Banda ancha

Una llamada multimedia puede transmitir audio, datos, imágenes fijas o vídeo en movimiento completo , o cualquier combinación de estos medios. Cada medio tiene diferentes exigencias en cuanto a la calidad de la comunicación, tales como:

• requisito de ancho de banda ,
• latencia de la señal dentro de la red y
• fidelidad de la señal al ser entregada por la red.

El contenido informativo de cada medio puede afectar la información generada por otros medios. Por ejemplo, la voz podría transcribirse a datos mediante reconocimiento de voz, y los comandos de datos podrían controlar la forma en que se presentan la voz y el video. Estas interacciones ocurren con mayor frecuencia en los terminales de comunicación, pero también pueden ocurrir dentro de la red. ^{[ 3 ] [ 7 ]}

Las llamadas de voz tradicionales son predominantemente entre dos participantes y requieren una conexión punto a punto utilizando únicamente el medio de voz. Para acceder a información gráfica en una base de datos remota, se requiere una conexión punto a punto que envíe consultas de baja tasa de bits a la base de datos y vídeo de alta tasa de bits desde la misma. Las aplicaciones de vídeo de entretenimiento son en gran medida conexiones punto a multipunto, que requieren una comunicación unidireccional de vídeo y audio en movimiento completo desde la fuente del programa hasta los espectadores. Las videoconferencias implican conexiones entre múltiples participantes, comunicando voz, vídeo y datos. Por lo tanto, ofrecer servicios futuros requiere una gestión flexible de la conexión y las solicitudes de medios de una llamada de comunicación multimedia multipunto. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Una red de servicio multivelocidad es aquella que asigna de forma flexible la capacidad de transmisión a las conexiones. Una red multimedia debe admitir una amplia gama de velocidades de bits requeridas por las conexiones, no solo porque existen muchos medios de comunicación, sino también porque un medio de comunicación puede codificarse mediante algoritmos con diferentes velocidades de bits. Por ejemplo, las señales de audio pueden codificarse con velocidades de bits que van desde menos de 1  kbit/s hasta cientos de  kbit/s, utilizando diferentes algoritmos de codificación con una amplia gama de complejidad y calidad de reproducción de audio. De manera similar, las señales de vídeo de movimiento completo pueden codificarse con velocidades de bits que van desde menos de 1  Mbit/s hasta cientos de  Mbit/s. Por lo tanto, una red que transporta señales de vídeo y audio puede tener que integrar tráfico con una gama muy amplia de velocidades de bits. ^{[ 7 ] [ 9 ]}

En telecomunicaciones , un método de señalización de banda ancha es aquel que maneja un amplio rango de frecuencias. El término "banda ancha" es relativo y se entiende según su contexto. Cuanto mayor sea el ancho de banda de un canal, mayor será su capacidad de transmisión de datos, manteniendo la misma calidad de canal.

En la radio , por ejemplo, una banda muy estrecha transmite el código Morse , una banda más amplia transmite la voz y una banda aún más amplia transmite la música sin perder las altas frecuencias de audio necesarias para una reproducción de sonido realista . Esta banda ancha suele dividirse en canales o rangos de frecuencia mediante técnicas de paso de banda para permitir la multiplexación por división de frecuencia en lugar de enviar una señal de mayor calidad.

En comunicaciones de datos, un módem de 56k transmitirá una velocidad de datos de 56 kilobits por segundo (kbit/s) a través de una línea telefónica de 4 kilohercios de ancho (banda estrecha o banda de voz ). A finales de la década de 1980, la Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha (B-ISDN) utilizó el término para referirse a un amplio rango de velocidades de bits , independientemente de los detalles de modulación física. ^{[ 10 ]} Las diversas formas de servicios de línea de abonado digital (DSL) son de banda ancha en el sentido de que la información digital se envía a través de múltiples canales. Cada canal está en una frecuencia más alta que el canal de voz de banda base , por lo que puede soportar el servicio telefónico convencional en un solo par de cables al mismo tiempo. ^{[ 11 ]} Sin embargo, cuando esa misma línea se convierte en un cable de par trenzado sin carga (sin filtros telefónicos), se convierte en un ancho de banda de cientos de kilohercios (banda ancha) y puede transportar hasta 100 megabits por segundo utilizando técnicas de línea de abonado digital de muy alta velocidad de bits ( VDSL o VHDSL). ^{[ 12 ]}

Las redes modernas deben transportar tráfico integrado compuesto de voz, vídeo y datos. La Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha (B-ISDN) fue diseñada para estas necesidades. ^{[ 13 ]} Los tipos de tráfico admitidos por una red de banda ancha se pueden clasificar según tres características: ^{[ 14 ]}

• El ancho de banda es la cantidad de capacidad de red necesaria para soportar una conexión.
• La latencia es el tiempo de retardo asociado a una conexión. Solicitar una baja latencia en el perfil de calidad de servicio (QoS) implica que las celdas deben viajar rápidamente de un punto a otro de la red.
• La variación del retardo celular (VRC) es el rango de retardos que experimenta cada grupo de células asociadas. Una baja variación del retardo celular significa que un grupo de células debe viajar a través de la red sin separarse demasiado entre sí.

Las redes celulares utilizan diversos estándares para la transmisión de datos, incluido el 5G , que puede soportar un millón de dispositivos independientes por kilómetro cuadrado.

En la Tabla 1 se resumen los tipos de tráfico que se encuentran en una red de banda ancha (con ejemplos) y sus respectivos requisitos.

Muchas redes informáticas utilizan un código de línea simple para transmitir un tipo de señal utilizando todo el ancho de banda del medio mediante su banda base (desde cero hasta la frecuencia más alta necesaria). La mayoría de las versiones de la popular familia Ethernet reciben nombres, como el 10BASE5 original de la década de 1980 , para indicar esto. Las redes que utilizan módems de cable en la infraestructura estándar de televisión por cable se denominan de banda ancha para indicar el amplio rango de frecuencias que pueden incluir múltiples usuarios de datos, así como canales de televisión tradicionales en el mismo cable. Los sistemas de banda ancha suelen utilizar una frecuencia de radio modulada diferente por la señal de datos para cada banda. ^{[ 15 ]}

El ancho de banda total del medio es mayor que el ancho de banda de cualquier canal. ^{[ 16 ]}

La variante de banda ancha 10BROAD36 de Ethernet se estandarizó en 1985, pero no tuvo éxito comercial. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

El estándar DOCSIS estuvo disponible para los consumidores a finales de la década de 1990 para proporcionar acceso a Internet a los clientes residenciales de televisión por cable. La situación se complicó aún más por el hecho de que el estándar 10PASS-TS para Ethernet, ratificado en 2008, utilizaba tecnología DSL, y tanto los módems de cable como los de DSL suelen tener conectores Ethernet.

Una antena de televisión puede describirse como de "banda ancha" porque es capaz de recibir una amplia gama de canales, mientras que, por ejemplo, una antena de VHF baja es de "banda estrecha" ya que solo recibe de 1 a 5 canales. La norma federal estadounidense FS-1037C define "banda ancha" como sinónimo de banda ancha . ^{[ 19 ]} "Banda ancha" en la distribución de vídeo analógico se utiliza tradicionalmente para referirse a sistemas como la televisión por cable , donde los canales individuales se modulan en portadoras a frecuencias fijas. ^{[ 20 ]} En este contexto, banda base es el antónimo del término , que se refiere a un solo canal de vídeo analógico, normalmente en forma compuesta con audio de banda base separado . ^{[ 21 ]} El acto de demodular convierte el vídeo de banda ancha en vídeo de banda base. La fibra óptica permite que la señal se transmita más lejos sin repetirse. Las compañías de cable utilizan un sistema híbrido que utiliza fibra para transmitir la señal a los vecindarios y luego cambia la señal de luz a radiofrecuencia para transmitirla a través de cable coaxial a los hogares. Hacer esto reduce el uso de tener múltiples cabeceras. Un centro de control recopila toda la información de las redes de cable locales y los canales de películas, y luego la introduce en el sistema.

Sin embargo, en el contexto de la transmisión de vídeo por Internet, «vídeo de banda ancha» ha llegado a significar archivos de vídeo con tasas de bits lo suficientemente altas como para requerir acceso a Internet de banda ancha para su visualización. «Vídeo de banda ancha» también se utiliza a veces para describir el vídeo IPTV bajo demanda . ^{[ 22 ]}

Las líneas eléctricas también se han utilizado para diversos tipos de comunicación de datos . Si bien algunos sistemas de control remoto se basan en señalización de banda estrecha , los sistemas modernos de alta velocidad utilizan señalización de banda ancha para lograr velocidades de datos muy elevadas. Un ejemplo es el estándar ITU-T G.hn , que permite crear una red de área local de hasta 1 Gigabit/s (considerada de alta velocidad desde 2014) utilizando el cableado doméstico y empresarial existente (incluidas las líneas eléctricas, pero también las líneas telefónicas y los cables coaxiales ).

En 2014, investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea realizaron avances en la creación de instrumentos ópticos de banda ancha ultradelgados . ^{[ 23 ]}

Diversos organismos reguladores nacionales e internacionales clasifican las conexiones de banda ancha según la velocidad de carga y descarga, expresada en Mbit/s ( megabits por segundo ).

En Australia, la Comisión Australiana de Competencia y Consumo también exige a los proveedores de servicios de Internet que indiquen la velocidad durante la noche y las horas pico. ^{[ 44 ]}

Históricamente, el ancho de banda se ha distribuido de forma muy desigual a nivel mundial, con una creciente concentración en la era digital. Históricamente, solo 10 países han albergado entre el 70 % y el 75 % de la capacidad global de telecomunicaciones (véase el gráfico circular de la derecha). ^{[ 45 ]} En 2014, solo tres países (China, Estados Unidos y Japón) albergaban el 50 % del potencial de ancho de banda de telecomunicaciones instalado a nivel mundial. Estados Unidos perdió su liderazgo mundial en términos de ancho de banda instalado en 2011, siendo reemplazado por China, que albergaba más del doble de potencial de ancho de banda nacional en 2014 (29 % frente al 13 % del total mundial). ^{[ 45 ]}