Comunicación y Telecomunicación
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Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Comunicación y Telecomunicación Comunicación significa transferencia de informaciones: hablar con alguien, leer un diario, recibir una carta de un amigo o de un banco, llamar por teléfono a un médico o a la central de policía; todos estos ejemplos implican transmisión de un mensaje. En el caso de que la comunicación sea entre personas o sistemas que se encuentren distantes se habla de telecomunicación. Recordemos que “Tele” en griego antiguo significa lejano. En el mundo moderno el desarrollo de las técnicas de telecomunicaciones brinda distintas posibilidades para comunicarse, que se diferencian por el tipo de aparatos utilizados, las redes, la urgencia del mensaje, el costo que se quiere tener y las ubicaciones de los lugares de origen y destino de esa información. La historia de las Comunicaciones Electrónicas • La teoría sobre las comunicaciones electrónicas comenzó a mediados del siglo XIX con el físico inglés, James Clerk Maxwell. Las investigaciones matemáticas de Maxwell indicaron que la electricidad y la luz viajan en forma de ondas electromagnéticas, y por lo tanto, están relacionadas una con otra. Maxwell predijo que era posible propagar ondas electromagnéticas por el espacio libre utilizando descargas eléctricas. Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones • Sin embargo, la propagación de ondas fue lograda hasta 1888 cuando Heinrich Hertz, un científico alemán, pudo radiar energía electromagnética desde una máquina que él llamaba oscilador. Hertz desarrolló el primer transmisor de radio y, usando estos aparatos, pudo generar radiofrecuencias entre 31 MHz y 1.25 GHz. Hertz también desarrolló la primera antena rudimentaria, la cual aún se usa de manera modificada hoy en día. • En 1892, E. Branly, de Francia, desarrolló el primer detector de radio y, exactamente un año después un experimentador ruso, A. S. Popoff, grabó ondas de radio emanadas de relámpagos. • El primer sistema de comunicaciones electrónicas fue desarrollado en 1837 por Samuel Morse. Morse, usando la inducción electromagnética, pudo transmitir información en forma de puntos, guiones y espacios por medio de un cable metálico. Le llamó a su invento el telégrafo. En 1876, un canadiense educador y terapeuta del lenguaje llamado Alexander Graham Bell y su asistente, Thomas A. Watson (un inventor también muy conocido), transmitieron exitosamente una conversación humana a través de un sistema telefónico funcional usando cables metálicos como medio de transmisión. • En 1894, Guglielmo Marconi, un joven científico italiano, logró las primeras comunicaciones Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones electrónicas inalámbricas cuando transmitió señales de radio a tres cuartos de milla por la atmósfera de la Tierra atravesando la propiedad de su padre. Por 1896, Marconi estaba transmitiendo señales de radio hasta dos millas desde los barcos a tierra, y en 1899 envió el primer mensaje inalámbrico por el Canal de la Mancha de Francia a Dover, Inglaterra. • En 1902, las primeras señales trasatlánticas fueron enviadas de Poldu, Inglaterra, a Newfoundland. Lee DeForest inventó el tubo de vacío de tríodo en 1908, el cual permitió la primera amplificación práctica de las señales electrónicas. • La emisión regular de la radio comenzó en 1920, cuando las estaciones de radio AM (Amplitud Modulada) WWJ en Detroit, Michigan y, KDKA en Pittsburgh, Pennsylvania, comenzaron las emisiones comerciales. En 1933, el mayor Edwin Howard Armstrong inventó la frecuencia modulada (FM), y la emisión comercial de las señales FM comenzó en 1936. • En 1948, el transistor fue inventado en los Laboratorios de Teléfonos Bell por William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen. El transistor llevó al desarrollo y refinamiento del circuito integrado en la década de 1960. Aunque los conceptos generales de las comunicaciones electrónicas no han cambiado mucho desde su comienzo, los métodos por los cuales estos conceptos se han implantado han sufrido cambios dramáticos y sorprendentes recientemente. No hay realmente límites sobre las expectativas para los sistemas de comunicaciones electrónicas del futuro. Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Modelo de un sistema de comunicaciones. Comunicación. La Comunicación es la transferencia de información con sentido desde un lugar (remitente, fuente, originador, fuente, transmisor) a otro lugar (destino, receptor). Por otra parte Información es un patrón físico al cual se le ha asignado un significado comúnmente acordado. El patrón debe ser único (separado y distinto), capaz de ser enviado por el transmisor, y capaz de ser detectado y entendido por el receptor. Si la información es intercambiada entre comunicadores humanos, por lo general se transmite en forma de sonido, luz o patrones de textura en forma tal que pueda ser detectada por los sentidos primarios del oído, vista y tacto. El receptor asumirá que no se está comunicando información si no se reciben patrones reconocibles. Modelo transmisor-receptor. Supongamos la situación en la que un amigo y usted están hablando en un paradero de buses. El amigo le está contando sobre su nuevo trabajo y usted está dándole opiniones al respecto. Su amigo piensa aquello que le va a decir, luego, se lo dice, y usted lo escucha atentamente para luego analizar lo que su amigo le dijo y responderle. Esto pasa con relativa naturalidad y usted no se detiene a pensar en el cómo pueden hablar a pesar de todo ese tráfico. Pero detengámonos un momento a analizar todos los elementos que intervinieron en este acto tan simple como el hablar con otra persona. Primero, su amigo “pensó” lo que debía decirle, es decir, generó la información que iba a ser enviada. Pero su amigo no es su boca, esta solo es el medio con el que se pronuncia lo pensado. Es por eso que la mente de su amigo, la que genera la idea o la información, es la fuente. La boca pronuncia entonces la información que la fuente generó. Sin Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones embargo, debe pronunciarla de manera tal en que usted, al escucharla, pueda entenderla. Es por esto que dicha información debe usar un código, es decir, luego de pensada, debe ser codificada en un esquema que ambos, emisor y receptor, puedan entender. Este código, en nuestro caso, es el idioma que ambos hablan. La boca, como pronunciadora de la información codificada en la fuente, se convierte en el emisor de los datos a transmitir. La información pronunciada por la fuente viaja a través del aire hasta sus oídos. El aire, el medio en que se transmite la información codificada, es llamada canal. Vemos que ese canal no es estable ni mucho menos. La gran cantidad de autos que los rodean generan sonido que no permite escuchar bien la información de su amigo. Este sonido molesto de los autos es llamado ruido, y nunca ningún canal está exento del mismo. Sus orejas y oídos, los encargados de recibir la información y convertirla en impulsos nerviosos para su cerebro, hacen las veces de receptor. Esta información es decodificada en su cerebro, comunicando la información a transmitir, al destino, es decir, su conciencia o la parte racional de usted. Este es entonces el esquema tradicional de comunicación de datos entre 2 elementos, un emisor y un receptor, o un productor y un consumidor. La fuente codifica información enviada por el emisor a través del canal. Esta información se combina con ruido en el canal y llega al receptor, que la decodifica para entregarla al destino. Es así como, mediante este modelo, se ha desarrollado toda una serie de protocolos y sistemas de comunicación entre computadores y entre incluso organizaciones. Datos e Información En la vida cotidiana, los términos datos e información se utilizan indistintamente; sin embargo,tienen significados diferentes que no se deben confundir. Los datos suelen ser números, nombres, símbolos, frases, imágenes, sonidos, colores, olores, etc. Pero los datos por sí solos no permiten tomar ninguna decisión; para ello es necesario procesarlos y obtener así lo que se denomina información. Para que la información sea duradera y pueda ser utilizada posteriormente, debe ser plasmada sobre un soporte físico, utilizando un conjunto de símbolos adecuado. Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Códigos Cada una de las distintas formas de representar la información recibe el nombre de código. Existen distintas formas de codificación, que abarcan desde la utilización de señales de humo hasta los mensajes cifrados que se envían los espías. Por ejemplo, el código morse se basa únicamente en dos símbolos, el punto y raya; con ellos se puede representar cualquier información que esté expresada en nuestro alfabeto. Para ello se deben tener en cuenta las reglas que aparecen en el margen. Así, el mensaje «socorro» se representaría de la siguiente manera: ...---... Representación de la Información Sistemas de numeración Un sistema de numeración es el conjunto de reglas que permiten, con una cantidad finita de símbolos, representar un número cualquiera. Lo más importante de un sistema de numeración es que un mismo símbolo tiene distinto valor según la posición que ocupe. El sistema de numeración que se utiliza en la vida cotidiana es el sistema arábigo o decimal, que utiliza diez símbolos o dígitos: 012 3 4 5 6 7 8 9 En este sistema, por ejemplo, el número 5238 tiene un valor que viene dado por la siguiente operación: 5 x10 ³ + 2x10 ² + 3x10¹ + 8x10º = 5000 + 200+ 30 + 8 = 5238 Para representar cómo manipulan y guardan los ordenadores la información, el sistema más adecuado es el sistema binario, que solo utiliza dos símbolos o dígitos: 0 y 1. Estos dos símbolos se corresponden con los estados apagado/encendido que pueden darse en el hardware del ordenador. Paso de Decimal a una Base B Para pasar un número del sistema decimal al otro sistema cualquiera cuya base sea b no hay masque dividir, sucesivamente entre dicha base b , y posteriormente, tomar el último de los cocientes y todos los restos en orden inverso a cómo han aparecido. Aquí tenemos un ejemplo: Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Si lo que deseamos es pasar un numero en una base b a decimal,utilizaremos el proceso ya descrito en el apartado anterior ( sistemas de numeración ) Unidades de medida de información Bit Se define como la unidad de información y es la abreviatura de BInary digiT (dígito binario). Puede tomar dos valores, y por tanto,puede representarse o manifestarse mediante cualquier tipo de dispositivo de dos estados, tal como una lámpara encendida o apagada, un interruptor abierto o cerrado, dos niveles distintos de tensión, dos niveles distintos de corriente, o los símbolos “0” y “1”. La importancia del BIT reside en el hecho de que es posible construir dispositivos electrónicos de dos estados (dos niveles de tensión o dos niveles de corriente), capaces de cambiar de uno a otro muy rápidamente, en tiempos tan cortos como 5 nanosegundos (0,000000005 segundos). Estos dispositivos pueden por tanto cambiar de estado 200 millones de veces en un segundo lo que supondría que podrían en principio, manipular, transmitir o recibir información a la velocidad de 200 millones de bits por segundo. La información se representa típicamente mediante series de bits. Así, “1 0 0 0 ” representan el número “8” decimal en código binario; y la serie “1 1 0 0 0 0 0 1” representa la letra “A” en código ASCII (Código Americano Estándar de Intercambio de Información) de 8 bits. Byte Un byte es un conjunto de 8 bits. Generalmente se utiliza para representar un carácter (letra, número, o símbolo). Como es posible obtener hasta 28, es decir, 256 conjuntos de configuraciones binarias de 8 bits, se pueden representar 256 caracteres distintos. El byte es la unidad sobre la que medimos la capacidad de almacenamiento de datos de un ordenador, ya sea en su memoria principal como en sus dispositivos de almacenamiento externo. Kilobyte Un Kbyte o Kilobyte corresponde a 1.024 bytes. Generalmente representaremos los Kilobytes por la letra “K” o las letras “KB”. Así pues es frecuente ver escrito por ejemplo que una tableta ó un celular inteligente tiene 1.024K (o 1.024 KB) de memoria. MegaByte Un Megabyte son 1.024 Kbytes, o lo que es lo mismo 1.048.576 bytes. Su representación vendrá dada por las letras “MB”. Por ejemplo al hablar de algunos viejos discos duros diremos que su capacidad es de 40MB. Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Gigabyte El Gigabyte equivale a 1024 Megabytes y se representa con las letras “GB”. Si vemos alguna información de ordenadores observaremos que la capacidad de la memoria RAM se da en GB. Terabyte Esta es una medida que está tomando mayor trascendencia en los últimos años debido al aumento de la capacidad de los discos y la memoria. El Terabyte equivale a 1024 Gigabytes y lo representan las letras “TB”. Los nuevos discos duros ya vienen en Terabytes. Así como 1Km = 1,000m, 1MB = 1024B (sí, aquí tienen que ser 1024 en vez de 1000), también: 1MB = 1024B = 8Mb = 8192b Veamos la siguiente tabla comparativa: NOMBRE DEL SISTEMA INTERNACIONAL DE MEDIDAS / NOMBRE DEL SISTEMA IEC POTENCIA DE 10 POTENCIA DE 2 CANTIDAD DE BYTES UTILIZANDO POTENCIAS DE 2 kilobyte (kB) / kibibyte (KiB) 103 210 1.024 bytes megabyte (MB) / mebibyte (MiB) 106 220 1.048.576 bytes gigabyte (GB) / gibibyte (GiB) 109 230 1.073.741.824 bytes terabyte (TB) / tebibyte (TiB) 1012 240 1.099.511.627.776 bytes petabyte (PB) / pebibyte (PiB) 1015 250 1.125.899.906.842.624 bytes exabyte (EB) / exbibyte (EiB) 1018 260 1.152.921.504.606.846.976 bytes zettabyte (ZB) / zebibyte (ZiB) 1021 270 1,18 x 1021 bytes Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Esta es una breve tabla de equivalencias: 8 b (bits) = 1 B (Byte) 1024 B = 1 KB (Kilo byte) 1024 KB = 1 MB (Mega byte) 1024 MB = 1 GB (Giga byte) 1024 GB = 1 TB (Tera byte) Hasta ahora solo usamos esos, aunque a este paso llegaremos muy pronto a las siguientes unidades que son: Peta, Exa, Zetta y por último Yotta. En la tabla anterior pueden sustituir los Byte por Bits, pero multiplicando la cantidad por 8. Ejemplos de capacidad de almacenamiento: • • • • 1 diskette de 3.5 (los famosos floppys que ya no se usan) = 1.44MB 1 CD = 700 MB 1 DVD = 4.4 GB ó 8.5 GB Las USB y las tarjetas de memoria para cámaras de fotos van en potencias de 2: 16MB, 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512MB, 1204 MB (1GB), 2GB, 3GB, etc. Ejemplos de lo que ocupa un archivo: • • • 1 canción en MP3 = 3.5MB (depende de la calidad de grabación y de la longitud de la canción) 1 documento de un editor de textos como OpenOffice, LibreOffice o de Office (1 hoja) = 30 KB (depende si tiene fotos, cantidad de texto, etc) 1 foto normal pequeña = 150 KB (depende de los Mega Pixeles, puede llega a varios MB) Código ASCII El código ASCII, acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange (Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información), pronunciado generalmente [áski], es un código de caracteres basado en el alfabeto latino tal como se usa en inglés moderno y en otras lenguas occidentales. Fue creado en 1963 por el Comité Estadounidense de Estándares (ASA, conocido desde 1969 como el Instituto Estadounidense de Estándares Nacionales, o ANSI) como una refundición o evolución de los conjuntos de códigos utilizados entonces en telegrafía. En este sistema, cada carácter tiene asignado un número decimal comprendido entre 0 y 255 que, una vez convertido al lenguaje binario, dará como resultado una expresión binaria. Esta expresión binaria equivaldrá a un byte. Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones Actividades 1. Escribir los números 32 primeros en binario y base 5. 2. Calcular el valor decimal de: a) 10011100 b) 5431 b=5 c) 25FA b=16 d) 01111111 b=2 e) 4530 b=8 3. Convierte a binario a) 245 b) 63 4. Convertir a hexadecimal a) 15930 b) 240 c) 2556 5. Convertir en bits: a) 1,5 GB b) 256 KB Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected] Telecomunicaciones I Fundamentos básicos de las telecomunicaciones 6. Convertir en MB: a) 1567859 bits b) 2,5 TB c) 456000 Bytes 7. Busca y averigua cuales son las dos siguientes unidades que siguen al Terabyte. Ing. Carlos Eduardo Molina C. www.redtauros.com [email protected]
