Las telecomunicaciones son fundamentales para la conexión global. Su impacto incluye avances en:
Educación: Permite el acceso remoto a recursos educativos y fomenta el aprendizaje en línea.
Salud: Facilita la telemedicina y el monitoreo remoto de pacientes.
Economía: Impulsa el comercio electrónico y reduce las barreras comerciales.
1.2 Componentes
Emisor: Genera y transmite la información.
Receptor: Recibe y decodifica la señal.
Medios: Conductos como cables de cobre o fibra óptica.
1.2.1 Códigos y Protocolos
Los códigos y protocolos son reglas que aseguran una comunicación efectiva. Ejemplos incluyen TCP/IP y HTTP.
1.3 Señales y Clasificación
Las señales se clasifican en:
Analógicas: Continuas, como las ondas de radio.
Digitales: Discretas, como las señales binarias.
1.3.1 Analógicas, Digitales, Eléctricas y Ópticas
Las señales analógicas representan valores continuos, mientras que las digitales son discretas. Las señales eléctricas se transmiten por conductores, y las ópticas utilizan pulsos de luz en fibras ópticas.
1.4 Modelo Matemático de una Señal
Las señales periódicas pueden representarse mediante series de Fourier, descomponiéndolas en senos y cosenos.
1.4.1 Serie de Fourier
f(t) = a0 + Σ [an * cos(nωt) + bn * sin(nωt)]
Las telecomunicaciones también juegan un papel crucial en la seguridad pública, permitiendo una respuesta rápida en situaciones de emergencia.
2. Medios de Transmisión
2.1 Guiados
Par trenzado: Económico y usado en redes LAN.
Coaxial: Alta capacidad para señales de televisión.
Fibra óptica: Ideal para largas distancias.
2.2 No Guiados
Radiofrecuencia: Utilizada en redes inalámbricas y móviles.
Microondas: Comunicación a larga distancia mediante repetidoras.
Satélite: Conexión global con alcance masivo.
Infrarrojo: Para distancias cortas, como mandos a distancia.
2.3 Métodos para la Detección y Corrección de Errores
Los métodos de detección y corrección de errores aseguran la integridad de los datos transmitidos. Algunos métodos incluyen:
Verificación de Redundancia Vertical (VRC): Añade bits de paridad a cada byte de datos.
Verificación de Redundancia Longitudinal (LRC): Añade bits de paridad a cada bloque de datos.
Verificación de Redundancia Cíclica (CRC): Utiliza polinomios generadores para detectar errores.
2.4 Control de Flujo
El control de flujo gestiona la cantidad de datos que se envían entre el emisor y el receptor para evitar la congestión. Tipos de control de flujo incluyen:
Asentimiento: El receptor envía una señal de confirmación al emisor.
Ventanas Deslizantes: Permite el envío de múltiples tramas antes de recibir una confirmación.
Por Hardware o Software: Implementado mediante dispositivos físicos o programas.
De Lazo Abierto o Cerrado: Basado en la retroalimentación del receptor.
Los avances en los medios de transmisión han permitido el desarrollo de tecnologías como el 5G, que promete velocidades de conexión ultrarrápidas y baja latencia.
3. Modulación
3.1 Técnicas de Modulación Analógica
3.1.1 Modulación en Amplitud (AM) y Modulación en Frecuencia (FM)
La modulación en amplitud (AM) varía la amplitud de la señal portadora en función de la señal de información. La modulación en frecuencia (FM) varía la frecuencia de la señal portadora.
3.2 Técnicas de Modulación Digital
3.2.1 Modulación por Desplazamiento de Amplitud (ASK), Frecuencia (FSK), Fase (PSK) y Amplitud en Cuadratura (QAM)
La modulación digital incluye técnicas como:
ASK: La amplitud de la portadora varía según la señal digital.
FSK: La frecuencia de la portadora varía según la señal digital.
PSK: La fase de la portadora varía según la señal digital.
QAM: Combina variaciones en amplitud y fase.
3.3 Conversión Analógico – Digital
3.3.1 Muestreo, Cuantización y Codificación
La conversión analógico-digital implica:
Muestreo: Captura de valores de la señal analógica en intervalos regulares.
Cuantización: Aproximación de los valores muestreados a niveles discretos.
Codificación: Conversión de los valores cuantizados en código binario.
Los códigos de línea son métodos para representar datos binarios en señales eléctricas. Ejemplos incluyen:
RZ: Retorno a cero.
NRZ: No retorno a cero.
NRZ-L: No retorno a cero nivel.
AMI: Alternancia de marcas inversas.
Pseudoternaria: Alternancia de ceros inversos.
Manchester: Codificación con transición en el medio del bit.
Manchester Diferencial: Transición al inicio del bit.
B8ZS: Sustitución de ceros binarios.
HDB3: Sustitución de ceros de alta densidad.
3.5 Modem, Estándares y Protocolos
Los módems convierten señales digitales en analógicas y viceversa. Los estándares y protocolos aseguran la compatibilidad y eficiencia en la comunicación.
La modulación es esencial para la transmisión eficiente de señales a largas distancias, permitiendo una mejor utilización del espectro de frecuencias.
4. Técnicas de Conmutación y Multiplexación
4.1 Conmutación
4.1.1 Conmutación de Circuitos (Red Telefónica Pública)
La conmutación de circuitos establece un camino dedicado entre el emisor y el receptor durante toda la comunicación.
4.1.2 Conmutación de Paquetes (X.25, Frame Relay)
La conmutación de paquetes divide los datos en paquetes que se envían de manera independiente a través de la red.
4.1.3 Entramado: Store and Forward
El entramado almacena y reenvía paquetes en cada nodo intermedio.
4.1.4 Celdas: ATM
La conmutación de celdas utiliza celdas de tamaño fijo para la transmisión de datos, como en ATM (Modo de Transferencia Asíncrona).
4.2 Multiplexación
4.2.1 TDM (División de Tiempo)
La multiplexación por división de tiempo asigna intervalos de tiempo específicos a cada señal en un canal compartido.
4.2.2 FDM (División de Frecuencia)
La multiplexación por división de frecuencia asigna diferentes frecuencias a cada señal en un canal compartido.
4.2.3 WDM (División de Longitud de Onda)
La multiplexación por división de longitud de onda utiliza diferentes longitudes de onda de luz para transmitir múltiples señales a través de una fibra óptica.
4.2.4 CDM (División de Código)
La multiplexación por división de código asigna códigos únicos a cada señal para transmitirlas simultáneamente en el mismo canal.
La multiplexación permite la transmisión simultánea de múltiples señales a través de un solo canal, optimizando el uso de los recursos disponibles.
5. Modelos y Dispositivos de Comunicación
5.1 Introducción al Modelo de Referencia OSI
El modelo OSI divide la comunicación en 7 capas, permitiendo la interoperabilidad entre sistemas diferentes.
Capa Física: Transmisión de señales eléctricas, ópticas o radio.
Capa de Enlace: Corrección de errores en tramas de datos.
Capa de Red: Encargada del direccionamiento y enrutamiento de paquetes.
Capa de Transporte: Garantiza la transferencia fiable de datos (e.g., TCP).
Capa de Sesión: Gestiona las sesiones de comunicación.
Capa de Presentación: Traduce los datos entre el formato de la red y el formato de la aplicación.
Capa de Aplicación: Proporciona servicios de red a las aplicaciones del usuario.
5.2 Protocolos y Estándares
Los protocolos y estándares aseguran la compatibilidad y eficiencia en la comunicación. Ejemplos incluyen TCP/IP, HTTP, y IEEE 802.11.
5.3 Características Funcionales de los Dispositivos
Los dispositivos de comunicación, como routers, switches y módems, tienen características específicas que facilitan la transmisión de datos.
5.4 Estándares de Interfaces
Los estándares de interfaces, como USB y Ethernet, definen cómo los dispositivos se conectan y comunican entre sí.
5.5 Mecanismos de Detección y Corrección de Errores
Los mecanismos de detección y corrección de errores, como CRC y Hamming, aseguran la integridad de los datos transmitidos.
El modelo OSI es fundamental para entender cómo se comunican los diferentes sistemas y dispositivos en una red, asegurando la interoperabilidad y eficiencia.
