SEÑALES DIGITALES
Las señales analógicas son las análogas al mensaje que representan. Las digitales son artificiales, creadas por el hombre y no se parecen en nada al mensaje.Sólo pueden tener dos valores (cero y uno) a diferencia de la analógica que puede tener cualquier valor, y la transición del valor alto al bajo se tiene que producir en momentos predeterminados.Ambas cosas dependen de los fabricantes.
Conversión analógico-digital o digitalización
Muestreo
Es lo primero que hay que hacer, tomar muestras. En el mundo digital no se manda toda la información, se mandan muestras. Para que el que recibe la señal no se de cuenta hay unos circuitos que van recomponiendo la señal. Cuanto menor sea el nº de muestras más detalles se pierden.En telefonía basta con 8000 muestras/seg para que la conversación sea inteligible, pero en un CD de los que tenemos en casa se toman 44.100 muestras/seg por cada canal.
Cuantificación
Es valorar o cuantificar cada muestra.
Por ej: la primera muestra vale 0, la segunda 1, la tercera 2…, pero como sólo hay dos valores posibles, 0 o 1, es necesario hacer códigos.
Codificación
Se traduce cada nº a un código de dígitos binarios o bits (0 o 1) y se utiliza el código ASCII (Código Estándar Americano de Intercambio de Información) que puede ser de 7 bits ( 27 =128 caracteres) o de 8 bits ( 28 =256 caracteres).
Bytes
Todos los ordenadores tienen un estándar de cómo se mandan los caracteres de un teclado o los gráficos que es el código ASCII. Los ordenadores se manejan de 7 en 7 o de 8 en 8 bits, no mandan un bit sólo, normalmente mandan 8 que es un carácter y lo guardan en memoria. Los ordenadores modernos pueden mandar dos caracteres a la vez (16 bits) o cuatro (32 bits), siempre múltiplos de 8. Byte: conjunto de 8 bits (b:bit; B:
Byte
. En una línea telefónica digital , cuando el teléfono receptor recibe la secuencia de ceros y unos, los agrupa de 8 en 8 y los traduce a valores digitales: 0, 3, 5…Introduce estas muestras en un circuito convertidor digital/analógico (D/A) que recompone la señal original uniendo la línea de puntos imaginaria que ha resultado y esta señal, convenientemente tratada, llega hasta el altavoz que la reproduce.
Velocidad de transferencia
En telefonía, si hay 8000 muestras/seg y cada muestra tiene 8 bits, tenemos 64000 bps = 64 kbps. En el mundo analógico se habla de ancho de banda (300, 3400 Hz), en el digital de velocidad de transferencia de datos en bps. La velocidad básica de un circuito digital es 64 kbps . En el CD digital con 44,100 muestras codificadas por 16 bits obtenemos 705.600 bps = 705 kbps por cada canal y como hay 2 canales da 1,4 Mbps, lo que equivale a 22 canales de voz de 64 kbps. La TV necesita 200 Mbps, suficiente para unas 310 conversaciones telefónicas. Lo que menos velocidad necesita son los datos, después la voz, música y vídeo. La radio y la TV ocupan tanto que se transmiten por el aire mediante ondas electromagnéticas para no ocupar los canales de la red telefónica. El Protocolo es el acuerdo de cómo se mandan los datos entre ordenadores. Ahora lo que va por el aire es el teléfono, con la telefonía móvil, y la TV va por una red propia de cable. ¿Por qué ha cambiado? Por un lado porque las redes son cada vez mejores y ya permiten miles de millones de bits por segundo (Gbps). También por las nuevas técnicas de compresión. En audio el sistema de compresión más conocido es el MP3 (comprime la información a un tamaño 12 veces menor).
LOS MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Los más comunes son:
par de cobre, cable coaxial, fibra óptica, ondas de radio y satélites de comunicaciones.
Par de cobre
Sistema tradicional para enviar electricidad. Dos hilos de cobre , paralelos o trenzados, que pueden encontrarse apantallados o no, es decir, recubiertos o no de un material también conductor, pero sin contacto con los dos hilos interiores. Un par de cobre es lo que une el teléfono de las casas con la central telefónica dela zona. Su mayor problema es su escasa capacidad. Con la tecnología ADSL (línea de abonado digital asimétrica) se está intentando aprovechar la red de hilo de cobre, ya que permite mandar dos canales de TV y acceder a Internet a alta velocidad.No obstante ADSL es una técnica cara y compleja (requiere modems – routers más complejos en casa del abonado y en la central del operador de telefonía, la instalación y configuración por parte de un operario), además no es útil en todos los pares de cobre.
Cable coaxial (mismo eje)Formado por 2 hilos de cobre, uno por el centro y otro rodéándolo en forma de malla, separados por aislante de plástico, y cubiertos con un plástico externo.Es mucho menos sensible a interferencias que el par trenzado y puede cubrir mayores distancias, tiene mayor ancho de banda y posibilidad de conectar un nº de estaciones en una línea compartida.Se agrupan en mazos para formar cables a su vez mayores y en caso de ir enterrados en el lecho submarino, requieren de técnicas especiales de construcción para evitar las tensiones y ser atacados por la corrosión o mordidos por los peces.Este cable suele ser el que usamos para ver la TV desde la antena colectiva hasta el monitor.En comunicación a larga distancia se empezó a usar hace mucho sustituyendo al par de cobre, pero ya se ha ido sustituyendo por la fibra óptica. De manera que el par de cobre y el cable coaxial van a quedar casi exclusivamente para el último tramo, desde la acera o azotea hasta nuestras casas. El coaxial principalmente para la TV o Internet a alta velocidad y el par de cobre para telefonía. Fibra óptica
Hilo de vidrio muy fino (diámetro entre 5 y 10 micras). Para que se puedan manejar, al fabricarlos se rodean de más vidrio o plástico con distinto índice de refracción para que si la luz intenta salir, el vidrio de fuera actúe como un espejo. Permite transmitir gran cantidad de información a cientos de km sin necesidad de convertirla en electricidad para amplificarla (ya existen amplificadores ópticos).Permiten la multiplexación de múltiples señales en la misma fibra, utilizando diferentes frecuencias portadoras (FDM). Es una de las transmisiones más seguras ya que al no radiar energía al exterior es muy improbable la detección de la señal que se está transmitiendo.Tienen pocas pérdidas de potencia, por lo que se pueden conseguir enlaces de muchos km sin usar amplificadores de señal. Puesto que la señal se transmite por fotones y no electrones, el sistema es inmune a interferencias electromagnéticas exteriores (ausencia de ruido y de errores en la transmisión). El tamaño y peso de los cables es muy pequeño, lo que disminuye los costes de instalación y mantenimiento. Además es inmune a las condiciones climáticas externas y no presenta peligro en su manipulación.Para convertir la electricidad en luz se utiliza un diodo emisor de luz o LED. Cuando recibe más voltios da más luz y viceversa. En el otro extremo para realizar la conversión contraria hay que poner un instrumento que invierta el proceso (célula fotoeléctrica o célula fotovoltaica o fotodiodo).
Emisores de infrarrojos
La transmisión de luz infrarroja se puede hacer directamente por el aire y es muy habitual entre los PC y algunos periféricos o para conectarlos a una LAN, aunque la velocidad que se consigue no es muy elevada. Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes. Con los infrarrojos no hay problemas de seguridad ni de interferencias ya que no pueden atravesar los objetos (paredes). Tampoco es necesaria una licencia para su utilización.
Ondas electromagnéticas
Se componen de un campo eléctrico acompañado de otro magnético que se propagan por el espacio.El espectro electromagnético es una representación de todas las radiaciones electromagnéticas que existen en la naturaleza, ordenadas según su frecuencia o su longitud de onda. En orden creciente de frecuencia:Oscilaciones eléctricas largas – ondas de radio – microondas – infrarrojo – luz visible – ultravioleta – rayos x – rayos gamma – rayos cósmicos.Las ondas electromagnéticas viajan por el aire a la velocidad de la luz (300.000 km/s)y si se encuentran por el camino un espejo (un conductor metálico actúa como tal)rebotan.El radar consta de un emisor muy concentrado de ondas electromagnéticas y una antena receptora. El radar envía un pulso de onda electromagnética y espera a que vuelva; en caso afirmativo ha encontrado por el medio un metal. Midiendo el tiempo que ha tardado en ir y volver se sabe a qué distancia está. Se mandan impulsos en distintas direcciones y así se observa lo que hay alrededor.