Servicios Modernos de Telecomunicaciones (página 2)

Cada una de las bandas, a su vez, está dividida
en canales que ocupan 30 kHz cada uno, por lo cual, en cada banda
caben 333 canales (o conversaciones simultáneas). Vale la
pena resaltar que en cada región puede haber cualquier
cantidad de células, usando cada una de ellas un
determinado conjunto de estos 333 canales, siempre y cuando no
sean utilizados los mismos canales en células adyacentes.
Cada uno de estos canales funciona como canal de acceso a la red
para los usuarios, por medio de equipos terminales que son
teléfonos portátiles, consistentes en una unidad de
control, un radiorreceptor, un radiotransmisor y su antena. Por
otra parte, las oficinas de conmutación contienen todos
los elementos necesarios para control de llamadas,
interconexión con la red telefónica, contabilidad y
facturación.

El servicio para el que inicialmente fue concebida la
radiotelefonía celular fue similar al de la
telefonía por medio de la red telefónica
pública, es decir, comunicaciones de voz, pero con
esquemas de acceso similares a los de la radiotelefonía
tradicional, es decir, por medio de canales de radio. Las
ventajas que se esperaba que la telefonía celular
tendría sobre la red telefónica tradicional son:
a) los equipos terminales (es decir, los aparatos
telefónicos) son portátiles y no requieren de un
enlace de cable para tener acceso a la red telefónica,
b) un equipo terminal puede desplazarse dentro del
área de cobertura sin interrumpir la comunicación,
c) por medio de un equipo de telefonía celular se
pueden establecer conversaciones con equipos telefónicos
conectados a la red telefónica tradicional, d) el
número de usuarios de una red puede aumentar casi sin
límite debido a la posibilidad de reutilizar frecuencias,
de reducir tamaños de células y de explotar
adecuadamente las complejas técnicas de
codificación.

La tecnología celular es diferente de los
conceptos que la precedieron, al menos en lo referente a la
posibilidad de reutilizar frecuencias. Con sistemas
convencionales de radio, el objetivo era tener la mayor cobertura
posible con cada una de las estaciones fijas, usando antenas
montadas en altas torres, con potencias de transmisión
grandes. A cada estación le corresponde un grupo de
canales y la configuración del sistema no cambia a lo
largo del tiempo. Con las redes celulares las potencias radiadas
por las estaciones base se mantienen al mínimo, de manera
tal que, en combinación con antenas localizadas a las
alturas mínimas, se pueda garantizar la cobertura deseada
con la calidad requerida. Con ello se logra que muchas
células no adyacentes usen las mismas frecuencias sin
interferir las transmisiones de unas con las de otras (en esto
precisamente consiste la reutilización de frecuencias).
Este revolucionario concepto está basado en las siguientes
ideas: un canal de radio para una conversación
telefónica consiste en un par de frecuencias, una para
cada dirección de envío (base a móvil y
móvil a base). Se insiste en que células adyacentes
tienen que utilizar distintas frecuencias, ya que, en caso
contrario, habría interferencia entre las conversaciones
que las usaran. Para ilustrar este punto recordemos que en
ocasiones, al viajar por alguna carretera y estar escuchando
radio llega un momento en que se pueden escuchar
simultáneamente dos estaciones sin modificar la
sintonía del receptor. Conforme uno avanza disminuye la
intensidad de una de ellas y aumenta la de la otra. Este efecto
es similar al descrito en las redes celulares.

Debe estar claro que células
geográficamente separadas sí pueden emplear los
mismos conjuntos de frecuencias sin que haya un efecto
perjudicial entre las conversaciones que las usen. La limitante
que existe en cuanto al número de usuarios del servicio en
una célula se debe a la cantidad de frecuencias que se
tienen asignadas en esa célula. Sin embargo, si se reduce
el tamaño de las células, lo cual equivale a
reducir el área de cobertura de las mismas (esto se logra
disminuyendo la potencia transmitida, la altura de las antenas de
las bases o ambas) se puede aumentar el número total de
usuarios de una red, debido a que, si bien el número de
usuarios por célula no aumenta, sí se incrementa el
número total de células. Desde luego que cada
célula, independientemente de su tamaño, debe tener
una estación base, cuyas transmisiones (combinación
de antena y potencia transmitida) sean tales, que cubran
adecuadamente el área asignada (figura VI.4).

Figura VI.4. Configuración
de un sistema celular con estaciones base.

La arquitectura de una red celular se muestra en la
figura VI.5. En ella puede ser identificado el hecho de que
células no adyacentes utilizan los mismos conjuntos de
frecuencias. Por ejemplo, las células 1 y 5 de la figura
utilizan los conjuntos de frecuencias F1, mientras que las
células 2 y 6 tienen a su disposición los conjuntos
de canales F2.

Figura VI.5. Sistema celular con
reutilización de frecuencias.

El servicio más importante que se ofrece por
medio de una red celular es el de comunicación de voz, el
cual opera de la siguiente manera. En las llamadas originadas en
la unidad móvil, cuando un usuario activa su
teléfono, se realiza un proceso de búsqueda por el
canal de control para identificar un canal con buena
recepción. Generalmente éste está asignado a
la base más cercana. Esta búsqueda es controlada
por el equipo móvil y se realiza cuando el equipo no se
está utilizando en una conversación. Una vez
identificado el canal que será utilizado, la unidad
móvil se considera inicializada y lista para establecer
una comunicación. Después de esto, se envía
el número seleccionado (correspondiente al usuario que se
desea llamar) hacia la estación base, misma que
envía esta información a la unidad de
conmutación, que es la encargada de localizar la
célula en la que está ubicada la unidad buscada.
Una vez identificada, se le asigna un canal, se le notifica que
tiene una llamada y se puede iniciar la conversación.
Cuando la llamada se origina en un aparato de la red
pública telefónica, se hace llegar la solicitud a
la central celular de conmutación, la cual se encarga de
localizar al usuario destino y de hacer la
señalización correspondiente. Al terminar una
conversación, ambos usuarios liberan los canales de radio
asignados para esa conversación y las unidades
móviles reactivan el monitoreo de la calidad de los
canales. Finalmente, si durante la conversación de una
unidad en movimiento se detecta que la unidad ha salido de la
zona de cobertura de una célula (por medio de las
intensidades de las señales en los canales de control), el
sistema le asigna a esta conversación una nueva frecuencia
(o sea, un nuevo canal de radio) y se realiza la nueva
asignación sin que el usuario se percate de
ello.

Aunque actualmente el servicio preponderante en estas
redes es el de conversaciones de voz, existen equipos que
permiten transmitir también mensajes de fax y de datos. La
tecnología está evolucionando rápidamente y,
en un futuro cercano, se podrán realizar con eficacia
transmisiones digitales, ampliando de esta manera la gama de
servicios que podrán ser ofrecidos a los
usuarios.

Como complemento de la telefonía celular,
utilizando nuevos avances tecnológicos en diversas
áreas, surgieron hace aproximadamente una década
los servicios personales de comunicación. Con este
novedoso concepto la tendencia es que la comunicación se
origine en una persona y termine en otra, independientemente de
los lugares en los que se encuentren dichas personas.
Tradicionalmente las comunicaciones han sido de equipo terminal a
equipo terminal, estando los equipos terminales fijos en una
habitación (por ejemplo, en la cocina, en la
recámara, en el escritorio, etc.). En otras palabras,
estas ideas tienden a independizar las telecomunicaciones no
únicamente de tiempo y distancia, sino también de
la ubicación de los usuarios. Se podría concebir
una gran variedad de servicios de valor agregado que
podrían ser ofrecidos por medio de sistemas PCS, tales
como enlaces de datos para uso personal, opciones para
seleccionar recepción de llamadas dependiendo del lugar
donde se encuentre el usuario, servicios de localización,
despertador, etcétera.

Las redes de comunicación personal tienen sus
orígenes en el sistema telefónico tradicional y en
los teléfonos inalámbricos (se estima que en los
hogares de Estados Unidos existen cerca de 30 millones de
unidades), los cuales están equipados con su propia
estación base, y lo único que requieren para
funcionar es la compatibilidad entre el equipo y la
estación base. Estos equipos se conocen con el nombre de
primera generación de equipos
inalámbricos.

Los equipos pertenecientes a la segunda
generación tienen acceso a una red pública a
través de estaciones base radioeléctricas, y a
estaciones base que a su vez están conectadas a
conmutadores telefónicos privados. Tienen mayor
privacía y seguridad que los equipos de la primera
generación, porque usan protocolos más
complejos.

Las redes de comunicación personal también
capitalizaron las experiencias adquiridas a través de la
telefonía celular referentes al aumento en la capacidad de
manejo de usuarios de los sistemas tradicionales de
radiotelefonía. Las soluciones propuestas para la
telefonía celular permitieron aumentarla precisamente por
medio de la partición de células y la
reutilización de frecuencias. Sin embargo, al disminuir el
tamaño de las células, principalmente en zonas
urbanas con una alta densidad de población, creció
también la necesidad de seleccionar con más cuidado
las ubicaciones de las estaciones base
correspondientes.

Pero a pesar de que difieren en muchos aspectos, tanto
la telefonía celular como la inalámbrica tienen
entre sus objetivos proveer a sus usuarios con accesos
inalámbricos a la red pública de telefonía y
a las redes de telecomunicaciones en general.

El objetivo del concepto de equipos de tercera
generación de teléfonos inalámbricos
portátiles consiste en establecer accesos unificados
vía radio a redes que permitan disfrutar de la más
variada gama de servicios de telecomunicaciones. Por su conducto
se debe poder accesar a las redes desde puntos ubicados en zonas
urbanas, rurales y dentro o fuera de edificios; deben asimismo
funcionar adecuadamente, tanto estando inmóviles como en
movimiento, independientemente de la velocidad de
desplazamiento.

En lo referente a las tecnologías de
transmisión; la primera generación de equipos
inalámbricos y de teléfonos celulares está
basada en transmisiones analógicas de las señales
de voz, con modulación de frecuencia, con anchos de banda
que varían entre 12.5 y 30 Khz.

Los PCS pueden ser caracterizados por lo siguiente:
a) utilizan una red de radio basada en
microcélulas, b) están basados en
transmisiones digitales, c) utilizan una banda de alta
frecuencia (típicamente en 1.8-2 Ghz), d) su
mayor fortaleza no está en aplicaciones vehiculares, y
e) son el primer paso hacia el objetivo de
comunicación entre personas, más que entre equipos
terminales.

El concepto de PCS puede ser detallado aún
más, si se toman en consideración algunos servicios
que en la actualidad se ofrecen por medio de los sistemas que han
sido instalados y operados en plan piloto; esto se presenta en el
siguiente cuadro.

Los servicios bidireccionales que han sido descritos
tienen la característica común de que, a pesar de
tratarse de comunicación por radio (es decir, usando
transmisiones basadas en difusión de señales), los
equipos terminales de los usuarios son direccionables. Es decir,
únicamente responden cuando en la información que
reciben identifican su propia "dirección
electrónica".

La direccionabilidad, concepto fundamental tanto para
servicios unidireccionales como para los bidireccionales,
consiste en lo siguiente. Cada equipo receptor tiene grabado en
su memoria un número de identificación único
(es decir, no hay otro equipo que tenga el mismo número).
Cuando se transmite una señal digital que contiene un
mensaje, éste va precedido por el número de
identificación del usuario a quien va destinado el
mensaje. Todos los equipos dentro del área de cobertura
reciben esta señal, extraen del mensaje el número
de identificación y lo comparan con el número que
tienen grabado en su memoria. Si ambos números coinciden,
entonces el equipo receptor activa sus circuitos para poder
recibir el mensaje completo; en caso contrario, hace caso omiso
de lo que recibió y vuelve a su estado de espera,
verificando las direcciones cada vez que detecta un
mensaje.

Es este mismo principio el que utilizan los servicios de
radiolocalización de personas (en realidad el nombre del
servicio, aun que muy difundido, es erróneo, ya que no se
localiza a una persona sino que únicamente se envía
un mensaje que llega a dicha persona por medio de su equipo
personal). La red en la que se basa este servicio es de radio,
con coberturas locales (por ejemplo, ciudades), nacionales o
incluso internacionales (en este caso puede aumentarse la
cobertura por medio de transmisiones vía satélite).
Su operación se muestra en la figura VI.6.

Una persona que desea enviar un mensaje a otra debe
hacer llegar su mensaje a la central de despacho de mensajes, por
ejemplo, vía la red telefónica. El mensaje puede
ser oral, caso en el cual contesta una operadora en la central,
quien a su vez transcribe el mensaje para enviarlo a la
computadora de control y ésta al equipo de
transmisión. Pero los usuarios que deseen transmitir
muchos mensajes también pueden disponer de un enlace
directo con la computadora de despacho, de manera tal que se
evite la necesidad de pasar por una operadora.

Figura VI.6. Esquema para
localización de personas.

El acceso puede ser por medio de la red
telefónica, usando un par de modems; en este caso, los
mensajes ya irían en forma digital, los recibe la central,
identifica los destinatarios y realiza la transmisión. Los
mensajes se transmiten al aire de manera serial, es decir, uno
detrás de otro; el equipo central de despacho es el
encargado de efectuar el control de las transmisiones. Cada
mensaje que se pone en el aire debe contener, aparte del texto,
la dirección (identificador) del destinatario. Esto
último es lo que utilizan los receptores para identificar
cuáles de los mensajes están destinados a
cuáles usuarios. Las transmisiones, desde luego, no tienen
que estar destinadas únicamente a un receptor, ya que el
identificador que se agregue al mensaje transmitido puede
referirse a toda una familia de receptores; esta modalidad del
servicio podría ser de interés para empresas que
desean enviar mensajes, por ejemplo, a todo su equipo de
vendedores, sin tener que hacer los envíos de manera
individual.

El crecimiento de estos servicios ha sido muy
importante, principalmente desde que se hacen las transmisiones
en forma digital: por ejemplo, aunque en Japón ya ha
empezado a disminuir la tasa de crecimiento anual de suscriptores
de telefonía celular, el número de suscriptores de
radiolocalización de personas sigue creciendo a un ritmo
anual de 15%; cada año aumenta este número en cerca
de 130 000 usuarios. Esta tendencia puede conservarse, ya que se
están ofreciendo, adicionalmente a la localización
de personas y al envío de mensajes, servicios tales como
actualización periódica de pronósticos del
tiempo, de situaciones de tráfico y congestionamiento en
avenidas principales de las grandes ciudades, resultados de
operaciones en las bolsas de valores, etcétera.

Ha habido, además, importantes avances en los
equipos receptores, ya que próximamente habrá en el
mercado equipos de menos de 50 g, con dimensiones menores a las
de una cajetilla de cigarros, con una memoria con capacidad de
almacenamiento de unos 16 mensajes y despliegue
alfanumérico. También se están ofreciendo
receptores que tienen la forma y las características
físicas de una pluma o de un reloj de pulsera.

Para concluir esta exposición sobre diferentes
redes y servicios de telecomunicaciones modernos, se
explicará a continuación el funcionamiento de un
sistema que se ha introducido recientemente en el mercado en
varios países, y que tiene un gran potencial por la enorme
variedad de aplicaciones que puede tener: un sistema de
localización, seguimiento y control de flotillas de
vehículos (terrestres). En lo sucesivo, y debido a que
este servicio no tiene un nombre comercial, se hará
referencia a él como SLSC (sistema de localización,
seguimiento y control).

El objetivo de un SLSC consiste en disponer en una
estación central de supervisión y control la
posición de cada uno de los vehículos que forman la
flotilla para poder dar instrucciones a cada vehículo,
para supervisar su operación, para detectar posibles robos
o problemas de otro tipo, etc. (éstas son tan sólo
algunas de las posibilidades). Cada una de estas posibles
funciones puede ser de especial interés para, por ejemplo,
flotillas de camiones repartidores, patrullas, ambulancias,
bomberos, ajustadores de seguros o vehículos de servicio
en general; como no hay límite en la cantidad de
vehículos que pueden formar la flotilla, se puede pensar
también sólo en supervisar y dar seguimiento a
cualquier cantidad de automóviles, simplemente para
facilitar su recuperación.

El SLSC tiene las siguientes componentes, mismas que se
muestran en la figura VI.7: a) Una estación
central de supervisión y control (llamada central de
despacho) basada en una o dos computadoras personales, a la cual
se tiene conectado un equipo de radiocomunicaciones. La
función de esta estación consiste en "preguntar"
vía radio a cada vehículo cuáles son las
coordenadas del punto en que se encuentra. b) Un
conjunto de unidades móviles que van instaladas en cada
uno de los vehículos que serán supervisados; cada
uno de ellos consiste en un módulo de
radionavegación, un microcontrolador y el equipo de
radiocomunicación necesario para establecer comunicaciones
con la estación central. En el módulo de
radionavegación se reciben señales precisamente de
radionavegación (como las que usan los aviones o los
barcos) y con base en ellas se calculan las coordenadas de la
ubicación. Cuando la estación central las pregunta,
la unidad móvil responde enviando estas coordenadas.
c) Dependiendo de la cobertura que se desee tener puede
ser necesario tener estaciones repetidoras de radio.

Figura VI.7. Operación de
un sistema de SLSC.

El SLSC requiere para su funcionamiento de un canal de
radio que puede ser de uso exdusivo para esta aplicación,
o bien, puede ser parte de una red comercial como la celular.
Este canal transportará información de la
estación hacia los móviles y de los móviles
hacia la central de manera ordenada. Dependiendo de la
aplicación, deben ser instrumentados distintos protocolos
de comunicaciones para que la información generada en las
unidades móviles llegue adecuadamente a la estación
central. Por ejemplo, si sólo se desea supervisar las
rutas de, por ejemplo, 50 vehículos que forman la flotilla
de camiones repartidores de alguna empresa, entonces la
estación central (vía radio) enviará a cada
móvil, de manera secuencial, una solicitud de envío
de información. Las transmisiones son a manera de
radiodifusión, por lo cual cada mensaje debe ir precedido
por un identificador de la unidad que debe contestar. Una unidad
móvil, al identificar su dirección, transmite su
identificador y sus coordenadas. Al terminar de preguntar a una
móvil, la estación central pasa a la siguiente, y
así sucesivamente. El ciclo de actualizar la
información de las 50 móviles puede requerir de 15
a 30 segundos (dependiendo de algunos factores en el
diseño del sistema). Este protocolo entre la central y las
móviles se llama (en inglés) polling
("levantar encuestas"). Si el sistema se diseña para otra
aplicación, puede ser necesario cambiar el protocolo de
comunicación. Por ejemplo, en un esquema en que se desea
supervisar 100 000 vehículos para que no sean robados,
está claro que "encuestar" a cada uno de ellos puede tomar
minutos, o incluso horas, lo cual significa una enorme
degradación en el desempeño (¿de qué
me sirve saber dónde estuvo hace 4 horas mi coche
robado?). En este caso debe ser instrumentado un protocolo de
acceso múltiple en el cual, cuando un vehículo sea
robado, sea éste quien inicie las transmisiones hacia la
central de manera automática, al activarse, por ejemplo,
botones o interruptores en las puertas. De esta forma sólo
se estará supervisando a aquellas unidades ya robadas y
que posiblemente puedan ser recuperadas si la estación
central mantiene contacto con ellas mientras llega, por ejemplo,
la policía.

Los ejemplos anteriores son pequeñas muestras del
potencial que tienen las telecomunicaciones modernas. Cada
día podrá ser observada con mayor claridad su
influencia sobre la vida diaria de las personas y sobre la
eficiencia de las empresas.

Autor:

Pablo Turmero