- Breve historia de la
telefonía celular - Las generaciones de la
telefonía inalámbrica - Como funciona un teléfono
celular - ¿Qué hay dentro de
un teléfono celular? - Tecnologías de acceso
celular
Las tecnologías inalámbricas han tenido
mucho auge y desarrollo en
estos últimos años. Una de las que ha tenido un
gran desarrollo ha
sido la telefonía
celular.
Desde sus inicios a finales de los 70 ha revolucionado
enormemente las actividades que realizamos diariamente. Los
teléfonos celulares se han convertido en una herramienta
primordial para la gente común y de negocios; las
hace sentir más seguras y las hace más
productivas.
A pesar de que la telefonía
celular fue concebida estrictamente para la voz, la tecnología celular de
hoy es capaz de brindar otro tipo de servicios,
como datos, audio y
video con
algunas limitaciones. Sin embargo, la telefonía inalámbrica del
mañana hará posible aplicaciones que requieran un
mayor consumo de
ancho de banda.
BREVE HISTORIA DE LA TELEFONIA
CELULAR
Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a
él se le considera como "el padre de la telefonía
celular" al introducir el primer radioteléfono, en 1973,
en Estados
Unidos, mientras trabajaba para Motorola; pero no fue hasta
1979 cuando aparecieron los primeros sistemas
comerciales en Tokio, Japón
por la compañía NTT.
En 1981, los países nórdicos introdujeron
un sistema celular
similar a AMPS (Advanced Mobile Phone System). Por otro lado, en
Estados
Unidos, gracias a que la entidad reguladora de ese
país adoptó reglas para la creación de un
servicio
comercial de telefonía celular, en 1983 se puso en
operación el primer sistema comercial
en la ciudad de Chicago.
Con ese punto de partida, en varios países se
diseminó la telefonía celular como una alternativa
a la telefonía convencional inalámbrica. La
tecnología tuvo gran aceptación, por lo que a los
pocos años de implantarse se empezó a saturar el
servicio. En
ese sentido, hubo 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. Para separar una etapa de la otra, la
telefonía celular se ha caracterizado por contar con
diferentes generaciones. A continuación, se describe cada
una de ellas.
LAS GENERACIONES DE LA
TELEFONIA
INALAMBRICA
–Primera generación (1G)
La 1G de la
telefonia móvil hizo su aparición en 1979 y se
caracterizó por se analógica y estrictamente para
voz. La calidad de los
enlaces era muy baja, tenían baja velocidad
(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) y,
además, la seguridad no
existía. La tecnología predominante de esta
generación es AMPS (Advanced Mobile Phone
System).
–Segunda generación (2G)
La 2G
arribó hasta 1990 y a diferencia de la primera se
caracterizó por ser digital.
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.
Los protocolos
empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información más altas por voz, 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).
–Generación 2.5 G
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.
La generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta
con más capacidades adicionales que los sistemas 2G, como:
GPRS (General Packet Radio System),
HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced Data Rates
for Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm ebtre otros. Los
carriers europeos y estadounidenses se moverán a 2.5G en
el 2001. Mientras que Japón irá directo de 2G a 3G
también en el 2001.
–Tercera generación 3G.
La 3G se
caracteriza por contener a la convergencia de voz y datos con
acceso inalámbrico a Internet; en otras palabras,
es apta para aplicaciones multimedia y
altas transmisiones de datos.
Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan
altas velocidades de información y están enfocados para
aplicaciones más allá de la voz como audio
(mp3), video en movimiento,
videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo por
nombrar algunos. Se espera que las redes 3G empiecen a operar
en el 2001 en Japón, por NTT DoCoMo; en Europa y parte de
Asia en el
2002, posteriormente en Estados Unidos y otros
países.
Asimismo, en un futuro próximo los sistemas 3G
alcanzarán velocidades de hasta 384 kbps, permitiendo una
movilidad total a usuarios, viajando a 120 kilómetros por
hora en ambientes exteriores. También alcanzará una
velocidad
máxima de 2 Mbps, permitiendo una movilidad limitada a
usuarios, caminando a menos de 10 kilómetros por hora en
ambientes estacionarios de corto alcance o en
interiores.
En relación a las predicciones sobre la cantidad
de usuarios que podría albergar 3G, The Yanlee Gropu
anticipa que en el 2004 habrá más de 1,150 millones
en el mundo, comparados con los 700 millones que hubo en el 2000.
Dichas cifras nos anticipan un gran número de capital
involucrado en la telefonía inalámbrica, lo que con
mayor razón las compañías fabricantes de
tecnología, así como los proveedores de
servicios de telecomunicaciones estarán dispuestos a
invertir su capital en
esta nueva aventura llamada 3G.
COMO FUNCIONA UN
TELEFONO CELULAR
La gran idea del sistema celular es la división
de la ciudad en pequeñas células o
celdas. Esta idea permite la re-utilización de frecuencias
a través de la ciudad, con lo que miles de personas pueden
usar los teléfonos al mismo tiempo. En un
sistema típico de telefonía análoga de los
Estados Unidos, la compañía recibe alrededor de 800
frecuencias para usar en cada ciudad. La compañía
divide la ciudad en celdas. Cada celda generalmente tiene un
tamaño de 26 kilómetros cuadrados. Las celdas son
normalmente diseñadas como hexágonos (figuras de
seis lados), en una gran rejilla de hexágonos.
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Cada celda tiene una estación base que consiste
de una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo
de radio.
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:
Un proveedor de servicio celular típicamente
recibe 832 radio frecuencias para utilizar en una
ciudad.
Cada teléfono celular utiliza dos frecuencias
por llamada, por lo que típicamente hay 395 canales de voz
por portador de señal. (las 42 frecuencias restantes son
utilizadas como canales de control).
Por lo tanto, cada celda tiene alrededor de 56 canales
de voz disponibles.
En otras palabras, en cualquier celda, pueden hablar 56
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.
Los teléfonos celulares tienen adentro
transmisores de bajo poder. Muchos
teléfonos celulares tienen dos intensidades de
señal: 0.6 watts y 3.0 watts (en comparación, la
mayoría de los radios de banda civil transmiten a 4
watts.) La estación central también transmite a
bajo poder. Los
transmisores de bajo poder tienen dos ventajas:
Las transmisiones de la base central y de los
teléfonos en la misma celda no salen de ésta. Por
lo tanto, cada celda puede re-utilizar las mismas 56 frecuencias
a través de la ciudad.
El consumo de
energía del teléfono celular, que generalmente funciona
con baterías, es relativamente bajo. Una baja
energía significa baterías más
pequeñas, lo cual hace posibles los teléfonos
celulares.
La tecnología celular requiere un gran
número de bases o estaciones en una ciudad de cualquier
tamaño. Una ciudad grande puede llegar a tener cientos de
torres. Cada ciudad necesita tener una oficina central
la cual maneja todas las conexiones telefónicas a
teléfonos convencionales, y controla todas las estaciones
de la región.
¿QUÉ HAY DENTRO DE UN TELEFONO
CELULAR?
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Los celulares son dispositivos electrónicos con
diseños intricados, con partes encargadas de procesar
millones de cálculos por segundo para comprimir y
descomprimir el flujo de voz.
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Si usted desarma un teléfono celular,
podrá encontrar que contiene las siguientes
partes:
- Un circuito integrado que contiene el cerebro del
teléfono. - Una antena
- Una pantalla de cristal líquido
(LCD) - Un teclado
pequeño - Un micrófono
- Una bocina
- Una batería
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TECNOLOGÍAS
DE ACCESO CELULAR.
En la actualidad existen tres tecnologías
comunmente usadas para transmitir información en las
redes:
- Acceso múltiple por división de
frecuencia (FDMA, por sus siglas en inglés) - Acceso múltiple por división de
tiempo (TDMA, por sus siglas en inglés) - Acceso múltiple por división de
código (CDMA, por sus siglas en
inglés)
Aunque estas tecnologías suenan complicadas,
usted puede tener una idea de cómo funcionan examinando
cada palabra de los nombres.
La diferencia primordial yace en el método de
acceso, el cual varía entre:
Frecuencia, utilizada en la tecnología
FDMA
Tiempo, utilizado en la tecnología
TDMA
Códigos únicos, que se proveen a cada
llamada en la tecnología CDMA.
La primera parte de los nombres de las tres
tecnologías (Acceso múltiple), significa que
más de un usuario (múltiple) puede usar (accesar)
cada celda.
A continuación detallaremos, sin entrar en
complicados detalles técnicos, cómo funciona cada
una de las tres tecnologías comunes.
La tecnología FDMA separa el espectro en
distintos canales de voz, al separar el ancho de banda en pedazos
(frecuencias) uniformes. La tecnología FDMA es mayormente
utilizada para la transmisión analógica. Esta
tecnología no es recomendada para transmisiones digitales,
aun cuando es capaz de llevar información
digital.
La tecnología TDMA comprime las
conversaciones (digitales), y las envía cada una
utilizando la señal de radio por un tercio de tiempo
solamente. La compresión de la señal de voz es
posible debido a que la información digital puede ser
reducida de tamaño por ser información binaria
(unos y ceros). Debido a esta compresión, la
tecnología TDMA tiene tres veces la capacidad de un
sistema analógico que utilice el mismo número de
canales.
La tecnología CDMA es muy diferente a la
tecnología TDMA. La CDMA, después de digitalizar la
información, la transmite a través de todo el ancho
de banda disponible. Varias llamadas son sobrepuestas en el
canal, y cada una tiene un código
de secuencia único. Usando al tecnología CDMA, es
posible comprimir entre 8 y 10 llamadas digitales para que estas
ocupen el mismo espacio que ocuparía una llamada en el
sistema analógico.
En teoría,
las tecnologías TDMA y CDMA deben de ser transparentes
entre sí (no deben interferirse o degradar la calidad), sin
embargo en la práctica se presentan algunos problemas
menores, como diferencias en el volúmen y calidad, entre
ambas tecnologías.
http://www.yucatan.com.mx/especiales/celular/historia.asp
Autor:
José Juan Jiménez