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3 Funcionamiento de la telefon? celular
Los tel?onos celulares, por sofisticados
que sean y luzcan, no dejan de ser radio
transmisores personales.
Siendo un sistema de comunicaci? telef?ica
totalmente inal?brica, los sonidos se
convierten en se?les electromagn?icas, que
viajan a trav? del aire, siendo recibidas y
transformadas nuevamente en mensaje a trav?
de antenas repetidoras o v? sat?ite.
Para entender mejor c?o 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, as?que s?o una persona puede
hablar al tiempo. Un telefono celulare 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 tel?ono
celular puede utilizar 1664 canales. Estos
tel?onos tambi? operan con ?c?ulas?. (o ?celdas?.)
y pueden alternar la c?ula usada a medida
que el tel?ono es desplazado. Las c?ulas
le dan a los tel?onos un rango mucho mayor
a los dispositivos que lo comparamos. Un
walkie-talkie puede transmitir hasta quiz?
una milla. Una radio OC, debido a que tiene
un poder mucho m? alto, puede transmitir
hasta 5 millas. Alguien que utiliza un
telefono celulare, puede manejar a trav? de
toda la ciudad y mantener la conversaci?
todo el tiempo. Las c?ulas son las que dan
a los tel?onos celulares un gran rango.
En un radio simple, ambos transmisores
utilizan la misma frecuencia. S?o uno puede
hablar al tiempo.
El telefono celulare est?dar de la primera
generaci? estableci?un rango de
frecuencias entre los 824 Megahertz y los
894 para las comunicaciones anal?icas. Para
enfrentar la competencia y mantener los
precios bajos, este est?dar estableci?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 tel?ono. Las frecuencias
de transmisi? y recepci? de cada canal de
voz est? separadas por 45 Megahertz. cada
portador tambi? tiene 21 canales de datos
para usar en otras actividades.
La genialidad del telefono celulare reside en
que una ciudad puede ser dividida en
peque?s "c?ulas" (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
aqu?como funciona. Se puede dividir un ?ea
(como una ciudad) en c?ulas. cada c?ula es
t?icamente de un tama? de 10 millas
cuadradas (unos 26Km2). Las c?ulas se
imaginan como unos hex?onos en un campo
hexagonal grande, como este:
Sin embargo, el tama? de las c?ulas 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 m? de 35Km en
zonas rurales. En zonas muy densamente
pobladas o ?eas con muchos obst?ulos (como
ser edificios altos), las c?ulas pueden
concentrarse en distancias cada vez menores.
algunas tecnolog?s, como los PCS (Personal
Communication Services), requieren c?ulas
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 env? de las se?les entre las
c?ulas que se encuentren m? lejanas, por
lo que algunos edificios tienen su propia "microc?ula?.
Los subterr?eos son t?icos escenarios
donde una microc?ula se hace necesaria.
Microc?ulas pueden ser usadas para
incrementar la capacidad general de la red
en zonas densamente pobladas como ser los
centros capitalinos.
Debido a que los tel?onos celulares y las
estaciones de base utilizan transmisores de
bajo poder, las mismas frecuencias pueden
ser reutilizadas en c?ulas no adyacentes.
cada celda en un sistema an?ogo utiliza un
s?timo de los canales de voz disponibles.
Eso es, una celda, m? las seis celdas que
la rodean en un arreglo hexagonal, cada una
utilizando un s?timo de los canales
disponibles para que cada celda tenga un
grupo ?ico de frecuencias y no haya
colisiones entre c?ulas adyacentes.
Esta configuraci? puede verse en forma
gr?ica en la siguiente figura:
Puede observarse un grupo de c?ulas
numerado en la parte superior.
De esta forma, en un sistema anal?ico, en
cualquier celda pueden hablar 59 personas en
sus tel?onos celulares al mismo tiempo. Con
la transmisi? digital, el n?ero de canales
disponibles aumenta. Por ejemplo el sistema
digital TDMa puede acarrear el triple de
llamadas en cada celda, alrededor de 168
canales disponibles simult?eamente.
cada c?ula tiene una estaci? base que
consta de una torre y un peque? edificio en
donde se tiene el equipo de radio. cada
c?ula utiliza un s?timo de los 416 canales
duales de voz. Dejando entonces a cada
c?ula aproximadamente los 59 canales
disponibles nombrados anteriormente.
Si bien los n?eros pueden variar
dependiendo de la tecnolog? usada en el
lugar, las cantidades sirven para mostrar
c?o funciona esta tecnolog?; que en caso
de tratarse de una generaci? m? moderna,
puede de todas formas extrapolarse
directamente.
Los tel?onos celulares poseen unos
transmisores de bajo poder dentro de ellos.
Muchos tel?onos celulares tienen 2 fuerzas
de se?l: 0.6 Watts y 3 Watts (como
comparaci?, la mayor? de los radios de
onda corta transmiten a 5 Watts). La
estaci? base tambi? transmite a bajo poder.
Los transmisores de bajo poder tienen 2
ventajas:
El consumo de energ? del tel?ono, que
normalmente opera con bater?s, es
relativamente bajo. Esto significa que bajo
poder requiere bater?s peque?s, y esto
hace posible que existan tel?onos que caben
en la mano. A su vez aumenta en forma
considerable el tiempo en que se puede usar
el tel?ono entre carga y carga de la
bater?.
Las transmisiones de las estaciones base y
de los tel?onos no alcanzan una distancia
m? all?de la c?ula. 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 tel?onos en la misma celda no salen de
?ta. Por lo tanto, cada celda puede
reutilizar las mismas 59 frecuencias a
trav? de la ciudad.
La tecnolog? celular requiere un gran
n?ero de estaciones base para ciudades de
cualquier tama?. Una ciudad t?ica grande
puede tener cientos de torres emisoras. Pero
debido a que hay tanta gente utilizando
tel?onos 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
telef?icas y estaciones base de la regi?.
T?ica torre de transmisi? de telefon?
celular
Cuando el usuario desea realizar una llamada,
el telefono celulare env? un mensaje a la
torre solicitando una conexi? a un n?ero
de tel?ono espec?ico. Si la torre dispone
de los suficientes recursos para permitir la
comunicaci?, un dispositivo llamado "switch"
conecta la se?l del telefono celulare a un
canal el la red de telefon? p?lica. La
llamada en este momento toma un canal
inal?brico as?como un canal en la red de
telefon? p?lica que se mantendr? abiertos
hasta que la llamada se concluya.
El diagrama que se muestra a continuaci?
gr?ica 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 tel?ono (utilizando
uno de los canales de control, ya que su
tel?ono se encuentra siempre escuchando) en
cada c?ula de la regi? hasta que su
tel?ono respondiera. Entonces la estaci?
base y el tel?ono decidir? cu? de los 59
canales en su telefono
celular usar? Ahora
estar?conectado a la estaci? base y puede
empezar a hablar y escuchar.
a medida que usted se mueva en la c?ula, la
estaci? base notar?que la fuerza de su
se?l disminuye. Entretanto, la estaci?
base de la c?ula hacia la que se est?
moviendo (que est?escuchando la se?l) ser?
capaz de notar que la se?l se hace m?
fuerte. Las dos estaciones base se coordinan
a s?mismas a trav? del MTSO, y en alg?
punto su tel?ono obtiene una se?l que le
indica que cambie de frecuencia. Este cambio
hace que su tel?ono mude su se?l a otra
c?ula.
En sistemas modernos los tel?onos esperan
una se?l de identificaci? del sistema (IDS)
del canal de control cuando se encienden. El
tel?ono tambi? transmite una propuesta de
registro y la red mantiene unos datos acerca
de su ubicaci? en una base de datos (de
esta forma es que la MTSO sabe en que c?ula
se encuentra si quiere timbrar su tel?ono).
a medida que se mueve entre c?ulas, el
tel?ono detecta los cambios en la se?l,
los registra y compara para con los de la
nueva c?ula cuando cambia de canal. Si el
tel?ono no puede hallar canales para
escuchar se sabe que est?fuera de rango y
muestra un mensaje de "sin servicio?.
?te es, en forma bastante simplificada, el
funcionamiento de la telefon? celular;
abarcando desde el aspecto te?ico en la
divisi? de las zonas geogr?icas en c?ulas,
hasta el intercambio de ondas electro
magn?icas necesario para establecer una
sencilla comunicaci? entre dos tel?onos
celulares. Si bien puede enfocarse el tema
de manera mucho m? t?nica, deteni?dose
m? en aspectos de frecuencia y amplitud de
las ondas por ejemplo, preferimos darle un
enfoque m? general, dando s?algunos datos
t?nicos espec?icos que nos parecieron de
mayor relevancia para el entendimiento
general del tema.
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