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Telefonía Celular




Enviado por Jorge Isi



Partes: 1, 2

    1. Historia
    2. Funcionamiento de la
      telefonía celular
    3. Composición
      tecnológica del teléfono
      celular
    4. Influencia en la
      sociedad
    5. Impacto
      en la salud
    6. Conclusión
    7. Bibliografía
    1. 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?

    2. Introducción

      1. Reseña
        histórica
    3. 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.
    1. 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).
    2. 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.

    1. 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.

    2. Funcionamiento de la telefonía
      celular

    Partes: 1, 2

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