Fundamentos y Evolución de las Telecomunicaciones Modernas

Introducción a las Telecomunicaciones

Las telecomunicaciones abarcan la transmisión de información a distancia, ya sea de forma alámbrica o inalámbrica.

Conceptos Fundamentales

• Ancho de Banda: Cantidad de información que puede transmitirse por unidad de tiempo.
• Señales:
  • Analógicas: Varían constantemente en amplitud y/o frecuencia.
  • Digitales: Toman dos valores discretos (alto/bajo), representando bits de información.

Medios Físicos de Transmisión

La información se propaga a través de diversos medios físicos:

• Cable (par) telefónico
• Cable coaxial
• Pares trenzados (diseñados para evitar interferencias)
• Fibra óptica

Historia de la Comunicación a Distancia

El Telégrafo

El telégrafo fue el primer sistema de comunicación eléctrica a distancia, marcando un hito en la historia de las telecomunicaciones.

• Invención: Desarrollado en el siglo XIX.
• Primera Línea: En 1833, W. Weber y F. Gauss establecieron la primera línea en Gotinga.
• Código Morse: En 1837, Samuel F.B. Morse desarrolló su famoso código.
• Expansión en España: En 1854, se inauguró la primera línea telegráfica española y la primera intercontinental (Irlanda-Terranova).

El Teléfono

La invención del teléfono revolucionó la comunicación vocal.

• Pioneros: Alexander Graham Bell (1876) y Antonio Meucci (quien realizó importantes contribuciones previas en 1854 y 1871).
• Primeras Conexiones: En 1877, se establecieron conexiones en Cuba y Barcelona.
• Telefónica: La compañía Telefónica fue fundada en 1924.

Comunicaciones Inalámbricas: Fundamentos y Aplicaciones

Principios de las Ondas Electromagnéticas

Las comunicaciones inalámbricas se basan en la propagación de ondas electromagnéticas. Conceptos clave incluyen:

• c = 3 × 10⁸ m/s (velocidad de la luz en el vacío)
• f = frecuencia en hercios (Hz)
• = longitud de onda (m)
• T = período (tiempo de recorrido de una onda)

El período es el inverso de la frecuencia.

Ejemplos de rangos:

• f = 10²⁷ Hz (frecuencia máxima teórica)
• 3 × 10^-19 m (ondas muy cortas)

La Antena

La antena es un componente esencial en las comunicaciones inalámbricas. Su función es recoger las ondas electromagnéticas, generar una corriente eléctrica (muy baja), amplificar la señal y traducir la información contenida en ella.

La Radio

La radio, desarrollada a principios del siglo XX, permitió la transmisión unidireccional de voz y música.

• Pioneros: Guillermo Marconi (con la ayuda de Julio Cervera) y Nikola Tesla.
• Frecuencias Iniciales (AM): 500 KHz - 1600 KHz.
• = 600m - 190m
• Desarrollo de FM: Alrededor de 1920, se introdujo la Frecuencia Modulada (FM), operando entre 88 MHz (3,5 m) y 108 MHz (2,5 m). La FM ofrece mayor calidad de sonido y permite la transmisión de datos.

Factores que Afectan la Transmisión de Señales

La calidad y el alcance de una señal inalámbrica pueden verse afectados por diversos fenómenos:

• Atenuación: Es la disminución de la amplitud de la onda a medida que se aleja de la estación emisora. Es directamente proporcional a la frecuencia radiada.
• Propagación: Puede ser de dos tipos:
  • Terrestre: La señal se propaga a través de la superficie terrestre, típica de las ondas largas.
  • Espacial: La señal se propaga a través de las capas altas de la atmósfera, típica de la onda corta y alta.
• Difracción: Fenómeno asociado a la recepción de una onda que ha viajado por dos caminos diferentes, lo que puede resultar en la recepción de dos ondas desfasadas y causar eco.
• Desvanecimiento o Fading: Se produce cuando la recepción por diferentes vías da lugar a la anulación de la señal, provocando pérdidas de cobertura.
• Zonas de Silencio o Sombra: Son espacios geográficos específicos donde las ondas no llegan o sobrepasan el lugar, impidiendo la recepción.

Componentes de Audio

• Tipos de Micrófono:
  • De presión (comúnmente de carbón)
  • Variables (con un condensador y una membrana)
• Altavoz: Dispositivo que convierte señales eléctricas en sonido, compuesto por una bobina y una membrana.

La Televisión

La televisión es un sistema de transmisión unidireccional de imágenes y sonido.

• Pionero: John Logie Baird (1926) realizó las primeras transmisiones en EE. UU.
• Desarrollo Masivo: El auge de la televisión comenzó a partir de los años 50.
• Principios de Funcionamiento: Se basa en el bombardeo de electrones y el barrido lineal de la pantalla (25 líneas/segundo), que está fotosensibilizada internamente.
• Televisores Modernos: Utilizan una matriz de puntos con los colores primarios Rojo, Verde y Azul (RGB) para formar las imágenes.

Sistemas y Formatos de TV

• Sistemas de TV: PAL (25 imágenes por segundo).
• Formato Clásico: 4:3.
• Formato Actual (Panorámico): 16:9.
• Imagen Entrelazada: Técnica que envía primero la mitad de las líneas de la imagen y luego la otra mitad. Se utiliza cuando el sistema no tiene suficiente capacidad para transmitir la imagen completa de una vez.

Tecnologías de Comunicación Avanzadas

Satélites Artificiales

Los satélites artificiales son cruciales para las comunicaciones globales.

• Satélites Geoestacionarios: Permanecen siempre sobre un mismo punto de la Tierra, lo que facilita su control y uso para telecomunicaciones.
• Satélites Meteorológicos: A menudo en órbita estacionaria a 36.000 km.
• Comunicación: Se comunican por microondas y requieren visión directa con las estaciones terrestres.

GPS (Sistema de Posicionamiento Global)

El GPS es un sistema de navegación que permite determinar la posición global de un receptor en cualquier parte del mundo.

Telefonía Celular y Redes de Datos

• Telefonía Celular: Reparte el espacio geográfico en pequeñas "celdas" para optimizar la cobertura y el uso de frecuencias.
• GSM (Sistema Global para Comunicaciones Móviles): Estándar de comunicación móvil que opera en frecuencias como 900-2000 MHz.
• TCP/IP: Conjunto de protocolos fundamentales para la comunicación en redes, incluyendo Internet.
• ADSL (Línea de Abonado Digital Asimétrica): Tecnología que utiliza el par telefónico tradicional para transmitir datos a una frecuencia diferente, permitiendo el uso simultáneo de voz y datos.
• RDSI (Red Digital de Servicios Integrados): Una solución intermedia para la transmisión digital que, aunque innovadora en su momento, no prosperó masivamente debido a su alto precio.

Identificadores de Red

• Dirección IP: Identificador numérico asignado a un dispositivo en una red, con un rango típico de 0.0.0.0 a 255.255.255.255.
• Dirección MAC: Identificador único y fijo de fábrica asignado a la tarjeta de red de un dispositivo, no confundible con la dirección IP.