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4 Composici�n tecnol�gica del tel�fono
celular
En esta secci�n, hablaremos de las
diferentes tecnolog�as que se utilizan en el
mundo de las comunicaciones inal�mbricas,
desde la composici�n f�sica de un tel�fono
celular, culminando en los diferentes
protocolos que siguen el funcionamiento de
los distintos usos que se le dan a los
celulares.
4.1 Interior de un telefono celulare
Dado que el sistema anal�gico de
comunicaciones tiene tendencias al
congestionamiento, los tel�fonos digitales
han adquirido una mayor trascendencia en las
tecnolog�as de punta. Los tel�fonos
celulares digitales convierten la voz en
c�digos digitales binarios, y luego la
comprimen. De esta forma, cada llamada
telef�nica ocupa de 3 a 10 veces menos
espacio que una llamada anal�gica, adem�s de
permitir una mejor y mayor manipulaci�n de
la misma, y as� procesarlos, transportarlos
y almacenarlos en espacios adecuados. Esto
produce un aumento dr�stico en la capacidad
de los sistemas en comparaci�n con los
sistemas anal�gicos de llamadas. Para lograr
esta compresi�n y la descompresi�n de los
datos, los tel�fonos celulares procesan
millones de c�lculos por segundo.
El aparato consta de:
Un microprocesador llamado DSP, o Digital
Signal Processor. Realiza todas las
operaciones del dispositivo, an�logamente a
lo que hace un microprocesador en un
computador personal. Las velocidades de
estos microprocesadores ronda en el orden de
40 MIPS (Millones de Instrucciones Por
Segundo). Es el cerebro del sistema de
circuitos, realizando todas las tareas de
compresi�n, descompresi�n, procesa todas las
tareas del teclado, gestiona los comandos,
controla las se�ales, env�a la informaci�n a
la pantalla para ser mostrada, adem�s de
coordinar las dem�s funciones.
Una placa de circuitos similar a una placa
madre de una computadora.
Un altavoz por el cual el aparato emite el
sonido luego de su descompresi�n y
decodificaci�n en el microprocesador.
Una pantalla de cristal l�quido (LCD) que
muestra toda la informaci�n visualmente,
similar al visor de una calculadora. En los
�ltimos a�os se ha desarrollado la
tecnolog�a de este tipo de pantallas,
permitiendo el uso de pantallas a color.
Un teclado a trav�s del cual el usuario
ingresa sus comandos,
Una antena receptora de las se�ales
emitidas por las estaciones y antenas.
Una bater�a que almacena la energ�a
el�ctrica necesaria para el funcionamiento
del tel�fono. Existen tres tipos de bater�a:
NiCd (N�quel / cadmio), NiMH (Hidrato
Met�lico de N�quel) y Li-Ion (Iones de
Litio). Las diferencias entre estos tipos de
bater�a radican en la capacidad, y tiempo de
vida. Las bater�as NiMH tienen una gran
capacidad, pero su rendimiento decae despu�s
de unos 300 ciclos (carga � descarga)
causado por la decreciente capacidad y la
creciente resistencia interna. Las bater�as
NiCd ofrecen aproximadamente un 30% menos de
capacidad que las anteriores, pero su vida
�til se extiende hasta los 1000 ciclos
aproximadamente, con un rendimiento m�s
constante debido a que la resistencia
interna permanece baja. En cambio, las
bater�as Li-Ion, que ofrece una alta energ�a,
su bajo peso y que no requiere de descargas
peri�dicas, pierde su capacidad con el
tiempo, a�n si es usada o no. Si su uso es
constante, podr�a llegar a usarse unos 1000
ciclos (en 2 a�os, normalmente, la vida �til
de este tipo de bater�as).
4.2 Tecnolog�as utilizadas en los tel�fonos
celulares
4.2.1 Tecnolog�as de acceso celular
Las tecnolog�as utilizadas actualmente para
la transmisi�n de informaci�n en las redes
son denominadas de acceso m�ltiple, debido a
que m�s de un usuario puede utilizar cada
una de las celdas de informaci�n.
actualmente existen tres diferentes, que
difieren en los m�todos de acceso a las
celdas:
FDMa (acceso m�ltiple por divisi�n de
frecuencia): accesa las celdas dependiendo
de las frecuencias. b�sicamente, separa el
espectro en distintos canales de voz, al
dividir el ancho de banda en varios canales
uniformemente seg�n las frecuencias de
transmisi�n. Los usuarios comparten el canal
de comunicaci�n, pero cada uno utiliza uno
de los diferentes subcanales particionados
por la frecuencia. Mayormente es utilizada
para las transmisiones anal�gicas, a�n
cuando es capaz de transmitir informaci�n
digital (no recomendada).
TDMa (acceso m�ltiple por divisi�n de
tiempo): Divide el canal de transmisi�n en
particiones de tiempo. Comprime las
conversaciones digitales y luego las env�a
utilizando la se�al de radio por un per�odo
de tiempo. En este caso, distintos usuarios
comparten el mismo canal de frecuencia, pero
lo utilizan en diferentes intervalos de
tiempo. Debido a la compresi�n de la
informaci�n digital, esta tecnolog�a permite
tres veces la capacidad de un sistema
anal�gico utilizando la misma cantidad de
canales.
CDMa (acceso m�ltiple por divisi�n de
c�digos): Esta tecnolog�a, luego de
digitalizar la informaci�n la transmite a
trav�s de todo el ancho de banda del que se
dispone, a diferencia de TDMa y FDMa. Las
llamadas se sobreponen en el canal de
transmisi�n, diferenciadas por un c�digo de
secuencia �nico. Esto permite que los
usuarios compartan el canal y la frecuencia.
Como es un m�todo adecuado para la
transmisi�n de informaci�n encriptada, se
comenz� a utilizar en el �rea militar. Esta
tecnolog�a permite comprimir de 8 a 10
llamadas digitales para que ocupen lo mismo
que ocupa una llamada anal�gica.
En la siguiente figura se muestra un gr�fico
comparativo del funcionamiento de las
mencionadas tecnolog�as.
Gr�fica que muestra las diferentes formas de
dividir la frecuencia seg�n los diferentes
est�ndares.
4.2.2 GSM
Es un est�ndar mundial para tel�fonos
celulares. Llamado Global System for Mobile
communications (Sistema Global para las
comunicaciones m�viles), formalmente
conocida como Group Special Mobile (GSM,
Grupo Especial M�vil). Fue creado por CEPT
(organismo internacional que agrupa a las
entidades responsables en la administraci�n
P�blica de cada pa�s europeo de las
pol�ticas y la regulaci�n de las
comunicaciones, tanto postales como de
telecomunicaciones), y posteriormente
desarrollado por ETSI (European
Telecommunications Standars Institute �
organizaci�n de estandarizaci�n de la
industria de las telecomunicaciones de
Europa con proyecci�n mundial) para
estandarizar la telefon�a celular en Europa,
luego adoptado por el resto del mundo. En el
a�o 2001, el 70% de los usuarios de
telefon�a m�vil en el mundo usaban GSM. Es
un est�ndar abierto, no propietario y que se
encuentra en desarrollo constante.
GSM emplea una combinaci�n de TDMa y FDMa
entre estaciones en un par de canales de
radio de frecuencia duplex, con baja
lupulizaci�n de frecuencia entre canales.
Como se explic� anteriormente, TDMa se
utiliza para informaci�n digital codificada,
por lo que GSM es un sistema dise�ado para
utilizar se�ales digitales, as� como tambi�n,
canales de voz digitales, lo que permite un
moderado nivel de seguridad.
Existen cuatro versiones principales,
basadas en la banda: GSM-850, GSM-900,
GSM-1800 y GSM-1900, diferenci�ndose cada
una en la frecuencia de las bandas.
En GSM, las conexiones se pueden utilizar
tanto a la voz, como a datos, lo que
permiti� el avance del env�o y consumo de
datos a trav�s de los celulares. Los casos
m�s comunes son las im�genes que se pueden
enviar y recibir, y el uso de aplicaciones a
trav�s de los tel�fonos m�viles, tal es el
caso de Internet.
Las implementaciones m�s veloces de GSM se
denominan GPRS y EDGE, tambi�n denominadas
generaciones intermedias, o 2.5G, que
conducen a la tercera generaci�n (3G), o
UMTS.
4.2.2.1 GPRS (General Packet Radio
Service)
b�sicamente es una comunicaci�n basada en
paquetes de datos. En GSM, los intervalos de
tiempo son asignados mediante una conexi�n
conmutada, en tanto que en GPRS son
asignados mediante un sistema basado en la
necesidad a la conexi�n de paquetes. Es
decir, que si no se env�a ning�n dato por el
usuario, las frecuencias quedan libres para
ser utilizadas por otros usuarios. Los
tel�fonos GPRS por lo general utilizan un
puerto bluetooth para la transferencia de
datos.
4.2.2.2 EDGE (Enhanced Data Rates for
Global Evolution)
Es una actualizaci�n de GPRS, el cual embala
hasta 69.2Kbps en ocho timeslots,
considerada una tecnolog�a de 2.75G, un poco
m�s evolucionada que GPRS. GERaN (GPS/EDGE
Radio access Network) es el nombre que se le
da a los est�ndares para el acceso GPS/EDGE.
4.2.2.3 UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System)
Es el sistema de telecomunicaciones m�viles
de tercera generaci�n, que se espera que
alcance unos 2000 millones de usuarios para
el a�o 2010.
El principal avance radica en la tecnolog�a
WCDMa (Wide Code Division Multiple access),
heredada de la tecnolog�a militar, a
diferencia de GSM y GPRS que utilizan una
mezcla de FDMa y TDMa. La principal ventaja
de WCDMa es que la se�al se expande en
frecuencia gracias a un c�digo de ensanchado
que �nicamente es conocido por el emisor y
el receptor. La t�cnica del espectro
ensanchado permite que una se�al se ensanche
a lo largo de una banda muy ancha de
frecuencias, mucho m�s amplia que el m�nimo
requerido para transmitir la informaci�n a
enviar. Este aspecto trae muchas mejoras a
los anteriores sistemas (FDMa, TDMa y el
propio CDMa):
altas velocidades de transmisi�n (hasta 2
Mbps)
Un grado de seguridad mayor.
Gran eficacia en cuanto al acceso m�ltiple
al canal.
alta resistencia a las interferencias.
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