Telefonía Celular

Enviado por Jorge Isi

Partes: 1, 2

Los teléfonos celulares han revolucionado el
área de las comunicaciones, redefiniendo cómo
percibimos las comunicaciones de voz. Tradicionalmente, los
teléfonos celulares se mantuvieron fuera del alcance
de la mayoría de los consumidores debido a los altos
costos
involucrados.
Como resultado, las compañías
proveedoras de servicios
invirtieron tiempo y
recursos
en encontrar nuevos sistemas
de mayor capacidad, y por ende, menor costo. Los
sistemas celulares se están beneficiando de estas
investigaciones y han comenzado a
desarrollarse como productos
de consumo
masivo.
La telefonía celular es un sistema de
comunicación telefónica
totalmente inalámbrica. Durante el desarrollo
de este trabajo,
se verá, como los sonidos se convierten en señales electromagnéticas, que
viajan a través del aire, siendo
recibidas y transformadas nuevamente en mensajes. A su vez,
se especificarán y se compararán las diferentes
tecnologías que se utilizan en dicho proceso.
¿Cuáles son las tecnologías que se
utilizan actualmente en las comunicaciones
inalámbricas? ¿Qué tendencias se pueden
observar en cuanto al desarrollo de las mismas?
Inicialmente los celulares eran analógicos.
Se evaluarán las razones por la cual hubo una
necesaria migración de estos sistemas a sistema
digital.
La nueva revolución que implementa el uso
social de celulares genera ventajas y al
mismo tiempo desventajas. La accesibilidad al nuevo medio de
comunicación, en un fuerte aumento en los
últimos años, propone un contacto constante
entre los ciudadanos. En este punto surge el dilema o las
distintas interpretaciones sobre si el nuevo método comunicativo es positivo o
negativo.
El aumento masivo del uso de celulares en la
sociedad,
nos ha llevado a reflexionar acerca de los nuevos
comportamientos que existen en las personas: nos interesa
realmente saber cuál es el impacto de los celulares en
las personas. De esta manera generamos diversas hipótesis, interrogantes que iremos
desarrollando y respondiendo a lo largo del trabajo. Se
apuntará a la interacción del usuario con el celular
y a través del mismo con la sociedad.
Si tomamos en cuenta sólo el aspecto
utilitario del celular ¿La gente lo usa solamente para
realizar llamados o por las funciones
adicionales que posee? ¿Tener celular es una
cuestión de costumbre, de necesidad, o simplemente de
estar más a la moda?
¿Se ha generado una adicción a los
celulares?
También se verán los efectos que las
radiaciones pueden provocar en la salud. Veremos que tipo
de enfermedades pueden causar. ¿Es verdad
que los celulares pueden provocar cáncer?
¿Qué precauciones deberíamos tener si
poseemos un celular?
Introducción
2. Reseña
  histórica
Historia

A los efectos de mostrar la evolución de la telefonía móvil en la historia se procederá
a describir una breve reseña que muestra el avance
de la misma:

1843 – Un talentoso químico de
nombre Michael Faraday comenzó un profundo estudio sobre
la posible conducción de electricidad del
espacio. Faraday expuso sus grandes avances respecto a la
tecnología
del siglo anterior, lo que ayudó en forma incalculable en
el desarrollo de la telefonía celular.

Faraday

1876 – El teléfono es inventado por Alexander Graham
Bell.

1894 – Si bien la
comunicación inalámbrica tiene sus
raíces en la invención del radio por Nikolai
Tesla en la década de 1880, formalmente fue presentado en
1894 por un joven italiano llamado Guglielmo Marconi.

1947 – Fue un gran año para lo que
sería la industria de
la telefonía celular. En ese año los
científicos desarrollaron las ideas que permitían
el uso de teléfonos móviles usando "células"
que identificaran un usuario en cualquier punto desde donde se
efectuara la llamada. Sin embargo, la limitada tecnología
del momento obligó a desarrollos posteriores.

1949 – En la época predecesora a los
teléfonos celulares, la gente que realmente necesitaba
comunicación móvil tenía que confiar en el
uso de radio-teléfonos en sus autos. En el
sistema radio-telefónico, existía sólo una
antena central por cada ciudad, y unos pocos canales disponibles
en la torre.

Esta antena central significaba que el teléfono
en el vehículo requeriría una antena poderosa, lo
suficientemente poderosa para transmitir a 50 ó 60 kms de
distancia. Estos también significaba que no muchas
personas podrí aún usar los
radio-teléfonos– simplemente no existían
suficientes canales para conectar.

En este año se autorizaron en EEUU seis canales
móviles adicionales a las portadoras de radio comunes, las
cuales definieron como compañías que no
proporcionan un servicio
telefónico de línea alámbrica
pública, pero si se interconectan a la red telefónica
pública y proporcionan un servicio de teléfono
inalámbrico equivalente. Luego se incrementó el
número de canales de 6 a 11, reduciendo el ancho e banda a
30 Khz. y espaciando los nuevos canales entre los
viejos.

1964 – Hasta la fecha, los sistemas de
telefonía móvil operaban sólo en el modo
manual; un
operador del teléfono móvil especial manejaba cada
llamada, desde y hacia cada unidad móvil. En 1964, los
sistemas selectores de canales automáticos fueron
colocados en servicio para los sistemas de telefonía
móvil. Esto eliminó la necesidad de la
operación oprimir-para-hablar (push-to-talk) y les
permitía a los clientes marcar
directamente sus llamadas, sin la ayuda de una
operadora.

El MTS (Sistema de Telefonía Móvil) usa
los canales de radio de FM para establecer enlaces de
comunicación, entre los teléfonos móviles y
los transceptores de estación de base centrales, los
cuales se enlazan al intercambio de teléfono local por
medio de las líneas telefónicas metálicas
normales. Los sistemas MTS sirven a un área de
aproximadamente 60 Km. a la redonda y cada canal opera
similarmente a una línea compartida. Cada canal puede
asignarse a varios suscriptores, pero sólo un suscriptor
puede utilizarlo a la vez. Si el canal preasignado está
ocupado, el suscriptor debe esperar hasta que se desocupe, antes
de hacer o recibir una llamada.

1971 – La demanda
creciente en el espectro de frecuencia de telefonía
móvil saturado impulsó a buscar un modo de
proporcionar una eficiencia del
espectro de frecuencia mayor. En este año, AT&T hizo
una propuesta sobre la posibilidad técnica de proporcionar
respuesta a lo anterior. Se comenzaba a delinear el principio de
la radio
celular.

-En este mismo año en Finlandia se lanza la
primera red pública exitosa de telefonía
móvil, llamada la red ARP. Dicha red es vista como la
Generación 0 (0G), estando apenas por encima de redes propietarias y redes
de cobertura local. Detalles de la tecnología usada en el
momento se detallan en la siguiente sección.

1973 – El Dr. Martin Cooper es considerado
el inventor del primer teléfono portátil.
Considerado como "el padre de la telefonía celular";
siendo gerente
general de sistemas de Motorola realizó una llamada a sus
competidores de AT&T desde su teléfono celular,
transformándose en la primera persona en
hacerlo.

Martin Cooper con su Motorola
DynaTAC

1977 – Los teléfonos celulares se
hacen públicos, dando comienzo las pruebas en el
mercado. La
ciudad de Chicago fue la primera en comenzar con 2000 clientes.
Eventualmente otras líneas de prueba aparecieron en
Washington D.C. y Baltimore.

1979 – Si bien los Americanos eran los
pioneros en la tecnología, los primeros sistemas
comerciales aparecieron en Tokio, Japón
por la compañía NTT, en 1979.

1983 – Chicago, Washington D.C. y Baltimore
son los escenarios de los primeros lanzamientos de sistemas
comerciales de telefonía celular en Estados
Unidos.

1983 – La AMPS (Sistema Avanzado de
Telefonía Móvil) es lanzada usando frecuencias de
banda desde 800 MHz. hasta 900 MHz y de 30 Khz. de ancho de banda
para cada canal como un sistema totalmente automatizado de
servicio telefónico. Es el primer estándar en
telefonía celular en el mundo.

1986 – Con ese punto de partida, en varios
países se diseminó la telefonía celular como
una alternativa a la telefonía convencional
inalámbrica. Para 1986 los usuarios de telefonía
celular llegan a los 2 millones sólo en Estados
Unidos.

Debido a esta gran aceptación, el servicio
comenzó a saturarse rápidamente, creándose
así la necesidad de desarrollar e implantar otras formas
de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas
analógicos a digitales, con el objeto de darle cabida a
más usuarios

1987 – La Industria llega a los 1000
millones de dólares en ganancias.

1988 – Este año cambió muchas
de las tecnologías típicas del pasado. Se crea un
nuevo estándar, el TDMA Interim Standard 54, el cual es
oficializado en 1991.

– Motorola introduce el teléfono
móvil DynaTAC, el primer radioteléfono puramente
"móvil". El teléfono, apodado "el ladrillo",
tenía una hora de tiempo de conversación y ocho
horas de tiempo en modo en espera.

1996 – Bell Atlantic Mobile lanza la
primera red comercial CDMA en los Estados Unidos.

1997 – Los usuarios de la industria
inalámbrica —celular, PCS y ESMR— superan los
50 millones.

– Entra en uso la red digital e
inalámbrica de voz y datos
(2G)

13 de Octubre de 2003 – 20° Aniversario
de las Comunicaciones Inalámbricas Comerciales.

Presente en Estados Unidos, América
Latina y Asia:

Más de 182 millones de Americanos son usuarios
de telefonía móvil.
200,000 es el número de veces por día
en las que alguien llama por ayuda desde un teléfono
móvil.
En América
Latina 37 de cada cien habitantes son abonados de la
telefonía móvil. Esto determina unos 190 millones
de usuarios de la telefonía móvil, contra 88
millones de la telefonía fija.
El crecimiento experimentado por la telefonía
móvil en el Caribe entre 1997 y 2003 fue del 25%, dos
veces y media más que el crecimiento de la
telefonía fija.
En cuanto a tecnología, en la región
73.3 millones de abonados emplean la segunda generación
(GSM), 2.2
millones mantienen la analógica, la primera del mercado,
y dos millones siguen empleando el sistema de busca personas
como medio de comunicación.
La situación en Asia es bastante distinta. Si
bien la penetración en el mercado de la telefonía
celular se mantiene por debajo del 25%, la mayoría de
los mercados
asiáticos se saturarían mucho antes que los
mercados de Japón o Europa
Occidental debido a los relativos bajos ingresos. Esto
es particularmente cierto para China,
India e
Indonesia, los cuales colectivamente conforman más del
70% de los habitantes de la región. Sin embargo, el
promedio de penetración del mercado en estos
países se acerca sólo a 17%, y se
mantendrá por debajo del 35% durante los siguientes 5
años.

En la sección anterior se presentó
una muestra de la evolución de la telefonía
celular a lo largo de los años. Las distintas
necesidades y avances dieron lugar a generaciones
tecnológicas bien diferenciadas que se comentan a
continuación.
En dicha evolución se aprecia como se van
cumpliendo las necesidades del mercado para tener acceso
múltiple al canal de comunicación, así
como la necesaria migración de los sistemas
analógicos a sistema digital con el fin de permitir
mayor volumen
de usuarios y ofrecer los niveles de seguridad que se demandaban.
1. 0G representa a la telefonía
  móvil previa a la era celular. Estos
  teléfonos móviles eran usualmente
  colocados en autos o camiones, aunque modelos en portafolios también
  eran realizados. Por lo general, el transmisor
  (Transmisor-Receptor) era montado en la parte trasera
  del vehículo y unido al resto del equipo (el
  dial y el tubo) colocado cerca del asiento del
  conductor.
  Eran vendidos a través de WCCs
  (Empresas Telefónicas
  alámbricas), RCCs (Empresas Radio
  Telefónicas), y proveedores de servicios de radio doble
  vía. El mercado estaba compuesto principalmente
  por constructores, celebridades, etc.
  Esta tecnología, conocida como
  Autoradiopuhelin (ARP), fue lanzada en 1971 en
  Finlandia; conocido ahora como el país con la
  primera red comercial de telefonía
  móvil.
2. Generación Cero
  (0G)
  La 1G de la telefonía móvil hizo
  su aparición en 1979, si bien proliferó
  durante los años 80. Introdujo los
  teléfonos "celulares", basados en las redes
  celulares con múltiples estaciones de base
  relativamente cercanas unas de otras, y protocolos para el "traspaso" entre las
  celdas cuando el teléfono se movía de una
  celda a otra.
  La transferencia analógica y
  estrictamente para voz son características
  identificatorias de la generación. Con calidad de enlaces muy reducida, la
  velocidad de conexión no era
  mayor a (2400 bauds). En cuanto a la transferencia
  entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una
  baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division
  Multiple Access), lo que limitaba en forma
  notable la cantidad de usuarios que el servicio
  podía ofrecer en forma simultánea ya que
  los protocolos de asignación de canal
  estáticos padecen de ésta
  limitación.
  Con respecto a la seguridad, las medidas
  preventivas no formaban parte de esta primitiva
  telefonía celular. La tecnología
  predominante de esta generación es AMPS
  (Advanced Mobile Phone System), desarrollada
  principalmente por Bell. Si bien fue introducida
  inicialmente en los Estados Unidos, fue usada en otros
  países en forma extensiva. Otro sistema conocido
  como Sistema de Comunicación de Acceso Total
  (TACS) fue introducido en el Reino Unido y muchos otros
  países.
  Si bien había diferencias en la
  especificación de los sistemas, eran
  conceptualmente muy similares. La información con la voz era
  transmitida en forma de frecuencia modulada al
  proveedor del servicio. Un canal de control era usado en forma
  simultánea para habilitar el traspaso a otro
  canal de comunicación de serlo necesario. La
  frecuencia de los canales era distinta para cada
  sistema. MNT usaba canales de 12.5KHz, AMPS de 30KHz y
  TACS de 25KHz.
  A su vez, el tamaño de los aparatos era
  mayor al de hoy en día; fueron originalmente
  diseñados para el uso en los automóviles.
  Motorola fue la primera compañía en
  introducir un teléfono realmente
  portátil.
  Motorola
  DynaTAC
  Estos sistemas (NMT, AMPS, TACS, RTMI, C-Netz,
  y Radiocom 2000) fueron conocidos luego como la Primera
  Generación (G1) de Teléfonos
  Celulares.
  En Setiembre de 1981 la primera red de
  telefonía celular con roaming automático
  comenzó en Arabia Saudita; siendo un sistema de
  la compañía NMT. Un mes más tarde
  los países Nórdicos comenzaron una red
  NMT con roaming automático entre
  países.
3. Primera generación
  (1G)
  Si bien el éxito de la 1G fue indiscutible,
  el uso masivo de la propia tecnología
  mostró en forma clara las deficiencias que
  poseía. El espectro de frecuencia utilizado era
  insuficiente para soportar la calidad
  de servicio que se requería. Al convertirse
  a un sistema digital, ahorros significativos pudieron
  realizarse. Un número de sistemas surgieron en
  la década del 90’ debido a estos hechos, y
  su historia es tan exitosa como la de la
  generación anterior. La Segunda
  Generación (2G) de telefonía celular,
  como ser GSM, IS-136 (TDMA), iDEN and IS-95 (CDMA)
  comenzó a introducirse en el mercado.
  La primera llamada digital entre
  teléfonos celulares fue realizada en Estados
  Unidos en 1990. En 1991 la primera red GSM fue
  instalada en Europa.
  La generación se caracterizó por
  circuitos digitales de datos conmutados
  por circuito y la introducción de la
  telefonía rápida y avanzada a las redes.
  Usó a su vez acceso múltiple de tiempo
  dividido (TDMA) para permitir que hasta ocho usuarios
  utilizaran los canales separados por 200MHz. Los
  sistemas básicos usaron frecuencias de banda de
  900MHz, mientras otros de 1800 y 1900MHz. Nuevas bandas
  de 850MHz fueron agregadas en forma posterior. El rango
  de frecuencia utilizado por los sistemas 2G
  coincidió con algunas de las bandas utilizadas
  por los sistemas 1G (como a 900Hz en Europa),
  desplazándolos rápidamente.
  La introducción de esta
  generación trajo la desaparición de los
  "ladrillos" que se conocían como
  teléfonos celulares, dando paso a
  pequeñísimos aparatos que entran en la
  palma de la mano y oscilan entre los 80-200gr. Mejoras
  en la duración de la batería,
  tecnologías de bajo consumo
  energético.
  Teléfono GSM de
  diseño regular
  EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación más
  sofisticados y se emplea en los sistemas de
  telefonía celular actuales. Las
  tecnologías predominantes son: GSM (Global
  System por Mobile Communications); IS-136 (conocido
  también como TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (Code
  Division Multiple Access) y PDC (Personal Digital Communications),
  éste último utilizado en Japón. Se
  encontrará información detallada de los
  protocolos en la sección correspondiente
  más adelante.
  Los protocolos empleados en los sistemas 2G
  soportan velocidades de información por voz
  más altas, pero limitados en comunicación
  de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como
  datos, fax
  y SMS (Short Message Service). La mayoría de los
  protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de
  encripción. En Estados Unidos y otros
  países se le conoce a 2G como PCS (Personal
  Communication Services).
4. Segunda generación
  (2G)
  Una vez que la segunda generación se
  estableció, las limitantes de algunos sistemas
  en lo referente al envío de información
  se hicieron evidentes. Muchas aplicaciones para
  transferencia de información eran vistas a
  medida que el uso de laptops y del propio Internet se fueron popularizando. Si
  bien la tercera generación estaba en el
  horizonte, algunos servicios se hicieron necesarios
  previa a su llegada. El General Packet Radio Service
  (GPRS) desarrollado para el sistema GSM fue de los
  primeros en ser visto. Hasta este momento, todos los
  circuitos eran dedicados en forma exclusiva a cada
  usuario. Este enfoque es conocido como "Circuit
  Switched", donde por ejemplo un circuito es establecido
  para cada usuario del sistema. Esto era ineficiente
  cuando un canal transfería información
  sólo en un pequeño porcentaje. El nuevo
  sistema permitía a los usuarios compartir un
  mismo canal, dirigiendo los paquetes de
  información desde el emisor al receptor. Esto
  permite el uso más eficiente de los canales de
  comunicación, lo que habilita a las
  compañías proveedoras de servicios a
  cobrar menos por ellos.
  Aún más cantidad de mejoras
  fueron realizadas a la taza de transferencia de
  información al introducirse el sistema conocido
  como EDGE (Enhanced Data rates aplicado a GSM
  Evolution). Éste básicamente es el
  sistema GPRS con un nuevo esquema de modulación de
  frecuencia.
  Mientras GPRS y EDGE se aplicaron a GSM, otras
  mejoras fueron orientadas al sistema CDMA, siendo el
  primer paso de CDMA a CDMA2000 1x.
  2.5G provee algunos de los beneficios de 3G
  (por ejemplo conmutación de datos en paquetes) y
  puede usar algo de la infraestructura utilizada por 2G
  en las redes GSM and CDMA. La tecnología
  más comunmente conocida de 2.5G es GPRS
  (nombrada anteriormente), que provee transferencia de
  datos a velocidad moderada usando canales TDMA no
  utilizados en la red GSM. Algunos protocolos, como ser
  EDGE para GSM y CDMA2000 1x-RTT para CDMA, califican
  oficialmente como servicios "3G" (debido a que su taza
  de transferencia de datos supera los 144 kbit/s), pero
  son considerados por la mayoría como servicios
  2.5G (o 2.75G, que luce aún mas sofisticado)
  porque son en realidad varias veces más lentos
  que los servicios implementados en una red
  3G.
  Mientras los términos "2G" y "3G"
  están definidos oficialmente, no lo está
  "2.5G". Fue inventado con fines únicamente
  publicitarios.
  Muchos de los proveedores de servicios de
  telecomunicaciones se moverán a
  las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La
  tecnología 2.5G es más rápida, y
  más económica para actualizar a
  3G.
5. Generación 2.5
  G
6. Tercera generación
  (3G).
Generaciones de la
Telefonía Celular

No mucho luego de haberse introducido las redes 2G se
comenzó a desarrollar los sistemas 3G. Como suele
ser inevitable, hay variados estándares con distintos
competidores que intentan que su tecnología sea la
predominante. Sin embargo, en forma muy diferencial a los
sistemas 2G, el significado de 3G fue estandarizado por el
proceso IMT-2000. Este proceso no estandarizó una
tecnología sino una serie de requerimientos (2 Mbit/s de
máxima taza de transferencia en ambientes cerrados, y 384
kbit/s en ambientes abiertos, por ejemplo). Hoy en día, la
idea de un único estándar internacional se ha visto
dividida en múltiples estándares bien diferenciados
entre sí.

Existen principalmente tres tecnologías 3G. Para
Europa existe UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
usando CDMA de banda ancha
(W-CDMA). Este sistema provee transferencia de información
de hasta 2Mbps.

Están a su vez las evoluciones de CDMA2000. La
primera en ser lanzada fue CDMA2000 1xEV-DO, donde EV-DO viene de
Evolution Data Only. La idea atrás de este sistema era que
muchas de las aplicaciones sólo requirieran
conexión de datos, como sería el caso si se usara
el celular para conectar una PC a Internet en forma
inalámbrica. En caso de requerir además
comunicación por voz, un canal 1X estándar es
requerido. Además de usar tecnología CDMA, EV-DO
usa tecnología TDMA para proveer de la velocidad de
transferencia necesaria y mantener la compatibilidad con CDMA y
CDMA2000 1X.

La siguiente evolución de CDMA2000 fue CDMA2000
1xEV-DV. Esto fue una evolución del sistema 1X totalmente
distinto a CDMA2000 1xEV-DO, ofreciendo servicios totales de voz
y datos. Este sistema también es compatible con CDMA y
CDMA2000 1X y es capaz de ofrecer tasas de transferencia de
3.1Mbps.

Estos dos protocolos usaron lo que se conoce como FDD
(Frequency Division Duplex), donde los links de ida y vuelta usan
distintas frecuencias. Dentro de UMTS existe una
especificación conocida como TDD (Time Division Duplex),
donde los links poseen la misma frecuencia pero usan distintos
segmentos de tiempo. Sin embargo, TDD no se implementará
en los mercados por un tiempo.

Un tercer sistema 3G fue desarrollado en China que usa
TDD. Conocido como TD-SCDMA (Time Division Synchronous CDMA), usa
un canal de 1.6MHz y fue pensado para que abarque el mercado
Chino y de los países vecinos.

Algunos de los sistemas 2.5G, como ser CDMA2000 1x y
GPRS, proveen de algunas de las funcionalidades de 3G sin llegar
a los niveles de transferencia de datos o usos multimedia de la
nueva generación. Por ejemplo, CDMA2000-1X puede, en
teoría,
transferir información hasta a 307 kbit/s. Justo por
encima de esto se encuentra el sistema EDGE, el cual puede en
teoría superar los requerimientos de los sistemas 3G;
aunque esto es por tan poco que cualquier implementación
práctica quedaría probablemente por debajo del
límite deseado.

Al comienzo del siglo 21, sistemas 3G como UMTS y
CDMA2000 1xEV-DO han comenzado a estar al alcance del
público en los países del primer mundo. Sin
embargo, el éxito de estos sistemas aún está
por probarse.

Los teléfonos celulares, por sofisticados que
sean y luzcan, no dejan de ser radio transmisores
personales.
Siendo un sistema de comunicación
telefónica totalmente inalámbrica, los sonidos
se convierten en señales electromagnéticas, que
viajan a través del aire, siendo recibidas y
transformadas nuevamente en mensaje a través de
antenas
repetidoras o vía satélite.
Para entender mejor cómo funcionan estos
sofisticados aparatos puede ayudar compararlos con una radio
de onda corta (OC) o con un walkie-talkie. Un radio OC es un
aparato simple. Este permite que dos personas se comunique
utilizando la misma frecuencia, así que sólo
una persona puede hablar al tiempo.
Un teléfono celular es un dispositivo dual,
esto quiere decir que utiliza una frecuencia para hablar, y
una segunda frecuencia aparte para escuchar. Una radio OC
tiene 40 canales. Un teléfono celular puede utilizar
1664 canales. Estos teléfonos también operan
con "células" (o "celdas") y pueden alternar la
célula usada a medida que el teléfono es
desplazado. Las células le dan a los teléfonos
un rango mucho mayor a los dispositivos que lo comparamos. Un
walkie-talkie puede transmitir hasta quizás una milla.
Una radio OC, debido a que tiene un poder
mucho más alto, puede transmitir hasta 5 millas.
Alguien que utiliza un teléfono celular, puede manejar
a través de toda la ciudad y mantener la
conversación todo el tiempo. Las células son
las que dan a los teléfonos celulares un gran
rango.
En un radio simple, ambos
transmisores utilizan la misma frecuencia. Sólo uno
puede hablar al tiempo
En un radio dual, los dos
transmisores utilizan diferentes frecuencias, así que
dos personas pueden hablar al mismo tiempo.
Los teléfonos celulares son
duales.
El teléfono celular estándar de la
primera generación estableció un rango de
frecuencias entre los 824 Megahertz y los 894 para las
comunicaciones analógicas.
Para enfrentar la competencia y mantener los precios
bajos, este estándar estableció el concepto de
dos portadores en cada mercado, conocidos como portadores A y
B. A cada portador se le da 832 frecuencias de voz, cada una
con una amplitud de 30 Kilohertz. Un par de frecuencias (una
para enviar y otra para recibir) son usadas para proveer un
canal dual por teléfono. Las frecuencias de
transmisión y recepción de cada canal de voz
están separadas por 45 Megahertz. Cada portador
también tiene 21 canales de datos para usar en otras
actividades.
La genialidad del teléfono celular reside en
que una ciudad puede ser dividida en pequeñas
"células" (o celdas), que permiten extender la
frecuencia por toda una ciudad. Esto es lo que permite que
millones de usuarios utilicen el servicio en un territorio
amplio sin tener problemas.
He aquí como funciona. Se puede dividir un
área (como una ciudad) en células. Cada
célula es típicamente de un
tamaño de 10 millas cuadradas (unos 26Km2). Las
células se imaginan como unos hexágonos en un
campo hexagonal grande, como este:
Sin embargo, el tamaño de las células
puede variar mucho dependiendo del lugar en que se encuentre.
Las estaciones de base se separan entre 1 a 3 Km. en zonas
urbanas, aunque pueden llegar a separarse por más de
35Km en zonas rurales.
En zonas muy densamente pobladas o áreas con
muchos obstáculos (como ser edificios altos), las
células pueden concentrarse en distancias cada vez
menores. Algunas tecnologías, como los PCS (Personal
Communication Services), requieren células muy
cercanas unas de otras debido a su alta frecuencia y bajo
poder en el que operan.
Los edificios pueden, a su vez, interferir con el
envío de las señales entre las células
que se encuentren más lejanas, por lo que algunos
edificios tienen su propia "microcélula." Los
subterráneos son típicos escenarios donde una
microcélula se hace necesaria. Microcélulas
pueden ser usadas para incrementar la capacidad general de la
red en zonas densamente pobladas como ser los centros
capitalinos.
Debido a que los teléfonos celulares y las
estaciones de base utilizan transmisores de bajo poder, las
mismas frecuencias pueden ser reutilizadas en células
no adyacentes.
Cada celda en un sistema análogo utiliza un
séptimo de los canales de voz disponibles. Eso es, una
celda, más las seis celdas que la rodean en un arreglo
hexagonal, cada una utilizando un séptimo de los
canales disponibles para que cada celda tenga un grupo
único de frecuencias y no haya colisiones entre
células adyacentes.
Esta configuración puede verse en forma
gráfica en la siguiente figura:
Puede observarse un grupo de
células numerado en la parte superior.
De esta forma, en un sistema analógico, en
cualquier celda pueden hablar 59 personas en sus
teléfonos celulares al mismo tiempo. Con la
transmisión digital, el número de canales
disponibles aumenta. Por ejemplo el sistema digital TDMA
puede acarrear el triple de llamadas en cada celda, alrededor
de 168 canales disponibles simultáneamente.
Cada célula tiene una estación base
que consta de una torre y un pequeño edificio en donde
se tiene el equipo de radio. Cada célula utiliza un
séptimo de los 416 canales duales de voz. Dejando
entonces a cada célula aproximadamente los 59 canales
disponibles nombrados anteriormente.
Si bien los números pueden variar dependiendo
de la tecnología usada en el lugar, las cantidades
sirven para mostrar cómo funciona esta
tecnología; que en caso de tratarse de una
generación más moderna, puede de todas formas
extrapolarse directamente.
Los teléfonos celulares poseen unos
transmisores de bajo poder dentro de ellos. Muchos
teléfonos celulares tienen 2 fuerzas de señal:
0.6 Watts y 3 Watts (como comparación, la
mayoría de los radios de onda corta transmiten a 5
Watts). La estación base también transmite a
bajo poder. Los transmisores de bajo poder tienen 2
ventajas:
El consumo de energía del teléfono,
que normalmente opera con baterías, es relativamente
bajo. Esto significa que bajo poder requiere baterías
pequeñas, y esto hace posible que existan
teléfonos que caben en la mano. A su vez aumenta en
forma considerable el tiempo en que se puede usar el
teléfono entre carga y carga de la
batería.
Las transmisiones de las estaciones base y de los
teléfonos no alcanzan una distancia más
allá de la célula. Es por esto que en la figura
de arriba en cada celda se pueden utilizar las mismas
frecuencias sin interferir unas con otras.
Las transmisiones de la base central y de los
teléfonos en la misma celda no salen de ésta.
Por lo tanto, cada celda puede reutilizar las mismas 59
frecuencias a través de la ciudad.
La tecnología celular requiere un gran
número de estaciones base para ciudades de cualquier
tamaño. Una ciudad típica grande puede tener
cientos de torres emisoras. Pero debido a que hay tanta gente
utilizando teléfonos celulares, los costos se
mantienen bajos para el usuario. Cada portador en cada ciudad
tiene una oficina
central llamada MTSO (PSTN en el diagrama
siguiente). Esta oficina maneja todas las conexiones
telefónicas y estaciones base de la
región.
Típica torre de
transmisión de telefonía celular
Cuando el usuario desea realizar una llamada, el
teléfono celular envía un mensaje a la torre
solicitando una conexión a un número de
teléfono específico. Si la torre dispone de los
suficientes recursos para permitir la comunicación, un
dispositivo llamado "switch"
conecta la señal del teléfono celular a un
canal el la red de telefonía pública. La
llamada en este momento toma un canal inalámbrico
así como un canal en la red de telefonía
pública que se mantendrán abiertos hasta que la
llamada se concluya.
El diagrama que se muestra a continuación
gráfica lo descrito anteriormente.
Digamos que usted tiene un celular, lo enciende, y
alguien trata de llamarle. La MTSO recibe la llamada, y trata
de encontrarlo. Desde los primeros sistemas la MTSO lo
encontraba activando su teléfono (utilizando uno de
los canales de control, ya que su teléfono se
encuentra siempre escuchando) en cada célula de la
región hasta que su teléfono respondiera.
Entonces la estación base y el teléfono
decidirán cuál de los 59 canales en su
teléfono celular usará. Ahora estará
conectado a la estación base y puede empezar a hablar
y escuchar.
A medida que usted se mueva en la célula, la
estación base notará que la fuerza de
su señal disminuye. Entretanto, la estación
base de la célula hacia la que se está moviendo
(que está escuchando la señal) será
capaz de notar que la señal se hace más
fuerte.
Las dos estaciones base se coordinan a sí
mismas a través del MTSO, y en algún punto su
teléfono obtiene una señal que le indica que
cambie de frecuencia. Este cambio
hace que su teléfono mude su señal a otra
célula.
En sistemas modernos los teléfonos esperan
una señal de identificación del sistema (IDS)
del canal de control cuando se encienden. El teléfono
también transmite una propuesta de registro y la
red mantiene unos datos acerca de su ubicación en una
base de
datos (de esta forma es que la MTSO sabe en que
célula se encuentra si quiere timbrar su
teléfono). A medida que se mueve entre células,
el teléfono detecta los cambios en la señal,
los registra y compara para con los de la nueva célula
cuando cambia de canal. Si el teléfono no puede hallar
canales para escuchar se sabe que está fuera de rango
y muestra un mensaje de "sin servicio".
Éste es, en forma bastante simplificada, el
funcionamiento de la telefonía celular; abarcando
desde el aspecto teórico en la división de las
zonas geográficas en células, hasta el
intercambio de ondas
electro magnéticas necesario para establecer una
sencilla comunicación entre dos teléfonos
celulares. Si bien puede enfocarse el tema de manera mucho
más técnica, deteniéndose más en
aspectos de frecuencia y amplitud de las ondas por ejemplo,
preferimos darle un enfoque más general, dando
sí algunos datos técnicos específicos
que nos parecieron de mayor relevancia para el entendimiento
general del tema.
Funcionamiento de la telefonía
celular

Partes: 1, 2

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