tecnologías 3

CompetenCiaS báSiCaS

Comunicación lingüísticaInterpretación de textos descriptivos e instructivos.

Identificación de los componentes internos y externos de

varios dispositivos.

Social y ciudadanaValoración de la importancia de los sistemas de comunica-

ción y de su evolución en la sociedad actual.

Artística y culturalValoración de los sistemas de comunicación como factor

determinante en el progreso cultural de la humanidad.

MatemáticaCálculo de períodos y frecuencias en el contexto del es-

pectro de ondas electromagnéticas.

Sistemas de comunicación

1. La telecomunicación

2. Sistemas de transmisión con hilos

3. Sistemas de transmisión sin hilos

4. Ondas y señales

5. El espectro electromagnético

6. El telégrafo

7. El teléfono y la red conmutada

8. La radio

9. La televisión

10. La telefonía móvil

11. Redes informáticas locales

12. Internet

13. Sistemas de teledetección

14. Sistemas de posicionamiento

6

116-143_TECNO_U06_ESP.qxd:Maquetación 1 10/03/11 15:14 Página 116

Antiguamente, la comunicación entre las personas solamente

se llevaba a cabo cuando coincidían en el mismo lugar y en el

mismo momento. La invención de la escritura hizo posible que

los mensajes se distribuyeran hasta lugares lejanos mediante

mensajeros, pero era un proceso lento.

¿Cómo crees que cambiaría tu vida si todas las

conversaciones que mantienes por medios electrónicos

tuvieran que producirse en persona o por correo tradicional?

Hace unos 200 años, la comunicación a distancia pasó a ser

casi instantánea gracias a artefactos como el telégrafo, el

telégrafo sin hilos, el teléfono, la radio, la televisión... Son

inventos que hoy en día consideramos cotidianos pero que han

transformado totalmente la sociedad y han dado lugar a lo que

conocemos como sociedad de la información.

¿Por qué piensas que, con la aparición de las primeras

centralitas telefónicas, las operadoras eran mujeres?

El mundo de la comunicación avanza a pasos agigantados. Saber

qué está pasando en la otra punta del mundo está al alcance de

todos, los móviles y los GPS nos mantienen en todo momento

conectados y localizados, y potentes radiotelescopios recorren el

espacio en busca de señales procedentes de galaxias lejanas.

¿Qué clase de señales crees que podríamos enviar a unos

hipotéticos extraterrestres inteligentes que seguramente

no conocerían nuestra lengua ni nuestro alfabeto?

117

Mira los fragmentos siguientes de la película La Luna en directo

(The dish), dirigida en el año 2000 por Rob Sitch.

¿Qué crees que es un radiotelescopio?

¿Cuál consideras que es la función del plato y por qué te

parece que es tan grande?

¿Por qué piensas que un radiotelescopio tan importante

está en medio de un campo?

En el vídeo se ve que utilizan unas coordenadas llamadas

cenit y acimut. ¿Para qué crees que sirven?

6. Sistemas de comunicación


1. La telecomunicación

Llamamos telecomunicación a la transmisión de señales a distancia, y de-

nominamos señal a cualquier magnitud que varía en el tiempo y que per-

mite transportar información.

Estrictamente hablando, las señales de humo o los golpes de tambor ya eran sis-

temas de telecomunicación, pero el término telecomunicación se suele asociar

a la transmisión de información mediante aparatos electrónicos. Junto con la in-

formática, forma parte de lo que se ha dado en llamar nuevas tecnologías o

tecnologías de la información y comunicación (TIC).

Las comunicaciones pueden ser unidireccionales, como en el caso de la radio,

en la que la información viaja en un solo sentido; o bidireccionales, como en

el teléfono, donde la información viaja en ambos sentidos.

Cuando la comunicación es unidireccional, llamamos emisor al dispositivo que

emite la información, y receptor al dispositivo que recibe la información.

Cuando la comunicación es bidireccional, los dispositivos funcionan al mismo

tiempo como emisores y como receptores, y se denominan transceptores.

Por otra parte, reciben el nombre de comunicaciones punto a punto aquellas en

las que interviene uno o varios receptores para cada emisor, como el teléfono o el

correo electrónico. En cambio, las comunicaciones punto a multipunto tienen lugar

cuando hay un número indefinido de receptores para cada emisor, como en el caso

de la radio y la televisión.

La información se codifica en un sistema de señales que toman la forma de corriente

eléctrica u ondas electromagnéticas. El medio a través del cual viajan las señales

se denomina canal y puede ser con hilos (cableado) o sin hilos (no cableado).

118


Estrictamente hablando, cualquier comunicación a

distancia es telecomunicación.

La palabra telecomunicación contiene el pre-

fijo griego tele, que quiere decir ‘distancia’.

Significa, por tanto, ‘comunicación a distancia’.

Hoy en día, la telecomunicación se basa en el uso

de artefactos electrónicos.

actividades

Haz una lista con todos los sistemas de comunicación que conozcas yclasifícalos según si son punto a punto o punto a multipunto, unidi-reccionales o bidireccionales, cableados o no cableados.

1n

Comunicación unidireccional Comunicación bidireccional

Comunicación punto a punto Comunicación punto

a multipunto


¿Qué sistemas de comunicación cableados conoces?¿Qué sistemas de comunicación no cableados conoces?

2n n

¿Crees que un sistema de comunicación puede seral mismo tiempo cableado y no cableado?

3n n

119


Las ondas de luz se dejan guiar por las fibras ópticas

gracias a los fenómenos de la difracción y la refle-

xión, tal como sucede en las fuentes luminosas.

2. Sistemas de transmisión con hilos

En los sistemas con hilos o cableados, el emisor y el receptor están unidos por

un camino físico a través del cual pasan las partículas (electrones o fotones),

cuyo movimiento contiene la información.

Los sistemas con hilos más comunes son circuitos eléctricos. A veces solo es nece-

sario utilizar un cable, porque el circuito se cierra a través del suelo, pero a menudo van

de dos en dos. Suelen ser de cobre con revestimientos aislantes. Podemos encontrar:

Los sistemas de fibra óptica, en cambio, utilizan filamentos de vidrio o de plás-

tico, a través de los cuales no viajan corrientes eléctricas sino ondas de luz que

se generan con un LED o un láser y se detectan con fotodiodos.

La fibra óptica es la alternativa más cara, pero también la que ofrece mayor

ancho de banda y las instalaciones más ligeras. Las grandes «autopistas de la

información» (las conexiones transoceánicas que requieren grandes velocida-

des de transmisión) se realizan con fibra óptica.

Los primeros sistemas de telecomunicacio-

nes eran con hilos. El telégrafo era básica-

mente un circuito eléctrico que el emisor

abría y cerraba mediante un pulsador.

Cables de pares. Son los más habituales para

la instalación telefónica del interior de la vi-

vienda. Constan de dos hilos de cobre separa-

dos y recubiertos con un revestimiento de

plástico.

Cables de pares trenzados. Son como los

anteriores, pero entrelazados para minimizar

las interferencias. Se emplean en redes infor-

máticas y en algunos enlaces de telefonía.

Cables coaxiales. Constan de dos conducto-

res concéntricos separados por un material

aislante. Minimizan aún más las interferencias

y se utilizan, por ejemplo, para conectar los

televisores hasta la antena.

actividades


120


3. Sistemas de transmisión sin hilos

En los sistemas sin hilos no hay ningún elemento que una al emisor con el re-

ceptor. La información se transmite mediante ondas electromagnéticas que viajan

por el aire o a través del vacío. Las antenas, cuando emiten, transforman el movi-

miento de los electrones de un conductor en ondas electromagnéticas y, cuando re-

ciben, detectan señales electromagnéticas y generan una intensidad eléctrica en

un conductor.

Algunas antenas son direccionales y deben estar orientadas siempre hacia la

fuente de la señal (o hacia el receptor, en el caso de antenas emisoras), como

sucede con las antenas parabólicas o las de televisión terrestre. Otras son

omnidireccionales y pueden recibir o enviar señales independientemente de

su orientación, como las antenas de los teléfonos móviles.

Las principales ventajas de la transmisión sin hilos son que permite llegar a

grandes territorios sin cablear punto a punto y que posibilita la movilidad del

emisor y el receptor.

Su principal inconveniente es que se necesita más potencia para transmitir

la señal. En el espacio, las ondas se dispersan de forma esférica (en todas

las direcciones) y su potencia disminuye mucho más rápidamente que en la

transmisión con hilos.

En la comunicación punto a multipunto, como en la televisión terrestre, la

comunicación es asimétrica, porque hay un emisor y múltiples receptores.

La información no siempre viaja directamente desde el emisor al receptor, sino

que a menudo pasa por unos elementos intermedios llamados repetidores, que

se encargan de amplificar la señal para compensar la atenuación. En algunos

casos también se encargan de reconstruir la señal y corregir la distorsión y las in-

terferencias.

Algunos aparatos, como los teléfonos móviles, lle-

van la antena incorporada dentro de la carcasa.

Para maximizar el alcance de las antenas, se ins-

talan en lugares elevados y con buena visibilidad.


121


Los satélites de telecomunicación

Los satélites de telecomunicación son dispositivos que orbitan alrededor de la Tierra.

Permiten emitir en zonas muy amplias y sirven de enlace a grandes distancias.

Su velocidad de giro depende de la altura a la que orbitan. A 35786 km, su ve-

locidad coincide con la velocidad de rotación de la Tierra, es decir, que, vistos

desde la Tierra, es como si estuvieran quietos, y se pueden emplear como gran-

des antenas. Son los llamados satélites geoestacionarios (GEO: de geosynch-

ronous earth orbit, ‘órbita síncrona terrestre’).

A órbitas más bajas (LEO: de low earth orbit, ‘órbita baja terrestre’), los satéli-

tes giran a más velocidad y no están siempre visibles desde los mismos puntos,

pero trabajando de forma coordinada se pueden usar en los sistemas de tele-

fonía móvil y para sistemas de posicionamiento GPS.

¿Cómo es posible que los satélites no caigan a la Tierra? Es un hecho probado

que están cayendo constantemente, atraídos por la gravedad terrestre. Si la

Tierra fuera plana, seguirían una trayectoria parabólica y no tardarían en coli-

sionar, pero se desplazan a tal velocidad que, debido a la curvatura del planeta,

en vez de caer a la Tierra están continuamente dando vueltas. Es el mismo fe-

nómeno que mantiene en órbita a los planetas alrededor del Sol o a las lunas

en torno a los planetas.

¿Qué ventajas crees que tienen los sistemas de co-municación no cableados respecto de los cableados?

4n n

¿Qué ventajas crees que tienen los sistemas de co-municación cableados respecto de los no cableados?

5n n

Telstar, el primer satélite de telecomunicaciones.

Cuanto más débil sea la señal que queremos reci-

bir, mayor y más directiva habrá de ser la antena

receptora, es decir, más capacidad deberá tener

para enfocar en una dirección concreta. En la ima-

gen, una antena de radioastronomía de 70 m de

diámetro.

actividades


122


4. ondas y señales

Una onda es una perturbación que se propaga en el tiempo y en el espacio y

que puede transportar energía e información. El sonido, por ejemplo, es una

onda mecánica producida por el movimiento de las moléculas del aire.

Los sistemas de comunicaciones con hilos utilizan ondas eléctricas y los siste-

mas sin hilos emplean ondas electromagnéticas. Consisten en oscilaciones de

campos eléctricos y campos electromagnéticos que se propagan a velocidades

próximas a la de la luz en el vacío, que es de c = 3 · 108 m/s.

Las ondas pueden tener formas muy complejas, pero siempre se pueden con-

siderar como la suma de muchas ondas sinusoidales simples de diferentes fre-

cuencias.

Las ondas sinusoidales son periódicas, es decir, se repiten cada cierto tiempo.

El número de ciclos que se repiten en cada segundo se denomina frecuencia,

se mide en hercios (Hz) y se suele representar con la letra f. La distancia entre

dos máximos (o entre dos mínimos) de una onda sinusoidal se llama longitud

de onda y se suele representar con la letra griega λ. La frecuencia y la longi-

tud de onda están relacionadas según la fórmula:

El período es el tiempo que tarda en repetirse la señal. Se indica con la letra T y

coincide con el inverso de la frecuencia. Por ejemplo, una onda de frecuencia

f = 1000 Hz que se desplaza por el espacio tendrá un período T = 1 / f =

= 0,001 s y una longitud de onda λ = c · T = 30 0000 m = 300 km. El valor máximo

de la onda se denomina amplitud (A) y es independiente del resto de los parámetros.

Cuando las ondas transportan información, como sonidos, imágenes, vídeos o

textos, reciben el nombre de señales.

La voz, por ejemplo, es una onda sonora, es decir, una oscilación de las molé-

culas del aire. Esta onda puede contener la información de una conversación. Si

se quiere transmitir por medios electrónicos, se necesita un micrófono para trans-

formar la oscilación de las moléculas del aire en una oscilación de los electrones

que circulan a través del cable. Se obtiene así una señal eléctrica que viaja por

los cables y que puede volver a ser transformada en señal sonora en un altavoz.

Llamamos transductores a los aparatos que transforman una señal eléc-

trica en una señal no eléctrica, y viceversa.

Una onda electromagnética está formada por

un campo magnético y un campo eléctrico

perpendiculares uno a otro y a la dirección de

propagación de la onda, que oscilan en fase.

Cualquier señal, por compleja que sea, se puede expresar

como la suma de varias ondas sinusoidales.

f = c / λ λ = c / f

Campo eléctrico oscilante

Campo magnético oscilante

Longitud de onda

Distancia


123


Procesamiento de la señal

Las señales no se suelen transmitir directamente, sino que normalmente se pro-

cesan para adaptarlas al canal a través del cual hay que transmitirlas.

La amplificación consiste en aumentar la amplitud de la señal (y, por tanto,

su potencia) manteniendo la forma. Permite compensar la atenuación que se

produce a lo largo del canal de transmisión.

La filtración consiste en seleccionar un rango de frecuencias y atenuar la parte

de la onda que está fuera de este rango para quedarnos únicamente con la

parte que transporta la información que nos interesa. Si una onda es la suma de

señales de altas y bajas frecuencias, mediante la filtración podemos obtener por

una parte la señal de alta frecuencia y por la otra la de baja frecuencia.

La conversión analógico-digital transforma las señales analógicas en señales

digitales, y viceversa. Llamamos señales analógicas a aquellas que varían de

forma continua a lo largo de infinitos valores, y señales digitales a aquellas

que solamente pueden tomar un número de valores finito. Las señales binarias

son señales digitales que únicamente pueden tomar dos valores: 0 y 1.

En la transmisión digital, a diferencia de la analógica, la señal degradada o con

interferencias se puede reconstruir como si fuera la original. Por ejemplo: si se

trabaja con valores eléctricos de 0 V y 1 V y llega un valor de 0,7 V, se interpreta

que se refiere al valor de 1 V y se restituye este valor. La transmisión digital per-

mite velocidades de transmisión mucho más altas, pero requiere más procesa-

miento. Está desplazando a las transmisiones analógicas en muchos ámbitos.

La modulación es un proceso mediante el cual se generan señales analógicas

de alta frecuencia a partir de otras de frecuencia más baja o de señales digita-

les. En el proceso de modulación analógica intervienen dos señales: la onda

portadora y la onda modulada. La onda modulada es la que contiene la infor-

mación que queremos transmitir y es de baja frecuencia. La onda portadora es

una sinusoide de una única frecuencia, mucho más alta que la de la modulada.

Si intentáramos transmitir varias señales de baja frecuencia sobre un mismo

canal, al receptor le sería imposible extraer la información de cada una de ellas.

El proceso de modulación permite transmitir por el mismo canal varias señales

moduladas a diferentes frecuencias. El receptor puede separar la señal que le

interesa mediante un proceso de filtración y recuperar su forma original me-

diante un proceso de desmodulación.

Señal original → Procesamiento → Emisión ) ) ) Recepción → Procesamiento → Señal original

En la transmisión de amplitud modulada (AM),

las dos señales simplemente se multiplican de

manera que la amplitud de la onda modulada

adquiere la forma de la onda moduladora.

En la transmisión de frecuencia modulada

(FM), la señal modulada tiene una amplitud

constante, pero su frecuencia es la que con-

tiene la información de la onda modulada.

¿Qué diferencia existe entre unaonda y una señal?

Haz un esquema resumen delos diferentes sistemas de pro-cesamiento.

6n

7n

Amplificación

Filtro

de altas

frecuencias

Filtro

de bajas

frecuencias

1 0 0 0 1 0 1 1 1 0

Señal

analógica

Señal digital

binaria

actividades


124


5. el espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda en lo que

denominamos espectro electromagnético. El espectro electromagnético es in-

finito, pero la parte que nos resulta útil en telecomunicaciones es limitada.

Las ondas de diferentes frecuencias que se propagan por la atmósfera se super-

ponen unas a otras. Sin embargo, como hemos visto, pueden separarse gracias

a las técnicas de filtración. Eso nos permite dividir el espectro electromagnético en

rangos de frecuencia que se reparten para distintas aplicaciones.

La mayoría de las telecomunicaciones se realizan dentro del rango de la ra-

diofrecuencia (de 3 Hz a 300 GHz), que, a su vez, se divide en rangos más pe-

queños que se suelen nombrar con siglas en inglés.

Las ondas de alta frecuencia tienen longitud

de onda corta.

Las ondas de baja frecuencia tienen longitud

de onda larga.

Recuerda que:

f = c / λ

Frecuencias bajas (LF). Entre 30 y 300 Hz. Se utilizan para comunicaciones aeronáuticas y marinas.

Frecuencias medias (MF). Entre 300 y 3000 kHz. Se emplean para la radio AM.

Frecuencias extremadamente altas (EHF). Entre 30 y 300 GHz.

Frecuencias altas (HF). Entre 3 y 30 MHz. Se usan para la radiodifusión internacional y para los radioaficionados.

Frecuencias muy altas (VHF). Entre 30 y 300 MHz. Se utilizan para la radio FM y la televisión terrestre (TDT).

Frecuencias ultraaltas (UHF). Entre 300 MHz y 3 GHz. Se utilizan para la telefonía móvil. La banda de 2,4 GHz se utiliza para el Bluetooth y el Wi-Fi.

Frecuencias superaltas (SHF). Entre 3 y 30 GHz. Se emplean en radioenlaces y en las comunicaciones vía satélite.

Las frecuencias SHF y EHF entre 1 GHz y 300 GHz se denominan microondas. Se aplican en varios sistemas de transmisión de datos, en enlaces de radio y telefonía y en radares. Por otra parte, se utilizan en los hornos microondas.

Las ondas con longitudes entre 0,7 y 100 µm se llaman infrarrojas. Se usan en los mandos a distancia de televisores, en periféricos sin hilos y en sistemas detectores de calor.

Las ondas con longitudes entre 0,4 y 0,8 µm forman el espectro visible, porque son las únicas que los humanos podemos apreciar a través de la vista. En telecomunicaciones se utilizan en las transmisiones por fibra óptica.

Los rayos ultravioletas (de 15 a 400 nm), los rayos X (de 10 a 0,1 nm) y los rayos gamma (menos de 10 pm) tienen varias aplicaciones en el campo de la medici-na, pero no son muy empleados en las telecomunicaciones.

Insectos

Agujas

Protozoos

f = 3 · 10 Hzλ = 10 000 km

f = 3 · 102 Hzλ = 1000 km

f = 3 · 103 Hzλ = 100 km

f = 3 · 104 Hzλ = 10 km

f = 3 · 105 Hzλ = 1 km

f = 3 · 106 Hzλ = 100 m

f = 3 · 107 Hzλ = 10 m

f = 3 · 108 Hzλ = 1 m

f = 3 · 109 Hzλ = 10 cm

f = 3 · 1010 Hzλ = 1 cm

f = 3 · 1011 Hzλ = 1 mm

f = 3 · 1020 Hzλ = 10-12 m

λ

Países

Continentes

Ciudades

Pueblos

Estadios

Edificios

Personas

Platos

Del tamaño de Nombres y usos


125


Como los rangos de frecuencia útiles en el espectro electromagnético son limi-

tados, es necesario contar con organismos que controlen su asignación. Si en

un mismo canal se emitieran simultáneamente dos señales a la misma fre-

cuencia, se interferirían y sería imposible separarlas en el receptor.

El organismo internacional encargado de regular las telecomunicaciones y asignar

las bandas del espectro radioeléctrico es la ITU (International Telecommunications

Union). En el ámbito europeo, las regula el ETSI (European Telecommunications

Standards Institute), y en España se encargan de ello el Ministerio de Industria,

Turismo y Comercio y el Ministerio de Educación y Ciencia.

Cuando la ITU empezó a asignar los nombres de las bandas de radiofrecuen-

cia, solamente se consideraban útiles las tres primeras bandas: LF, MF y HF

(baja, media y alta frecuencia). Con el tiempo, la tecnología ha permitido la uti-

lización de frecuencias cada vez más altas, y por eso ha sido necesario desig-

narlas como VHF, UHF, SHF y EHF (frecuencias muy alta, ultraalta, súperalta y

extremadamente alta).

Ancho de banda

En comunicaciones analógicas, llamamos ancho de banda al rango de fre-

cuencias en el que se encuentra la señal. Por ejemplo, si una señal está formada

por frecuencias que van de 2 kHz hasta 14 kHz, tiene un ancho de banda de

B = fmáx

– fmín

= 14 kHz – 2 kHz = 12 kHz.

Alcance de las ondas electromagnéticas

Indica cómo se denomina la banda de frecuencias quese utiliza en cada caso: la mayoría de las emisoras deradio (entre 535 kHz y 108 MHz); las emisoras de te-

8n

levisión (50-850 MHz); los teléfonos móviles (824-894 MHz); las antenas de telefonía móvil (1800-2200MHz); los juguetes teledirigidos (40-80 MHz).

Recuerda:

1 Hz = 1 ciclo cada segundo

1 kHz = 1000 Hz = 103 Hz

1 MHz = 1000 kHz = 106 Hz

1 GHz = 1000 MHz = 109 Hz

Recuerda :

1 mm = 10–3 m 1000 mm = 1 m

1 μm = 10–6 m 1000 μm = 1 mm

1 nm = 10–9 m 1000 nm = 1 μm

1 pm = 10–12 m 1000 pm = 1 nm

El oído humano detecta ondas de sonido

entre 20 Hz y 20 kHz. Algunas aplicaciones,

como los teléfonos, transmiten un ancho de

banda menor porque no hace falta que el

sonido sea perfecto, basta con que se en-

tienda el mensaje.

La figura muestra el alcance medio de dis-

tintos usos de las ondas electromagnéticas.

Hay que tener en cuenta, sin embargo, que

la distancia máxima de transmisión depende

de la potencia de emisión, de cómo sean las

antenas emisora y receptora y del ruido e in-

terferencias del entorno.

Bluetooth

25 m

Wi-Fi

200 m

(en el

exterior)

Teléfono

móvil

35 km

(en terreno

llano)

TDT

100 km

Radio

FM

comercial

150 km

Radio

AM

comercial

500 km

Satélite

40 000 km

actividades


126


6. el telégrafo

El telégrafo fue uno de los primeros aparatos que permitió la transmisión casi

instantánea de mensajes a larga distancia. Quedó obsoleto con la invención del

teléfono, pero durante el siglo xIx fue la forma más rápida y eficiente de comu-

nicarse entre puntos lejanos.

El funcionamiento del telégrafo es muy sencillo: consiste en conectar el emisor y el re-

ceptor con un circuito que se puede abrir y cerrar mediante un pulsador. Cada vez que

el emisor cierra el circuito, el receptor activa un electroimán que mueve una punta

hacia una cinta de papel que se desplaza a velocidad constante. De este modo, si el

emisor aprieta el pulsador un instante, la cinta queda marcada con un punto. Si

el emisor mantiene accionado el pulsador, la cinta queda marcada con una raya.

Los textos se codifican en puntos y rayas según un sistema ideado por Samuel

Morse. A cada letra o cifra le corresponde un conjunto de puntos y rayas diferente.

Por ejemplo, la palabra Samuel se representa con el código: ... .- -- ..- . .-..

A principios del siglo xx, Marconi in-

ventó la telegrafía sin hilos, que, en

lugar de enviar corrientes eléctricas, uti-

lizaba ondas electromagnéticas. Una

onda de duración corta era un punto;

una onda larga era una raya.

¿Qué ventajas e inconvenientes tiene el telégrafo res-pecto del correo tradicional?

9n

¿Qué ventajas e inconvenientes tiene el teléfono res-pecto del telégrafo?

10n

La palabra telégrafo proviene de los térmi-

nos griegos tele, que quiere decir ‘distancia’,

y graphein, que significa ‘escribir’.

Los telégrafos primitivos no disponían del me-

canismo de la cinta de papel. En el receptor

solamente había una bombilla que se encen-

día cuando el emisor apretaba el pulsador, y

había que apuntar manualmente los puntos y

rayas según la duración del pulso lumínico.

Un telegrafista se encargaba de codificar

el mensaje mediante el código morse. Con

un pulsador abría y cerraba el circuito.

Cada vez que el emisor apretaba el pulsador,

se dibujaba un punto o una raya en el receptor.

Un telegrafista lo descodificaba y se encargaba

de llevarlo al destinatario.

Los cables conectaban las diferentes

oficinas de telégrafos. Los mensajes transmitidos

mediante el telégrafo se llamaban telegramas

y eran necesariamente breves.

actividades


7. el teléfono y la red conmutada

El teléfono nos permite efectuar transmisiones bidireccionales de señales de

audio punto a punto. A diferencia de los telégrafos, no se precisa ningún tipo de

conocimiento técnico para hacerlo funcionar, lo que ha permitido que el teléfono

pase a ser uno de los electrodomésticos más comunes.

Los primeros teléfonos se comercializaban de dos en dos y no permitían la co-

municación entre ningún otro terminal. Consistían simplemente en un sistema de

micrófonos y altavoces unidos por cable.

Ahora bien, el impacto masivo del teléfono va vinculado a lo que denominamos red

conmutada: un sistema de conexión en el que cada terminal se encuentra conec-

tado a una central, y cada central se encuentra conectada a otras centrales. Los ter-

minales no se conectan directamente entre ellos (sería físicamente imposible a

partir de un número determinado de usuarios) ni tampoco lo hacen las centrales,

pero sí que hacen posible un camino entre cualquier par de terminales a través de

tantas centrales como sea necesario.

Cuando se inicia la llamada, se establece el camino entre los dos terminales im-

plicados, en un proceso llamado conmutación de circuitos.

Antiguamente, la conmutación de los circuitos se realizaba manualmente. El usuario que

iniciaba la llamada descolgaba su teléfono y hablaba con una operadora, le indicaba

con quién quería hablar y ella se encargaba de conectar los cables correspondientes.

Ahora la conmutación se realiza de forma automática. A cada usuario le corres-

ponde un número y en el proceso de marcado este número se transmite a la cen-

tral mediante tonos de frecuencia diferente. Un ordenador procesa esta información

y realiza las conexiones pertinentes.

127


La palabra teléfono proviene de los términos

griegos τῆλε (tēle), que quiere decir

’distancia’, y φωνή (phōnē), que significa

‘voz’.

Actualmente se reconoce a Antonio

Meucci como el inventor del teléfono, aun-

que durante mucho tiempo se había atri-

buido su invención a Alexander Graham

Bell, que fue el primero en patentarlo.

La red conmutada se ideó pensando en las

comunicaciones telefónicas, pero hoy en día

también se utiliza para otras aplicaciones,

como Internet.

Operadoras de conmutaciones telefónicas.

¿Qué técnicas de procesamiento de señales pode-mos utilizar para transmitir varias conversacio-

11n n

n

nes telefónicas a través de un mismo tramo defibra óptica?

Altavoz Altavoz

Micrófono Micrófono

Cables

actividades


128


8. La radio

Se consideran transmisiones de radio todas aquellas comunicaciones que utilizan

ondas electromagnéticas de radiofrecuencia (las que están por debajo del espec-

tro visible). Sus aplicaciones son innumerables (radar, televisión, redes sin hilos,

juguetes teledirigidos), pero generalmente al hablar de radio solemos referirnos a

la radiodifusión, es decir, a la transmisión de señales de audio punto-multipunto.

Los primeros experimentos de radiodifusión datan del año 1906, pero no fun-

cionó comercialmente hasta 1920. El impacto social de las transmisiones de

radio fue enorme, hizo posible el acceso instantáneo y popular a las noticias

de actualidad y dio lugar a una nueva forma de entretenimiento de masas.

La señal que se transmite se puede generar en directo con micrófonos en el

estudio de radio o bien puede proceder de soportes pregrabados. La señal se

modula en AM o FM y se envía a la antena emisora, que la emite en forma de

onda electromagnética.

Las distintas emisoras de radio utilizan ondas portadoras de frecuencias dife-

rentes y eso permite que viajen a través del mismo canal (el aire) sin interferirse

(multiplexación en frecuencia).

El aparato receptor permite al usuario seleccionar la emisora que quiere es-

cuchar con un dial. La frecuencia seleccionada se filtra para eliminar interfe-

rencias de las emisoras adyacentes, se amplifica, se desmodula y se transforma

en sonido en unos altavoces o auriculares.

La radio FM suele oírse con mayor calidad de sonido que las radios AM y per-

mite transmisiones en estéreo, porque la modulación en frecuencia ocupa menos

ancho de banda y es más inmune a las interferencias. Las transmisiones AM lle-

gan a lugares más lejanos sin necesidad de repetidores.

Las ondas de radio se suelen transmitir mediante antenas y repetidores terrestres,

aunque hay algunas emisoras que realizan también transmisiones por satélite.

¿Qué significan las cifras y las letras que aparecen enlos diales de los receptores de radio?

12n n

Pon cinco ejemplos de transmisiones de radio, ade-más de la radiodifusión.

13n n

Estudio de radio. Antena de radiodifusión.Imagen de un estudio de radio pionero.

actividades


9. La televisión

La televisión es un sistema de transmisión de imágenes y sonidos punto-multi-

punto. La transmisión es parecida a las transmisiones radiofónicas, aunque se ne-

cesita más ancho de banda porque la señal transporta mucha más información.

Decimos que la televisión transmite imágenes en movimiento, pero en realidad

lo que se transmite es un conjunto de imágenes fijas llamadas fotogramas, que,

vistos uno tras otro, generan la percepción de movimiento.

Por otro lado, lo que en apariencia es una imagen continua es, en realidad, un

mosaico de pequeños puntos de colores azul, verde y rojo, denominados píxe-

les. La luz de estos tres colores, combinada en distintas proporciones y vista

desde una distancia suficiente, nos da la impresión de estar viendo superficies

planas de cualquier color.

Así pues, lo que hay que transmitir es la información de la luminosidad de cada

uno de estos píxeles un mínimo de 25 veces cada segundo.

El receptor de televisión o televisor se encarga de descodificar la señal recibida

y hacer que se iluminen los píxeles correspondientes en cada punto de la panta-

lla. Hasta hace poco todos los televisores utilizaban un cañón de electrones, en

el que se dirigía un rayo de electrones a la pantalla para iluminar unos revesti-

mientos de fósforo, pero actualmente los más extendidos emplean pantallas de

plasma, en las que descargas eléctricas hacen que se iluminen pequeños fluo-

rescentes de gas; pantallas LCD, en las que unos cristales líquidos obstruyen o

dejan pasar la luz de cada punto; o pantallas de LED, formadas por matrices de

pequeños diodos luminiscentes.

Actualmente la señal de televisión se emite de varias formas: mediante la TDT

(televisión digital terrestre), que utiliza ondas de radiofrecuencia retransmiti-

das por antenas terrestres; la televisión por satélite, que consigue una cober-

tura mucho mayor emitiendo desde los satélites geoestacionarios; la televisión

por cable, que hace llegar la señal mediante cables coaxiales y de fibra óptica;

y la televisión IP, que emite a través de Internet.

129


¿Es lo mismo la televisión que el televisor? ¿En quése diferencian?

14n

Si una señal de televisión requiere una anchura debanda de 200 kBps y emite 25 imágenes por segundo,¿cuántos bytes ocupa aproximadamente cada imagen?

15n

La palabra televisión también lleva el

prefijo griego tele, que significa ‘distancia’.

Es, pues, una tecnología que nos permite

la ’visión a distancia’.

LCD son las siglas en inglés de liquid

cristal display o pantalla de cristal líquido.

Las cámaras de televisión disponen de componen-

tes electrónicos detectores de luminosidad de los

tres colores básicos, que dejan pasar más o

menos intensidad a través en función de la luz re-

cibida y generan una señal eléctrica que contiene

la información de la imagen filmada. De forma si-

multánea, se capta el sonido con un micrófono.

Una pantalla de TV vista con lupa

permite apreciar los píxeles que

forman la imagen.

El sonido que acompaña a las imágenes

suele ir modulado en frecuencia de forma

similar al sonido de la radio FM.

actividades


130


10. La telefonía móvil

La telefonía móvil se popularizó a finales del siglo xx. Su primera aplicación fue

la transmisión sin hilos bidireccional de señales de voz, pero hoy en día ofrece

muchos servicios adicionales, como la transmisión de mensajes cortos de texto

(SMS), la transmisión de mensajes multimedia (MMS), videollamadas, cámara

de fotografía, conexión Bluetooth y conexión a Internet.

Cada punto del territorio está asociado a una estación de telefonía móvil (estación

base) y los terminales se comunican con las estaciones mediante microondas de fre-

cuencia entre 900 MHz y 2000 MHz. Cada estación dispone de un conjunto de

frecuencias que puede asignar a las comunicaciones que se establecen dentro de su

zona de cobertura. Las estaciones próximas entre sí utilizan frecuencias diferentes,

para evitar interferencias, pero estaciones alejadas pueden reutilizar frecuencias.

La red de telefonía móvil debe tener localizados en todo momento todos los teléfo-

nos móviles para saber adónde dirigir las llamadas. Funciona de la siguiente manera:

• Al encenderlo, lo primero que el móvil hace es detectar señales procedentes de

una o varias estaciones base. A continuación envía a la estación que recibe con

más potencia la información que indica que se encuentra bajo su cobertura.

• Al desplazarnos, el móvil detecta si pasa a recibir señales de otra estación

con más potencia que las de la estación a la que estaba asociado. Enton-

ces se produce lo que se llama conmutación de canal: las estaciones se

comunican entre sí y la que recibe la señal del móvil con más potencia queda

asignada.

• Cuando el móvil recibe o efectúa una llamada, las estaciones base se comunican

con las centrales de conmutación, que realizan el enlace de cada llamada.

Las celdas de cobertura de cada estación de

telefonía móvil suelen representarse como

hexágonos. La naturaleza demuestra que es

el modo más eficiente de cubrir superficies

sin dejar espacios vacíos.

En realidad, las formas de las celdas son

mucho más complejas e irregulares, ya que,

según el entorno, la señal llega más o menos

lejos y con mayor o menor distorsión. Sobre

todo en entornos urbanos, las celdas deben

ser mucho más pequeñas, debido al gran nú-

mero de usuarios y a la distorsión provocada

por los ecos de los edificios.

Según su tamaño, las celdas se clasifican

en:

• Megaceldas. Alcance de más de 20 km y

cobertura por satélite.

• Macroceldas. Alcance de entre 1,5 y 20 km,

para zonas rurales.

• Miniceldas. Alcance de entre 0,7 y 1,5 km,

para zonas urbanas.

• Microceldas. Alcance de entre 0,3 y 0,7 km,

para zonas urbanas con tránsito intenso.

• Picoceldas. Alcance de menos de 300 m,

usadas en el interior de edificios a los que

no llega cobertura del exterior o cuando hay

que dar cobertura a un tráfico especial-

mente alto, como en estaciones de tren.

Los colores representan las frecuen-

cias reutilizadas en celdas no adya-

centes.

Estación base (BTS)

BTSBTS

BTSZona rural

Central de

comunicación CTS

Zona urbana

Internet


Identificación y seguridad

La tarjeta SIM almacena la identificación del cliente, el número de teléfono, el

PIN, la configuración de las preferencias y los mensajes de texto, y hace po-

sible el cambio de la línea de un terminal a otro.

El PIN es un código de cuatro cifras que sirve de contraseña para poner en

marcha el teléfono. Si se introduce un código PIN erróneo tres veces segui-

das, la tarjeta SIM queda bloqueada y solamente se puede desbloquear utili-

zando el PUK.

El PUK es un código de ocho cifras que no se puede cambiar y que se sumi-

nistra con la documentación al comprar el móvil. Permite desbloquear la tar-

jeta en caso de olvido del PIN. Si introducimos un PUK erróneo diez veces

seguidas, la tarjeta queda bloqueada permanentemente y hay que sustituirla

por otra nueva.

Finalmente, existe el IMEI, un código pregrabado que identifica el aparato

a escala mundial y se transmite en la red al conectarse a ella. Las opera-

doras de telefonía utilizan este código para bloquear los teléfonos que cons-

tan en la lista negra de su base de datos EIR (que recoge los teléfonos

robados o los que tienen problemas técnicos graves que podrían perjudicar

a la red).

131


SIM es el acrónimo en inglés de subscriber

identity modul: módulo de identidad del sus-

criptor.

PIN es el acrónimo de personal identification

number: número de identificación personal.

PUK es el acrónimo de personal unlocking

key: llave de desbloqueo personal.

IMEI es el acrónimo de international mobile

equipment identity: identidad internacional de

equipo móvil.

EIR es el acrónimo de equipment identity re-

gister: registro de identidad de los equipos.

GSM es el acrónimo de group special mobile:

grupo de móvil especial.

UMTS es el acrónimo de universal mobile te-

lecommunications system: sistema universal

de telecomunicaciones móviles.

SMS es el acrónimo de short message ser-

vice: servicio de mensajes cortos.

Breve historia de la telefonía móvil en España

La primera generación de teléfonos móviles (1976-2003) era analógica y

solamente permitía transmisiones de voz.

A partir del año 1994 se empieza a imponer el estándar digital GSM, que da

lugar a lo que se conoce como segunda generación (2G). Además de la

voz, se pueden transmitir datos a 9,6 kbps. Tiene un éxito especialmente no-

table el servicio de mensajes cortos.

La tercera generación (3G) aparece a partir del año 2000 con la tecnología

digital UMTS. Los servicios se multiplican e incluyen transmisiones de datos

con banda ancha (2 Mbps en las condiciones óptimas) y acceso a Internet.

Actualmente en España existen cuatro empresas operadoras de telefonía

móvil con red propia que gestionan el servicio de forma autónoma y se re-

parten el espectro de frecuencia. También hay unas veinte empresas ope-

radoras móviles virtuales sin frecuencias propias asignadas, pero que tienen

acuerdos comerciales con las operadoras con red propia.

Las cuatro operadoras con más volumen de mercado son Vodafone (44%),

Movistar (31%), Orange (21%) y Yoigo (2%) [datos de marzo de 2009].

¿Qué ventajas e inconvenientestiene la telefonía móvil con res-pecto de la telefonía fija?

16n

actividades



11. Redes informáticas locales

Las redes informáticas locales permiten intercambiar información entre los di-

ferentes ordenadores, compartir periféricos (impresoras, escáneres...) y centra-

lizar la conexión a Internet.

Cada aparato conectado a una red informática necesita un dispositivo denomi-

nado adaptador de red, que puede encontrarse dentro de la carcasa del orde-

nador, insertado en una ranura interna, integrado en la placa base o bien

conectado a un puerto USB.

El adaptador de red se conecta al cable de red mediante un puerto o conec-

tor. El más utilizado es el puerto Ethernet. Sus conectores se llaman RJ-45.

No hay que confundirlos con los conectores de telefonía porque tienen un as-

pecto similar.

Por otro lado, la forma de conectar los diferentes dispositivos entre sí da lugar

a lo que denominamos topologías de red:

El sistema más habitual hoy es la conexión en estrella, en la que los ordena-

dores se comunican con un dispositivo central que suele ser un concentrador o

bien un conmutador.

La principal diferencia es que un concentrador transmite toda la información que le

llega a todos los ordenadores conectados, mientras que un conmutador transmite

cada paquete de información tan solo al ordenador que espera aquella información.

En los ordenadores de sobremesa con placa base

sin adaptador de red, se puede añadir en forma de

tarjeta de ampliación.

Conmutador

132

Topología en estrella

Topología en anillo

Topología en árbol

Topología en malla

Topología en bus


Para conectar la red local a Internet, se necesita un dispositivo llamado direc-

cionador (router), que se encarga de organizar el tráfico de los paquetes de in-

formación en función de su destino, de la congestión de los distintos caminos en

Internet y de su prioridad. También se requiere un módem (modulador-desmo-

dulador), que adapta la señal para hacerla viajar a través de la red telefónica con-

mutada. En el ámbito doméstico, habitualmente ambas funciones se incorporan

en un solo aparato, el módem-direccionador (modem router).

Las redes Wi-Fi no utilizan cables. En algunos ordenadores, sobre todo portá-

tiles, la antena Wi-Fi está incorporada dentro del ordenador. En caso contrario,

puede conectarse al puerto USB o también puede estar incorporada en el

módem-direccionador, que pasa a tener una tercera función.

Hoy en día, las redes locales más habituales tienen la siguiente configuración:

tipología en estrella con un conmutador, un direccionador con antena Wi-Fi y un

módem para la conexión a Internet.

En las comunicaciones digitales, llamamos ancho de banda a la cantidad de

bites que se transmiten en cada segundo y se mide en bps (bites/s).

Por ejemplo, una conexión doméstica ADSL de 2 Mbps trabajando al máximo

rendimiento podría llegar a transmitir 2000000 de bites cada segundo.


¿Cuántos minutos tardaríamos en transmitir un ar - chivo de 8 MB mediante una conexión de 2 kbps?

17n

Averigua a qué clase de conexiones corresponden lossiguientes símbolos:

18n

Módem-direccionador con antenas Wi-Fi.

En el campo de la tecnología, a menudo se

populariza el uso de dispositivos antes de que

se pueda desarrollar una nomenclatura pro-

pia. Por eso es común el uso de anglicismos:

LAN (acrónimo de local área network): red

local.

NIC (acrónimo de network interface card):

adaptador de red.

Hub: concentrador.

Switch: conmutador.

Router: direccionador.

Wi-Fi (acrónimo de wireless fidelity): red local

sin hilos.

Recuerda:

1 kbps = 1000 bps

1 Mbps = 000 kbps = 106 bps

1 Gbps = 1000 Mbps = 109 bps

133

InternetModem

Conmutador

Direccionador /

Wi-Fi

actividades



12. internet

Internet es la red de alcance global a través de la cual podemos transmitir cualquier

tipo de información digitalizada (texto, imágenes, música, vídeos...) mediante mul-

titud de aplicaciones, como la World Wide Web, el correo electrónico o programas

de intercambio de ficheros.

Utiliza, entre otras, la infraestructura de la red telefónica conmutada, de modo

que tiene tramos con cables de cobre, tramos de fibra óptica y también tramos sin

cables. La conexión a la red telefónica se efectúa mediante el protocolo ADSL, que

dedica más ancho de banda a los datos que se reciben que a los que se envían, y

se adapta así a las necesidades más habituales de la mayoría de los usuarios.

Hay otras formas de establecer una conexión a Internet: a través de conexiones por

cable no telefónico (fibra óptica o coaxial), mediante la red de telefonía móvil, por

satélite o a través del cableado eléctrico (PLC). En cualquier caso, siempre se ne-

cesita un módem que module la señal para adaptarla al canal.

Todas las comunicaciones por Internet siguen un conjunto de normas comunes or-

ganizadas en los protocolos TCP/IP.

El TCP es el protocolo de control de la transmisión. Se encarga de dividir los men-

sajes en fragmentos, empaquetarlos, numerarlos y añadir la información necesa-

ria para poder dirigirlos hasta su destino, reordenarlos y detectar pérdidas y errores

de transmisión.

Cada paquete es un conjunto de bites que contiene la información que hay que

transmitir, a la que se ha añadido una serie de bites llamada encabezamiento, que

indica las direcciones de origen y de destino, la longitud del paquete y otras infor-

maciones útiles para su procesamiento, y una serie de bites denominada cola, que

sirve para detectar errores.

El IP es el protocolo de Internet que, mediante las direcciones IP, se encarga de di-

rigir los diferentes paquetes de un nodo a otro hasta llegar a su destino.

Los paquetes, aunque partan del mismo origen y vayan a parar al mismo destino,

no seguirán siempre el mismo camino, sino que cada uno saltará de un nodo a otro

134

Las direcciones IP permiten identificar cada

dispositivo conectado a la red, de forma simi-

lar a como las direcciones postales permiten

identificar a los destinatarios en el sistema de

correo tradicional.

TCP/IP es un acrónimo de transmission con-

trol protocol/internet protocol.

A B

C D

E

F

G

Paquete de datos


en función de la congestión de las ramas de la red. Este sistema recibe el nombre

de conmutación de paquetes y aprovecha mucho más el canal de comunicación,

en comparación con la conmutación de circuitos de las antiguas redes telefóni-

cas, en las que se reservaba todo el canal de comunicación, incluso durante los ins-

tantes en los que no se estaba transmitiendo ninguna información.

A veces se confunden los términos Internet, World Wide Web y navegadores. Son

tres conceptos diferentes:

• Internet es la red, la estructura. Nos ofrece servicios como la WWW, el correo

electrónico o el intercambio de ficheros.

• La World Wide Web (WWW) es el conjunto de documentos creados con lenguaje

HTML (hyper-text markup language) disponibles en línea y conectados entre sí me-

diante hipervínculos (a menudo designados con el anglicismo links).

• Los navegadores son los programas que nos permiten acceder a la WWW. Hoy

en día, los navegadores más populares son Internet Explorer, Mozilla Firefox, Sa-

fari, Chrome y Opera.

Por tanto, Internet nos permite acceder a muchos servicios aparte de la WWW, y

cada vez más. Está integrando sistemas de comunicación anteriores: radio, televi-

sión, teléfono, y sirve como plataforma para crear nuevos sistemas.


135

¿Por qué se dice que el sistemaasimétrico ADSL se adapta a lasnecesidades de la mayoría de losusuarios de Internet?

19n

WWW: Wikipedia.org., Google.com,

editorialcasals.com...

Correo electrónico: ya ha superado en prestaciones

al correo tradicional, el fax y el telégrafo.

Teléfono: sistemas

como Skype o Google

Talk hacen posibles las

llamadas internacionales

a un coste muy inferior

al del teléfono tradicional.

Radio: muchas emisoras

de radio ya se pueden

escuchar en línea desde

cualquier lugar del mundo.

Sistemas como Spotify o

Last.fm ofrecen nuevas

radios a la carta.

Compartición de

ficheros: FTP, P2P

(eMule, BitTorrent...).

Videoconferencias.

TV: muchos canales de televisión ofrecen su programación

en línea, a la carta, y en páginas como Vimeo y Youtube,

cualquier persona puede difundir sus propios contenidos audiovisuales.

Otros: comercio

electrónico, gestiones

de todo tipo, videoconferencias,

domótica... Muchos servicios que

actualmente nos ofrece Internet eran

inimaginables hace pocos años.

actividades


136


13. Sistemas de teledetección

Las tecnologías de teledetección como el radar, el sonar o el lidar utilizan sis-

temas no guiados para obtener información sobre la posición, la trayectoria y la

velocidad de objetos que se encuentran a distancia.

Su funcionamiento es como el de un sistema de comunicación en el que el emi-

sor y el receptor se encuentran en el mismo dispositivo. Se transmite una onda y

se escucha el eco que se genera cuando la onda rebota en algún objeto. Las ca-

racterísticas de la onda que ha devuelto permiten obtener la información deseada.

El radar convencional emite pulsos de ondas de radiofrecuencia y, a partir del

tiempo que el eco tarda en llegar, calcula la distancia a la que se encuentran los

objetos. Se utiliza para el control del tráfico aéreo y marítimo y para obtener in-

formación meteorológica.

El radar Doppler también emite ondas de radiofrecuencia, pero lo que analiza

son las variaciones entre la frecuencia de la onda emitida y la de la onda reci-

bida, para calcular la velocidad del objeto respecto del emisor. Se utiliza para

controlar las velocidades del tráfico por carretera y también en meteorología

para obtener las velocidades y direcciones de los vientos.

El sonar es similar a un radar convencional que, en lugar de ondas electromag-

néticas, utiliza ondas de ultrasonidos. Se usa para detectar yacimientos de petró-

leo u objetos sumergidos (submarinos, barcos hundidos, bancos de peces), en la

metalurgia para inspeccionar materiales, o en medicina para realizar ecografías.

El lidar también se parece al radar, pero emite ondas de luz mediante tecnología

láser. Se emplea en topografía para realizar mapas, en aviación para determinar

la altura con precisión e, incluso, para detectar agentes químicos en la atmósfera.

La antena de radar en un barco va dando vueltas

para cubrir el espacio a su alrededor.

Pantalla de radar en la que se puede ver la posi-

ción de varios barcos.

La palabra radar proviene del acrónimo

inglés de radio detection and ranging

(‘detección y medida mediante ondas

electromagnéticas de radiofrecuencia’).

La palabra sonar proviene del acrónimo

inglés sound navigation and ranging (‘detec-

ción y navegación por sonido’).

El término lidar proviene del acrónimo

inglés light detection and ranging o laser ima-

ging detection and ranging.

Si una onda electromagnética tarda 4 m en ir hastaun barco y volver, ¿a qué distancia se encuentra elbarco? Recuerda que vluz= c = 3 · 108 m/s.

¿Y si la onda es sonora? Recuerda que vsonido = 340 m/s.

20n n

21n n

Cuando hay tormenta y relampaguea, ¿sabríascómo averiguar a qué distancia se produce cada re-lámpago? ¿Qué relación existe entre este método ylas técnicas de radar y sonar?

22n

Cuando el objeto se acerca hacia el radar,

la onda rebota «comprimida» y su

frecuencia es más alta.

Cuando el objeto se aleja del radar,

la frecuencia de la onda rebotada

disminuye.

actividades


14. Sistemas de posicionamiento

El más popular de los sistemas de posicionamiento es el GPS, desarrollado por el

Departamento de Defensa de Estados Unidos, pero existen otros sistemas de posi-

cionamiento por satélite como el ruso GLONASS, el chino Beidou o el japonés QZSS.

La mayor parte del tiempo el sistema GPS ofrece una precisión de unos tres

metros. Se preparan otros sistemas que serán aún más precisos, entre ellos el

sistema europeo Galileo, aún sin fecha prevista de puesta en funcionamiento.

Todos ellos basan su funcionamiento en docenas de satélites con relojes per-

fectamente sincronizados que orbitan en torno al planeta en órbitas perfecta-

mente definidas, de manera que es posible conocer su posición exacta en cada

instante, y emiten continuamente señales predefinidas. Un receptor terrestre,

esté donde esté, está recibiendo en todo momento las señales de por lo menos

cuatro de estos satélites, a partir de los cuales puede calcular con gran precisión

su posición mediante cálculos geométricos llamados trilateración.

El tiempo que pasa desde que cada satélite envía la señal hasta que el

emisor la recibe nos permite calcular la distancia a la que nos encontramos

respecto del satélite (d = c · t). Una vez obtenida la distancia a la que nos

encontramos de cada uno de los diferentes satélites, podemos averiguar

nuestra posición exacta.

Si sabemos cuál es la distancia que nos separa

de un satélite, el conjunto de puntos donde puede

ser que nos encontremos tiene la forma de una

esfera de radio d.

Si sabemos cuál es la distancia que nos separa de

dos satélites, el conjunto de puntos donde puede ser

que nos encontremos tiene la forma que surge de la

intersección de las dos esferas de radio d1y d

2.

Si conocemos la distancia que nos separa de

tres satélites, solamente hay dos puntos posi-

bles donde podamos encontrarnos.

Basta con conocer también la distancia de un

cuarto satélite para acabar de definir nuestra posi-

ción exacta (la latitud, la longitud y también la altura).

Ahora bien, si además sabemos que nos en-

contramos en la superficie de la Tierra, basta

con conocer la distancia a un satélite para defi-

nir una circunferencia y la distancia a dos saté-

lites para definir dos puntos. El tercer satélite nos

indica el punto exacto.


Los 24 satélites del GPS son satélites que dan

dos vueltas completas cada día alrededor de la

Tierra. Sus órbitas son precisas: es posible prede-

cir dónde se encontrará exactamente cada uno en

cada instante.

137

La gran mayoría de los indicadores de posición

actuales utilizan el sistema GPS.

GPS es el acrónimo inglés de global positio-

ning system (‘sistema de posicionamiento

global’).

Con la ayuda de un mapa deEspaña y mediante técnicas detrilateración, averigua qué po-blaciones se encuentran a 620 kmde Bilbao y a 349 km de Va-lencia.

23n

A B

C

actividades


¿Qué es la telecomunicación?

¿Cuáles son los elementos que intervienen entodos los procesos de comunicación? Dibuja unesquema.

Haz una tabla con los distintos sistemas de co-municación indicando si son cableados o no ca-bleados, analógicos o digitales.

Muchos dispositivos estudiados en este tema em-piezan con el prefijo tele-. ¿De dónde proviene?¿Qué significa? Pon ejemplos.

¿Qué tipos de ondas se emplean en las comunica-ciones? ¿A qué velocidad se desplazan?

¿Qué frecuencia tiene una onda con una longitudde onda de 5 nm? ¿Qué longitud de onda tieneuna onda con una frecuencia de 10 MHz?

¿Por qué la mayoría de los satélites de telecomu-nicación se encuentran a la misma altura?

¿Cuáles son las funciones de las antenas?

¿Para qué sirven los repetidores?

De las antenas siguientes, di cuál es probable quepueda detectar señales más débiles y qué aplica-ciones crees que tiene cada una.

¿Cómo funciona un micrófono? ¿Y un altavoz?

¿Cómo funciona un amplificador?

¿Qué diferencias existen entre la onda portadoray la onda moduladora?

¿Qué es el código morse? ¿Por qué era necesario?¿Por qué ha quedado en desuso?

Codifica tu nombre y apellido en código morse

Averigua qué quiere decir .-.. .- / ...- .. -.. .- / . ... /..- -. .- / - --- -- -... --- .-.. .- .-.-.-

¿Qué tienen en común la telegrafía y la telefonía?

Describe el proceso de establecimiento de una lla-mada telefónica entre teléfonos fijos.

Describe el proceso de establecimiento de una lla-mada telefónica entre teléfonos móviles.

¿Qué ventajas tiene la telefonía respecto de la te-legrafía?

Identifica los componentes de este teléfono des-montado.

¿Qué tienen en común la radio y la televisión?

¿Cuánto tardará una emisión de radio en viajardesde la antena emisora a la antena receptora si seencuentran separadas una distancia de 2 km?

Elige tres emisoras de radio AM y tres emisorasde radio FM, averigua en qué frecuencia emitenen tu zona y dibuja un dial en el que indiques conflechas cada una de las seis frecuencias.

¿Por qué dos emisoras de radio FM no puedentener radiofrecuencias iguales? ¿Cómo es posibleque en un mismo dial se puedan sintonizar emi-soras AM y FM sin que se interfieran?

24n

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35n

138


actividades


construye tus competencias

Explica por qué, cuando viajamos en coche, hayemisoras de radio que dejan de oírse en determina-dos puntos de la carretera.

¿En qué se diferencian las señales de audio de lasseñales de vídeo?

¿Qué ventajas e inconvenientes crees que puedetener una topología en malla respecto de una topo-logía en anillo?

¿Qué ventajas crees que tiene la topología en estrellarespecto del resto de las topologías de redes locales?

¿Qué tipo de transmisión elegirías para comunicardos teléfonos de una misma oficina? ¿Y para comu-nicar el televisor con su antena? ¿Y para comunicaruna central telefónica europea con una central tele-fónica norteamericana?

¿Cómo funciona un módem? ¿De dónde provienela palabra módem?

¿Por qué se dice que Internet es una red de redes?

¿Qué ventajas tiene el correo electrónico respectodel correo tradicional? ¿Qué ventajas tiene el correotradicional respecto del correo electrónico?

¿Qué ventajas tiene la radio por Internet respectode la radio convencional?

Glosario. Define: telecomunicación, transceptor,onda electromagnética, cable coaxial, fibra óptica,

antena, satélite geoestacionario, transductor, auri-cular, amplificación, filtración, modulación, telé-grafo, red conmutada, televisor, conmutador,módem, World Wide Web, radar, sonar, lidar.

Algunos animales, como los delfines o los murcié-lagos, se orientan emitiendo ultrasonidos y escu-chando el eco. ¿Con qué sistema de teledetecciónrelacionarías esta habilidad?

Identifica los códigos PIN, PUK e IMEI de tu móvil(hay que saber encontrarlos, pero no hace falta quelos compartas en clase, son códigos secretos).

Averigua las tarifas de, como mínimo, tres com-pañías de telefonía móvil diferentes. Haz una com-parativa. Averigua cuál te podría interesar más apartir de tu consumo.

Busca imágenes de antenas (en Internet, en re-vistas o fotografiando antenas reales) y averigua aqué aplicación corresponde cada una (telefonía,radio, televisión) y si son emisoras, receptoras o bi-direccionales. Haz un póster para el aula.

^ ¿Qué avances crees que podemos esperar en elcampo de la telecomunicación en los próximos años?

a) ¿Por qué crees que se inventó este código?

b) Este código se creó a partir del inglés, con pa-labras que se distinguían claramente una deotra. Con el mismo criterio, inventa un códigoen castellano.

c) Busca en el diccionario las palabras que no en-tiendas del código inglés.

d) ¿Crees que sigue siendo útil saber este código?

Para deletrear palabras en las comunicaciones devoz, se inventó el siguiente código:

AlphaBravoCharlieDeltaEchoFoxtrotGolfHotelIndia

JulietKiloLimaMikeNovem-berOscarPapaQuebec

RomeoSierraTangoUniformVictorWhiskeyX-rayYankeeZulu

49n

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51n

52n

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64


139


Recepción de radio

aCtiViDaDeS pRáCtiCaS

140


1. Comprueba la cobertura del móvil en diferentes puntos del aula de tecnología y dibuja un mapa como el de laimagen, representando en color las zonas de más y menos cobertura.

2. Formula hipótesis que intenten explicar las diferencias de cobertura entre las distintas zonas.

Si la cobertura es la misma en toda el aula de tecnología, haz esta práctica en alguna zona más amplia, como el patio.

1. Con un receptor de radio crea una tabla con las distin-tas emisoras de AM que se sintonizan desde el aula detecnología apuntando la frecuencia a la que emite cadauna y, si puedes, el nombre de la emisora y el lugar deprocedencia de la señal.

2. Calcula qué espacio medio de frecuencia hay entre lasemisoras. ¿Es regular?

3. Repite el ejercicio con las emisoras FM. ¿Qué espaciode frecuencia hay entre ellas? ¿Es regular?

Experimenta con la posición del receptor y la orientaciónde la antena para buscar una buena señal (la señal AMpuede llegar mucho más lejos que la de FM y, según ellugar donde te encuentres, incluso podrías llegar a sinto-nizar emisoras extranjeras).

La cobertura del móvil



141

Genera ondas electromagnéticas

1. Fíjate en cómo están conectados los ordenadores en el aula de informática. Identifica cada uno de los elementosde la red. Dibuja un esquema. Indica en qué clase de puerto debe realizarse cada conexión.

Generar ondas electromagnéticas es tan fácil como abrir ycerrar un circuito eléctrico. Podemos comprobarlo cons-truyendo una rudimentaria «estación emisora de radio»sin más elementos que una pila de 4,5 V y un clip metálico.

Si con el clip tocamos momentáneamente los dos termi-nales de la pila, a simple vista parece que no pasa nada,

pero estamos generando ondas electromagnéticas que sepueden detectar con cualquier aparato receptor de radioAM que se encuentre cerca. La onda que estamos trans-mitiendo cada vez que abrimos o cerramos el circuito esun pulso, es decir, una señal de corta duración, como ungolpe. Eso sí, debes guardar silencio porque el pulso ge-nerado se oye muy bajo.

2. Desde un ordenador conectado a la red local de tu ins-tituto, mira a qué dispositivos de almacenamiento dedatos tienes acceso (si trabajas con Windows, lo en-contrarás en el Menú Inicio → Equipo).

3. Averigua dónde se encuentran estos dispositivos físi-camente. ¿Qué otros dispositivos compartidos hay en elaula de informática?

4. En grupos de dos, diseñad una red para una oficina enla que trabajan doce personas. Pensad qué dispositivosnecesitarán, elegid el modo de conectarlos, dibujad unesquema y calculad un presupuesto aproximado (con laayuda de Internet puedes encontrar los precios de losdiferentes dispositivos). Posteriormente, comparad lasalternativas propuestas por diferentes alumnos y lasventajas e inconvenientes de cada una.

La red del aula


El pregonero era la persona que se en-

cargaba de transmitir en voz alta por las

calles de un municipio aquellas noticias e

informaciones relevantes, tocando la trom-

peta o algún instrumento que sonase

fuerte antes y después de cada mensaje.

La labor del pregonero era esencial en

una época en la que la mayoría de la

gente no sabía leer y, por tanto, no podía

entender lo que decían los bandos que el

ayuntamiento colgaba en las calles.

En la actualidad, la mayoría de las perso-

nas saben leer y escribir, gran parte de la

población tiene acceso a Internet y la figura

del pregonero ha dejado de existir. No obs-

eL pReGoneRo

tante, en algunos pueblos aún hoy en día

se oye de vez en cuando el pregón a través

de una red de megáfonos instalados en las

principales calles y plazas del municipio

para el que todo el mundo lo oiga.

Este pregonero moderno anuncia todo lo que

es interesante para el vecindario: un acto so-

cial, la llegada del mercado o de vendedores

ambulantes, las misas por difuntos, etc.

Resulta romántico, pero realmente prác-

tico, que en plena revolución de las

tecnologías de la comunicación y la infor-

mación algunos municipios sigan apos-

tando por el pregonero como mecanismo

para comunicar.

¿Qué es un pregonero?

¿Crees que hoy día aún se hacen pre-

gones? ¿Conoces algún pueblo en el

que se mantengan?

Imagina que cada vez que quisieras enviar

un mensaje tuvieras que escribirlo en un

papel, enrollarlo, atarlo a la pata de una

paloma y confiar en que llegase a su des-

tino con el mensaje.

Durante muchos siglos de la historia de la

humanidad, la comunicación entre pueblos

y personas lejanas ha sido así. Ya hace

más de 3000 años, en el antiguo Egipto,

los faraones enviaban palomas mensaje-

ras para comunicarse con los diferentes

pueblos; los griegos, para anunciar los ga-

nadores de los Juegos Olímpicos; y los ro-

manos, para transmitirse mensajes durante

las guerras. En el siglo xI funcionaba en el

actual Irak un servicio público de comuni-

cación con palomas mensajeras.

Más recientemente, durante la Segunda

Guerra Mundial, más de 700 000 palomas

fueron utilizadas para el intercambio de in-

formación por la RAF, la aviación británica.

Es, probablemente, uno de los pocos me-

dios de comunicación a distancia que no

puede ser interceptado, y eso en una gue-

rra resulta clave. Por esta razón, en pleno

siglo xxI y con una revolución de los me-

dios de comunicación digitales, los minis-

terios de Defensa de muchos países, entre

ellos el español, crían palomas mensaje-

ras y las protegen por ley.

Las palomas mensajeras tienen una serie

de peculiaridades que las diferencian del

resto de las palomas. Se orientan de un

modo sorprendente. Aunque no está claro

del todo, se cree que lo hacen a partir del

campo magnético terrestre, la posición del

Sol y posiblemente también el olfato.

¿La idea de emplear palomas mensaje-

ras para enviar información se ha aban-

donado definitivamente hoy en día?

¿Por qué?

La colombofilia es la actividad que se

dedica a la cría de palomas mensajeras

como actividad deportiva. Documéntate

un poco sobre qué es un certamen co-

lombófilo, qué se hace en ellos y qué

pruebas deben superar las palomas.

UnoS menSaJeRoS mUY eSpeCiaLeS

paSaDo, pReSente Y FUtURo

142



ViDeoConFeRenCiaS Y Cambio CLimátiCo

niones presenciales de trabajo y de nego-

cios se hacen solamente de vez en cuando,

cuando son estrictamente necesarias.

Lo que los escritores de ciencia ficción

narraron en sus historias y novelas du-

rante la segunda mitad del siglo xx ya es

una realidad. Hoy dos personas situadas

a muchos kilómetros de distancia pueden

mantener una conversación, viéndose

las caras, y compartir un mismo docu-

mento informático. Pueden debatir y

tomar decisiones como si estuvieran uno

ante otro en una mesa de reuniones.

Y todo eso lo pueden hacer a un coste

muy reducido. Programas como Skype

permiten incluso hacer llamadas de este

tipo gratis.

El siglo xxI se caracterizará, muy proba-

blemente, por la búsqueda de soluciones

que permitan que el desarrollo económico

y social de nuestro mundo sea más soste-

nible. Las videoconferencias por Internet

contribuyen a minimizar las emisiones de

gases de efecto invernadero, ya que están

disminuyendo los desplazamientos de mu-

chas reuniones de negocios.

Actualmente es habitual que personas que

tienen negocios con empresas de diferen-

tes países se reúnan alrededor de la panta-

lla de un ordenador y mantengan reuniones

con otras personas, que pueden estar en el

otro extremo del planeta. Eso está haciendo

disminuir los desplazamientos y, en conse-

cuencia, las emisiones de gases de efecto

invernadero por este motivo. Así, las reu-

¿Por qué las videoconferencias contri-

buyen a un desarrollo sostenible?

¿Crees que es práctico que una per-

sona de Barcelona y otra de Australia

mantengan contactos por videoconfe-

rencia? ¿Por qué?

teLetRanSpoRtanDo La inFoRmaCiÓn

El teletransporte de objectos grandes como

una moneda es aún hoy ciencia ficción y po-

siblemente será así durante muchos siglos,

pero no el de la información contenida en los

átomos y grupos de átomos.

En el año 1993, científicos de IBM dieron

un paso decisivo y sorprendente: demos-

traron que a escala atómica era posible te-

letransportar átomos.

La información contenida en un átomo A

pasa a otro B más alejado, sin la emisión

de ondas electromagnéticas ni ningún tipo

de señal. A partir de este primer experi-

mento se han ido sucediendo múltiples ex-

periencias en el teletransporte.

En el año 2004, físicos de la Universidad

de Viena teletransportaron 600 metros de

partículas de luz. En 2006, científicos da-

neses y alemanes fueron capaces de en-

En la serie de ciencia ficción Star Trek, lle-

vada también al cine en varias ocasiones,

el capitán Kirk y sus compañeros se colo-

caban en una especie de cabina dentro de

la nave espacial Enterprise y eran tele-

transportados a lugares remotos, planetas

extraños o a otras naves. Desaparecían y

aparecían en otro sitio como por arte de

magia. ¡Cómo cambiaría nuestra forma de

viajar si el teletransporte fuera posible! Sin

embargo, ¿es científicamente posible?

trelazar un haz luminoso de gas de áto-

mos de cesio, involucrando billones de

átomos, codificar la información en haces

de luz láser y teletransportar esta infor-

mación a otros átomos de cesio situados

a medio metro.

¿Qué es el teletransporte de la informa-

ción?

Si algún día fuera posible teletranspor-

tar materia, ¿cómo crees que cambiaría

el mundo?


143


tecnologías 3

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