Portafolio de Evidencias Unidad I

F U N D A M E N T O S D E

T E L E C O M U N I C A C I O N E S

U n i d a d : “ S i s t e m a d e C o m u n i c a c i ó n ”

D a n i e l R a m o s M e l é n d e z

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I n g e n i e r í a e n S i s t e m a s C o m p u t a c i o n a l e s

5 t o S e m e s t r e

G r u p o J

PORTAFOLIO DE EVIDENCIAS UNIDAD I

Impacto de las Telecomunicaciones; Componentes: Emisor, Receptor, Medios, Códigos y Protocolos; Señales y su clasificación: Analógicas, Digitales, Eléctricas y Ópticas; Análisis matemático de señales, Análisis de Fourier.

Índice

Impacto de las Telecomunicaciones.................................................................................................1Impacto de las Telecomunicaciones en la educación..............................................................................2Impacto de las Telecomunicaciones en la medicina................................................................................2Impacto de las Telecomunicaciones en el hogar.....................................................................................3Impacto de las Telecomunicaciones en el comercio electrónico.............................................................4Impacto de las Telecomunicaciones en empresas virtuales....................................................................5

Componentes: Emisor, Receptor, Medios, Códigos, Protocolos...............................................7El Emisor..................................................................................................................................................8El Mensaje y código.................................................................................................................................8El Receptor..............................................................................................................................................8Lenguaje o Protocolos de Transmisión....................................................................................................8Barreras...................................................................................................................................................9El Medio..................................................................................................................................................9Feed Back................................................................................................................................................9

Señales y su Clasificación: Analógica, Digital, Óptica y Eléctrica...........................................10Señales Analógicas.................................................................................................................................10Señales Determinísticas.........................................................................................................................10Señales Periódicas.................................................................................................................................10Señales Digitales....................................................................................................................................11Señales Eléctricas..................................................................................................................................12Señales Ópticas......................................................................................................................................12

Análisis Matemático de Señales: Análisis de Fourier.................................................................13Bibliografía.............................................................................................................................................15

Fundamentos de Telecomunicaciones Impacto de las Telecomunicaciones

La comunicación es la transferencia de información con sentido desde un lugar (remitente, origen, 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 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.

1.1Impacto de las Telecomunicaciones

La comunicación, es el proceso de transmisión y recepción de ideas, información y mensajes. En los últimos 150 años, y en especial en las dos últimas décadas, la reducción de los tiempos de transmisión de la información a distancia y de acceso a la información es uno de los retos más esenciales de nuestra sociedad.

La comunicación actual entre dos personas es el resultado de múltiples métodos de expresión desarrollados durante siglos. Los gestos, el desarrollo del lenguaje y la necesidad de interaccionar juegan aquí un papel importante.

Los primeros sistemas telegráficos y telefónicos utilizaban el cable como soporte físico para la transmisión de los mensajes, pero las investigaciones científicas indicaban que podían existir otras posibilidades. La teoría de la naturaleza electromagnética de la luz1 fue enunciada por el físico británico James Clerk Maxwell en 1873, en su Tratado de la Electricidad y el Magnetismo. Las teorías de Maxwell fueron corroboradas por el físico alemán Heinrich Hertz. En 1887 Hertz descubrió las ondas electromagnéticas, estableciendo la base técnica para la telegrafía sin hilos.

1 Esta teoría considera que la luz es una onda electromagnética, consistente en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Impacto de las Telecomunicaciones

Impacto de las Telecomunicaciones en la educación

Algunos expertos le llaman simplemente las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y otros le han antepuesto el término de nuevas (NTIC). Su utilización ha provocado modificaciones en nuestras categorías de tiempo y de espacio y ha obligado a redefinir incluso el concepto de realidad, a partir de la posibilidad de construir realidades. “Cuando hablamos de NTIC no nos estamos refiriendo a un solo tipo de tecnología. En estos momentos disponemos de, al menos, tres tipos diferentes, cada vez más articulados entre sí, pero que utilizan procesos y establecen relaciones muy distintas entre los contenidos y los usuarios: la televisión, el ordenador y el teléfono.”

Impacto de las Telecomunicaciones en la medicina

La forma común de clasificar a las tecnologías médicas es la siguiente:

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Fundamentos de Telecomunicaciones Impacto de las Telecomunicaciones

Tecnologías de diagnóstico: permiten identificar y determinar los procesos patológicos por los que pasa un paciente. Ej.: TAC2;

Tecnologías preventivas: protegen al individuo contra la enfermedad. Ej.: Mamografía;

Tecnologías de terapia o rehabilitación: liberan al paciente de su enfermedad o corrigen sus efectos sobre las funciones del paciente. Ej.: Láser de dióxido de carbono (en cáncer de piel, odontología, cortes quirúrgicos);

Tecnologías de administración y organización: permiten conducir el otorgamiento correcto y oportuno de los servicios de salud. Ej.: microprocesadores genéticos.

La medicina y en general la sanidad, han sido tradicionalmente pioneras en la incorporación de los avances tecnológicos a sus procesos asociados de investigación y las actividades cotidianas asociadas. En las últimas décadas se han beneficiado de los avances en el campo de la informática, y lo hará en las próximas con los avances en las telecomunicaciones.

Impacto de las Telecomunicaciones en el Hogar

Las telecomunicaciones en el hogar, han estado ya desde algún tiempo, con sus primeras innovaciones que van desde:

La radio

La televisión

2 Tomografía axial computarizada.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Impacto de las Telecomunicaciones

El teléfono

Pero en estos momentos las telecomunicaciones en el hogar con hechas para satisfacer necesidades del usuario para así hacer de su vida más confortable y sencilla.

En estos tiempos se encuentran otros tipos de telecomunicaciones en el hogar, desde redes wireless (internet), pues en estos tiempos ya no es una gran cosa tener una computadora en el hogar.

También en estos tiempos se cuenta con celulares en cualquier parte, estos son un tipo de telecomunicación y también pueden interactuar con las redes wireless.

Impacto de las telecomunicaciones en el comercio electrónico

Comercio electrónico:

“Es la aplicación de la avanzada tecnología de información para incrementar la eficacia de las relaciones empresariales entre socios comerciales”. (Automotive Action Group in North America)

“La disponibilidad de una visión empresarial apoyada por la avanzada tecnología de información para mejorar la eficiencia y la eficacia dentro del proceso comercial.” (EC Innovation Centre)

Tipos

A continuación se identifican diversos tipos de intermediarios basados en Internet:

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Fundamentos de Telecomunicaciones Impacto de las Telecomunicaciones

1. Directorios: ayudan a los clientes a encontrar productos clasificando instalaciones Web y proporcionando menús estructurados para facilitar la navegación. En la actualidad con gratuitos, pero en el futuro podrían ser de pago. Existen tres tipos de directorios:

a. Generales: Como por ejemplo, Yahoo que proporciona un catálogo general de una gran variedad de diferentes sitios Web.

b. Comerciales: Como el índice que se centra en proporcionar catálogos de sitios comerciales. No proporcionan infraestructura o servicios de desarrollo para los fabricantes, sino que tan sólo actúan como un directorio de instalaciones existentes.

c. Especializados: Están orientados a temas, y son incluso tan sencillos como una página creada por una persona interesada en un tema. Estas páginas pueden suministrar al cliente información sobre un bien o fabricante en particular.

Impacto de las telecomunicaciones en empresas virtuales

La aparición y evolución de un nuevo tipo de empresa que está ligada a la expansión en Internet, es decir “Las empresas virtuales”.

Existe todo un entramado de colaboradores que hicieron posible el nacimiento de la Informática como un medio de comunicación, entre los cuales el más conocido es Bill Gates. Empresas pioneras en esta materia: las empresas que continúan en activo y las que han fracasado en su intento.

Tipos:

Empresas encargadas de la distribución que están al servicio de las empresas virtuales. Haciendo llegar el producto al consumidor.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Impacto de las Telecomunicaciones

Empresas virtuales dedicadas a la venta de productos concretos que demandaban empresas específicas.

Distinguimos:

Empresas pioneras: la más conocida por lo menos nacionalmente, es Amazon, que es una librería en la que con solo entrar en su página, se pueden visualizar todas las gamas de libros, y elegir el producto que más se adecue a las necesidades del usuario.

Empresas en activo: actualmente existe una gran cantidad de empresas del e-commerce3, que se dedican sobre todo a las finanzas, al ocio, informática, subastas libros y m\música.

Empresas fracasadas: en general, las principales causas de crisis y posterior fracaso son dificultades en la obtención de financiación, la mala gestión, ingresos inferiores a gastos, la fuerte competencia por parte de las empresas tradicionales, etc.

3 El comercio electrónico, también conocido como e-commerce (electronic commerce en inglés), consiste en la compra y venta de productos o de servicios a través de medios electrónicos

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Fundamentos de Telecomunicaciones Componentes: Emisor, Receptor, Medios, Códigos, Protocolos.

1.2 Componentes: Emisor, Receptor, Medios, Códigos, Protocolos.

Es evidente que los campos de actividad, para las telecomunicaciones, son innumerables e incluso podríamos decir, sin ningún riesgo a equivocarnos, que no existe campo en donde las tecnologías que nos ocupan no sean determinantes en la actividad. Esto representa, sin duda, mayor implantación de tecnologías. Las telecomunicaciones significan, para la empresa, comunicación, actualización y, en definitiva, progreso. La empresa enfrenta el reto de satisfacer y agilizar las soluciones internas, dentro de la propia empresa y satisfacer y agilizar las soluciones externas, con sus clientes y proveedores, dentro de unas nuevas propuestas de comunicación y servicios. Comienzan pues a sucederse la aparición de tecnologías que propicien la solución a las necesidades, internas y externas, mencionadas. No se trata de implementar la mejor tecnología, sino la más adecuada para los intereses de la aplicación, para solucionar las necesidades.

Pasos de la comunicación:

Elaborar la idea o pensamiento que se quiere comunicar. Traducir esa idea a palabras, imágenes y/o a gestos. Transmitir el mensaje a través del medio. Recibir el mensaje. Traducir y comprender el mensaje. Utilizar el mensaje.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Componentes: Emisor, Receptor, Medios, Códigos, Protocolos.

El Emisor : Es el sujeto que envía el mensaje. Es el que prepara la información para que pueda ser enviada por el canal, tanto en calidad4 como en cantidad5. La transmisión puede realizarse:

a) En banda base, o sea, en la banda de frecuencia propia de la señal, el ejemplo más claro es el habla.

b) Modulando, es decir, traspasando la información de su frecuencia propia a otra de rango distinto, esto nos va a permitir adecuar la señal a la naturaleza del canal y además nos posibilita el multiplexar el canal, con lo cual varios usuarios podrán usarlo a la vez.

El emisor es un dispositivo que transforma o codifica el mensaje en un fenómeno físico; la señal.

El Receptor : Es la entidad a la cual el mensaje está destinado, puede ser una persona, grupo de personas, un dispositivo artificial, etc.

Tendrá que demodular la señal, limpiarla y recuperar de nuevo el mensaje original.

El receptor puede requerir un mecanismo de decodificación para recuperar el mensaje a partir de la señal recibida. Este mecanismo puede ser diseñado para tolerar una degradación6 de la señal significativa. En algunos casos el “”receptor es el ojo y el oído humano (u otro órgano sensorial) y la recuperación de la señal la realiza el cerebro.

La telecomunicación puede ser punto a punto, punto a multipunto o broadcast, que es una forma particular de punto a multipunto que va solamente desde el transmisor a los receptores.

Lenguaje o Protocolos de Transmisión : Son el conjunto de códigos, símbolos y reglas que gobiernan a la transmisión de la información. Por ejemplo, en la transmisión oral entre personas se puede usar el español, el inglés.

El Mensaje y código : Es la información que tratamos de transmitir, puede ser analógica o digital. Lo importante es que llegue íntegro y con finalidad.

El código es un sistema de signos y reglas para combinarlos, que por un lado es arbitrario y por otra parte debe estar organizado de antemano. El proceso de comunicación que emplea ese código precisa de un canal para la transmisión de las señales.

4 Adecuación a la naturaleza del canal5 Amplificando la señal6 Ruido, distorsiones e ingreso de interferencia

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Fundamentos de Telecomunicaciones Componentes: Emisor, Receptor, Medios, Códigos, Protocolos.

Barreras : Actitudes personales, prejuicios, ruidos, no ser el momento adecuado,… que dificultan la comunicación.

Feed back : Mensaje de vuelta para confirmar que la comunicación se realiza correctamente.

El Medio : Es el elemento a través del cual se envía la información del emisor al receptor. Desgraciadamente el medio tiene obstáculos que impiden o merman la comunicación:

a) La interferencia: Todos aquellos fenómenos externos al medio que provocan merma en la comunicación.

b) Ruido: Todos aquellos fenómenos inherentes al medio mismo que merman la comunicación.

c) Distorsiones.d) Atenuaciones (Pérdida de la señal).

Dos características importantes del medio son:

a) Velocidad de transmisión, se mide en bits por segundo.b) Ancho de banda, que es el rango de frecuencias en el que opera la señal.

Por ejemplo la red telefónica opera entre 300 y 3400 Hz, la televisión tiene un ancho de banda de 5’5MHz.

El medio de transmisión, por su naturaleza física, tiende a modificar o degradar la señal en su trayecto desde el emisor al receptor.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Señales y su Clasificación: Analógica, Digital, Óptica y Eléctrica.

1.3 Señales y su Clasificación: Analógica, Digital, Óptica y Eléctrica.

Las señales periódicas se repiten con un periodo, mientras las señales aperiódicas o no periódicas no se repiten. Podemos definir una función periódica mediante la siguiente expresión matemática, donde t puede ser cualquier número y es una constante positiva:

El periodo fundamental de esta función f(t), es el valor más pequeño de que permita la validación de la ecuación anterior.

Una señal determinística es una señal en la cual cada valor está fijo y puede ser determinado por una expresión matemática, regla, o tabla. Los valores futuros de esta señal pueden ser calculados usando sus valores anteriores teniendo una confianza completa en los resultados. Una señal aleatoria, tiene mucha fluctuación respecto a su comportamiento. Los valores futuros de una señal aleatoria no se pueden predecir con exactitud, solo se pueden basar en los promedios de conjuntos de señales con características similares.

Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la

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Fundamentos de Telecomunicaciones Señales y su Clasificación: Analógica, Digital, Óptica y Eléctrica.

que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo.

En la naturaleza, el conjunto de señales que tiene una variación continua. Incluso la descomposición de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y continua.

La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada.

Ventajas de la transmisión digital

La ventaja principal de la transmisión digital es la inmunidad al ruido. Las señales analógicas son más susceptibles que los pulsos digitales a la amplitud no deseada. Frecuencia y variaciones de fase. Esto se debe a que con la transmisión digital, no se necesita evaluar estos parámetros, con tanta precisión, como en la transmisión analógica. A cambio, los pulsos recibidos se evalúan durante un intervalo de muestreo y se hace una sola determinación si el pulso está arriba o debajo de un umbral específico.

Se prefieren a los pulsos digitales por su mejor procesamiento y multicanalización que las señales analógicas. Loa pulsos digitales pueden guardarse fácilmente, mientras que las señales analógicas no pueden. Además, la razón de transmisión de un sistema digital puede cambiarse fácilmente para adaptarse a diferentes ambientes e interfacear con diferentes tipos de equipamiento.

Los sistemas digitales utilizan la generación de señales, en vez de la amplificación de señales, por lo tanto producen un sistema más resistente al ruido que su contra-parte analógica.

Las señales digitales son más sencillas de medir y evaluar. Por lo tanto, es más fácil comparar el rendimiento de los sistemas digitales con diferentes capacidades de señalización e información, que con los sistemas analógicos comparables.

Los sistemas digitales están mejor equipados para evaluar un rendimiento de error (Por ejemplo, detección y corrección de errores), que los sistemas analógicos.

Desventajas de la transmisión digital

La transmisión de las señales analógicas codificadas de manera digital requieren de más ancho de banda para transmitir que la señal analógica.

Las señales analógicas deben convertirse en códigos digitales, antes de su transmisión, y convertirse nuevamente a analógicas en el receptor.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Señales y su Clasificación: Analógica, Digital, Óptica y Eléctrica.

La transmisión digital requiere de sincronización precisa, de tiempo, entre los relojes del transmisor y del receptor.

Los sistemas de transmisión digital son incompatibles con las facilidades analógicas existentes.

Una señal eléctrica es un tipo de señal generada por algún fenómeno electromagnético.

Estas señales pueden ser analógicas, si varían de forma continua en el tiempo, o digitales si varían de forma discreta (con valores dados como 0 y 1).

Entenderemos por señal eléctrica a una magnitud eléctrica cuyo valor o intensidad depende del tiempo. Así, v(t) es una tensión cuya amplitud depende del tiempo e i(t) es una corriente cuya intensidad depende del tiempo. Por lo general se designa la palabra señal para referirse a magnitudes que varían de alguna forma en el tiempo. Interpretaremos a las magnitudes constantes como casos particulares de señales eléctricas.

Características comunes

Como su nombre lo indica, las señales constantes son aquellas que no varían en el tiempo. Tal es el caso del voltaje en bornes7 de una batería. Su representación gráfica es por lo tanto una línea recta horizontal.

Las señales variantes son aquellas que cambian su valor de alguna manera con el tiempo.

Un sistema óptico de comunicación consiste de un transmisor que codifica el mensaje dentro de una señal óptica, un canal, que transporta la señal a su destino, y un receptor, que produce el mensaje desde la señal óptica recibida.

Hay muchas formas de comunicaciones ópticas no tecnológicas, incluyendo el lenguaje corporal y el lenguaje de señas. Técnicas como el telégrafo óptico, las banderas de señales, señales de humo y hogueras fueron las primeras formas de comunicación óptica tecnológicas.

7 Cada una de las partes metálicas de una máquina o dispositivo eléctrico donde se produce la conexión con el circuito eléctrico exterior al mismo

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Fundamentos de Telecomunicaciones Análisis Matemático de Señales: Análisis de Fourier.

1.4 Análisis Matemático de Señales: Análisis de Fourier.

Los fenómenos periódicos han fascinado por mucho tiempo a la humanidad, Nuestros ancestros conocían las recurrencias de las fases de la Luna y de ciertos planetas, las mareas de los lagos y los océanos y los ciclos del agua. El cálculo y la ley de la gravitación de Isaac Newton permitieron explicar la periocidad de las mareas, pero fueron Joseph Fourier y sus sucesores quienes desarrollaron el análisis de Fourier que ha tenido aplicaciones más profundas en el estudio de los fenómenos naturales y en el análisis de señales y datos.

Una serie de Fourier es la representación de una función como una serie de constantes multiplicadas por funciones seno y/o coseno de diferentes frecuencias.

Una serie de Fourier nos sirve para poder representar cualquier señal sumando únicamente senos y cosenos que deben de tener una frecuencia múltiplo de la primera. Fourier no pudo representar matemáticamente,

Fórmula

Aplicaciones

Generación de formas de onda corriente o tensión eléctrica por medio de la superposición de senoides generados por osciladores electrónicos8 de amplitud variable cuyas frecuencias ya están determinadas.

Análisis en el comportamiento armónico de una señal.

Reforzamiento de señales.

Estudio de la respuesta en el tiempo de una variable circuital eléctrica donde la señal de entrada no es senoidal o cosenoidal, mediante el uso de transformadas de Laplace y/o solución en régimen permanente senoidal en el dominio de la frecuencia.

La resolución de algunas ecuaciones diferenciales en derivadas parciales admiten soluciones particulares en forma de series de Fourier fácilmente computables, y que

8 Circuito electrónico que produce una señal electrónica repetitiva

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Fundamentos de Telecomunicaciones Análisis Matemático de Señales: Análisis de Fourier.

obtener soluciones prácticas, en la teoría de la transmisión de calor, la teoría de placas, etc.

A primera vista, parece que el problema de analizar formas de ondas complejas representa una tarea formidable. Sin embargo, si la forma de la onda es periódica, se puede representar con una precisión arbitraria, mediante la superposición de un número suficientemente grande de ondas senoidales que forman una seria armónica.

Toda función f(t) periódica de periodo P, se puede representar en forma de una suma infinita de funciones armónicas, es decir,

Donde el periodo P=2p/w, y a0 a1 ...ai ... y b1 b2 .... bi .... son los denominados coeficientes de Fourier.

Conocida la función periódica f(t), calculamos los coeficientes ai y bi del siguiente modo

Las integrales tienen como límite inferior –P/2 y como límite superior P/2.

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Fundamentos de Telecomunicaciones Bibliografía

Bibliografía

http://www.monografias.com/trabajos/lacomunica/lacomunica.shtml

http://www.forpas.us.es/aula/word/ficheros/teoria_redes.txt

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_telecomunicaci%C3%B3n

http://dewey.uab.es/pmarques/alfaaudi.htm

http://www.oadl.dip-caceres.org/GuiaLUCES/es/Contenidos/Capitulo05.htm

omega.ilce.edu.mx

Sistemas de Telecomunicación .Tema 1: Historia de las Telecomunicaciones

http://fundamentostelecom.blogspot.mx/2012/12/14-analisis-matematico-de-senales.html

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