BREVE HISTORIA DE LA TELEFONÍA 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 TELEFONÍA 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.
Tercera generación 4G.
4G
son las siglas de la cuarta generación de telefonía móvil y estará basada
totalmente en tecnología IP, alcanzando la convergencia entre las redes por
cable e inalámbricas así como en computadoras, dispositivos electrónicos y
tecnología de la información para proveer velocidad de acceso de 100 Mbps en
movimiento y 5 Gbps en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de
punta la punta de alta seguridad para permitir ofrecer servicios de cualquier tipo,
en cualquier momento y en cualquier lugar.
En
Japón se está experimentando la tecnología 4G, con NTT DoCoMo a la vanguardia.
Esta empresa realizó las primeras pruebas con un éxito absoluto (alcanzando 100
Mbps a 200km/h) y espera lanzar comercialmente los primeros servicios 4G este
año.
El
concepto 4G va más allá de la telefonía móvil, ya que no puede ser considerada
una evolución de los estándares de telefonía celular, tales como las existentes
en el mercado actual. Las nuevas tecnologías de redes de banda ancha móvil
(inalámbrica) permiten el acceso a datos en dispositivos que operan con IP,
desde handsets hasta CPEs (equipamientos para conversión de datos para uso en
equipamientos finales tales como televisores y teléfonos).
Los
grandes atractivos del 4G es la convergencia de una gran variedad de servicios
hasta entonces solamente accesibles con una banda ancha fija, así como la
reducción de costos e inversiones para la ampliación del uso de la banda ancha
en la sociedad, logrando beneficios culturales, mejoría en la calidad de vida y
acceso a servicios básicos tales como comunicación y servicios públicos antes
inaccesibles o precarios.
4G
está siendo desarrollada con el objetivo de ofrecer servicios basados en banda
ancha móvil tales como Multimedia Messaging Service (MMS), video chat, mobile
TV, contenido HDTV, Digital Video Broadcasting (DVB), servicios básicos como
voz y datos, siempre manteniendo el concepto de uso en cualquier lugar y en
cualquier momento. Todos los servicios deberán ser prestados teniendo como
premisas el intercambio de paquetes en un ambiente IP, gran capacidad de
usuarios simultáneos, banda mínima de 100 Mbits para usuarios móviles y 1 Gbits
para estaciones fijas.
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
TECNOLOGÍAS DE ACCESO
CELULAR.
En
la actualidad existen tres tecnologías comúnmente 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 a la 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 volumen y calidad, entre ambas tecnologías.
