OPTICAL FIBER

LA COMUNICACIÓN

La comunicación es la transferencia de información de un lugar a otro. La información que se transmite es el mensaje.

Cualquier sistema utilizado para comunicarse está compuesto por un emisor, un mensaje, el canal a través del cual se envía el mensaje y el receptor del mensaje.

Los sistemas de telecomunicaciones son los que emplean señales eléctricas, electromagnéticas u ópticas para transmitir el mensaje. La transmisión del mensaje puede ser:

Utilizando un medio físico: cables para transmitir señales eléctricas, o mediante fibra óptica para transmitir señales de luz.(La televisión, el teléfono, redes de ordenadores por cable, etc.)

Sin medio físico (inalámbricos): Las señales se envían a través del aire mediante ondas electromagnéticas. (La radio, redes wifi, bluetooth, etc.).

Veamos como se manda la información en cada caso:

CABLES

Cable de pares: formado por grupo de 2 hilos (denominados pares), aislados entre si y recubiertos de un material plástico. Se usan para transmitir en distancias cortas, ya que en distancias largas se pierde información. El teléfono y las redes de ordenadores en distancias cortas (LAN) usan este tipo de cables.

Cable coaxial: consta de 2 conductores, uno que va en el centro y otro que es una malla de cobre o de aluminio. Ambos están separados por un material aislante. Se usan para transmitir a grandes distancias sin pérdidas de información. La televisión y las redes de datos a larga distancia utilizan este tipo de cables.

Fibra óptica: Es un conductor en forma de tubo muy delgado, de fibra de vidrio, que transmite la luz. Pueden transmitir gran cantidad de información de una forma muy rápida. El inconveniente es que es muy costoso.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. La forma de transporta esta energía es mediante ondas (ondas electromagnéticas).

Una onda electromagnética es la forma de propagación (transmisión) de la radiación electromagnética a través del espacio.

De una forma simple podemos decir que podemos crear una onda eléctrica moviendo una partícula eléctrica con una fuerza hacia arriba y hacia abajo. Si la partícula es magnética crearemos una onda magnética, y se movemos las dos obtenemos una onda electromagnética.

Ya tenemos creada las ondas.

Cuanto mayor sea la fuerza que hagamos mayor será la altura de la onda. Cuanto más rápido hagamos el movimiento más rápidas serán las ondas.

Por ejemplo, una onda electromagnética como esta

ejerce fuerzas más débiles que una onda como esta

Cuando queremos transmitir una onda esta se crea en el punto emisor y se transmite por el aire hasta el punto receptor (repitiéndose la onda desde el punto inicial hasta el final).

Los aspectos importantes a tener en cuenta en una onda son:

La longitud de onda: es la distancia entre dos crestas consecutivas de una onda. Nos dice lo larga que es una onda.

Frecuencia: es el número de veces que se repite la onda en cada segundo. Rapidez de la onda.

Se mide en hertzios (Hz.) 1 Hz quiere decir que se repite la onda 1 vez cada segundo.

La frecuencia es lo que mas nos interesa. El conjunto de frecuencias forma el espectro electromagnético en el que se transmiten las ondas. Por ejemplo ondas a 9KHz se utilizan para transmitir información en radionavegación hasta los 116GHz que se utilizan para transmitir en radioastronomía. Todos los sistemas de transmisión electromagnéticas son iguales, lo único que los diferencia es la frecuencia a la que trabajan (transmiten).

Las ondas electromagnéticas que el oído del ser humano puede escuchar son de 20Hz a 20.000Hz las que utilizarán lógicamente las emisoras de radio o la intercomunicación en los coches de fórmula 1. En este último caso cada equipo emite en una frecuencia diferente. La radio depende del tipo que sea FM o AM y dentro de cada tipo cada emisora tiene su propia frecuencia, por eso solo escucharas una emisora en una frecuencia determinada (punto del dial). Para cualquier otro tipo de transmisión no es necesario que las ondas estén entre este rango de frecuencias. Por ejemplo las redes wifi trabajan a 2,4GHz y las bluetooth entre 2,4GHz y 2,48GHz.

Los satélites reciben y emiten un tipo especial de ondas electromagnéticas llamadas microondas, siguen siendo ondas electromagnéticas pero están dentro de un rango de frecuencias determinadas y tienen unas longitudes de ondas concretas. En la siguiente tabla mostramos algunos de los espectro electromagnético:

Tipo de ondas Longitud de onda (m)

Frecuencia (Hz)

Energía (J)

Microondas

< 30 cm > 1 GHz > 2•10-24 J

Onda Corta Radio

< 180 m > 1,7 MHz > 1,13•10-27 J

Onda Media Radio

< 650 m > 650 kHz > 43,1•10-27 J

Onda Larga Radio

< 10 km > 30 kHz > 200•10-27 J

LAS ONDAS DIGITALES

Las ondas analógicas son ondas que pueden tomar diferentes valores en cada momento (las vistas hasta ahora). Las ondas digitales binarias son ondas que solo pueden tomar dos valores el 0 o el 1 (binarias).

Estas ondas transmiten mejor la información al tener solo dos valores que transmitir. Normalmente se crea la onda en forma analógica y antes de trasmitirla se convierte a digital (digitalización). En este proceso se suelen eliminar los sonidos que no puede percibir el ser humano y al llegar al receptor la señal tiene mejor calidad. Finalmente esta onda digital se puede convertir en digital binaria:

Onda digital binaria

¿COMO PASAR DE UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA ANALÓGICA A UNA SEÑAL DIGITAL?

Esta tarea la realizan los conversores ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital). Lo que estos aparatos hacen (simplificando para entender mejor el proceso) es:

- Primero se toman puntos de la señal analógica (de la onda), cuantos más puntos tomemos como muestra mejor.

- Segundo: se crea una nueva señal tomando como referencia cada uno de los puntos del muestreo. Esta onda estará formada por los valores de cada uno de los puntos del muestreo. En este paso lo que se hace es pasar los valores continuos de la onda analógica a valores numéricos concretos.

- Tercero: Pasamos los valores decimales de los puntos anteriores a binarios (ceros y unos). A cada punto le asignamos su valor pero en numeración binaria. Por ejemplo si el punto tiene un valor de 3 al pasar el 3 a código binario, ese punto tendrá un valor de 11 (o lo que es lo mismo 011).

- Cuarto: ya tenemos toda la información de la nueva onda en código binario y la onda en digital. Esta información la podemos enviar o bien en paquetes de bits (como se envía la información en informática, es decir con ceros y unos), o bien enviar la onda codificada, pero en una nueva onda digital binaria creada a partir de los valores (ceros y unos) de la onda digitalizada.

- Por último al llegar la señal al receptor se debe de pasar la onda digital a analógica con el mismo proceso pero a la inversa, para ser entendida por el aparato receptor (radio, televisión, etc.).

Si la onda es una onda sonora lo que se suele hacer antes de digitalizar la onda es eliminar de la onda electromagnética todos los sonidos que no son percibidos por el ser humano (compresión de la onda), de esta forma la onda queda más sencilla y con menos puntos antes de digitalizarla.

SISTEMAS DE COMUNICACIÓN

COMUNICACIÓN POR CABLE

El telégrafo óptico (1794): desde un punto de vista tecnológico el telégrafo fue el primer sistema de comunicación del ser humano. El primer telégrafo fue el óptico, que consistía en unos grandes brazos articulados que podían verse a gran distancia. Estos brazos se movían mediante mecanismos operados por varias personas. Se estableció un código de comunicación, de manera que cada posición de los brazos tenía un significado alfabético o numérico distinto que se repetía desde una torre a otra hasta llegar al receptor final. Se creó un “diccionario” de posiciones validas para los brazos que constaba de 196 posiciones posibles. A veces los brazos se colocaban en las torres de los edificios más altos. Napoleón utilizó este sistema muchas veces en sus campañas de guerra.

El telégrafo eléctrico(1838): Este medio de comunicación consta de dos estaciones, una transmisora y otra receptora, que están unidas a través de un único cable. En las estaciones tenemos un pulsador y un electroimán que al atravesarle

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