Descubre qué son las señales analógicas y digitales, los medios de transmisión y cómo funciona una llamada telefónica. Domina los fundamentos de las redes y TI!
¿Alguna vez te has preguntado cómo es posible que tu voz viaje desde tu celular hasta el de otra persona en fracciones de segundo? ¿O cómo un simple mensaje de WhatsApp puede recorrer kilómetros en un tiempo tan corto que parece instantáneo?
Lo que hace posible todo esto son las señales y los medios. Pero antes… vamos a entender algo fundamental. Para saber qué son las señales, primero debemos comprender qué son y por qué son tan importantes para los seres humanos.
Hace aproximadamente 2.5 millones de años, los primeros homo habilis comenzaron a comunicarse mediante formas no verbales, onomatopeyas, gestos y señales, todo con un objetivo: sobrevivir.
Con el tiempo, las formas de comunicación evolucionaron.
Hace unos 200 mil años, apareció el lenguaje hablado, o sea, mediante sonidos producidos por el aparato fonador: laringe, cuerdas vocales, pulmones, boca, lengua, nariz. Cabe mencionar que cada cultura desarrolló sus sonidos y estructuras de comunicación.
Después surgieron las pinturas rupestres como una forma de transmitir conocimientos místicos, rituales y artísticos. Más adelante nacieron los símbolos, los alfabetos y la escritura. Y con el paso de los siglos, el ingenio humano nos dio:
- La imprenta
- El teléfono
- La radio
- La televisión
- Y finalmente el internet y la inteligencia artificial.
Todo esto tiene algo en común: la necesidad de comunicar.
Ya sabemos que en el ser humano existe una necesidad intrínseca de comunicarse. Conforme evolucionamos, nos volvimos más dependientes de las tecnologías y los sistemas digitales, pero para usarlos se requieren medios y formas de transmisión.
¿Pero qué es una señal? Aunque el término tiene muchos significados según el contexto (desde una marca o un gesto hasta un aviso), en tecnología es la variación de una magnitud física que transporta información de un punto a otro.
Por ejemplo:
- las señales Viales
- las señales de peligro
- la señal telefónica, etc.
Señales Analógicas y Digitales
En telecomunicaciones, existen dos tipos principales de señales:
Son señales analógicas las continuas, éstas varían de forma continua en el tiempo. Eso significa que pueden tomar infinitos valores. Las señales analógicas son percibidas en la naturaleza, en el mundo real.
Cuando una señal representa alguna magnitud física como temperatura, intensidad luminosa, energía, presión, sonido o campo eléctrico, son señales analógicas que varían constantemente y pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo, es decir, que para pasar de un valor a otro, pasa por todos los valores intermedios, por lo que es continua.
Ejemplo real:
- La voz
- la luz solar
- la temperatura
Cuando hablas, el sonido no es “por partes”… es una onda continua que sube y baja.
Son señales digitales las discretas (valores finitos) en el tiempo y en amplitud; esto significa que la señal sólo puede tomar uno de dos valores —0 o 1— en intervalos definidos de tiempo. Es el portador fundamental de información en la informática, donde los datos se procesan y almacenan como cadenas de símbolos lógicos (bits).
- Ejemplos: Los datos de un programa (Office, Google Chrome), el contenido de un disco duro o un archivo de video. Todo lo que ves en una computadora está representado en bits.
Nota técnica: La señal digital usa niveles de tensión (bajo para 0 y alto para 1). Esta codificación permite que el mensaje sea claro incluso si hay interferencia o ruido en el camino.
Ventajas y Desventajas claves
Señales analógicas:
- Son susceptibles al ruido e interferencia electromagnética.
- Presentan grandes atenuaciones en grandes distancias.
- No es posible la regeneración de las señales.
- No conviven con sistemas digitales; hay que instalar convertidores adicionales para lograr la comunicación con sistemas digitales.
Señales digitales:
- La ventaja principal de las señales digitales es la inmunidad al ruido electromagnético, según el medio.
- Convivencia con sistemas digitales (CD-ROM, estéreo, etc.).
- Es posible la regeneración de señales.
- Es posible la detección y corrección de errores.
- El procesamiento digital requiere menos potencia eléctrica, componentes más pequeños y, en ocasiones de menor precio.
- Son sensibles a la sincronía entre elementos conectados.
MEDIOS DE TRANSMISIÓN
Ahora que ya sabemos qué son las señales… es importante saber ¿Por dónde viajan?, claro, desde el contexto de telecomunicaciones.
Existen dos tipos de medios de transmisión: Los guiados y no guiados
Guiados
- Cobre: Señales eléctricas, la transmisión se logra representando los datos como pulsos eléctricos en un cable de cobre llámese UTP, Coaxial, etc.
- Fibra Óptica: La transmisión se logra convirtiendo las señales eléctricas en pulsos de luz que viajan a gran velocidad por este medio.
No Guiados
- Ondas electromagnéticas: La transmisión se logra mediante el uso de ondas infrarrojas, microondas o de radio a través del aire para ello tenemos ejemplos como el Bluetooth, wifi, infrarrojo, radio y televisión, etc.
- Acústica: Las cuerdas vocales hacen vibrar las moléculas de nitrógeno y oxígeno del aire. Esa vibración viaja como una reacción en cadena hasta el tímpano del oyente o a un convertidor de Analogíco a Digital.
CONVERSIÓN DE SEÑALES
Si nos apoyamos del modelo de Shannon, podemos ver la estructura más básica de las comunicaciones y/o telecomunicaciones.
en donde tenemos:
- Fuente: Quién genera el mensaje.
- Mensaje: Es la información que deseamos enviar
- Transmisor: Convierte el mensaje a impulsos eléctricos, pulsos de luz u onda electromagnética usando un sensor/transductor, luego lo transforma, codifica y transmite. El objetivo de la transformación es hacer la transmisión lo más eficiente posible.
- Señal: Es el mensaje convertido por el transmisor tal que puede viajar por el canal hacia el receptor.
- Canal: Es el medio por el cual se envían las señales eléctricas, los pulsos u ondas electromagnéticas del transmisor hacia el receptor.
- Receptor Captura la señal del transmisor, aplica las transformaciones inversas y lo convierte a su forma original por medio de un actuador/transductor.
- Destino: Quién recibe finalmente el mensaje.
y es justamente aquí donde se requieren Convertidores de señales Analógicas a Digital y viceversa.
CONVERSION ANALOGICO/DIGITAL (A/D)
Este tipo de conversión se basa en cuantificar la amplitud de una señal de voltaje y representarla de una forma binaria, por lo que los datos que arroja un convertidor A/D son del todo disponibles para poder ser manipulados y analizados por cualquier equipo de cómputo.
CONVERSION DIGITAL/ANALOGICO (D/A)
Son usados para recuperar las señales analógicas a partir del código digital, Este proceso se le llama reconstrucción de la señal analógica, La mayoría de las señales de audio modernas se almacenan de forma digital (por ejemplo, MP3s, WAV, AAC etc) y para poder ser escuchadas a través de altavoces deben ser convertidas en analógicas.
EJEMPLO DE CÓMO FUNCIONAN A GRANDES RASGOS LA COMUNICACIÓN TELEFÓNICA
De forma muy superficial hay grandes procesos para que puedas realizar una llamada telefónica y una gran infraestructura que permite que todo esto sea realidad. Pues en este proceso no solo existe tu celular y el de la otra persona, sino kilometros y kilometros de Fibra optica, Sistemas operativos, Sistemas informaticos, Software, Hardware, matematicas, señales y medios de transmisión.
Al iniciar una llamada la operadora 1 busca el número de teléfono de la persona destino, que para ser más preciso el número solo es un identificador dentro de una gran red de número, ahora bien la operadora 1 realiza una evaluación rápida, Ejemplo:
El número de teléfono de la persona destino es +52 55 1234 5678
Ese número le dice a la operadora:
+52 → país (México)
55 → región (CDMX)
resto → usuario específico
Ahora bien con estos datos la operadora puede hacer una evaluación para saber si ese número es de si misma, es de otra compañia y/o de otro país.
Una vez sabiendo a qué operadora y en qué país está, pregunta con la operadora en qué antena está conectado ese número, identificado comienza a contactarlo mediante el ring (el sonido de llamada), cuando la otra persona contesta se establece el canal de comunicación.
Cuando hablas, tu voz es una señal analógica (ondas de sonido). El micrófono del celular lo recibe y convierte ese sonido en una señal eléctrica.
El celular la vuelve digital, convierte tu voz en datos digitales (bits: 0 y 1), posteriormente comprime la información para enviarla más rápido, aquí pasa de “voz continua” a “datos procesables”.
El celular manda la señal por radiofrecuencia (inalámbrica) a la antena más cercana de la operadora 1, La señal que era digital se vuelve a convertir en analógica para viajar por el aire.
Una vez llega a la antena se vuelve a convertir en digital, la señal entra a la red de la operadora 1 y viaja por Fibra óptica, servidores e Infraestructura global, viajando como datos a gran velocidad.
Al llegar a la antena del otro país (ej: RusiaCel), la red dirige la llamada a la antena más cercana al destino receptor. Esa antena envía la señal al celular destino, otra vez se convierte la señal en analógica inalámbrica.
El celular receptor traduce la voz, convierte la señal analógica a datos digitales nuevamente, para posteriormente el altavoz convierta la señal digital en analógica para que se reproduzca en sonido. Y la otra persona escuche tu voz.
y este proceso se reproduce ciento de veces conforme se mantiene la llamada activa. Cuando haces una llamada, tu voz no viaja como sonido… viaja como datos, cruza el mundo en milisegundos y vuelve a convertirse en voz justo antes de que alguien diga: ¿Bueno?
“Los teléfonos son uno de los inventos más importantes de nuestra historia. Los aparatos telefónicos captan la voz humana, la convierten en señales eléctricas que se transmiten a largas distancias a una velocidad casi tan rápida como la luz y las vuelven a transformar en voz. Con ello, permiten que la comunicación prácticamente instantánea sea posible a pesar de que suceda en ubicaciones remotas.”
Prácticamente el mismo sistema se replica en los mensajes y los audios de whatsapp y las videoconferencias. Todo gracias a las señales y los medios de transmisión, claro, sin olvidarnos de las matemáticas que hay detrás de todo el sistema.
