Sistemas de Comunicaciones

Historia reciente
2000-02 - P2P (intercambio de archivos), ADSL, WiFi
2003 - GPS
2004 - VoIP (telefonía IP), ed2K (Emule), Wifi 802.11g, Bluetooth 2.0
2005 - 3G, Televisión IP, YouTube
2006 - TDT (Televisión Digital Terrestre)
2007 - Wifi 802.11n (tarjetas inalámbricas y routers)
2008 - Wimax (redes inalámbricas a gran distancia, tarjetas inalámbricas y repetidores
2009 - Bluetooth 3.0
20.. - Dispositivos "todo en uno", Wibee

Componentes de un sistema de comunicación


  • Mensaje: es la información que se transmite
  • Emisor: es el elemento que transmite la información.
  • Receptor: es el elemento que recibe la información.
  • Canal: es el medio a través del cual tiene lugar el trasvase de información entre el emisor y el receptor. Puede ser por cableado con par trenzado o fibra óptica, o bien, inalámbrico mediante ondas electromagnéticas.
  • Señal: contiene la información en forma onda analógica o digital para representar la variación de una magnitud física o perturbación: eléctrica, luminosa u onda electromagnética.
El emisor y el receptor pueden encontrarse a unos pocos metros de distancia o bien estar alejados cientos e incluso miles de kilómetros, como ocurre en los sistemas de telecomunicaciones vía satélite o en los vuelos espaciales.

Tipos de señal

Una señal analógica es una señal que varía de forma continua a lo largo del tiempo. La mayoría de las señales que representan una magnitud física (temperatura, luminosidad, humedad, etc.) son señales analógicas. Pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo.

Una señal digital varía de forma discreta o discontinua a lo largo del tiempo. Parece como si la señal digital fuera variando «a saltos» entre un valor máximo y un valor mínimo. Sólo pueden tomar dos valores posibles.

En la figura se muestra el proceso de conversión de señal analógica a digital o digitalización por muestreado de la señal analógica con una señal de sincronización.


Medios físicos de transmisión de datos

1. Alámbrica o cableada
    • Cable-> Perturbaciones eléctricas

      - Cable de pares
      : formado por grupo de 2 hilos denominados pares (1 Fase + 1 Neutro), aislados entre si y recubiertos de un material plástico. Para cada enlace de comunicación se necesita un par. Están trenzados para anular las autoinducciones provocadas por las interferencias de otras ondas electromagnéticas. Se usan para transmitir en baja frecuencia (<100 KHz), sobre todo en telefonía y redes de area local LAN, por su simplicidad y precio. Cuando se emplean varios pares de cables, cada par se trenza con un paso diferente, para reducir las interferencias.








      - Cable coaxial: consta de 2 conductores, uno que va en el centro y otro que es una malla de cobre o de aluminio. Ambos están separados por un material aislante. Se usan para transmitir en alta frecuencia (menores a 40 GHz) a mayores distancias y con menos interferencias de la señal que con los pares de cables. Sus principales inconvenientes son la atenuación de la señal y el ruido.
      Se emplea en redes de ordenadores, TV por cable y telefonía a larga distancia. Para las señales analógicas, necesita un amplificador cada pocos kilómetros, y para las digitales se precisa un repetidor cada kilómetro.

    • fibra óptica -> Perturbaciones luminosas. Tienes menor tamaño y peso. Se consigen mayores distancias, velocidades de transmisión y son inmunes al ruido y a las interferencias eléctricas. Por otro lado, la atenuación de la señal es menor, lo que permite que los repetidores estén mucho más separados. Se emplean en redes de internet o de red de alta velocidad y en comunicaciones transcontinentales y transoceánicas.



    2. Inalámbrica
    • Las ondas electromagnéticas (La radio, televisión, teléfonía móvil, gps, redes wifi, bluetooth, etc.) pueden viajar sin necesidad de cables a grandes distancias. Se trata de ondas transversales.
    Estos sistemas son más sensibles a las interferencias y ruidos, y son menores la velocidad de transmisión y el ancho de banda. En cambio, son sistemas más baratos y portátiles.

    James Maxwell (1831-1879) demostró que la luz estaba compuesta por ondas que eran una mezcla de campos eléctricos y magnéticos que se impulsaban por sí mismos. Eran ondas electromagnéticas que contiene dos campos: el vertical es el eléctrico (color azul), mientras que el magnético viaja de forma horizontal (color rojo). Esa combinación hace que los campos se vayan autoimpulsando entre ellos y las ondas puedan viajar miles de kilómetros.

    Onda Electromagnetica

    El físico alemán Heinrich Hertz (1857-1894) fue el encargado de llevar del papel a la práctica las ecuaciones de Maxwell logrando, por primera vez en la historia, generar artificialmente ondas hertzianas o electromagnéticas, que viajan por el espacio abierto hasta que se debilitan y desparecen.

    Empleó una antena que no es más que un cable o elemento conductor que se basa en el principio del electromagnetismo: al hacer circular una corriente de alta frecuencia a través de un conductor, éste genera un campo magnético a su alrededor y emite ondas que tienen un componente eléctrico y otro magnético.



    Espectro visible










    Espectro radioeléctrico
    Según la Unión Internacional de las Telecomunicaciones, UIT, Las ondas se clasifican por bandas. Las denominaciones de las bandas de frecuencia se pueden realizar por décadas, como por ejemplo MF, HF, VHF, UHF.







    Las Radiaciones de microondas se utilizan:
    • Horno microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados de esta manera.
    • Radio FM [0,1 GHz]
    • La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial.
    • Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas [0,900-1,8 GHz].
    • Protocolos inalámbricos LAN, tales como Bluetooth y Wi-Fi, ambos en [2,4 - 2,5 GHz].
    • Radioenlaces para transmisión de datos [0,800-42 GHz].
    • Radares, para detectar el rango, velocidad y otras características de objetos remotos.
    • Satélites [ más de 5 GHz] y GPS Civil [1575,42 MHz].
    Las Radiaciones Infrarrojas se utilizan:
    • En equipos de visión nocturna cuando la cantidad de luz visible es insuficiente para ver los objetos. La radiación se recibe y después se refleja en una pantalla. Los objetos más calientes se convierten en los más luminosos.
    • En Comandos a distancia (telecomandos o mando a distancia).
    • Ceĺulas fotoeléctricas y sensores de proximidad o de paso.
    • Para comunicar a corta distancia los ordenadores con sus periféricos.
    • La luz utilizada en las fibras ópticas es generalmente de infrarrojos.
    • Uso industrial en el secado de pinturas o barnices, secado de papel, termofijación de plásticos, precalentamiento de soldaduras, curvatura, templado y laminado del vidrio, entre otras.

    Las Radiaciones Ultravioletas se emplean:
    • Para el bronceado artificial,
    • la esterilización, junto con los rayos infrarrojos (pueden eliminar toda clase de bacterias y virus sin dejar residuos, a diferencia de los productos químicos),
    • en lámparas fluorescentes y luz ultravioleta,
    • trampas de moscas, espectrofotometría.
    Pueden provocar se incluyen el cáncer de piel, envejecimiento de ésta, irritación, arrugas, manchas o pérdida de elasticidad.

    Radiaciones ionizantes
    1. Los Rayos X son capaces de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Se emplean en las radiografías y los TAC.
      Pueden ser utilizados para explorar la estructura de la materia cristalina mediante experimentos de difracción de rayos X por ser su longitud de onda similar a la distancia entre los átomos de la red cristalina. La difracción de rayos X es una de las herramientas más útiles en el campo de la cristalografía.
      También puede utilizarse para determinar defectos en componentes técnicos, como tuberías, turbinas, motores, paredes, vigas, y en general casi cualquier elemento estructural. Aprovechando la característica de absorción / transmisión de los Rayos X, si aplicamos una fuente de Rayos X a uno de estos elementos, y este es completamente perfecto, el patrón de absorción/transmisión, será el mismo a lo largo de todo el componente, pero si tenemos defectos, tales como poros, pérdidas de espesor, fisuras (no suelen ser fácilmente detectables), inclusiones de material tendremos un patrón desigual.
    2. Los Rayos Gamma son un producto de la radioactividad. Son capaces de atravesar cuerpos opacos y pueden provocar cambios moleculares, pudiendo tener efectos cancerígenos si el ADN es afectado. Las radioterapias se emplean en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer.
    3. Los Rayos Cósmicos son partículas subatómicas que proceden del espacio exterior y que tienen una energía elevada debido a su gran velocidad, cercana a la velocidad de la luz. Se descubrieron cuando pudo comprobarse que la conductividad eléctrica de la atmósfera terrestre se debía a la ionización causada por radiaciones de alta energía.

    - Emisiones de campos magnéticos - Espectro electromagnético. Efecto sobre los seres vivos: Ondas ionizantes y no ionizantes. Antenas de telefonía móvil y LMDS.

    En el diseño de los sistemas de comunicaciones, se consideran tolerables radiaciones de potencia = 1 mW/cm2, y es nocivo para la salud cuando es más de 50 mW/cm2.

    - Estudio y Comportamiento de las Ondas (Cnice) - desde su definición física, tipos de ondas, parámetros de una onda, propiedades (reflexión y refracción) a sus aplicaciones industriales, ejemplificado con experimentos y actividades interactivas. Recomendado para Bachillerato.

    Las ondas mecánicas de sonido son ondas longitudinales

    Espectro audible [de 20 Hz a 20 KHz ]

    Tonos:

    1. Graves [de 16 Hz a los 256 Hz]
    2. Medios [de 256 Hz a 2 kHz]
    3. Agudos [de 2 kHz hasta poco más 16 kHz]

    Diapason


    Un diapasón es una especie de U metálica que, al golpearla, emite vibraciones. Vibra a una frecuencia de 440 Hz, con la que se afinan los instrumentos en la nota musical LA. Esa vibración viaja hasta nuestro oído impactando el tímpano para luego ser interpretada por el cerebro como un sonido. La antenas que transmiten o reciben las vibraciones en forma de ondas electromagnéticas funcionan de forma similar.


    - ¿CÓMO SE TRANSFORMA EL SONIDO EN ELECTRICIDAD en un altavoz electrodinámico? Principio del electromagnetismo. De las palabras a las ondas. Sonido y Audio.

    Los altavoces electrodinámicos son los más empleados por su calidad.

    En los altavoces piezoeléctricos, para hacer vibrar la membrana se utiliza un sistema bastante sencillo y económico. La señal eléctrica se conduce, por medio de electrodos, a un cristal especial, denominado piezo-cristal, que se afloja o contrae cuando la corriente circula por él. La membrana está directamente unida a la superficie del cristal. Se emplea en altavoces de gama baja porque no se obtiene una gran calidad de sonido.


    Un audio es un sonido convertido en señal eléctrica.

    Video explicativo del funcionamiento electromagnético de un micrófono y un altavoz - Manual para radialistas analfatécnicos.


    Propiedades de un canal de transmisión

    Normalmente las señales generadas en los sistemas electrónicos, ya sean datos informáticos, voz, señales de televisión, etc. son señales que varían en el tiempo y no son periódicas, pero se pueden caracterizar como la suma de muchas señales periódicas de diferentes frecuencias.
    1. ANCHO DE BANDA DIGITAL o CAPACIDAD: Cantidad de información o de datos que se puede enviar a través de una conexión de red en un período de tiempo dado. Se indica generalmente en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (Mbps), o megabits por segundo (Mbps).
    2. ANCHO DE BANDA ANALÓGICO: es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. La capacidad digital dependerá también del número de canales distintos en que se divide dicha banda.
      Así, el ancho de banda de un filtro AB=∆f=fcs (frecuencia de corte superior) – fci (frecuencia de corte inferior), es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico (fc).
    3. PERTURBACIONES de la señal y por tanto distancias mayores:
    • RUIDO o interferencias de otras perturbaciones electromagnéticas que se suman.
    • ATENUACIÓN o disminución de la energía de la señal con la distancia. En caso necesario, se emplean repetidores que amplifican y reenvian la se
    • DISTORSIONES. La velocidad de propagación de una señal depende de su frecuencia (crosstalk). Si la señal contiene varias frecuencias, llegan en momentos distintos y se desfasan.


    CÓMO SE PROPAGAN LAS ONDAS DE RADIO - Analfatecnicos.net

    Los gases de la atmósfera curvan, por refracción, la trayectoria de los rayos de propagación. También producen dispersión y atenuación.

    1. ONDAS TERRESTRES O DE SUPERFICIE (AM en MF, sistemas navales y en radiodifusión)
    No se despegan de la tierra: no le afectan mucho los obstáculos, pero el roce con la tierra las va atenuando o “desgastando”. A frecuencias superiores y para antenas elevadas, el suelo produce reflexiones o difracciones cuando obstaculiza a la onda.



    Las antenas habituales son monopolos verticales con una altura de 100 a 200 m que producen polarización vertical. El alcance, función de la potencia transmitida y la frecuencia, varía entre:
    • LF: 1000 a 5000 Km
    • MF: 100 a 1000 Km
    • HF: menor de 100 Km

    2. ONDAS REFLEJADAS O IONOSFÉRICAS (banda MF y HF de 3 a 30 Mhz, ondas cortas, para las emisoras internacionales de largo alcance y radioaficionados).
    La ionosfera, situada entre 60 y 400 km, por sus características, actúa como un espejo y las rebota, devolviéndolas a la tierra. La ionosfera produce fuertes refracciones que van acompañadas de atenuación, dispersión y rotación de polarización.

    El invierno y las horas nocturnas son más beneficiosas cuando, por la falta de rayos solares, la capa se vuelve más densa y se aleja de la tierra permitiendo a las ondas llegar más lejos. Este es el motivo por el que las radios internacionales de Onda Corta se escuchan más y mejor por la noche que por el día.

    En HF se utilizan antenas elevadas con polarizaciones horizontales y verticales (abanicos logperiódicos, rómbicas, etc.). El alcance para un solo salto varía entre:
    • MF: 0 a 2000 Km
    • HF: 50 a 4000 Km

    3. ONDAS DIRECTAS O ESPACIALES.
    Para las frecuencias de VHF y superiores, para las que la ionosfera se hace transparente, se asume una propagación en espacio libre modificada por el suelo (reflexión y difracción) y por la troposfera (refracción, atenuación y dispersión).
    • Comunicaciones móviles banda VHF (Walkie-Talkies, bomberos, ambulancias, policía, camioneros y taxis), enlaces de radio a corta distancia, algunas televisoras y emisoras en frecuencia modulada (FM).
    • Comunicaciones móviles banda UHF en enlaces de radio, radares, ayuda a la navegación aérea y marítima. La mayoría de canales de televisión están en esta banda. También se usa para telefonía móvil.
    • Banda SHF para Radares, comunicaciones satelitales y radioenlaces terrestres de larga distancia, y banda EHF para Radioastronomía, radares de precisión y enlaces de comunicación.
    Realizan su viaje en línea recta, “hasta donde alcanza la vista”. Su mayor inconveniente es que si algo estorba la visión, de seguro también interrumpe la onda. Son muy vulnerables a los obstáculos. Incluso la misma curvatura de la tierra hace que se pierda la señal. Hay que buscar espacios abieros y sitios altos. En frecuencias de microondas, la presencia de lluvia, niebla, nieve y otros hidrometeoros produce también absorción, dispersión, y cierta despolarización de las ondas, dando lugar a atenuación adicional. El retardo típico es de 3 microseg / Km (con la fibra óptica es de 5 microseg / Km)





    Onda Satelite: si aumentamos la frecuencia y la potencia y dirigimos las antenas hacia lugares donde nada estorba, como el espacio, alcanzamos distancias sorprendentes. Estas ondas no se reflejan en la ionosfera, sino que la traspasan, viajando miles de kilómetros.


    Se emplea antenas elevadas y directivas. El alcance es muy variable: desde las decenas de Km a los 40.000 Km en comunicaciones por satélite y millones de Km en comunicaciones de espacio profundo.


    - La frecuencia de subida es distinta a la de bajada para evitar interferencias.
    - El retardo entre la transmisión y la recepción de la señal suele ser de 270 ns.
    - La seguridad se realiza mediante encriptación.


    Repetidores

    Cuanto más nos alejamos del punto de transmisión, más se desvanece la señal y peor se recibe. Mientras exista una calidad de señal aceptable que permita la recepción completa del programa o de la música, se dice que existe cobertura.

    Para aumentar la cobertura de una emisora instalamos repetidoras que, como su nombre indica, repiten la señal.

    Las radios que tienen circuitos de repetidoras usan un sistema similar pero se ayudan de satélites para mandar la señal a largas distancias.


    Criptografía
    - Cifrado e Identificación digital (Ir a la página)


    El Teléfono

    Banda UHF en telefonía de móviles.


    - Conmutación de circuitos y de paquetes (voz y datos)
    - Cómo localizar un móvil
    -
    Sistema de localización de móviles
    - Robo de móviles


    1. Telefonía analógica fija: RTC La Red Telefónica Conmutada o Red Telefónica Básica (RTB)— es la red fija original y habitual (analógica). Por ella circula habitualmente las vibraciones de la voz, las cuales son traducidas en impulsos eléctricos que se transmiten a través de dos hilos de cobre. La señal del ordenador, que es digital, se convierte en analógica a través del módem y se transmite por la línea telefónica. Es la red de menor velocidad y calidad. La conexión en la actualidad tiene una velocidad de 56 kbits por segundo y se realiza directamente desde un PC a través de router o proxy.
    2. Telefonía digital fija: ADSL (Línea de Abonado Digital Asimétrica) permite transmitir voz y datos simultáneamente a través de la misma línea telefónica RTB, empleando determinadas “zonas” desaprovechadas de éstas. El sistema necesita un módem ADSL y filtros (splitter) para el teléfono. Para ello se establecen tres canales independientes sobre la línea RTC:

      ADSL emplea técnicas de modulación avanzadas como DMT (Discrete MultiTone) que reparten la capacidad de transmisión o ancho de banda disponible en la línea telefónica en subportadoras, las cuales transportan la información en los sentidos red-usuario y usuario-red:

      • Dos canales de alta velocidad (uno de recepción de datos y otro de envío de datos) asimétricos, es decir, no tienen la misma velocidad de transmisión de datos. ADSL permite velocidades de hasta 20-40 Mbps de bajada, en el sentido red->usuario (256 subportadoras), desde los 138 KHz hasta 1099 KHz, y de hasta 1 Mbps de subida (32 subportadoras), en el sentido usuario->red, desde los 25 KHz hasta 133 KHz. Normalmente, el volumen de información recibido es mucho mayor que el enviado.
      • Un tercer canal para la comunicación normal de voz (servicio telefónico básico STB) hasta 4 KHz.

      Para crear varios canales, los módems ADSL dividen el ancho de banda disponible de la línea telefónica utilizando para ello dos métodos: la multiplexación por división de frecuencias (FDM: Frecuency Division Muestring) o la cancelación del eco. La otra técnica de multiplexación usada en ADSL es la multiplexación en tiempo (TDM: Time Division Multiplexing), que permite intercalar los datos procedentes de varios usuarios en un único canal.

      La técnica FDM asigna un ancho de banda para los datos enviados a la central telefónica y otra para los procedentes de ésta. Al mismo tiempo, el circuito lógico que va a la central se fracciona mediante la multiplexación por división en tiempo (TDM), en uno o más canales de alta velocidad y en uno o más canales de baja velocidad.

      En ambos métodos, FDM y cancelación del eco, es necesario añadir un filtro (SPLITTER), que separa una banda de 4 KHz para la línea telefónica habitual. Este dispositivo no es más que un conjunto de dos filtros: uno paso alto y otro paso bajo. La finalidad de estos filtros es la de separar las señales transmitidas por el bucle: las señales de baja frecuencia (telefonía) de las de alta frecuencia (datos). Tanto el splitter como los microfiltros cumplen esa función. El primero se instala en la entrada de la línea telefónica al domicilio, por lo que todas las transmisiones pasarán por él. Los microfiltros se instalan individualmente en la conexión de cada teléfono a la Red. Plantean la limitación de que no es posible instal

      El Cablemódem es un sistema de transmisión de datos de alta velocidad por cable similar al ADSL.
    Telefonía digital móvil

    La tarjeta SIM, en la parte de aspecto metálico, se encuentran los datos de la “línea”. Esta característica hace posible que se pueda poner en cualquier terminal manteniendo el número.
    El teléfono lee los datos de la tarjeta SIM y, tras ello, permanece constantemente a la escucha de los repetidores del operador.

    Llamada dentro de una red GSM:

    Estas redes están divididas en “celdas”, que corresponden a cada base de transmisiones BTS. Su forma “ideal” es hexagonal, aunque, debido a la forma de transmisión de las antenas, adoptan formas algo irregulares. En general, y en el caso de una red GSM, se puede decir que se compone de infraestructuras, y de bases de datos y registros.

    1. El teléfono móvil de origen se comunica por radiofrecuencia con la base de transmisión (BTS), que es la antena básica que controla las comunicaciones en la celda donde se encuentra el móvil.

    2. La estación de transmisión, a su vez, se conecta (por enlace de microondas) con su base de control (BSC) de varias BTSs. Se encarga de realizar el Handover (traspaso de antena). Controla los niveles de emisión de cada una de las BTSs que tiene asociadas.

    1. Desde aquí, la señal va a la estación central (MSC), centro de control de varias BSCs. Las BSCs suelen estar conectadas con su MSC mediante líneas de fibra óptica, o similares. Desde aquí se realiza la conexión con otros sistemas de telefonía (RTB) o de internet (ADSL).

      • Conserva un registro de los móviles conectados a sus respectivas BSCs y BTSs.
      • Guarda información de los móviles de otras redes de telefonía que se encuentren en su área de actuación.
      • Se sirve directamente de las bases de datos y registros EIR, AUC, NPDB, VLR y HLR. Aquí se consulta con la base de datos de clientes (HLR), y con los registros de localización (VLR) (Visitor Location Register) de cada celda, para saber cuál es el destino, y dónde se encuentra. NPDB (Number Portability Database) es la base de datos de los números que están temporalmente en una red. Cuando se hace una llamada, se consulta esta base de datos, en la zona correspondiente, para contactar con el destino. EIR (Equipement Identity Register) es el registro con todos los equipos que se están usando (móviles y tarjetas SIM). Si se recibe un aviso de que un teléfono ha sido robado, el EIR lo archiva en una “lista negra” y rechaza las llamadas que se hagan a este terminal. Si se quieren controlar las llamadas a un teléfono, éste entra a formar parte de una “lista gris”. AUC (Authentication Center) forma parte del sistema de seguridad, y conserva información relativa a las líneas de telefonía y las tarjetas SIM. Se encarga de llevar a cabo la autentificación del PIN (Personal Identification Number) o número de identificación de un usuario en una red de telefonía y otros códigos. Cada vez que se enciende el teléfono, es preciso “introducirlo” para que éste sea reconocido en la red telefónica correspondiente.
    2. Una vez que se conoce su localización, se envía la señal hasta la correspondiente MSC (que puede ser la misma). La llamada se envía a la BSC que corresponda. La señal se transmite por microondas, hasta la BTS donde esté el segundo móvil. Aquí la llamada se convierte de nuevo a la frecuencia adecuada para que pueda ser recibida por el teléfono.

    Roaming o itinerancia: Cuando un móvil se desplaza a través de la red celular, va pasando de unas celdas a otras. En cada una debe engancharse a la estación base que proporciona la cobertura sin perder la comunicación. Así, la red sabe en todo momento dónde se encuentra cada terminal y puede dirigirle las llamadas que sean para él.

    Handover, o Handoff: Para mantener la llamada si me muevo, existe un sistema que permite cambiar de una antena a otra, sin perder la conexión. Se realiza normalmente en dos situaciones: cuando la estación está sobrecargada, y necesita liberar recursos, o cuando la potencia de la señal se encuentra por debajo de ciertos niveles. La decisión del traspaso puede venir de la estación BTS, o del propio teléfono, aunque el responsable suele ser la BTS. Para hacerlo, el móvil debe estar localizado en la red, y esto se consigue mediante triangulación (localización mediante tres puntos de referencia, en este caso antenas). Hay un margen de error que va desde los 200 metros, hasta los 4 km, dependiendo de la región en la que estés (campo o ciudad). Durante una fracción de segundo, entre la desconexión y la conexión, el teléfono móvil no está conectado a ninguna red.

    Las antenas de telefonía se colocan en azoteas de edificios, o en torres de gran altura, pero siempre con una zona de seguridad a su alrededor. Los repetidores, como sólo se emplean para hacer rebotar las señales, y emiten menos radiaciones, se pueden instalar en zonas más cercanas a la gente, como en partes altas de farolas, o en balcones. En cambio, las estaciones de control (BTSs) y los BSC, debido a que funcionan con microondas, deben estar alejadas de zonas habitadas, o a mucha altura con respecto al suelo.



    Generaciones de telefonía móvil

    1 G

    Primeros móviles analógicos

    Gsm 2G

    (9,6 Kbps)

    Global System for mobile communications es el estándar de la telefonía móvil digital, básico usado por los teléfonos móviles en la actualidad.
    Se limitan a hablar por teléfono, intercambiar mensajes SMS (Short Message Service, los que sólo están compuestos por texto de 160 caracteres max., sólo alfanuméricos y algunos signos; si son más largos se envían tantos mensajes como sea necesario y se cobran como mensajes independientes, y se reciben por separado) y para conexiones de datos de baja velocidad (9,6 Kbps).

    En GSM se establecen conexiones “permanentes”, que reservan el ancho de banda necesario aunque no se envíe información.

    Teléfonos multifrecuencia: se utiliza en varias frecuencias o “bandas” para conectarse a la frecuencia disponible en cada caso. Esto es interesante cuando viajas al extranjero ya que no todos los operadores utilizan el mismo sistema; por lo que se tendrá cobertura en casi cualquier país. Puede funcionar en cuatro bandas: 850, 900, 1.800 y 1.900 Mhz. En Europa se emplean las bandas de 900 y 1.800 Mhz, y en EEUU 850 y 1.900 Mhz. Hay teléfonos compatibles con todas las bandas, de ahí las denominaciones “tribanda” o “cuatribanda”.

    Gprs o Edge 2,5 G

    (56 kbps)

    General Packet Radio Service es una modificación sobre cómo transmitir datos en una red GSM.

    Conexión de alta velocidad que permite conexiones a internet por TCP/IP (en recepción 40 a 50 Kbps, similar a un modem; para emitir, la velocidad es claramente más baja), el envío de MMS, descargas de contenidos de Internet por FTP, correo electrónico con el protocolo WAP (Wireless Application Protocol), que es un protocolo que permite ofrecer el acceso a servicios de Internet desde un móvil que cumpla con el protocolo.

    El procedimiento HSCSD “High Speed Circuit Switched Data” es una mejora del GPRS 57,6 kbps.

    En GPRS se envían “paquetes de datos”, y la conexión funciona “por demanda”. Si no estás enviando nada, otros usuarios emplean ese ancho de banda. Al facturar, se cobra por cantidad de datos, no por tiempo de conexión. Estas transmisiones pueden alcanzar una velocidad de más de 170 Kbit/s.

    GPRS Roaming es un servicio de intinerancia permite extender la funcionalidad de la tecnología GPRS en el extranjero sin necesidad de realizar ningún tipo de ajustes en laconfiguración. De este modo se puede consultar el correo, enviar MMS o navegar por Internet con el móvil.

    EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution es una evolución de GPRS. Su velocidad es superior (hasta 384 Kbps)

    Los mensajes de tipo EMS son sus sucesores, pero que permiten envío de información multimedia. Después llegaron los MMS, Multimedia Messaging System, que también son mensajes multimedia, con los que puedes enviar sonidos, vídeos, acompañados de texto, o fotos en color con una grabación de tu voz y melodías (mono y polifónicas). La mayoría de los teléfonos móviles actuales permiten enviar y recibir estos mensajes.

    ¿Qué ocurre si envían un MMS a mi móvil antiguo? La central de MMS reconoce automáticamente si tu móvil puede recibir o no mensajes multimedia. En caso negativo, recibirás un SMS con una dirección de Internet.Abre dicha URL en tu navegador y tras un proceso de identificación que impide que cualquier persona pueda ver los mensajes de todo el mundo, podrás ver ya el MMS en la pantalla del PC.

    3G (Utms)

    (2 Mbps)

    Universal Mobile Telecommunications System. Debido a su capacidad de transmisión de datos, de hasta 2 Mbits/s, puede ser empleado para prestar servicios multimedia y video-llamada. También sirve para descargar información de Internet a los móviles. Es menos susceptible a las interferencias, y puede emplear dos antenas a la vez, lo que facilita mucho el “handover”. Tasa de bajada 16 Mbps y de subida 16 Mpbs. Sus características lo hacen apto para ver contenidos de televisión vía streaming, pero no ofrece mucha calidad: menos de 200 x 150 píxeles y entre 11 y 15 imágenes por segundo, como máximo. Esto hace que los vídeos se vean a saltos. Los operadores también suelen ofrecer descarga de vídeos de programas.

    3,5 G (Hspa)

    (14 Mpbs)

    High-Speed Packet Access, para intercambio de datos en redes de móviles de alta velocidad. Opera alrededor de la banda de 2 GHz. Teóricamente admite velocidades de hasta 14,4 Mbps en bajada y hasta 3,6 Mbps en subida, dependiendo del estado o la saturación la red y de su implantación. Esta tecnología permite ver televisión digital en tiempo real, entre otras cosas. Agrupa otros dos protocolos de transferencia de datos para telefónia móvil: 3.5G o HSDPA y 3.5G Plus, 3.75G o HSUPA.
    En la actualidad, HSDPA admite hasta 14 Mbps de bajada y 3,6 Mbps de subida y HSUPA hasta 7,2 Mbps en bajada y 7,2 Mbps en subida.

    4G

    Wimax
    / LDMS
    (20 Mbps)

    4G/LTE
    (entre 50 y 100 Mbps)


    La tecnología 4G es un intento aumentar las velocidades de transmisión de datos y de integrar progresivamente de las distintas conexiones en los distintos dispositivos móvilos. De este modo se hacen posibles las transacciones transparentes entre unas y otras, en función de las redes disponibles en cada momento, sin que el usuario intervenga.

    Wimax/LMDS ofrece acceso a Internet a través de ondas de radio. También se utiliza en algunas localidades para establecer redes metropolitanas de acceso a internet para todos los ciudadanos.

    LDMS
    - Local Multipoint Distribution Service. Es una tecnología de conexión vía radio inalámbrica que emplea señales en la banda de las microondas, en concreto la banda Ka (en torno a los 28 GHz), por lo que las distancias de transmisión son cortas, a tan altas frecuencias la reflexión de las señales es considerable y además, conviene que los transmisores no tengan muchos obstáculos entre sí. Pero también en muchos países europeos, se trabaja en 3,4 - 3,5GHz, que tiene la ventaja de no verse afectados por la niebla, la lluvia o la nieve.
    La distancia de enlace va desde los 100 m hasta 35 km. La velocidad es de hasta 4 Mbps, de forma simétrica (misma velocidad para el envío y recepción de los datos).
    Permite, gracias a su ancho de banda, el despliegue de servicios fijos de voz, acceso a Internet, comunicaciones de datos en redes privadas, y video bajo demanda.

    La estación base se comunica con los terminales de los clientes, paneles de pequeñas dimensiones (26 cm x 26 cm) también situados en las azoteas de los edificios.



    Wimax - Worldwide Interoperability for Microwave Access, cumple la norma IEEE 802.11d (fijo) y 802.11e (móvil). La recepción de datos es por microondas y la retransmisión por ondas de radio entre 2 y 11 GHz. En España opera entre 2,4 y 5 Ghz.
    Permitirán conexiones de velocidades similares al ADSL o al cablemódem, sin cables, y hasta una distancia de 50-60 km. Será compatible con otros anteriores, como el de Wi-Fi (IEEE 802.11).

    La tecnología WiMAX será la base de las Redes Metropolitanas de acceso a Internet, servirá de apoyo para facilitar las conexiones en zonas rurales, y se utilizará en el mundo empresarial para implementar las comunicaciones internas. Además, su popularización supondrá el despegue definitivo de otras tecnologías, como VoIP (llamadas de voz sobre el protocolo IP).









    LTE
    - Long Term Evolution - nueva tecnología que posiblemente se combine con las redes Wimax.

    Transceptores
    Dispositivo que combina las funciones de transmisión y recepción en cualquier comunicación inalámbrica. Son ideales para dispositivos pequeños y con poca potencia, como los adaptadores bluetooth y los móviles.


    Antenas directivas, GSM 900, 1800 y duales











    Telefono IP o Voice over IP (PC2PC, PC2Phone,Phone2Phone (con adaptador telefónico))


    Consiste en utilizar las conexiones de banda ancha para establecer comunicaciones de voz entre dos o más personas, a través de Internet, y no de la red telefónica conmutada.

    En el caso de las llamadas telefónicas desde un ordenador a un número de teléfono, los datos se transmiten por Internet desde el origen hasta una centralita telefónica, momento concreto en el que “saltan” a la red telefónica conmutada hasta llegar a su destino.

    Las comunicaciones internacionales (y sobre todo las llamadas internacionales a teléfonos móviles) resultan mucho más baratas.

    Como alternativas están las aplicaciones de mensajería instantánea que permitan conversaciones de voz.


    La Radio. Sistemas de radiodifusión
    1. Radiodifusión Terrestre Análoga. Son las transmisiones en portadoras moduladas en frecuencia (FM) o en amplitud (AM). Igualmente, las transmisiones en onda corta y el resto de bandas.
      • banda AM en MF [540 a 1600 KHz]. Aceptable pero con interferencias.
      • banda FM en VHF [88 a 106 MHz]. Calidad buena.

    2. Radiodifusión Terrestre Digital. La señal de baja frecuencia que modula la portadora es digital, de mayor calidad, inmune a los ruidos y permite un mayor aprovechamiento del espectro radioeléctrico. Hay tres estándares principales: DAB, HD Radio y DRM. También sirven para radio digital algunos sistemas de TDT (Televisión Digital Terrestre). AM con la calidad de FM analógico y la FM con calidad CD.
      - Ver
      Esquema del sistema de radio digital - Infografía de www.el-mundo.es

    3. En Internet. Conocida como radio online o en línea. Aprovecha la tecnología streaming que permite ir escuchando el audio a medida que se va descargando.
    4. Por satélite.
    5. Por cable.
    Elementos de un sistema de radio.

    1. Tu voz produce vibraciones que se transforman en electricidad de baja potencia con la ayuda de un micrófono (transductor).
    2. La señal eléctrica en que se ha transformado tu voz (moduladora) es llevada al transmisor. Allí la sumamos con una señal de alta frecuencia o radiofrecuencia (portadora).
    3. Esta corriente eléctrica, resultado de la suma de la moduladora y la portadora (proceso de modulación), pasa a la antena por medio de un cable.
    4. La antena, como todo conductor que recibe una corriente modulada de alta frecuencia genera a su alrededor un campo electromagnético en forma de ondas (principio del electromagnetismo), con un componente eléctrico y otro magnético. Son las famosas ondas Hertzianas o electromagnéticas que, como tienen alta frecuencia y gran potencia, recorren kilómetros llevando la voz en forma de electricidad dentro de ellas, hasta que se debilitan y desparecen. Así pues, la antena genera, entonces, vibraciones en forma de ondas electromagnéticas.
    1. Las antenas receptoras, al captar las ondas, generan una corriente eléctrica similar a la que reciben (principio de inducción electromagnética). Esa señal es entregada al receptor que se encarga de demodularla, desechando la frecuencia portadora y extrayendo los sonidos (señal moduladora).
    2. Separadas, obtenemos la misma señal eléctrica en que el micrófono transformó tu voz. Ahora, con un aparato que trabaja de forma inversa a los micrófonos, llamados altavoces, podemos volver a escuchar tu voz a cientos de kilómetros de donde fue emitida.
    ¡Y todo este proceso se realiza en milésimas de segundos! Es la magia de la radiocomunicación.

    Modulación en AM y FM

    Para mandar “al aire” la señal de baja frecuencia que produce un micrófono, necesitaríamos una antena enorme, de kilómetros de largo. Además, la señal se debilitaría enseguida.

    Lo que hacemos, entonces, es servirnos de una onda de alta frecuencia y gran potencia, la portadora, a la que“damos forma” o moldeamos con la moduladora. La moduladora es la señal eléctrica en la que hemos transformado las imágenes de TV o los sonidos de la radio. Este proceso de modulación lo hace el conjunto del transmisor-excitador. La antena es la encargada de transformar en ondas electromagnéticas que se van al aire, la nueva señal de alta frecuencia, resultado de la suma de la moduladora más la portadora.

    ModulacionCuando a un receptor de radio llega una de estas ondas, la “demodula”, es decir, extrae la moduladora, donde vienen las canciones y las palabras, y desecha la portadora. Es un proceso sencillo, ya que la portadora es una señal constante, por lo tanto, fácil de eliminar.

    Precisamente, esa portadora constante es la que ordena el espectro radioeléctrico. Cuando a una emisora le conceden una frecuencia de transmisión, por ejemplo, la 97.1 en FM, le están autorizando a usar un segmento del espectro radioeléctrico como portadora. Las frecuencias de todas las portadoras de FM y AM conforman el dial de radiodifusión.

    Hay muchas formas de modular una señal, pero las dos más conocidas y usadas son la modulación en amplitud AM y la modulación en frecuencia FM. Veamos cómo modula cada una de ellas, es decir, cómo unimos la moduladora (señal de la emisora) con la portadora (señal de alta frecuencia que nos asignan) tanto en AM como en FM.

    DiferentesModulacionesMODULACIÓN EN AM
    La señal eléctrica moduladora, al “subirse” en la portadora de alta frecuencia, le hace variar su amplitud, es decir, transforma la onda portadora en sentido vertical.
    MODULACIÓN EN FM

    Al contrario, al modular en FM, la onda portadora sufre variaciones en sentido horizontal, es decir, se ve afectada su frecuencia.


    Otros tipos de modulación de seña
    les
    ▪ Ver en Wikipedia

    Multiplexación en telecomunicaciones

    Sistema empleado para la transmisión de varias señales en un solo medio de transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor. El proceso inverso se conoce como demultiplexación. - Ver en Wikipedia

    Los métodos más utilizados son:
    • la multiplexación por división de tiempo o TDM (Time division multiplexing );http://en.wikipedia.org/wiki/File:Telephony_multiplexer_system.gif: el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo).
    • la multiplexación por división de frecuencia o FDM (Frequency-division multiplexing): se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda ancha.
    • la multiplexación por división en código o CDM (Code division multiplexing): cada señal se marca con un código distinto cuando comparte el mismo canal al mismo tiempo y frecuencia.
    • La multiplexación estadística (STDM): se transmiten los datos de aquellos canales que, en cada instante, tengan información para transmitir. Se asignan dinámicamente los intervalos de tiempo entre los terminales activos y, por tanto, no se desaprovecha la capacidad de la línea durante los tiempos de inactividad de los terminales.


    Transmisores
    Transforman pequeñas corrientes eléctricas en potentes señales de alta frecuencia. Esas corrientes son las llamadas radiofrecuencias que nos sirven de portadoras y aplicadas a la antena irradian al espacio las ondas electromagnéticas.
    Los transmisores se fabrican con transistores que está construido con silicio, un semiconductor abundante en la naturaleza. Son transtores de tipo MOSFET (siglas de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor o Transistores de Efecto de Campo). Uno de estos “pequeños” transistores puede llegar a ofrecer 250W de potencia.

    Transmisor por Bloques

    La primera pieza que encontramos es el oscilador que, como su nombre indica, oscila o vibra generando una señal constante de alta frecuencia que usaremos como portadora.

    Como la señal que genera el oscilador es muy pequeña, necesitamos aumentarla con un amplificador de radiofrecuencia (RF). Ahora ya tenemos la portadora lista para recibir la señal moduladora que llega de los estudios, es decir, para ser modulada.

    El modulador une la moduladora y la portadora. Esto lo puede hacer en frecuencia (FM) o en amplitud (AM), dependiendo del transmisor.

    Las señal resultante será una portadora con una frecuencia entre 88 y 108 megahercios, si se modula en FM o entre 500 y 1600 kilohercios(3) si lo hace en AM. Por eso, los diales de las emisoras, lo que indican es la frecuencia de la señal portadora.


    Antenas

    Las antenas convierten las señales eléctricas en ondas electromagnéticas y viceversa. Sirven de emisor-receptor de una señal de radio.
    Cuando la comunicación fluye en ambas direcciones, se denomina bidireccional. Si dicha comunicación no se efectúa simultaneamente, sino alternativamente, se denomina comunicación semiduplex. Todas las comunicaciones dentro del ámbito WIFI son bidireccionales semiduplex.

    Un cociente entre dos valores puede expresarse en decibelios (dB) = 10 * logaritmo de la relación. Si la relación es 1, se trata de 0dB. Un valor de 10 dB, indica que el numerador es 10 veces mayor que el denominador, 20 dB indica 100 veces más, y 30 dB son 1000 veces más. Además, cada vez que se dobla la relación, se suma 3 a los decibelios.

    Características de las antenas
    1. Ganancia
      Viene a ser la potencia de amplificación de la señal. Es la característica mas importante. Cuanto mayor es la ganancia, mejor es la antena.
      Se mide en decibelios (dBi) la relación entre la intensidad de campo que produce una antena en un punto determinado, y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional (llamada isotrópica), en el mismo punto y en las mismas condiciones.
    2. Relación señal ruido
      El resultado de dividir el valor de la señal de datos, por la señal de ruido que lleva acoplada. Cuanto mayor es, mas óptima se considerará la señal "valida". Se expresa en decibelios (dB), y en escala exponencial.
    3. Potencia transmitida
      Se utiliza la unidad dBm (decibelios relativos al nivel de referencia de 1 milivatio). 1 mW es igual a 0 dBm. La radiación máxima emitida por una antena (que puede terminar muy por encima de los vatios de entrada), que admite la FCC en los EEUU es de 1 vatio (equivalente a 30 dBm). En Europa, el limite es de 250 mW (24 dBm).
    4. Patrón de radiación
      Es un gráfico o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de los campos electromagnéticos emitidos por una antena. Este patrón varía en función del modelo de antena. Las antenas direccionales representan un mayor alcance que las omnidireccionales.


      Existen 2 modelos de gráficos que representan este patrón: En elevación y Azimut. Muchos modelos de antenas incluyen entre sus características, este gráfico. Normalmente tambien se incluye un dato mas, que es la apertura del haz, que representa la separación angular entre los dos puntos del lóbulo principal del patrón de radiación. Se suele representar sobre un plano horizontal.
    5. Polarización
      Este dato nos indica la orientación de los campos electromagnéticos que emite o recibe una antena. Pueden ser los siguientes:

      Vertical: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es vertical con respecto al horizonte terrestre (de arriba a abajo).
      Horizontal: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es paralelo al horizonte terrestre.
      Circular: Cuando el campo eléctrico generado por la antena gira de vertical a horizontal y viceversa, generando movimientos en forma de círculo en todas las direcciones. Este giro puede ser en el sentido de las agujas del reloj o al contrario.
      Elíptica: Cuando el campo eléctrico se mueve igual que en caso anterior, pero con desigual fuerza en cada dirección. Rara vez se provoca esta polarización de principio, mas bien suele ser una degeneración de la anterior.


    - Onminidireccionales - Dipolos de media onda, plegados y arrays de dipolos apilados



    Antena de emisora de FM


    - Direccionales - FM Yagi




















    Diferencias entre AM y FM

    • CALIDAD. FM supera a AM. Mientras que el canal de AM tiene un ancho de banda de 10 KHz en el continente americano y de 9 KHz en el resto del mundo, el canal de las FM está en 200 Khz. A mayor ancho de banda, mayor cantidad de información y mejor calidad. Esta es la diferencia entre los canales que se asignan en FM. Una emisora, por ejemplo, transmite en 91.9 MHz, mientras que la anterior en 91.7 Mhz y la siguiente en 92.1 Mhz. Entre un canal y otro hay una distancia de 200 kilohercios (100 kilohercios de margen a cada lado de cada canal).







    Esta mayor anchura del canal en FM nos permite enviar el doble de señal, es decir, señales estéreo.

    Igualmente, podemos enviar un mini canal de datos, para mostrar en el dial del receptor el nombre de la emisora y mensajes con noticias e información sobre el tráfico o el tiempo. El servicio se llama RDS, siglas de Radio Data System. Su principio de funcionamiento es el mismo que el de una cadena de televisión con teletexto. Además incorporan una función que permite que el aparato seleccione automáticamente la frecuencia que ofrece mejor sonido para la emisora.

    • RUIDO. Las ondas electromagnéticas de baja frecuencia son más vulnerables a los ruidos, que poco afectan a las bandas más altas. Los ruidos se producen en las amplitudes de las ondas. Por eso, se ven más afectadas las radios que modulan en amplitud en AM que en FM.
    • COBERTURA. Las ondas electromagnéticas de FM tienen longitudes bastante pequeñas que AM y se desplazan por el espacio en línea recta. Esto significa que, como no tienen lugar para “apoyarse” y rebotar llegando más lejos, se atenúan rápidamente y las distancias que cubren no son muy grandes.
      Mientras la AM (color azul) es capaz de “saltar” las montañas, la FM (color rojo) choca contra ellas por propagarse de forma directa. La longitud de onda de las AM miden entre 100 metros (3.000 Khz) a 1.000 m (300 Khz), las ondas de VHF, entre las que se encuentran las de FM, están entre 1 metro (300 Mhz) y 10 metros (30 Mhz).
      Además, estas ondas gigantes de AM se desplazan rebotando en la ionosfera. Este tipo de propagación les permite alcanzar mayor cobertura, especialmente durante la noche, debido a los cambios que sufre esta capa de la atmósfera.
      Tomando en cuenta estas diferencias, el tamaño de las ondas y la forma de propagación, una emisora AM es conveniente en zonas con montañas y valles, mientras que la FM servirá más en zonas planas donde no hay muchas barreras para las ondas.

      Las FM son más económicas que las AM, tanto en el costo de los equipos (sobre todo, la antena), en la instalación de los mismos (transmisores, etc), y en los costos de electricidad.

    • Distancia de transmisión en condiciones óptimas:

      EN FM


      Potencia

      Distancia en línea recta

      1 watt

      1 a 5 Km.

      50 a 100 watt

      25 a 35 Km

      5.000 watt (5 Kw)

      Máximo 150 – 200 Km (óptimas condiciones, cerca de ríos que ayuden a la propagación)


      EN AM


      Potencia (en Watts)

      Distancia por el día

      Distancia por la noche

      1.000 watt (1 Kw)

      100-150 Km.

      200-250 Km.

      5.000 watt (5 Kw)

      150-200 Km.

      300-350 Km.

      10.000 watt (10 Kw)

      200-250 Km.

      400-450 Km.

      20.000 watt (20 Kw)

      250-300 Km.

      450-500 Km.

    - Video explicativo de las antenas de AM grabado en el centro de transmisión de Radio Casa de la Cultura de Quito, Ecuador. - Analfatecnicos.net



    La Televisión

    - La revolución digital llega a la televisión
    -
    La televisión digital
    - El invento de la televisión


    Sistemas digitales de televisión (
    Estándares de transmisión):
    En estos sistemas, la señal de televisión se envía a los receptores en formato digital, es decir, codificada en ceros y unos.

    DVB=Digital Visual Broadcasting utiliza las ondas de radio en la banda UHF (entre 500 y 400 MHz). La señal es comprimida y codificada en formato MPEG-2 antes de ser enviada.


    DVB-T o TDT: terrestre

    Antena UHF Yagi Canales 21 al 69

    Televisión digital terrestre. La calidad de imagen y de sonido que permite este sistema es muy superior, es menos sensible a interferencias y el ancho de banda que requiere cada canal es mucho menor. De este modo, entre otras cosas, se pueden emitir muchos más canales (hasta cinco veces más) en la misma banda de frecuencia.

    La TDT tiene una definición estándar de 720x480 píxeles, con una cadencia de 25 imágenes por segundo en modo progresivo. Esto le otorga una calidad similar a la de los DVD de vídeo.

    La TDT HD ofrece más calidad de imagen y sonido: HD ready (1.280x720 pix en formato progresivo) o Full HD (1.920x1080p). El códec h.264 parece el más adecuado,pues alcanza una gran compresión y calidad. El sonido en este caso puede ser hasta 5.1. canales. Se podrán utizar el estándar DVB-T, muy saturado en frecuencias utilizandas, o la DVB-S.

    Además, los decodificadores TDT pueden sintonizar televisión analógica y radio analógica (FM).

    Los teléfonos móviles que llevan un sintonizador tdt integrado, reciben la señal de televisión de la misma forma que en cualquier hogar. Las ondas parten de la antena emisora de la cadena 1 y se reciben en el teléfono con la misma calidad que en un televisor doméstico. 576 píxeles, a 30 imágenes por segundo, en formato Mpeg-2.

    DVB-S por satélite


    El emisor envía la señal a un satélite geoestacionario por medio de una antena parabólica de grandes dimensiones, (entre 9 y 12 metros de diámetro). Una vez que ésta es recibida por el satélite, se devuelve a la Tierra. Los satélites geoestacionarios orbitan alrededor del globo terrestre a unos 36.000 km sobre la línea del Ecuador y mantienen siempre una posición constante alrededor de ésta. Este recorrido orbital se conoce con el nombre de Cinturón de Clark. Cada satélite tiene un área de influencia o zona de cobertura de un 40% de la superficie terrestre. Junto con esta antena, la televisión por satélite requiere un dispositivo de selección de bandas y amplificación (LBN) y un sintonizador para los canales digitales en abierto, o un decodificador para los canales de una plataforma de pago (Digital +).

    DVB-C por cable

    La señal digital se codifica y, en su caso, se convierte en óptica, para transmitirla a través de una red de cableado (de cobre o de fibra óptica). En los edificios es necesario un terminal de fibra óptica que convierta de nuevo la señal en impulsos eléctricos y la transporte a los hogares a través del cableado coaxial. Hace falta también un decodificador para acceder a los distintos canales de pago proporcionados por el operador de cable. En España operan cuatro proveedores, según el área geográfica: Ono, Euskaltel, R y Telecable.

    El discriminador o Splitter se coloca a la entrada para discriminar las frecuencias de voz, imágenes y de datos para que no interfieran entre sí. De él parten la línea de teléfono, de TV y de Internet.


    DVB-ADSL por redes de banda ancha

    Se utilizan las redes IP para la transmisión de la señal digital, por lo que se envían en paquetes de datos, del mismo modo que el resto de la información en Internet. El usuario recibe la señal a través del cableado telefónico, si bien es necesario que disponga de un router y de un sintonizador para poder acceder a los canales de pago contratados con el proveedor. Ejemplos de este sistema en España son: Imagenio de Telefónica, Orange o Jazztelia de Jazztel.

    tasa de transferencia ADSL 8 Mbps = 1 MBps

    Los microfiltros se colocan a la entrada del terminal telefónico para discriminar las frecuencias de voz y de datos para que no interfieran entre sí.


    El Splitter o discriminador cumple la misma misión que los microfiltros pero se coloca junto a la toma de entrada de la vivienda (PTR). A él se conectan, por un lado, el ordenador y, por otro, los equipos telefónicos.

    DVB-H

    Versión del sistema DVB diseñada para optimizar las emisiones de televisión digital destinadas a móviles. En España aún no está en uso, pero en otros países europeos, como Alemania, es el estándar que se va a imponer. Para mejorar la cobertura emplea el códec H.264 que comprime más que Mpeg-2 y ofrece buena calidad. También se diferencia de DVB-T en que tiene un canal de retorno a través de una red de datos para que el usuario pueda enviar información a las emisoras. Esto puede servir para comprar en la teletienda, votar en concursos y otros servicios relacionados con la televisión digital.


    UMTS
    :
    La emisión es mediante streaming de vídeo. El operador de telefonía reproduce los programas cuando el cliente los solicita, y estos llegan al teléfono por la red de datos 3G. Debido a las limitaciones de ancho de banda que tiene, la calidad es menor que en los otros sistemas. Ofrece una calidad baja: menos de 200 x 150 píxeles, a 11-15 fps.














    Satélites

    - Tipos de satélites de comunicaciones - Kalipedia
    Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres. En realidad hay dos tipos de satélites de comunicaciones:
    • Satélites pasivos. Se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ningún otro tipo de actuación sobre ella; se comportan como una especie de espejo en el que rebota la señal.
    • Satélites activos. Amplifican las señales que reciben antes de reemitirlas hacia la Tierra, normalmente cambiándole la frecuencia. Son los más habituales.
    Un sistema de comunicaciones por satélite consta básicamente de los siguientes elementos:
    • Un satélite o conjunto de satélites, que constituyen el elemento principal, pues son los encargados de establecer la comunicación entre el emisor y el receptor.
    • El centro de control, que vigila el funcionamiento correcto de los satélites.
    • Estaciones terrestres (HUB) (emisoras y receptoras), con antenas adecuadas para emitir y recibir las señales transmitidas.
    • Las estaciones terminales (VSAT) reciben la información y facilitan la interconexión de redes.
    Las bandas de frecuencia más utilizadas en los sistemas de satélites son:
    • Banda Ku: en recepción 11.7-12.7 GHz, y en transmisión 14-17.8 GHz.
    • Banda Ka: 18-31 GHz.Subida 30 GHz y bajada 20 GHz.
    • Banda C: 3.4-6.4 GHz. Subida 6 GHz y bajada 4 GHz.

    - Los satélites y sus órbitas - Kalipedia

    Antenas parabólicas



    Tienen forma de parábola y la particularidad de que las señales que inciden sobre su superficie se reflejan e inciden sobre el foco de la parábola, donde se encuentra el elemento receptor. Es importante que la antena esté correctamente orientada hacia el satélite, de forma que las señales lleguen paralelas al eje de la antena. Son muy utilizadas como antenas de instalaciones colectivas.

    - Imágen desde el Meteosat

    Sistema de posicionamiento global (GPS)


    El GPS permite determinar tu situación exacta de un receptor GPS en cualquier lugar de la Tierra, con una precisión de 5 a 12 metros, en coordenadas geográficas en forma de longitud, latitud y elevación, y con una precisión hasta de centímetros, si se utiliza GPS diferencial o DGPS. Aparte, el receptor puede calcular su velocidad y su rumbo.
    El primer satélite fue enviado en 1.974 para aplicaciones militares.

    Los receptores GPS funcionan con los datos codificados digitalmente que reciben de una red de satélites NAVSTAR que pertenece al Gobierno de los Estados Unidos (24 operativos y otros 3 de reserva por si alguno de los otros falla) que giran alrededor de la Tierra (2 veces al día), a unos 20.300 km de distancia, y repartidos en 6 órbitas distintas. La posición de cada satélite está sincronizada de forma muy precisa, de tal modo que un receptor siempre puede captar la señal de, al menos, 4 satélites, aunque está preparado para recibir hasta 12 emisiones diferentes. La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosados a sus costados.

    Estas señales llegan a la Tierra a través de la denominada “línea de visión”, lo que quiere significar que pueden atravesar nubes, vidrio y objetos de plástico, pero no traspasar construcciones sólidas, como edificios o túneles.

    Para que el sistema pueda operar con mayor precisión, existen 5 estaciones de seguimiento cuya sede central se encuentra en Estados Unidos, en la localidad de Colorado Springs, y es la única que cuenta con personal. El resto se encuentra cerca de la línea del Ecuador, en Hawaii, Isla de Ascensión en el océano Atlántico, Kwajalein en el Pacífico y el atolón de Diego García en el Índico. Desde estos centros se controlan los posibles errores de trayectoria en la órbita provocados por la atracción gravitatoria del Sol y la Luna. Disponen de radares que controlan la altura, la posición y la velocidad exacta de cada satélite, y los reenvían a la estación central norteamericana, donde se ajusta o corrige la información sobre la posición de los satélites en caso necesario, y se les vuelve a reenviar al satélite, que la corrige y envía a través de su señal a los receptores GPS.

    La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa. Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado Galileo.


    DGPS o GPS diferencial
    El fundamento radica en el hecho de que los errores producidos por el sistema GPS afectan por igual (o de forma muy similar) a los receptores situados próximos entre sí.
    Existen estaciones terrestres, situadas en un radio de 200 km, que envían señales de posición al receptor, que las contrasta con la información que recibe de los satélites y las corrige en caso necesario. El margen de error se reduce a un metro.









    Aplicaciones
    1. Localización por carretera

    2. Control de flotas de vehículos (ambulancias y socorro, empresas de transporte y mensajería, centrales de taxis, etc).
    3. Control del tráfico aéreo, así como el de las rutas marítimas o fluviales.
    4. Localización de personas (ancianos, enfermos, o personas que practiquen deportes de riesgo) y automóviles (por ejemplo, en la recuperación de vehículos robados).
    5. Telemetría en sistemas móviles.
    6. Levantar terrenos y hacer inventarios forestales y agrarios. Control del crecimiento de un área determinada de la cosecha, trazado de lindes, seguimiento de vehículos y gestión forestal.
    7. En la práctica de actividades deportivas y al aire libre. Existen muchos dispositivos que indican, a través de una pantalla, la posición y el recorrido sobre un plano vectorial, con un puntero que se desplaza a lo largo de una ruta formada por una línea de puntos. Al poder determinar la elevación del terreno resultan también adecuados para la práctica de deportes de altura como alpinismo o escalada, y además, ofrecen otras funciones como la brújula o el barómetro. Actividades como el esquí, el buceo, el ciclismo y el senderismo.
    - Explicación de cómo calcula su posición un GPS - Infografía Instituto de Tecnologías Educativas ITE

    El funcionamiento es el siguiente:
    1. La situación de los satélites puede ser determinada de antemano por el receptor con la información del llamado almanaque (un conjunto de valores con 5 elementos orbitales), parámetros que son transmitidos por los propios satélites. La colección de los almanaques de toda la constelación se completa cada 12-20 minutos y se guarda en el receptor GPS.
    2. El receptor localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales de ondas de radio, llamadas efemérides, que viajan a la velocidad de la luz (300.000 Km/s), a distintas frecuencias, con información de su identificación, la salud del satélite (si debe o no ser considerado para la toma de la posición), la posición exacta en el espacio y tiempo en el sistema de coordenadas terrestres UTM, obtenido de un reloj atómico de cesio, que ofrece total exactitud, ,información doppler para el cálculo del rumbo y la velocidad, etc.
    3. Una variación de una milésima de segundo, al tratarse de la velocidad de la luz, se traduce en un error de posición de 300 km. Para sincronizar el reloj de cuarzo del receptor, el satélite envía, cada cierto tiempo, junto con la señal de radio, una señal digital de control. Esta última viaja más despacio que la de radio, por lo que llega al receptor con un retardo. Con dicho retardo se obtiene el tiempo que tarda la señal de radio en viajar desde el satélite al receptor.
    4. Calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo (tiempo actual del reloj del receptor GPS – tiempo de la posición, enviado por el satélite), y de tal modo mide la distancia al satélite, multiplicando la velocidad de la luz por el tiempo que transcurre.
    5. Esta operación tiene que realizarla con un mínimo de tres satélites. Así se generan tres esferas imaginarias que se cortan en dos puntos: uno en el espacio y otro en la superficie terrestre. Evidentemente, este último es el que señala la posición del receptor en coordenadas de longitud y latitud. Si se capta la señal de un cuarto satélite, se consigue mostrar también la altitud del punto.
      La velocidad de la luz es 300.000 km/sg en el vacío. Al atravesar la atmósfera, las capas con partículas cargadas de iones y vapor de agua que pueden afectar a la velocidad. Además, al pasar por edificios y relieves del terreno como montañas, la señal rebota y tarda más en llegar al dispositivo receptor, por lo que éste interpreta que se encuentra más alejado del satélite de lo que en realidad está.
      Si se toma la señal de satélites más distantes, los puntos de intersección son más exactos, de modo que la precisión para determinar el área donde está el receptor es mayor.

    Otras tecnologías inalámbricas
    móviles

    Wifi 802.11 g, n


    La Wireless Local Area Network o WiFi permite la conexión a Internet a un punto de acceso inalámbrico en cualquier sitio, sin necesidad de usar una conexión 3G/Hsdpa. Permite comunicaciones encriptadas por WPA o WEP, lo que la hace segura.
    Con la versión 802.11g se alcanzan los 22 Mbps a plena capacidad en la banda 2,4-2,5 GHz, y una cobertura interior (38 m aprox.) y exterior (140 m aprox.).
    La 802.11n está basada en la tecnología MIMO - Multiple Input Multiple Output - que se sirve de las bandas 2,4 GHz y 5 GHz para envíar la misma señal por dos canales a la vez. Gracias a ello, la señal adquiere mayor alcance (50 a 100 metros) y mayor ancho de banda (100 Mbps). Se configura por medio de direcciones IP.
    Está pensada para redes locales y conexión a Internet de alta velocidad. Su elevada tasa de transferencia permite hacer streaming de vídeos en alta definición desde varios equipos de forma simultánea, sin que existan problemas de ancho de banda.

    Bluetooth 3.0

    Protocolo de radiocomunicación de corto alcance, orientado sobre todo a la conexión con periféricos sin cables. Permite intercambiar datos con otros dispositivos sin necesidad de cables, crear pequeñas redes inalámbricas, compartir la conexión a Internet, facilitar la sincronización de datos entre equipos personales, conectarse con el manos libres del coche, emplear auriculares inalámbricos, altavoces, relojes, reproductores mp3, cámaras IP, mandos a distancia, impresoras, videocámaras, ratón, incluso varios PCs....

    Posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM, en el rango de 2,4 a 2,48 GHz con posibilidad de transmitir en Full Duplex. Para reducir los problemas de interferencias este sistema emplea el salto de frecuencias, que cambia de valor hasta 1.600 veces por segundo, entre 79 frecuencias con una separación de 1 MHz. De esta forma se dejan “huecos” libres en la banda para que otros aparatos se comuniquen sin problemas.

    Para distancias cortas (entre 1 y 5 metros) para pasar datos de una PDA o móvil o viceversa. En campo abierto tiene un alcance de 12 metros y en los edificios un máximo de 2 habitaciones grandes o dos pisos. Consigue hasta 2,1 a 3 Mbps.
    La versión 3.0 tiene un ancho de banda de 24 Mbps (la versión 2.0, unos 3 Mbps; la versión 1.2, 1 Mbps).

    El envío de datos por bluetooth suele realizarse entre móviles o entre un terminal y un ordenador. En estos casos para que la conexión sea segura, lo más importante es tener activada la función que obliga a emplear un código para las comunicaciones. Así sólo tendrán acceso al dispositivo los aparatos que hayas autorizado. Tras haber comprobado esto, se puede iniciar el envío. En el dispositivo principal es preciso introducir el código y, una vez enviado, el destinatario debe aceptar la comunicación para, a continuación, escribir el mismo código de autentificación. Al conectar dos móviles, o uno con un PC, se emplea un código de acceso (código numérico de 6 dígitos) y el receptor debe aceptar el envío. Un dispositivo pasivo (sin posibilidad de configuración, como unos altavoces), generalmente se debe efectuar desde el primero. Algunos fabricantes incluyen un botón de sincronización en los dispositivos pasivos que sirve para validar la conexión con otros aparatos.

    La clase determina su potencia y alcance y, la versión, su velocidad de transmisión:

    1. Clase 1: incluyen los transceptores más potentes y que más consumen: 100 milivatios (mW) (20 dB), con un alcance máximo de 100 metros, aunque a pleno rendimiento a poco más de 50 metros.

    2. Clase 2: 2,5 milivatios (2 dB) y cobertura de unos 20 metros. Para los teléfonos móviles.

    3. Clase 3: 1 milivatio (0 dB), alcance de sólo 1 metro a máxima potencia. En algunos modelos puede llegar a los 10 metros. Para adaptadores USB, en receptores Gps y en otros dispositivos de corto alcance.

    Una de las utilidades que tienen algunos dispositivos bluetooth es la de crear una red de datos inalámbrica. La conexión por bluetooth de dos o más aparatos empleando el mismo canal se denomina picorred o piconet. Además, es posible crear una red de picorredes, denominada scatternet, que emplean saltos de frecuencia entre cada piconet.


    Infrarrojos (Protocolo IrDa)
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    Sistema de comunicación inalámbrica entre dispositivos que, por medio de un puerto de infrarrojos (que emite y recibe luz en el espectro infrarrojo) y un protocolo conocido como IrDA (Infrared Data Association), permite la transmisión de datos entre teléfonos móviles y, por ejemplo, ordenadores personales o sistemas de impresión. Los dos sensores infrarrojos deben estar en contacto visual. En el caso de los móviles, su alcance no suele sobrepasar los 30 cm. Permite el envío de datos con un ángulo de recepción estrecho (30º), para distancias menores de un metro, y alcanza una velocidad de entre 9.600 Mbps y 16 Mbps. Se usa en sistemas de control remoto y sistemas de pago.

    RFID - Identificación por radiofrecuencia

    Radio Frequency IDentification.



    Este sistema utiliza etiquetas que transmiten datos acerca de la identidad de un objeto (similar a un número de serie único) a través de ondas de radio. La etiqueta RFID consite en un dispositivo similar a una pegatina, que pueden ser adheridas o incorporadas a un producto, un animal o una persona. Integra pequeñas “antenas” capaces de responder a las peticiones por radiofrecuencia de un emisor-receptor.
    Las etiquetas pasivas no necesitan alimentación eléctrica interna, mientras que las activas sí lo requieren. A diferencia del sistema de infrarrojos, no necesita que los dos dispositivos se “vean”.






    Historia
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    Museo Virtual de las Telecomunicaciones - desde 1832 hasta la actualidad, hitos históricos (telegrafía, telefónica, radio, tv, difusión y transmisión de datos) y Glosario multilingüe.

    museoteleco.jpg


    - La evolución de la comunicación a lo largo de la historia del ser humano




    - Ministerio de Industria, Turismo y Comercio Secretaría de Telecomunicaciones. Define el espectro radioeléctrico. Derechos de los usuarios de Telecomunicaciones, etc.


    - Fundamentos de antenas 1ª parte: Definición de Antena Vídeo 4 m, 44 s Valero Nogueira, Alejandro (UPV- Universidad Politécnica de Valencia)
    - Fundamentos de antenas 2ª parte: Parámetros básicos Vídeo 8 m, 11 s Valero Nogueira, Alejandro (UPV- Universidad Politécnica de Valencia)
    - Consideraciones Generales Sobre Antenas. Parámetros (Dpto Comunicaciones - Universidad Politécnica de Valencia)


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