Tecnología de los Teléfonos Celulares

El problema de transmisión a corta distancia se resolvió por medio de un concepto muy simple, la ciudad se dividió en áreas pequeñas llamadas "células". Esto permite el uso extensivo de la frecuencia en una ciudad, permitiendo que millones de personas puedan usar los teléfonos celulares simultáneamente. En el sistema típico de celular analógico que se utiliza en Estados Unidos, la compañía celular recibe alrededor de 800 frecuencias para usar en la ciudad. La compañía divide la ciudad en células. Cada célula mide aproximadamente 10 millas cuadradas (26 km2). Las células son como hexágonos en una red o malla hexagonal. La decisión acerca de qué células y qué frecuencias en una célula serán usadas por cada compañía son tomadas por la Mobile Telephone Switching Office -Oficina Controladora de la Telefonía Móvil- MTSO.

El principio usado en los teléfonos celulares es bastante simple, sin embargo, su operación es muy compleja. Cada célula consiste de una estación base con un transrecibidor de 800 MHz y una antena. Esto proporciona cobertura en un radio de dos a diez millas. El área de cobertura depende de factores geográficos, de la población y también del tráfico móvil. Por ejemplo, las células más pequeñas se utilizan para cubrir túneles, transporte subterráneo y caminos en regiones montañosas.

La fuerza de la señal del teléfono aumenta o disminuye cuando el usuario se aleja o se acerca a la torre. La estación base más cercana al usuario está constantemente enviando información acerca de la fuerza de la señal al MTSO. El controlador del teléfono móvil transfiere las llamadas de célula a célula cuando la señal disminuye en un punto determinado. Este traspaso usualmente ocurre automáticamente cuando el controlador determina que el transmisor de otra célula puede brindar una mejor conexión.  Al manejar cincuenta millas, la señal puede llegar a usar ocho células diferentes sin que el usuario se dé cuenta.

En cuanto encendemos el teléfono celular, en milésimas de segundo, el número del usuario se registra.  Todo esto ocurre antes de que el usuario haya marcado cualquier número. Este registro avisa al sistema local que un teléfono específico está activo en una área determinada y que está listo para recibir llamadas. El sistema local entonces notifica a la red nacional que el teléfono está en línea.

Tipos de Servicios Celulares

Varios métodos de "acceso múltiple" son utilizados por diferentes tipos de sistemas celulares, así que multiples usuarios reciben servicio simultáneamente. Los usuarios comparten un conjunto común de canales de radio y pueden tener acceso a cualquiera de ellos. Para cada llamada se concede una línea específica para el discurso y se asigna un canal único para la transmisión de datos. Solamente un subscriptor a la vez es asignado a cada canal y no se le permite el acceso a nadie más hasta que la llamada termine.

Tres Esquemas Básicos de Acceso Múltiple:

FDMA: (Frequency Division Multiple Access -División de Frecuencia de Acceso Múltiple-)

TDMA: (Time Division Multiple Access -División de Tiempo de Acceso Múltiple-)

CDMA: (Code Division Multiple Access -División de Código de Acceso Múltiple-)

FDMA divide los canales de radio en un rango de radio frecuencias y se utiliza en los sistemas celulares analógicos. Sólamente se puede asignar un subscriptor a la vez para cada canal y a ese canal solamente se puede acceder después de que la llamada sea terminada o después de que la llamada original sea traspasada a un canal diferente.

TDMA divide los canales en aberturas de tiempo (time slots), en los cuales ninguna otra llamada puede utilizar un canal ocupado hasta que ese canal se encuentre vacante.

CDMA le asigna un código único a cada subscriptor lo que facilita que múltiples usuarios usen el mismo canal de banda ancha al mismo tiempo.  Pseudo-aleatorias secuencias de código (pseudo-random code sequences) son utilizados por la estación móvil y por la estación base para distinguir las conversaciones.

El Sistema Global para las Comunicaciones Móviles GSM (Global System for Mobile Communications) también usa TDMA como la tecnología de acceso. GSM además usa la encriptación para mayor seguridad en las llamadas telefónicas. GSM es una norma internacional en Europa, Australia y la mayoría de Asia y Africa. Es un estándar global que ayuda a que los usuarios compren un solo teléfono y lo puedan usar en múltiples paises.  Para conectarse a los proveedores específicos de servicio en diferentes países, los usuarios de GSM deben simplemente de cambiar tarjetas SIM (SIM cards) cuando viajen de un país a otro país.

Los teléfonos celulares digitales usan la misma radio tecnología que los teléfonos analógicos, pero la usan de una manera diferente. Los sistemas analógicos no utilizan totalmente la señal entre el teléfono y la red celular -la señal analógica no puede ser comprimida ni manipulada tan fácilmente como la verdadera señal digital-. La habilidad de albergar más canales en una banda ancha es la razón por la cual muchas compañías de cable están cambiando a sistemas digitales. Los teléfonos digitales convierten la señal de voz en información binaria (1s y 0s) y después la comprimen. Esta compresión permite que entre tres y diez llamadas de teléfonos celulares ocupen el espacio de una sola llamada de teléfono celular analógico. La tecnología digital proporciona velocidades más rápidas de transmisión. Los sistemas digitales también usan cuidadosamente la banda ancha (bandwidth) y han elevado la seguridad.

Un teléfono celular general consiste de un recibidor/transmisor para recibir y transmitir señales. Los componentes de Radio Frecuencia (RF) se encargan de operaciones fundamentales y juegan el papel, que en su caso, jugaría el cable de teléfono en un teléfono regular.  Las señales son Coded (Codificadas) o Decoded (Decodificadas) en la banda de voz CODEC. Las señales se pasan a la bocina, o son recibidas de un micrófono, dependiendo del caso.  La administración de energía y de las unidades de batería proporcionan el poder necesario para que el teléfono celular continúe funcionando.  El poder o energía es proporcionado al DSP, a la antena, así como también al CODEC por el bloque de administración de poder.

El DSP/Microprocesador es el CPU del teléfono celular.  Este se encarga de la memoria (memoria flash o ROM o SRAM) y también controla la pantalla -despliegue- del teléfono. La tecnología tan avanzada que existe hoy, permite que los celulares tengan un poder de informática muy elevado dentro de sus microprocesadores. Este microprocesador también se encarga de estar verificando constantemente el estado de la tarjeta SIM (SIM card), sin el cual, este teléfono no tendría la autenticación para operar con determinada compañía celular en una determinada frecuencia.