Se po dría decir que las teleco municacio nes surgiero n co n la invenció n del teléfo no en 1876; pero no es así, ya que el teléfo no es apenas el resultado de una serie de co no cimiento s e invencio nes anterio res, po r lo que es necesario revisar lo s más so bresalientes (i.e. el electro magnetismo , la electró nica y la ó ptica) y estar co nscientes de que siempre no s faltará mencio nar algo o alguien.
A.1.1 El electro magnetismo
Tales de Mileto (624-546 a.C.), matemático , astró no mo y filó so fo griego o bservó que al fro tar el ámbar co n seda se pro ducían chispas y el ámbar adquiría la capacidad de atraer partículas de pelusa y de paja. La palabra griega para el ámbar es el electró n, de ella se deriva las palabras electricidad, electró n y electró nica. No tó la fuerza de atracció n entre tro zo s de una ro ca magnética natural llamada piedra de imán que se enco ntró en un lugar llamado Magnesia, de cuyo no mbre se derivan las palabras magneto y magnetismo .
En 1600 d.C., aparece el primer estudio científico de lo s fenó meno s eléctrico s, que so n las investigacio nes del médico británico , William G ilbert (1544-1603) de Inglaterra, quien realizó lo s primero s experimento s sistemático s acerca de lo s fenó meno s eléctrico s y magnético s describiéndo lo s en su libro “DE MAG NETE”. Inventó el electro sco pio para medir lo s efecto s electro stático s, también fue el primero en reco no cer que la Tierra era un gigantesco imán, 82
Anexo A
pro po rcio nando una nueva visió n dentro de lo s principio s de la brújula y la aguja o brújula de inclinació n.
La primera máquina para pro ducir una carga eléctrica fue descrita en 1672 po r el físico alemán O tto Vo n G uericke (1602–86). Estaba fo rmada po r una esfera de azufre mo vida po r una manivela, so bre la que se inducía una carga cuando se apo yaba la mano so bre ella. En 1729, el inglés Stephen G ray (1666-1736) descubrió la manera de transmitir electricidad po r fro tamiento de varillas de vidrio .
En 1745, Pieter van Musschenbro ek y Ewald G eo rg vo n Kleist descubren, casi simultáneamente, el co ndensado r más antiguo , la bo tella de Leyden.
En 1750 Benjamín Franklin (1706-1790) científico estado unidense, estableció la ley de la co nservació n de la carga en experimento s hecho s co n electricidad, que co ndujero n a su invenció n del pararrayo s determinando que existían cargas po sitivas y negativas.
En 1766 el químico británico Jo seph Priestley (1733-1804) demo stró experimentalmente la ley de que la fuerza entre cargas eléctricas es inversamente pro po rcio nal al cuadrado de la distancia entre las cargas. Priestley también demo stró que una carga eléctrica se distribuye unifo rmemente so bre la superficie de una esfera metálica hueca, y que en el interio r de una esfera así no existen cargas ni campo s eléctrico s.
El francés Charles Co ulo mb (1736- 1806), enco ntró en 1785 la fo rma de medir la electricidad y el magnetismo . Finalmente en 1795 el físico italiano Alessandro Vo lta (1745-1827) co nsiguió pro ducir y almacenar electricidad. La unidad de po tencial eléctrico , el vo ltio , recibe este no mbre en su ho no r.
En 1819 el físico danés Hans Christian O ersted (1777-1851), descubrió la relació n entre la electricidad y el magnetismo (electro magnetismo ), cuando to davía se creía que eran do s fenó meno s distinto s. Estableció po r primera vez que la co rriente eléctrica no circula so la po r un alambre, sino que va aco mpañada de un campo invisible de fuerzas magnéticas. Durante este perio do Karl Friedrich G auss
Anexo A
(1777-1855), fo rmuló el teo rema de la divergencia relacio nando un vo lumen y su superficie.
André-Marie Ampère (1775-1836) amplió las o bservacio nes de O ersted, inventando la bo bina de so leno ide para pro ducir campo s magnético s. También fo rmulando co rrectamente la teo ría de que lo s áto mo s de un imán se magnetizan po r medio de co rrientes eléctricas muy pequeñas que circulan en ello s.
En 1827, el alemán G eo rg Simo n O hm (1787-1854) demuestra a través de sus experimento s que existe una relació n simple entre la resistencia, la co rriente y el vo ltaje. La ley que describe esta relació n lleva su no mbre.
Michael Faraday (1791-1867) en 1821 realizó impo rtantes co ntribucio nes al estudio de la electricidad y el magnetismo . Descubrió que al mo ver un alambre en un campo magnético se genera una co rriente (inducció n electro magnética). Este descubrimiento co ntribuyó al desarro llo de las ecuacio nes de Maxwell y llevó a la invenció n del generado r/ mo to r eléctrico . Mientras que O ersted enco ntró que la electricidad po día pro ducir magnetismo , Faraday descubrió que el magnetismo po día pro ducir electricidad.
James Clerk Maxwell (1831-1879), pro feso r de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, estableció la interdependencia de la electricidad y el magnetismo . En 1873 publicó la primera teo ría unificada de electricidad y magnetismo . Po stuló que la luz era de naturaleza electro magnética y que la radiació n electro magnética de o tras lo ngitudes de o nda debía ser po sible. Las ecuacio nes de Maxwell so n de gran impo rtancia y junto co n co ndicio nes en la fro ntera de co ntinuidad y o tras relacio nes auxiliares so n la base del electro magnetismo mo derno .
El pro feso r alemán Heinrich Rudo lf Hertz (1857-1894), pro bó que la electricidad se puede transmitir en o ndas electro magnéticas. En 1888 Hertz generó estas o ndas electro magnéticas utilizando un circuito eléctrico y pro bó que estas o ndas se transmiten po r el aire al detectarlas mediante un circuito similar lo calizado a cierta distancia. Demo stró que las o ndas electro magnéticas, excepto po r la diferencia en la lo ngitud de o nda, la po larizació n, la reflexió n y la refracció n de las o ndas de radio eran idénticas a las de la luz.
Anexo A
En 1895 el italiano G uglielmo Marco ni (1874-1937) adaptó el sistema de chispa de hertz para enviar mensajes a través del espacio . Aunque Marco ni es co nsiderado co mo el invento r del radio , cabe mencio nar que el austriaco Niko la Tesla (1856-1943), ingeniero eléctrico , en 1893 realiza sus primero s experimento s co n co rrientes eléctricas de alta frecuencia, la primer demo stració n de la co municació n inalámbrica y en sus artículo s describe en detalle su primer aparato de radio , similar al presentado po r Marco ni en 1895.
A.1.2 La Electró nica
En 1879, Tho mas Alva Ediso n exhibe públicamente su bulbo de luz incandescente eléctrico . Este tubo empleaba un filamento co nducto r mo ntado en un bulbo de vidrio al que se le extraía el aire dejando un vacío . Al pasar electricidad a través del filamento éste se calentaba lo suficiente para estar incandescente y radiar luz, el vacío prevenía que el filamento se o xidara y se quemara. En 1883 Ediso n descubre que po día detectar electro nes fluyendo en el vacío del filamento lumino so a una placa metálica mo ntada dentro del bulbo , este descubrimiento será llamado el Efecto Ediso n.
En 1904 el científico británico Jo hn Ambro se Fleming, basándo se en el efecto Ediso n, desarro lla un tubo al vacío de do s elemento s llamado dio do , que co nvierte co rriente alterna en co rriente directa.
En 1906 el invento r americano Lee de Fo rest intro duce un tercer electro do llamado “parrilla” dentro del tubo al vacío . El trio do resultante será utilizado co mo amplificado r y co mo co nmutado r, y mucho s de lo s primero s radio transmiso res lo utilizarán. El trio do hizo po sible la co lo cació n de repetido res a lo largo de las líneas de transmisió n para amplificar las señales. El tubo de vacío llevaría de lleno a la era de las teleco municacio nes.
Lo s tres invento res del transisto r (“transfer resisto r”) fuero n Jo hn Bardeen, Walter Brattain, y William Sho ckley, quienes trabajaban en lo s labo rato rio s Bell en New Jersey. In 1939, Brattain y Sho ckley iniciaro n el trabajo de reemplazo de lo s bulbo s electró nico s a base del elemento químico germanio , un semico nducto r, pero fue hasta 1947 que lo lo graro n. Co n este invento se inició una aso mbro sa carrera po r la miniaturizació n del equipo transmiso r y recepto r de
Anexo A
teleco municacio nes. Sus características de no emisió n de calo r y bajo s requerimiento s de energía, permitiero n abrir el camino a sistemas telefó nico s co mpacto s y eficientes.
La electró nica se transfo rmó realmente en micro electró nica co n la creació n del circuito integrado , cuyo pro pó sito principal es la integració n a gran escala. Aunque fue hasta 1958 que Jack Kilby (1923- ) trabajando para Texas Instruments, tuvo éxito en la fabricació n de vario s co mpo nentes en una so la pieza de semico nducto r.
La densidad y capacidad de lo s circuito s ha venido multiplicándo se de manera exo rbitante. A inicio s de lo s año s sesenta se co nsiguió integrar do ce circuito s (pequeña escala) en una pastilla o chip de silicio ; para finales de esa década fuero n 100 (media escala); a principio s de lo s setenta se dio la integració n a gran escala co n 1000; y, a fines de esa década se co lo caro n 50 mil circuito s ló gico s llamado s digitales que so n usado s en lo s o rdenado res o co mputado ras. Es maravillo so co nstatar que si bien es cierto que para 1987 un circuito co ntenía más de un milló n de transisto res (en co mparació n de uno en 1959).
En 1994, la aso ciació n de industrias de semico nducto res en lo s E.U.A. publicó un estudio del futuro de la tecno lo gía CMO S de silicó n hasta el año 2010. Año Tamaño (Micro nes) Co mpuertas/ Chip Tamaño del chip (mm2) Número de entrada/ salida 1995 0.35 800k 400 750 1998 0.25 2M 600 1500 2001 0.18 5M 800 2000 2004 0.12 10M 1000 3500 2007 0.1 20M 1250 5000
Tabla A.1. Desarro llo de la Tecno lo gía CMO S
Así co mo el impacto de la densidad VLSI en la capacidad de memo ria de lo s Chips, cada generació n ha visto la sucesiva cuadruplicació n de la capacidad de memo ria del chip, po r ejemplo : reduciendo el tamaño de la celda a una tercera parte e incrementando el tamaño del chip de memo ria en un medio . El pro greso de la memo ria DRAM se muestra a co ntinuació n:
Anexo A
Año 1980 1990 2000 2010
Capacidad (Mbits) 0.1 5 103
105 Tamaño futuro (micro n) 1-2 0.7-0.8 0.15-0.2 0.01
Tabla A.2. Pro greso de la memo ria DRAM
A.1.3 La Fibra Ó ptica
Uno de lo s medio s de transmisió n más utilizado s ho y en día es la Fibra Ó ptica, po r lo que brevemente veremo s qué es y su evo lució n a través de la histo ria.
Las fibras ó pticas so n guías de luz co n un gro so r del tamaño de un cabello humano , po seen capacidad de transmisió n a grandes distancias co n po ca pérdida de intensidad en la señal y transpo rtan señales impresas en un haz de luz dirigida, en vez de utilizar señales eléctricas po r cables metálico s. Su capacidad multiplica la del cable de co bre, pues para una llamada telefó nica se necesitan do s cables de co bre, pero un par de fibras ó pticas pueden realizar casi 2 mil llamadas simultáneamente. Su alta capacidad de co nducció n no se pierde po r curvas o to rsio nes, po r lo que se utiliza para tender desde redes interurbanas hasta transo céanicas.
La Evo lució n de las Fibras Ó pticas es la siguiente:
Año País No mbre Avance Técnico
1621 Ho landa Willebro d Snellius Leyes de Snell
1870 Inglaterra Jo hn Tyndall Reco rrido curvilíneo de la luz 1873 Inglaterra James C. Maxwell Pro pagació n de las o ndas EM 1880 EUA Alexander G raham
Bell
Fo tó fo no
1897 Inglaterra Raleygh Estudio so bre guías de o nda y Retro difusió n
Tabla A.3. La evo lució n de la Fibra Ó ptica
Anexo A
Año País No mbre Avance Técnico
1927 UK, EUA Baird y Hawse Transmisió n de luz a po ca distancia po r fibras de vidrio
1953 Inglaterra Narinder Kapany Inventa el co ncepto de la FIBRA Ó PTICA
1960 EUA Theo do re H. Maiman Invenció n del Rayo Láser
1962 EUA Ro bert N. Hall Desarro llo del dio do Láser de Inyecció n
1966 Inglaterra Charles Kao y G .Z. Ho ckham
Sugiriero n las fibras ó pticas para teleco municacio nes
1970 EUA Ro bert Maurer Fibra Unimo do de silicio do pado de 20 dB/ Km
1970 EUA Laser y LED pequeño s, G aAs a 950 nm
1971 EUA C.A.Burrus y Miller O btenció n del LED de Emisió n de Superficie AlG aAs (800-900 nm, larga vida)
1971 Japó n Dio do Láser de Inyecció n (ILD) 1972 EUA Maurer, Keck y
Schultz
Fibra Multimo do
1973 EUA Co rning G lass Wo rks Fibras ó pticas de AlG aAs co n 4dB/ Km, 800 a 850 nm, O CVD 1973 EUA Marina de guerra Instalació n de un teléfo no co n
fibra ó ptica a bo rdo del USS ”Little Ro ck”
1974 EUA Labo rato rio s Bell Fibra Ó ptica MCVD de SiO 2 do pada de G e
1975 Dispersió n mínima a 1300 nm en fibras de SiO 2
1976 Japó n Masaharu Ho riguchi, (labo rato rio s Ibaraki NTT) Hiro shi O sanai (Fujikura Cable)
Primera fibra ó ptica de baja pérdida (0.47 dB/ Km,1200 nm)
Tabla A.4. La evo lució n de la Fibra Ó ptica (Co ntinuació n)
Anexo A
Año País No mbre Avance Técnico
1976 Empalme de fibra ó ptica mediante arco eléctrico
1977 Japó n NTT Ibaraki Labs Méto do VAD para fabricació n de fibras ó pticas
1977 EUA Armada de EEUU Primer enlace de dato s co n fibra ó ptica 2 Km a 20 Mbps entre una Estació n Terrena y centro de pro cesamiento
1977 EUA AT&T Y G TE Red Lo cal telefó nica de fibra ó ptica en Chicago
1977 Inglaterra Enlace de 9 Km a 140 Mbps en Red Telegráfica
1978 Japó n NTT Ibaraki Labs ILD, 1270 nm
1979 Japó n NTT Ibaraki Labs Enlace co n fibras Unimo do a 1550 nm, 0.2 dB/ Km
1980 EUA AT&T Primera red de fibra ó ptica de larga distancia entre Bo sto n y Richmo nd
1981 Inglaterra Beales Dispersió n ≤ 4 ps/ (nm-Km) en fibras unimo do
1982 EUA Jet Pro pulsio n Labs Instalació n de fibra ó ptica unimo do en Pasadena CA.
1982 Japó n Fujitsu Sistema de 405 Mbps de 30 Km co n fibra unimo do
1983 EUA Co ntinental Primer enlace de larga distancia sin repetido res de 36.8 Km Telepho ne Co . NY
Tabla A.5. La evo lució n de la Fibra Ó ptica (Co ntinuació n) La fibra Ó ptica en México
1974 Intro ducció n en México de la fibra ó ptica po r el fabricante de cables mexicano Co ndumex.
1982 Entra en o peració n un enlace entre Victo ria y Peralvillo , Ciudad de México de 6 Km, transmitiendo en 34 y 140 Mbps.
Anexo A
1985 Enlaces co n cable de fibra ó ptica entre las centrales de larga distancia de la Ciudad de México , co n 40 Km de cable en to tal.
1985 Se hace el primer enlace de larga distancia en México , entre las centrales de la ciudad de Cuautitlán y el “Centro Telefó nico San Juan” de la Ciudad de México (Co n equipo de 1300 nm y fibra ó ptica unimo do estándar), co n una lo ngitud de 40 Km.
A.2 El Telégrafo
A lo largo de la histo ria el ho mbre ha utilizado bandero las, co lumnas de humo , reflejo s ó ptico s y o tro s medio s para la co municació n marítima y terrestre. Antes de que se usara la electricidad llegaro n a co nstruirse extensas redes no eléctricas. Una de ellas fue la que unía a París y Lille en Francia, co n 5 mil kiló metro s de reco rrido y 534 estacio nes. Era una red telegráfica basada en principio s de la ó ptica, co nsistente en una serie de mástiles elevado s, pro visto s en su extremo superio r de brazo s de madera mo vibles, y cuyas po sicio nes, visibles desde lo s mástiles vecino s, po dían co mbinarse fo rmando ángulo s variado s entre sí para representar to das las letras del alfabeto .
En 1754 G eo rges L. Lesage puso a prueba en G inebra un sistema co mpuesto de 24 hilo s aislado s, do nde cada hilo representaba una letra del alfabeto y terminaba en la estació n recepto ra, lo grando enviar mensajes, aunque co n eno rmes dificultades.
En 1795 el médico barcelo nés Francisco Salvá teo rizó so bre una línea telegráfica de un so lo hilo que po dría ser aislado y tendido a través del o céano do nde el agua po dría actuar co mo hilo co nducto r de reto rno . El mismo Salvá ideó un telégrafo eléctrico co n hilo s co nducto res y lo gró transmitir despacho s mediante descargas de un co ndensado r.
Se reco no ce a lo s alemanes Carl G auss y Wilhelm Weber co mo lo s creado res, en 1833, del primer sistema telegráfico electro magnético viable. En Inglaterra William F. Co o ke y Charles Wheatsto ne desarro llaro n un sistema telegráfico que se co mpo nía po r un tablero co n cinco llaves, una para cada una de las cinco agujas del telégrafo . Cada llave po día atraer co rriente a un circuito y de ese mo do pro vo car que la aguja co rrespo ndiente girara y pusiera una letra del alfabeto . Co o ke y Wheatsto ne fo rmaro n una Aso ciació n legal y en junio de 1837 recibiero n una patente para su telégrafo , que se co nvertiría en el más 90
Anexo A
grande medio de co municació n de larga distancia de Inglaterra, mucho s año s antes de que Mo rse lo hiciera en Estado s unido s.
En el mismo año de 1837 el físico y artista no rteamericano Samuel Mo rse inventó un telégrafo eléctrico y un có digo de signo s o alfabeto co nvencio nal en el que las letras están representadas po r co mbinacio nes de rayas y punto s y que po r emisio nes alternadas de una co rriente eléctrica se grababan en el extremo o puesto de un co nducto r metálico . Co n ello , el envío de mensajes se hizo sistemático , fluido y al alcance del público .
En México , la primera línea telegráfica entró en funcio namiento el 5 de no viembre de 1851. Co municaba la ciudad de México co n el po blado de No palucan, Puebla. Esta línea, po r dispo sicio nes o ficiales se extendió hasta Veracruz en 1852.
Al siguiente año se terminó o tra línea que co municó a la ciudad de México co n G uadalajara, pasando po r Leó n, G uanajuato . En 1854 las líneas tendidas cubrían una distancia de 608 kiló metro s, atendidas po r 6 o ficinas en las ciudades de México , O rizaba, Jalapa, Veracruz, G uanajuato y Leó n.
En México , po r decreto del 10 de mayo de 1849, se le o to rgó a Juan de la G ranja la primera co ncesió n para que estableciera lo s primero s telégrafo s.
En 1878 se creó la Direcció n G eneral de Telégrafo s Nacio nales co n el pro pó sito de hacer más eficiente el servicio , rehabilitar la red y fo mentar la co nstrucció n y tendido de nuevo s hilo s. Al año siguiente, se o to rgó una co ncesió n a varias co mpañías no rteamericanas, que po sterio rmente pasaro n a fo rmar la Western Unio n, para la explo tació n de ese servicio . Durante 69 año s, desde 1881, el servicio telegráfico internacio nal mexicano - co n excepció n del que se realizaba po r la vía radio telegráfica- estuvo co ncesio nado a la Co mpañía Telegráfica Mexicana, subsidiaria de la Western Unio n Telegraph Co . de Estado s Unido s.
En 1946 co rrespo ndía hacer la denuncia pública del co ntrato po r haber expirado el término de la última reno vació n; sin embargo , no fue hecha ya que el país no estaba en co ndicio nes de abso rber el servicio que
Anexo A
manejaba dicha empresa, po r lo que la Co mpañía Telegráfica Mexicana (CTM) siguió funcio nando sin necesidad de fo rmalidad alguna. Hasta junio de 1948 se hizo la denuncia o ficial del co ntrato y a