frecuencia modulada) LW (onda larga) MW (onda media o AM) SW (onda corta en diferentes bandas)
  • 80. Emisora de radioaficionado en la banda de los 29 MHz, una banda específica de la “banda ciudadana”.
  • 81. El Sputnik I, primer satélite espacial ruso que transmitió una señal de radio a la Tierra.
  • 82. Yuri Alekseyevich Gagarin, primer ser humano en ir al espacio exterior a bordo de la nave espacial VOSTOK 1 (12 de abril de 1961).
  • 83. Primera transmisión espacial realizada por un astronauta.
  • 84. Así funciona la radio. http://youtu.be/FlgRxp-O6pc
  • 85. 2.B. TRANSMISIÓN DIGITAL. Las telecomunicaciones han experimentado un desarrollo tecnológico espectacular gracias a la tecnología digital desde los años 80. Actualmente es posible transmitir cualquier tipo de datos analógicos siempre que lo digitalicemos primero. Se pueden transmitir documentos escritos, fotografías, videos, música, conversaciones…, cualquier cosa que se pueda digitalizar. Para lo cual se necesita, como ya sabemos, transductores que puedan pasar la señal analógica a digital y viceversa cuando llegue al receptor. La TDT (televisión digital terrestre) es un claro ejemplo de las transmisiones digitales de imagen y sonido, con una enorme calidad.
  • 86. Pero ¿cómo se digitaliza una imagen o un sonido? Los conversores analógico-digitales transforman la señal analógica en trocitos pequeñísimos y cada uno de ellos se le asocia un valor equivalente binario, un bit, un byte o varios bytes, dependiendo de la complejidad de la información. Se digitaliza en código binario cada pequeño trocito de información. En un sonido se recorta en sonidos independientes cada centésima de segundo, por ejemplo, y ese valor del sonido, en frecuencia e intensidad se le transforma en un valor equivalente pero en el sistema binario. Esta información se transmite de forma ordenada y a la velocidad de la luz, ya sea por impulsos eléctricos o impulsos luminosos (fibra óptica) en pequeños paquetitos de información. Al llegar al receptor se vuelve a pasar respetando el orden de llegada a la anterior forma analógica, recomponiendo el sonido en forma continua.
  • 87. Con las imágenes pasa un tanto de lo mismo. En este caso en vez de “trocear” el sonido en impulsos por centésima de segundo, se trocea la imagen en pequeños trocitos o píxeles. Cuanto más píxeles tenga una imagen mayor será la calidad de la imagen digitalizada y mayor la cantidad de memoria de almacenamiento. Cada pixel es una unidad de color y cada color tiene asociado su valor digital en bits. Se desarma la imagen, como si fuera un mosaico, en píxeles y se mandan digitalizados en orden, igual que el sonido. Al llegar al receptor se vuelven a ordenar tal como van llegando y a cada pixel se le da su valor en color, montando de nuevo el mosaico en pequeños puntos de colores. Una imagen de 9 mega píxeles tiene nueve millones de trocitos cuadrados de color y cada uno con su valor en bits.
  • 90. Detalle de los píxeles o pequeños cuadrados de color.
  • 91. Cuantos más píxeles tenga una imagen más calidad y resolución tendrá.
  • 96. 3.3. PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS. COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE.
  • 97. Las ondas electromagnéticas no necesitan un cable para transmitirse, van por el espacio, ya sea el atmosférico como el exterior. Se transmiten siguiendo una trayectoria que puede ser rectilínea, paralela a la superficie terrestre o se reflejan en la superficie terrestre o en las capas de la atmósfera antes de llegar al receptor.
  • 98. Trayectoria de las ondas electromagnéticas.
  • 99. Trayectoria de las ondas electromagnéticas.
  • 100.
  • 101.
  • 102.
  • 104.
  • 105. Esta propagación de las ondas no es uniforme y pierden energía por el camino. Esto es debido a las irregularidades del terreno, al medio en que se mueven (de las características del aire) y de la frecuencia de la propia onda transmitida.
  • 106.
  • 107. Cuando una onda electromagnética no se puede transmitir de forma directa entre emisor y receptor se le hace reflejar en las capas de la atmósfera…
  • 108. o se transmite por vía satélite.
  • 109.
  • 110. Las ondas electromagnéticas se propagan de forma diferente según las distintas capas de la atmósfera. Podemos diferenciar dos zonas o capas. La primera capa llega hasta unos 50 Km de altura, entre la estratosfera y la mesosfera. Las ondas se mueven sin ninguna dificultad. Hay ondas de superficie que recorren paralelas a la superficie terrestre miles de kilómetros (frecuencia < 30 MHz), ondas reflejadas en el suelo y ondas directas entre emisor y receptor (frecuencia > 30 MHz).
  • 111. Capas de la atmósfera.
  • 112. La segunda capa, la ionosfera o termosfera, va desde los 50 Km hasta unos 400 Km. A estas alturas las ondas electromagnéticas hasta una frecuencia de 30 MHz se reflejan progresivamente en las capas. Por encima de los 30 MHz las ondas se “cuelan” y atraviesan la ionosfera perdiéndose en el espacio exterior. La única forma de transmitir frecuencias mayores de 30 MHz (VHF y UHF) es usando satélites espaciales y en tierra estaciones repetidoras de señal.
  • 113.
  • 114.
  • 115.
  • 116. 3.4. TECNOLOGÍA DE LA COMUNICACIÓN DE USO COTIDIANO.
  • 117. Los satélites artificiales de comunicaciones, ésos que están dando vueltas a la Tierra, sirven para recibir la señal electromagnética desde un punto terrestre y volverla a mandar, después de haberla amplificado, a otro punto distante de la Tierra. Como la Tierra es redonda muchas señales que viajan en línea recta no pueden llegar a puntos lejanos, por lo que se hace necesario mandar las señales por vía satélite. Para ello es necesario que las ondas se “cuelen” por las capas de la atmósfera, especialmente en la capa de la ionosfera. Con un mínimo de cuatro satélites podríamos tener cubierta toda la Tierra para retransmitir comunicaciones, pero hay muchísimos mas.
  • 118. Existe una enorme variedad de satélites dando vueltas a la Tierra. Incluso hay satélites fuera de la órbita terrestre, éstos son casi todos de investigación astronómica. Los satélites terrestres tienen muchas funciones a realizar, la más general e importante la de las comunicaciones de todo tipo, telefonía fija, imágenes, datos, transmisión de cadenas de televisión y radio, comunicaciones para teléfonos móviles. Pero existen otras funciones tan importantes como éstas pero menos conocidas: investigación terrestre, escaneo por infrarrojos y ultravioletas, control de la contaminación y la temperatura global, satélites meteorológicos, satélites para el sistema GPS, satélites fotográficos (Google Maps), satélites militares para espiar al enemígo, satélites antimisiles…¡BUFF! Muchísimas.
  • 119.
  • 120. Hay satélites de giran a la misma velocidad de rotación de la Tierra y están a una altura de 36.000 Km. Al girar a la misma velocidad siempre están en el mismo sitio del cielo, están fijos. Estas órbitas se llaman geoestacionarias, y los satélites geoestacionarios. Como ejemplo los que emites las cadenas de televisión y radio, así las parabólicas siempre enfocan al satélite y no hay que moverlas. Sería un cachondeo si tuviéramos que estar continuamente orientando la “paellera” hacia el satélite que se mueve. Otros satélites siguen otras órbitas, en función de sus necesidades. Los que investigan la Tierra van normalmente en dirección Norte – Sur, las estaciones espaciales se mueven en dirección horizontal Este – Oeste, los satélites espías siempre están encima del país enemigo. En las noches estrelladas de verano podemos ver cantidad de satélites, puntitos blancos que se mueven en el cielo.
  • 121.
  • 122.
  • 123. Órbita geoestacionaria de un satélite.
  • 124. En la fotografía, tomada con una cámara réflex sobre un simple trípode, se puede ver el recorrido que realizó la Estación ISS durante 20 segundos.
  • 125. Fotografía de la ISS sobrevolando Guadalajara
  • 126. Estación orbital ISS pasando por el estrecho de Gibraltar.
  • 127. Fotografía de España tomada desde la ISS.
  • 128. Foto en alta resolución de la estación espacial internacional ISS
  • 129.
  • 130. ¡ Conectando en directo con las cámaras web de la estación espacial internacional ISS ! http://eol.jsc.nasa.gov/ForFun/HDEV/
  • 131. Sistema GPS. El sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es un maravilloso invento de los norteamericanos con el cual puedes encontrar un mechero que se te haya perdido en lo más recóndito de la selva amazónica. Dicho de otra manera, te dice la posición exacta en cualquier parte del mundo con una precisión de mas-menos un metro. La versión militar tiene más precisión. Funciona mediante una serie de satélites (alrededor de 28) que están en una posición fija en la órbita terrestre y mandan su señal de posición al GPS terrestre (o marítimo y aeronáutico). Se necesitan la señal de un mínimo de tres satélites para que un GPS calcule la posición exacta por un cálculo de triangulación. De cuantos más satélites reciba la señal mayor exactitud de la posición.
  • 132. Hay alrededor de 28 satélites GPS en órbita terrestre.
  • 133. Se necesitan un mínimo de tres satélites para calcular la posición por triangulación.
  • 134. Ventajas: Gran exactitud en el cálculo de la posición. Un GPS no sólo te da la posición, cargándole un mapa en memoria te puede llevar a cualquier parte del mundo por carreteras. Son gratis, no hay que pagar cuota por el uso. Es sistema GPS también tiene aplicación naval y aeronáutica. Cualquier teléfono móvil ya lleva incorporado un GPS.
  • 135. Inconvenientes: Es un sistema de posicionamiento dependiente del ejército norteamericano, que fue desarrollado para uso militar. En caso de necesidad (necesidades militares) lo desconectan y nos quedamos sin sistema todo el mundo. Es necesario un mínimo de tres satélites para calcular la posición. Cuantos más mejor. Si un satélite cambia su posición por accidente, la señal ya es errónea. Son relativamente caros.
  • 138. GPS de uso naval.
  • 139. GPS portátil, para excursionistas.
  • 140. Aplicación de un GPS para navegación aérea en un avión.
  • 141. GPS portátil instalado en una avioneta.
  • 142. Funcionamiento del sistema GPS http://youtu.be/R6DRRrU5L3Q
  • 143. Telefonía móvil. Aunque parezca mentira, la telefonía móvil es un invento reciente. Llevamos más de un siglo con los teléfonos fijos, las redes conmutadas alámbricas, pero desde los años 80 se ha ido normalizando y extendiendo el uso de los teléfonos móviles , o móvil a secas, gracias a los sistemas de comunicación inalámbrica por ondas de radio, al principio analógico y ahora completamente digital, ya que el sistema digital permite mayores velocidades de comunicación, mayor cantidad de conexiones entre usuarios y mas calidad en la emisión de señales.
  • 144. Para que un móvil funcione necesita la siguiente estructura de elementos: 1. Estaciones móviles (EM). Son los emisores y receptores de señales telefónicas, los móviles. Para lo cual tendrán que estar en la zona de cobertura de las estaciones fijas, las estaciones repetidoras que vemos por todas partes, especialmente en las zonas altas.
  • 145. Estación móvil o EM, o sea, un móvil.
  • 146. No, no es un enano con un móvil, es que al principio eran así de grandes y voluminosos
  • 147. Uno de los primeros móviles “utilizables”. Seguía siendo un ladrillo.
  • 148. Evolución de los ladrillos…¡perdón! de los móviles.
  • 149. 2. Estaciones fijas (EF). Instalaciones permanentes (antenas y parabólicas) estratégicamente distribuidas por el territorio nacional (en cada nación la suya) intentando dar cobertura al máximo de superficie. Todo el territorio se divide en “celdillas” y en cada una hay un repetidor que da cobertura a esa zona. A esto se le llama cobertura (BTS).
  • 150. Estación fija repetidora (EF) que da cobertura a una zona geográfica llamada “celdilla”(sistema celular).
  • 151. Sistema GSM. Celdillas o zonas físicas con cobertura desde una estación fija
  • 152. 3. Estaciones de control (EC). Centros que gestionan el buen funcionamiento de la red de estaciones fijas y conectan con ellas. 4. Centro de comunicación de móviles (MSC). Es como el centro de control. Coordina y gestiona las comunicaciones entre las diferentes zonas geográficas y conecta los móviles a la red de telefonía fija. En estos centros también hay una base de datos de los clientes, sus teléfonos y los servicios a los que pueden acceder en función de sus contratos. 5. Central de red telefónica conmutada pública (CRTC). La encargada de gestionar la conexión entre los centros de coordinación de móviles con los centros de comunicación de telefonía fija.
  • 153.
  • 154. Sistema GSM de telefonía móvil. GSM, o Sistema Global para las telecomunicaciones móviles es un sistema estándar completamente definido, usado para la comunicación entre teléfonos móviles basada en la tecnología digital. Lo que permite, al ser digital, que cualquier usuario pueda conectarse a través del teléfono a su PC personal, permitiéndole interactuar por e-mail, fax, acceder a Internet, y un acceso seguro a redes LAN o Intranet. También existe la posibilidad de envío de texto corto entre terminales (SMS). Es el estándar más extendido del mundo, el 82% de los terminales mundiales lo usa, 3.000 millones de usuarios en 212 países distintos, predominando en Europa, Asia, América del Sur y Oceanía, y con una gran extensión en Norteamérica.
  • 155. El concepto de red celular. Las redes de telefonía móvil se basan en el concepto de celdas, es decir zonas circulares que se superponen para cubrir un área geográfica. Las redes celulares se basan en el uso de un transmisor- receptor central en cada celda, denominado "estación base" (o Estación base transceptora, BTS). Cuanto menor sea el radio de una celda, mayor será el ancho de banda disponible. Por lo tanto, en zonas urbanas muy pobladas, hay celdas con un radio de unos cientos de metros mientras que en zonas rurales hay celdas enormes de hasta 30 kilómetros que proporcionan cobertura.
  • 156. Red celular de la telefonía móvil.
  • 157. En una red celular, cada celda está rodeada por 6 celdas contiguas (por esto las celdas generalmente se dibujan como un hexágono). Para evitar interferencia, las celdas adyacentes no pueden usar la misma frecuencia. En la práctica, dos celdas que usan el mismo rango de frecuencia deben estar separadas por una distancia equivalente a dos o tres veces el diámetro de la celda. Arquitectura de la red GSM. En una red GSM, la terminal del usuario se llama estación móvil. Una estación móvil está constituida por una tarjeta SIM (Módulo de identificación de abonado), que permite identificar de manera única al usuario y a la terminal móvil, o sea, al dispositivo del usuario (normalmente un teléfono portátil).
  • 158. Las terminales (dispositivos) se identifican por medio de un número único de identificación de 15 dígitos denominado IMEI (Identificador internacional de equipos móviles). Cada tarjeta SIM posee un número de identificación único (y secreto) denominado IMSI (Identificador internacional de abonados móviles). Este código se puede proteger con una clave de 4 dígitos llamada código PIN. Por lo tanto, la tarjeta SIM permite identificar a cada usuario independientemente de la terminal utilizada durante la comunicación con la estación base.
  • 159. Arquitectura de la red GSM.
  • 160. Todas las estaciones base de una red celular están conectadas a un controlador de estaciones base (o BSC), que administra la distribución de los recursos. El sistema compuesto del controlador de estaciones base y sus estaciones base conectadas es el Subsistema de estaciones base (o BSS). Por último, los controladores de estaciones base están físicamente conectados al Centro de conmutación móvil (MSC) que los conecta con la red de telefonía pública y con Internet; lo administra el operador de la red telefónica. El MSC pertenece a un Subsistema de conmutación de red (NSS) que gestiona las identidades de los usuarios, su ubicación y el establecimiento de comunicaciones con otros usuarios.
  • 161. Estructura jerárquica de una red GSM.
  • 162.
  • 163. 3.5. GRANDES REDES DE COMUNICACIÓN DE DATOS.
  • 164. Actualmente el desarrollo de los terminales móviles y los sistemas de comunicación de datos están evolucionando a tal velocidad que el ciudadano de a pié se ve desbordado por esta tecnología y es incapaz de asimilarla a la misma velocidad. Los móviles actuales son verdaderos ordenadores reducidos a la mínima expresión, con la particularidad de poder conectarse a casi todas las redes de comunicación. Internet móvil, Skype, Whatsapp, video conferencias, GPS, multiconferencias, buzón de voz…Todo ello con un pequeño “cacharro” que no abulta más que una cajetilla de tabaco, con la posibilidad de estar conectado en cualquier parte del mundo con el resto del mundo. Y si esto no fuera poco los nuevos sistemas, los de tercera generación o UTMS, están desplazando poco a poco al sistema GSM actual gracias a sus enormes ventajas, especialmente porque contempla un sistema de interconexión global de todas las redes.
  • 165. 3.6. EL ESPACIO RADIOELÉCTRICO.
  • 166. El dominio público radioeléctrico o espacio radioeléctrico es el subconjunto de radiaciones electromagnéticas cuya frecuencia se ha fijado convencionalmente entre 9KHz y 3000GHz y cuyo uso se destina fundamentalmente para la difusión de la televisión y la radio por el espacio terrestre libre, tanto en emisiones digitales como analógicas. Es la Administración del Estado el ente que ordena y normaliza el buen uso de las radiofrecuencias. De esta manera se subdivide el espacio radioeléctrico en diferentes bandas para diferentes tipos de uso. Las emisiones de radio comerciales, la televisión, las comunicaciones marítimas, aéreas, espaciales, la policía, las comunicaciones militares, los radioaficionados…y multitud de utilidades deben estar bien distribuidas en este espectro radioeléctrico.
  • 167. Se denomina espectro electromagnético a la distribución del conjunto de las ondas electromagnéticas. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético se puede considerar infinito y continuo. El espacio radioeléctrico es el conjunto de todo tipo de frecuencias susceptibles de utilizarse en la tecnología de las telecomunicaciones. El espectro radioeléctrico de comunicaciones se subdivide en nueve bandas de frecuencia de las doce existentes.
  • 168. Espectro radioeléctrico. Las bandas de telecomunicaciones van desde la ULF hasta la EHF.
  • 169. Espectro electromagnético (no confundir con radioeléctrico).
  • 170. El espectro electromagnético NASA (Español) http://youtu.be/ixwxOQf50kc
  • 172. Los astrónomos, a lo largo de los años, han encontrado algunas señales que podían ser indicio de una civilización extraterrestre. Quizás la señal más impresionante fue recibida la noche del 15 de agosto de 1977 por el radiotelescopio Big Ear en la Universidad Estatal de Ohio en la frecuencia de 1420,4056 MHz. Cuando Jerry Ehman, el astrónomo encargado revisó los registros de la computadora, quedó tan asombrado por lo que encontró, que escribió ¡Wow! en el papel. Desde entonces esta señal se conoce como la señal “Wow”. Sin embargo, esta señal es una evidencia muy débil, ya que no se ha repetido, a pesar de que el lugar del que provenía ha sido explorado con distintos radiotelescopios varias veces en los últimos años, y es de esperarse que se encontrarían señales similares en ese lugar o cerca de allí.
  • 173. Pero no se han encontrado señales ni siquiera mil veces menores, incluyendo el Very Large Array en Socorro, New Mexico, el grupo de radiotelescopios más grande del mundo. ¿Que es lo que hizo a esa señal tan asombrosa? Fue una señal de gran potencia, que no parece haber provenido de la Tierra o parte de interferencia terrestre, y que gradualmente aumentó de potencia y luego disminuyó su potencia, conforme el radiotelescopio iba rastreando esa zona del cielo. Todas estas características la convirtieron en la mayor y mejor señal de la historia.
  • 174. Radiotelescopio Big Ear en la Universidad Estatal de Ohio.
  • 175. Gráfico de señales radioeléctricas recogidas por el radiotelescopio Big Ear el 15-08-1977.
  • 177.
  • 178. The Alien Wow Signal, 72 sec, at 1420.4556 MHz. http://youtu.be/OkycNvrpjCs
  • 179.
  • 180. FIN