COMUNICACIÓN DIGITAL, TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN

La facultad que posee el ser humano para comunicarse y las nuevas posibilidades ofrecidas por los servicio de telecomunicación, cada vez en mayor auge, han sido y son el principal motor del desarrollo de las comunicaciones. La comunicación es el proceso mediante el cual la información es transferida desde un punto a otro en el espacio y en el tiempo, es decir, la transmisión de un mensaje desde una fuente a un destino. Desde este punto de vista, un sistema de comunicación ha de proporcionar en el destino una réplica aceptable del mensaje ofrecido por la fuente.

HACIA LA COMUNICACIÓN DIGITAL En 1838, el inventor estadounidense Samuel Finley Breese Morse (1791-1872) envió, a través de una línea de 16 km, el primer mensaje telegráfico registrado. Su contenido era: " Attention, the Universe! By kingdoms, right wheel!" ("¡Atención, Universo! Por reinos, ¡a la derecha!") que correspondía a voces de mando del ejército estadounidense. De este modo nació un nuevo modo de comunicarse: la comunicación eléctrica.

Desde aquella frase hasta la actualidad se han logrado grandes avances en la transmisión de información. Hasta 1950, la transmisión analógica de señales, a excepción del telégrafo y el teletipo, era el único modo posible de enviar información de un punto a otro. Con la aparición y el desarrollo de la microelectrónica y de los ordenadores, así como de las técnicas digitales, con la consiguiente necesidad de transmisión y distribución de la información hacia y desde los grandes ordenadores, se produjo un considerable desarrollo de los métodos de transmisión digital en el campo de las telecomunicaciones. Fue el inicio de la expansión de las redes de ordenadores, de la telefonía digital y de Internet.

El hecho de que la comunicación se realice cada vez en mayor medida en forma digital responde, entre otros, a los siguientes factores:

- La comunicación digital permite transmitir información por señales binarias, es decir, mediante dos únicos niveles de señal, con lo que la posibilidad de error del receptor se minimiza porque hay que decidir solo entre uno u otro nivel de señal.

- Las señales analógicas se degradan a medida que aumenta el número de canales conectados a continuación, mientras que en la comunicación digital esta degradación es menor y fácil de contrarrestar.

- En una comunicación digital no existe una diferencia esencial entre una señal telefónica, de datos, de voz o de imagen. Además, es posible la conversión entre uno y otro tipo.

- La velocidad de transmisión es mucho mayor en los sistemas digitales, y el sistema, en conjunto, es más económico y fácil de mantener.

Dado que el objetivo de un sistema de comunicación digital, como el de cualquier otro sistema de comunicación, es transmitir un mensaje en un lapso de tiempo preestablecido y con un mínimo de errores, y teniendo en cuenta la gran tipología de mensajes existentes, desde palabras escritas de forma telegráfica hasta la intensidad de luz en una imagen de televisión, es necesario usar un transductor que convierta la señal en otra eléctrica discreta o digital. Una vez que el mensaje, o señal, ha sido digitalizado mediante un sistema de adquisición de datos, inicia su viaje hacia el punto de destino mediante cualquiera de los medios de transmisión existentes hoy en día.

LA TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN Mientras que el siglo XVIII fue el período en que se desarrollaron los grandes sistemas mecánicos de la revolución industrial, y el siglo XIX la época de la máquina de vapor, durante el siglo XX fue clave la obtención, el procesamiento y la distribución de la información.

La utilización de máquinas automáticas para la transmisión de datos se remonta a la década de 1950. La idea no tardó en aplicarse a usos civiles de telefonía para el envío de datos procedentes de ordenadores de empleo civil. El uso y desarrollo creciente de ordenadores, así como los nuevos sistemas y servicios digitales, dieron lugar a que poco a poco la comunicación digital pasara a ser la forma más habitual y común de comunicarse. Basta pensar en la telefonía, la televisión y la radio digitales y, sobre todo, en las redes de ordenadores e Internet como máximos exponentes de esta comunicación.

De esta forma, el acceso a la información remota permite realizar compras por ordenador, acceder a la información bancaria personal, periódicos personalizados que se imprimen en impresoras personales, biblioteca digital en línea, acceso a diferentes sistemas de información con la world wide web, correo electrónico, videoconferencia, vídeo por solicitud, etc. Para realizar estas operaciones es necesario poseer redes de comunicación que faciliten un potente medio de comunicación entre dos puntos distantes.

REDES DE COMUNICACIÓN
La expresión "medios de comunicación" alude a aquellos sistemas y formas de difusión a través de los cuales se proporciona información (radio, televisión, periódicos), y en un sentido más amplio y actual, a las redes de comunicación, como Internet, conexiones telefónicas y teletextos, entre otras. En este contexto es donde las comunicaciones digitales alcanzan su plenitud.

Una red de comunicación es un sistema no centralizado, en el cual dos o más dispositivos informáticos se interconectan utilizando un lenguaje común, a través de un canal de comunicación también común, con la finalidad principal de compartir recursos tanto físicos como lógicos.

El desarrollo de las redes de telecomunicaciones promueve el nuevo concepto de comunicación digital. De hecho, en la actualidad se asiste a un profundo proceso de transformación de las infraestructuras mediante la digitalización y el uso de procedimientos de transmisión más eficaces. Ejemplos básicos de este cambio son, por una parte, la red digital de servicios integrados (RDSI), que se ha convertido en la evolución natural de la red telefónica y que permite la transmisión de voz, texto, datos e imágenes en formato digital, y, por otra parte, el paso de otros medios de comunicación a sus análogos digitales, como es el caso del teléfono, el audio, la televisión, etc., los cuales, integrándose entre ellos y con las redes de ordenadores, ofrecen una red de comunicación digital global.

En el caso de dos sistemas ubicados uno cerca del otro que necesitan comunicarse, lo más sencillo es tender un cable de conexión entre ellos. Sin embargo, cuando la distancia aumenta o los cables han de tenderse por un lugar público, la comunicación ha de realizarse mediante el uso de las instalaciones de telecomunicaciones ya existentes. Así pues, la interconexión entre sistemas digitales puede tener lugar básicamente de dos modos: mediante la utilización de la red telefónica o por medio de sistemas de comunicación inalámbricos (radiofrecuencia o microondas).

LA CONMUTACIÓN DE PAQUETES La red telefónica convencional puede emplearse para intercomunicar equipos informáticos y de comunicación. Cuando se marca un número en el dial telefónico, la red busca y establece un circuito físico que une los hilos del abonado con los correspondientes del usuario cuyo número se ha marcado. Durante el tiempo que dura la llamada, ese circuito físico permanece establecido y no se suprime hasta que la llamada termina. Esta es la vía más conocida que se puede utilizar para comunicar sistemas.

El método actual en uso es el de la conmutación de paquetes, en el cual la información se secciona en paquetes de tamaño predefinido y se envía a la red. Esta va entregando los paquetes en el mismo orden secuencial en que fueron emitidos, de manera que el receptor pueda recomponer el mensaje completo. A diferencia de lo que sucede con la red telefónica convencional, la red de conmutación no establece un camino físico permanente, sino un camino lógico entre el equipo emisor y el receptor, de manera que es posible que exista un camino físico diferente para cada paquete.

A TRAVÉS DE LA RED TELEFÓNICA Desde que el tecnólogo y fisiólogo estadounidense de origen escocés Alexander Graham Bell (1847-1922) patentó el teléfono en 1876, el desarrollo y el uso de este sistema de comunicación se basó en la transmisión analógica de la señal de voz como un voltaje eléctrico.

Hasta la década de 1970 únicamente existían centrales de redes que facilitaban las llamadas telefónicas. A partir de entonces aparecieron los primeros sistemas digitales de conmutación, los cuales proporcionaban mediante un software la posibilidad de nuevos servicios, entre ellos, la conversación entre varios usuarios.

En esta década se creó en Estados Unidos la red informática Arpanet que, basada en conexiones punto a punto, podía unir los diferentes centros que la formaban. Esto ocurrió en 1968, cuando un cuarteto formado por la Universidad de California de Los Ángeles (UCLA) y tres universidades más constituyó el embrión de una red al interconectarse entre ellas. El interés de interconectar las diferentes oficinas de todo el país a través de esta red propició el desarrollo de unos protocolos para facilitar las comunicaciones. Estos protocolos fueron realizados por la agencia gubernamental ARPA (Advanced Research Projects Agency), y así se creó Arpanet. En España, la red IRIS de comunicación entre centros universitarios y de enseñanza superior a través de ordenadores es el ejemplo de esta nueva perspectiva de comunicación digital.

En torno a la década de 1980 se sucedieron varios hechos importantes: se inició la flexibilización de los servicios mediante el aumento del nivel de inteligencia de la red, y por otra se estandarizaron los protocolos. A partir de ese momento, su difusión e implantación fueron muy rápidas, y se pudieron conectar a Arpanet redes de satélites y de radio. Este hecho señala, entre otras cosas, el nacimiento de los protocolos TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) para la comunicación entre ordenadores por Internet.

COMUNICACIÓN EN REDES INALÁMBRICAS Las redes inalámbricas de comunicaciones se basan en la primera conexión radiotelegráfica a través del Atlántico que realizó Guglielmo Marconi en 1901, utilizando el código morse. En el caso de la transmisión inalámbrica por radiofrecuencia, el sistema más conocido es el teléfono celular o móvil. La primera generación de sistemas celulares fue analógica; la segunda, conocida como sistema GSM (Global System for Mobile Communications), es digital, gracias a lo cual es posible recibir mensajes escritos, correo electrónico, notificación de eventos, etc.

El sistema de telefonía GSM utiliza dispositivos del tamaño de una tarjeta de crédito que contienen una CPU, en la que se memorizan el número de teléfono y el de serie, por lo que la seguridad mejora. El nuevo desarrollo de estos sistemas telefónicos pasa por su uso en cualquier parte del mundo y con respuesta a un único número de teléfono tanto en el fijo como en el móvil. Son los servicios de comunicaciones personales o red de combinaciones personales.

TIPOS DE REDES SEGÚN SU COBERTURA Actualmente se pueden clasificar las redes en función del tipo de interconexión que utilizan, es decir, según el medio de transmisión físico en que se produce la comunicación digital entre los dispositivos (cable trenzado, fibra óptica) y la capacidad de transmisión de datos. Los tipos de redes son los siguientes:

- Redes de área local (LAN, Local Area Networks), cuya cobertura oscila entre una habitación y un edificio.

- Redes de área metropolitana (MAN, Metropolitan Area Networks), que ofrecen cobertura para una zona determinada entre 10 y 50 km.

- Redes de gran cobertura (WAN, Wide Area Networks), cuya cobertura varía desde unos kilómetros hasta conexiones internacionales, como es el caso de Internet.

REDES DE ORDENADORES Cuando se piensa en redes de comunicación, una de las primeras aplicaciones es la comunicación entre ordenadores. Las redes de ordenadores son los sistemas en los que se puede apreciar la comunicación digital con una mayor facilidad, pues el creciente uso de la informática para comunicarse está eliminando las diferencias convencionales que existían entre el ordenador, las telecomunicaciones y los medios de comunicación.

Este hecho es consecuencia, por una parte, de la capacidad del ordenador para procesar y almacenar información de un modo eficaz y económico, y, por otra, del desarrollo de los sistemas de telecomunicación que permiten transportar esta información de un punto a otro. La información en sí misma es la que constituye el nexo de unión entre la informática y las telecomunicaciones, y lo que explica su integración.

Cualquier definición que se dé al concepto de redes de ordenadores debe estar contenida en la definición genérica de red de comunicación. A tenor de este punto de partida se define como red de ordenadores un sistema no centralizado en el cual dos o más dispositivos informáticos se interconectan a través de un canal de comunicación común, con la finalidad principal de compartir sus recursos físicos (hardware) y lógicos (software). Del hecho de tener que compartir recursos deriva la necesidad de unos protocolos que arbitren y faciliten la comunicación entre diferentes dispositivos.

EL MÓDEM Para transmitir datos de un ordenador a otro a través de la línea telefónica se necesita un módem. Esto se debe a que la señal de datos del ordenador viene en forma digital, mientras que la línea de transmisión (cable trenzado) de conexión del teléfono con la oficina central solo puede efectuar transmisión analógica. En consecuencia, al enviar datos de un ordenador a otro se requiere un módem que haga posible el paso de señal digital a analógica, y viceversa.

COMUNICACIÓN ENTRE REDES Existe una gran diversidad de redes en el mundo con diferente hardware y software con frecuencia incompatible. Gracias al uso de ciertos dispositivos, y teniendo en cuenta que toda red ha de seguir unos protocolos y niveles estandarizados, esta comunicación digital hace posible a los usuarios de una red comunicarse con otras redes en principio incompatibles con ella.

Para disminuir la complejidad en el diseño de redes, estas se organizan como una serie de capas o niveles, y se comunican entre ellas mediante los llamados "protocolos de comunicación", que inciden en el modo en que se va a producir esta comunicación.

El conjunto de capas y protocolos de comunicación recibe el nombre de "arquitectura de red", que puede variar de una red a otra. Para que la comunicación entre diferentes redes se efectúe con éxito se ha establecido un estándar, el modelo OSI ( Open System Interconnection) basado en la propuesta estandarizadora de protocolos desarrollada por la Organización Internacional de Normas (ISO, International Organization for Standardization).

EL MODELO OSI El modelo de referencia OSI (Open System Interconnection) para la interconexión de sistemas abiertos define cuál es la función que debe realizar cada una de las capas propuestas, sin entrar en la arquitectura de red, ya que no especifica ni los servicios ni los protocolos que se deben utilizar. Las capas o niveles propuestos son siete:

- Capa física: Es la que facilita el medio de transmisión base utilizado, es decir, red telefónica, radio celular o satélites de comunicaciones. También proporciona la corriente de bits sin fijarse en su significado o estructura, y asegura su correcta recepción. Es, por tanto, la que realiza la transmisión de bits sobre el medio físico.

- Capa de enlace de datos: Su función es obtener una línea que parezca libre de errores de transmisión a la capa de red. En esta capa es donde se produce el control de la transmisión de datos, control en el que se tienen en cuenta tanto el ruido, la velocidad y el sentido de la transmisión como el acceso a un canal compartido.

- Capa de red: Se ocupa del control de la subred, es decir, del camino que ha de seguir la información desde la fuente al destino.

- Capa de transporte: Se encarga básicamente de la aceptación de datos de la capa de sesión, para luego dividirlos en unidades más pequeñas si fuese necesario, pasarlos a la capa de red y asegurar que llegan correctamente. Lleva, por tanto, los paquetes de información a la aplicación que los ha de recibir.

- Capa de sesión: Es la que permite a usuarios de diferentes máquinas el establecimiento de sesiones entre ellos (comunicaciones).

- Capa de presentación: Es la que se ocupa de la sintaxis y la semántica de la información que se transmite. Es decir, tiene como función representar la información de unos datos ofrecida en un determinado código en otro asimilable por la red y, en consecuencia, por otro ordenador que utilice un código diferente. Es lo que se llama conversión de formatos.

- Capa de aplicación: Es la que contiene los protocolos necesarios para la correcta transferencia de archivos, visualización de datos, etc., entre diferentes sistemas.

Esta comunicación multicapas es análoga al proceso que sería necesario si dos personas a cierta distancia una de otra y con diferentes idiomas necesitaran comunicarse: se requeriría la intervención de traductores y de un fax u otro método para que la comunicación fuera posible.

En las comunicaciones por ordenador, la transmisión de datos en forma digital se realiza de la manera descrita. Un mensaje producido por las capas de aplicación y de presentación se ejecuta en la capa de sesión.

Esta entrega a la capa de transporte el mensaje para su transmisión colocando un encabezado al principio del mensaje para identificarlo (y para que la máquina de destino pueda entregar el mensaje en el orden correcto si las capas inferiores no mantienen la secuencia), y pasa el resultado a la capa de red. Esta, a su vez, divide el mensaje en paquetes e incluye en cada una de ellas otro encabezado. Asimismo, es esta capa la que decide qué líneas usará y pasa los paquetes a la capa de enlace de datos, en la cual se añade un nuevo encabezado a cada paquete, y se entrega la unidad resultante a la capa física para su transmisión. Cuando los paquetes llegan a la máquina de destino, el proceso se invierte hasta volver a obtener de nuevo el mensaje inicial. Cada capa extrae el encabezado que corresponde a su capa análoga.

TRANSMISIONES DIGITALES Las nuevas tecnologías suponen una nueva manera de transmitir los datos y la información a partir de su digitalización, es decir, de su conversión a bits. La transmisión de bits permite que se transfieran y actualicen los textos, las imágenes y el audio.

SERVICIOS RDSI La red telefónica ha tenido que ser adaptada en los últimos años debido a la demanda de nuevos servicios como la transmisión de datos, el fax, el vídeo, etc. Por este motivo, y gracias a la evolución de las comunicaciones digitales, ha aparecido la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).

El servicio básico de RDSI continúa siendo la voz, aunque cada vez se añade mayor número de características mejoradas: establecimiento de llamadas inmediatas apretando un único botón, información del número y el nombre de quien llama, conexión del teléfono al ordenador, medición de lectura de consumo de electricidad de forma remota, alarmas de aviso inmediato a bomberos, policía, etc.

TRANSMISIÓN DE AUDIO Cuando una onda de sonido (audio) penetra en el oído, el tímpano vibra y transmite la vibración a los huesecillos del oído, que envían impulsos nerviosos al cerebro. De forma análoga, cuando una onda acústica incide en un micrófono, este genera una señal eléctrica analógica. Mediante un ADC (Analog Digital Converter), convertidor analógico a digital, esta señal de audio puede convertirse a forma digital, y generarse un número binario a la salida. Esto es lo que ocurre en el teléfono digital y en los discos compactos. Este sonido digitalizado puede procesarse con facilidad mediante software, y por esa razón es posible grabar, visualizar, editar, mezclar y almacenar diferentes ondas de sonido.

TRANSMISIÓN DE VÍDEO El ojo humano tiene la propiedad de mantener durante unos milisegundos una imagen que incide sobre la retina. Si la secuencia de imágenes incide en la retina a un mínimo de 50 imágenes por segundo, el ojo humano no advierte ningún espacio de tiempo entre imagen e imagen y, por tanto, observa una secuencia continua. Este principio es utilizado en la transmisión de imágenes de televisión.

Para producir una imagen uniforme, el vídeo digital, lo mismo que el analógico, debe presentar un mínimo de 25 marcos o frames por segundo (un marco es una malla rectangular de elementos de imagen, conocido como píxel). Para evitar el parpadeo o flickering, el ordenador almacena cada uno de los cuadros y lo expone dos veces. En el caso de la televisión digital, esto no se produce, ya que la televisión no tiene memoria, por lo que se usa el entrelazado de imágenes.

TRANSMISIÓN MULTIMEDIA La transmisión de material multimedia hace necesaria la compresión de la información, ya que su tamaño suele ser excesivo. La compresión, a la que sigue la descompresión en el punto final, hace necesaria la codificación y descodificación de la señal mediante determinados algoritmos o software.

Según sea la transformación aplicada a la información digital binaria generada por el ordenador para su transmisión a través del canal, se habla de codificación cuando se convierte a señal digital para su transmisión, o de modulación, cuando se convierte a señal analógica.

INTERNET Mediante el desarrollo de Internet (International Network of Computer), las comunicaciones digitales han experimentado un gran auge.

Hasta casi mediados de la década de 1990, el uso de Internet estaba prácticamente restringido a los ámbitos académico, de investigación e industrial. Pero una nueva aplicación, la world wide web, y un nuevo lenguaje, Hyper Text Markup Language, creados por el físico británico Tim Berners-Lee, cambiaron por completo la situación y captaron a nuevos usuarios atraídos por la facilidad de búsqueda de información de cualquier tipo. De este modo se iniciaba la era de la comunicación digital para todos: el acceso a información remota, la comunicación de persona a persona (e-mail, videoconferencia, etc.) y los juegos interactivos.