Un Mundo Conectado: Fundamentos de la Comunicación

Un proceso cualquiera de comunicación está constituido por un emisor que envía información a través de un canal o medio de transmisión, que es recibida por un receptor. Para transmitir la información se utiliza un lenguaje comprensible entre el emisor y el receptor, que transforma las señales (electromagnéticas, sonoras o luminosas) en información codificada cuando se realiza la emisión y en información decodificada en la recepción.

Tipos y Características de la Comunicación

Comunicación Alámbrica

Se emplea un medio físico (cable) para transmitir la señal.

Comunicación Inalámbrica

No se emplea un medio físico, sino que la información se transmite por medio de ondas electromagnéticas.

Factores Clave

• Interferencias: Son los ruidos o perturbaciones que disminuyen la calidad del mensaje.
• El Coste: Es mucho más caro un sistema por cable que uno inalámbrico en su despliegue inicial, aunque los costes pueden variar según la tecnología y escala.
• La Ubicuidad: La capacidad de comunicarse desde casi cualquier lugar, característica potenciada por las tecnologías inalámbricas.
• La Seguridad: Las comunicaciones cableadas son, en general, más seguras que las comunicaciones inalámbricas, ya que es más difícil interceptar la señal físicamente.

Comunicaciones Mediante Cable

Existen varios tipos de cables utilizados para la transmisión de datos:

• El cable de par trenzado (Cobre): Formado por uno o varios pares de hilos de cobre trenzados entre sí para reducir interferencias, a menudo con una malla metálica alrededor (apantallamiento) para evitar interferencias externas.
• El cable coaxial: Tiene un núcleo de cobre rodeado por una capa aislante, una malla metálica para evitar interferencias y una cubierta exterior.
• El cable de fibra óptica: La información se transmite mediante pequeños impulsos de luz a través de finos hilos de vidrio o plástico. Ofrece gran velocidad y capacidad.

Comunicaciones Inalámbricas: Ondas Electromagnéticas

La comunicación entre el emisor y el receptor se produce mediante ondas electromagnéticas.

Propiedades de las Ondas

• Onda: Perturbación que se propaga en un medio (o en el vacío, en el caso de las ondas electromagnéticas).
• Amplitud: Es la altura máxima de la onda respecto a su punto de equilibrio.
• Longitud de onda: Distancia entre dos puntos correspondientes de ondas sucesivas (por ejemplo, entre dos crestas).
• Periodo: Tiempo que tarda la onda en completar un ciclo (o en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente).
• Frecuencia: Número de ciclos que la onda completa por unidad de tiempo. Es la inversa del periodo.

El conjunto de todos los tipos de ondas electromagnéticas es el espectro electromagnético (en comunicaciones, a menudo se habla del espectro radioeléctrico), que se divide en franjas de frecuencia o longitud de onda.

Tipos de Ondas Utilizadas en Comunicación

• Ondas de radio: Se usan para radiodifusión (AM/FM), televisión terrestre, navegación, comunicaciones móviles, etc. Como son ondas de longitud relativamente grande, pueden viajar largas distancias y sortear obstáculos.
• Microondas: La banda de frecuencia es más alta que la de las ondas de radio. Se usan en Wi-Fi, telefonía móvil, radares, enlaces punto a punto y hornos microondas. Requieren línea de visión directa en muchos casos.
• Infrarrojo: Ondas de longitud más corta y mayor frecuencia que las microondas. Se usan en mandos a distancia, fibra óptica y comunicaciones de corto alcance.

Aplicaciones Tecnológicas

Telefonía Fija y Móvil

Componentes básicos:

• Micrófono: Convierte la voz (ondas sonoras) en una corriente eléctrica variable.
• Auricular: Convierte una corriente eléctrica variable en sonido.

La telefonía móvil utiliza una red de antenas que cubren áreas geográficas denominadas células. A menudo se emplean materiales piezoeléctricos en micrófonos y auriculares. Requiere que el dispositivo esté dentro del área de cobertura de una célula.

La Radio

Es un medio de comunicación principalmente inalámbrico que permite transmitir sonidos. Algunas emisoras también distribuyen su señal por cable o internet. Se transmite por ondas de radio, y las emisoras se distinguen por su frecuencia de emisión.

• Amplitud Modulada (AM): La información (sonido) modifica la amplitud de la onda portadora. Resulta muy sencillo extraer la información de la onda (demodulación), y por eso resulta barato construir aparatos receptores. Es más susceptible a interferencias.
• Frecuencia Modulada (FM): La información modifica la frecuencia de la onda portadora. La información se transmite con mayor fidelidad y es menos sensible a interferencias, aunque el proceso es algo más complejo y los emisores y receptores resultan, en general, más caros que los de AM.

Televisión

En su origen, la transmisión era inalámbrica, gracias al uso de antenas emisoras y repetidoras (Televisión Digital Terrestre – TDT). Muchas emisoras de televisión emiten también vía satélite. Existen también sistemas de televisión por cable (fibra óptica o coaxial) e IPTV (a través de internet).

¿Cómo funcionan las pantallas? (Encendido de luminóforos)

• En los antiguos televisores de Tubo de Rayos Catódicos (CRT), un cañón de electrones barría la pantalla, haciendo incidir electrones sobre una capa de fósforo (luminóforos) que emitían luz.
• En los televisores de plasma, cada píxel contiene pequeñas celdas con gas noble que, al ionizarse por una corriente eléctrica, emiten luz ultravioleta que excita un material fosforescente, produciendo luz visible.
• Los televisores con tecnología LCD (Liquid Crystal Display) utilizan una fuente de luz trasera (antes lámparas fluorescentes, ahora comúnmente LED – Light Emitting Diode) que atraviesa un panel de cristal líquido. Los cristales líquidos pueden orientarse mediante corriente eléctrica para dejar pasar más o menos luz a través de filtros de color, formando la imagen. Son los más usados en la actualidad.

Sistemas de Localización Global por Satélite (GNSS)

Permiten determinar la posición geográfica de un receptor en cualquier lugar del planeta.

• GPS (Global Positioning System): Controlado por Estados Unidos. Es el más conocido y utilizado, y su nombre se usa a menudo genéricamente.
• GLONASS: Desarrollado por Rusia.
• Galileo: Desarrollado por la Unión Europea.
• Otros sistemas incluyen BeiDou (China) e IRNSS/NavIC (India).

Funcionamiento básico:

1. Cada satélite emite continuamente una señal que indica qué satélite la emite y la hora exacta de emisión (usando relojes atómicos).
2. El receptor detecta las señales de varios satélites visibles e identifica cada uno.
3. Calculando el tiempo que tarda en llegar la señal de cada satélite, el receptor puede determinar la distancia a cada uno de ellos.
4. Mediante la recepción de señales de, al menos, cuatro satélites, el receptor puede calcular su posición tridimensional (latitud, longitud, altitud) y la hora exacta por trilateración.

Aplicaciones:

• Transporte por carretera (navegación)
• Aviación
• Ferrocarril
• Navegación marítima
• Actividades espaciales
• Ocio (geolocalización, deportes)
• Ayuda en accidentes (localización de emergencias)
• Medio ambiente (seguimiento de fauna, estudios climáticos)
• Topografía y cartografía

Comunicación entre Ordenadores: Redes Informáticas

Una red informática es un conjunto de ordenadores y dispositivos de hardware conectados entre sí con el fin de compartir recursos (archivos, impresoras, conexión a Internet) e información.

Un ejemplo común es la Red de Área Local (LAN).

Arquitectura de Red (Topologías Físicas Comunes)

• Bus: Todos los dispositivos comparten el mismo canal de comunicación. (Menos común hoy en día).
• Anillo: Los dispositivos se conectan formando un círculo cerrado. (Menos común hoy en día).
• Estrella: Todos los dispositivos se conectan a un punto central (como un switch o router). Es la topología más común en LANs actuales.
• Celular (Malla/Mesh): Algunos o todos los dispositivos pueden conectarse directamente entre sí, ofreciendo múltiples caminos para la comunicación. Común en redes inalámbricas avanzadas.

Tipos de Redes según el Medio

• Redes Cableadas: Los equipos se conectan empleando un cable, comúnmente un cable de par trenzado con conectores RJ-45 (cable Ethernet), aunque también se usa coaxial o fibra óptica.
• Redes Inalámbricas (Wi-Fi): Un dispositivo (router o punto de acceso inalámbrico – AP) actúa como concentrador y canalizador del tráfico, conectando los dispositivos mediante ondas de radio.