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Qué es y cómo funciona telefonia movil

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  • me podrias enviar una copia de esta presentacion 'que es y como funciona telefonia movil' a johcasal@hotmail.com. Gracias por anticipado.
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Qué es y cómo funciona telefonia movil Document Transcript

  • 1. TELEFONIA CELULAR Oscar Montoya Figueroa Introducción La red telefónica es uno de los sistemas auto- máticos más grandes del mundo. Queda al ser- vicio del usuario con sólo levantar el auricular y marcar un número, estableciendo de manera La telefonía celular es uno de instantánea la comunicación con personas de los servicios de la tecnología cualquier continente. Esta red, además, es utili-moderna que más rápidamente zada por otros sistemas que amplían las posibi- lidades de comunicación, como el facsímil y el se han extendido en el mundo, Internet. Se calcula que existen más de 400 mi- ya que a partir de su llones de teléfonos en todo el mundo, aunque laintroducción a principios de los red telefónica no se ha desarrollado al máximo. Pero además de la telefonía alámbrica, existe años 80’s, el número de una moderna infraestructura de telefonía celu- usuarios de este servicio se ha lar, la cual ofrece los mismos servicios básicosido incrementando hasta llegar (conferencias, Internet y facsímil), más otros adicionales (mensajes escritos, por ejemplo). a las decenas de millones de El concepto de red de radio celular fue inven- usuarios, y no hay muestras de tado en los laboratorios Bell, en Estados Unidos, que esta tendencia disminuya. en 1947. Pero fue después de 35 años que la tec- nología permitió implementar el concepto de En este artículo hablaremos de “célula” o “celda”, al montar la primera red ana- manera general de qué son y lógica que se intercomunicaba mediante cables cómo funcionan estos sistemas conductores de cobre y al fabricar los primeros equipos. de comunicación. La tecnología celular con sistema inalámbrico fue desarrollada por la compañía AT&T, con el propósito de lograr una mayor capacidad con26 ELECTRONICA y servicio
  • 2. Figura 1 Líneas Tx Rx Tx Líneas Rx Líneas Terminal Tx celular Rx computarizada Tx Rx Central telefónica celdas pequeñas de baja potencia y permitir ción base con antenas encargada de recibir lasque bandas de radiofrecuencia fueran llamadas y enviarlas hacia los teléfonos celula-reutilizadas. Otras ventajas que pronto se desa- res que se mueven dentro de su zona. Cada es-rrollarían, incluyeron la posibilidad de teléfonos tación base puede cubrir una área de entre 1.5 yportátiles y terminales de bajo precio. 28 Km, dependiendo de la topografía y de los Cuando los primeros sistemas en Chicago y obstáculos de la zona (figura 2).Washington/Baltimore entraron en funciona- Una de las ventajas de esta división de unamiento en 1983, algunas predicciones optimis- zona en células, es la posibilidad de utilizar unatas calcularon que habría cerca de un millón de porción muy pequeña del espectro electromag-usuarios en Estados Unidos para el año 2000; nético para proporcionar el servicio de telefo-sin embargo, tan sólo en 1995 ya se habían al- nía. Veamos por qué.canzado los 30 millones de usuarios. Para que dos estaciones transmisoras-recep- toras anexas no se interfieran entre sí, es indisEl principio básico de la telefonía celularEl teléfono celular es un medio de comunicaciónelectrónico similar al teléfono convencional, conla diferencia de que no requiere cables de co-nexión, sino que es inalámbrico. El enlace tele- Estación basefónico se lleva a cabo por medio de señales elec-tromagnéticas de alta frecuencia, permitiendo alusuario la comunicación desde cualquier punto 1.5 a 28 Kmde la zona de cobertura sin importar si se en-cuentra en movimiento o en algún sitio específi-co (figura 1). El concepto de telefonía celular, se deriva de Celda, área de cobertura dondeque en estos sistemas de comunicación el terri- se considera óptima la recepción en la estación base.torio de cobertura se divide en áreas llamadasceldas o células. En cada celda existe una esta- Figura 2 ELECTRONICA y servicio 27
  • 3. Figura 3 A su vez, las llamadas desde o hacia los telé- fonos celulares son recibidas en el centro de conmutación que actúa como el cerebro del sis- F1 F1 F1 tema. Cuando una estación base recibe la señal F3 F3 de una llamada desde un teléfono celular, la en- vía al centro de conmutación para que éste ana- F2 F2 F2 lice el número marcado y determine si se está F1 F1 llamando a otro teléfono celular o a un teléfono F3 F3 F3 convencional; si la llamada está dirigida a otro teléfono celular, el centro de conmutación veri- fica cuál es la estación base más cercana al telé- fono celular de destino y la envía allí (figura 4). En resumen, la llamada pasa del teléfono ce- pensable que ambas utilicen frecuencias dis- lular origen a la estación base de la celda en latintas de transmisión y recepción; en tal caso, que se encuentra ese usuario. La estación baselas compañías de telefonía celular tendrían que envía esa llamada al centro de conmutación ce-contratar una gran cantidad de canales de co- lular, el cual busca el teléfono celular del usua-municación para cubrir una zona muy extensa, rio destino y le envía la llamada a la estaciónlo que no resulta conveniente ni para las com- base más cercana. Luego, esa estación le pasapañías ni para el usuario, por el consiguiente la llamada al teléfono celular destino.aumento en los costos. Una vez que concluye la llamada, se libera el La solución a la que se llegó fue sumamente canal que había sido utilizado, pudiendo ser ocu-ingeniosa: se diseñaron las células de cobertura pado en cualquier momento por otro usuario queen forma semejante a un panal de abejas (figura solicite comunicación o entre en la célula en el3), y se utilizaron sólo tres canales de comuni- momento en que está realizando la llamada. Lacación, acomodados de tal forma que nunca se asignación de tal canal es asignada de maneratuvieran dos células de una misma frecuencia automática por la computadora central.juntas. Gracias a este procedimiento, los costos El hecho de que todo canal libre de una célu-de instalación y mantenimiento se redujeron, la pueda ser ocupado en cualquier momento porlogrando tarifas más accesibles para el usuario, uno u otro suscriptor, permite que el espacioal tiempo que se simplificaron los circuitos de radioeléctrico no se desperdicie, lo que sí suce-recepción (que en vez de estar explorando un de con las frecuencias privadas, pues es comúngran número de canales, sólo verifican la inten- que la persona a quien se le ha concesionado lasidad de los tres utilizados). utilice sólo unas cuantas veces al día. El cerebro del sistema controla el flujo de llamadas, asi como los tiempos para la facturación. Solicitud de llamada Enlace Análisis del número Teléfono celular y facturación Estación base Figura 428 ELECTRONICA y servicio
  • 4. Comunicación entre teléfonos celulares principio), consiguiéndose comunicaciones másy teléfonos tradicionales rápidas y sencillas.Un aspecto importante que permite la automati- Movimiento entre dos celdaszación de llamadas entre teléfonos celulares yaparatos convencionales, es la estructura tan Las explicaciones anteriores nos permiten en-particular de la infraestructura telefónica. Como tender qué sucede cuando el usuario del teléfo-recordará, las líneas telefónicas convencionales no celular está en un punto fijo dentro de la in-están divididas en “sub-estaciones”, mismas que fluencia de cierta repetidora; pero ¿qué sucedecontrolan todo el flujo telefónico de una zona cuando el receptor está en movimiento? Supon-determinada (figura 5). Estas sub-estaciones se gamos el caso muy común de la persona que vaidentifican fácilmente por las tres primeras ci- hablando mientras conduce su auto.fras de su número telefónico (si tiene curiosi- Para ejemplificar este caso, refiérase a la fi-dad, consulte las primeras páginas del directo- gura 3. Note que, en su trayectoria, el auto aban-rio telefónico de las grandes ciudades, y encon- dona una celda en la que se está utilizando latrará la sub-estación que corresponde a un nú- frecuencia 1 y entra en otra en la que se empleamero determinado, guiándose precisamente por la frecuencia 2. En este caso, cuando el receptorsus tres primeras cifras). detecta que la señal que está recibiendo de la Pues bien, cuando comenzó a aparecer la te- estación de frecuencia 1 se está debilitando, ras-lefonía celular, las compañías proveedoras del trea en los otros dos canales para localizar si yaservicio contrataron a la compañía telefónica está entrando en la zona de influencia de otralocal una o más sub-estaciones, de modo que repetidora; en caso afirmativo, envía una señaltodas las comunicaciones de sus usuarios apa- de control a la estación de frecuencia 1, para querentaran dirigirse a una zona específica; sin dirija la comunicación del usuario hacia la esta-embargo, en realidad lo que se hace es enviar- ción de frecuencia 2 detectada, y una vez que selas al centro de conmutación principal de la ha realizado esta conmutación, el teléfono de-empresa, de donde se canaliza hacia las células sactiva el receptor de frecuencia 1 y cambia paracorrespondientes a los usuarios que utilizan el recibir la señal de la estación de frecuencia 2.servicio. Es gracias a ello que podemos comuni- Este proceso se repite todas las veces que elcarnos con un teléfono celular sin necesidad de usuario abandone la zona de influencia de unamarcar números adicionales (como sucedía al estación para entrar en otra adyacente. Esta B A D Central Central secundaria secundaria 1-1 2-1 Central secundaria Central Central 2-2 Central secundaria General General 1-2 2 1 Central secundaria 2-3 Central Central secundaria secundaria 1-3 2-4 C Figura 5 ELECTRONICA y servicio 29
  • 5. transferencia de llamadas se llama hand-off, Figura 6y normalmente implica una pérdida en la comu- Al cambiar de celdanicación de una fracción de segundo (llega al un celular en movimientosegundo en casos extremos); pero una pérdida el CCM intercambia el control de una estaciónde señal de audio de esa naturaleza en una con- base a otra.versación telefónica no suele resultar grave; sinembargo, cuando se trata de la transmisión dedatos (por ejemplo, para el envío de documen-tos) sí se llegan a presentar problemas. Figura 6. Celda Un caso especial se produce cuando un usua-rio de teléfono celular de una ciudad se despla-za a otra, la cual no está en el área de influenciade su proveedor de servicios de telefonía celu- Celdalar. En este caso, y gracias a convenios entre lasempresas de distintas ciudades, una estación Estación basebase de la localidad en que está el usuario de-tecta su teléfono celular, lo reconoce como de Zona de intercambiouna compañía asociada y envía la señal a su cen- de celda nand-off Estación basetro de conmutación; desde ese momento, estecentro de conmutación lo reconoce como unallamada propia (aunque la facturación la lleva acabo la empresa original). Este proceso se llama das. Recientemente, se han introducido en nues-roaming. tro país los servicios de telefonía celular digital, Las llamadas desde los teléfonos celulares en técnica que permite la codificación de todas laslas que intervienen teléfonos convencionales, transmisiones que se establecen entre el usua-pasan por el centro de conmutación de la empre- rio y su estación base, de modo que si alguiensa local de telefonía. trata de intervenir dicha llamada sin conocer el La llamada viaja del teléfono convencional a código de encriptación utilizado, tan sólo cap-la central de conmutación respectiva a través de tará un ruido incomprensible.líneas telefónicas normales, de allí pasa al cen- La telefonía digital también proporciona otrastro de conmutación de la compañía proveedora ventajas, por ejemplo: debido a que se puede en-del servicio de telefonía celular. Dicha conexión viar una mayor cantidad de datos en forma digitalpuede ser de varios tipos: satelital, microondas, que por transmisiones análogas convencionales,fibra óptica, etc. Luego, el centro de conmuta- los modernos teléfonos celulares digitales pue-ción de telefonía celular localiza dentro de su den llevar un control automático del “tiempored el teléfono celular del destinatario, envía la aire” que han consumido, para poder calcularseñal a la estación base más cercana y ésta trans- fácilmente a cuánto ascenderá su facturaciónfiere la llamada al teléfono celular. mensual; cuando un usuario recibe una llama- da, puede saber desde qué teléfono proviene laLa nueva “telefonía celular digital” llamada; igualmente, es posible aprovechar la pantalla del teléfono celular para recibir mensa-Hasta hace poco, uno de los principales incon- jes escritos como si fuera un “beeper”, etc.venientes de la comunicación celular convencio- Por último, otra ventaja de la telefonía digital,nal, es que no había privacidad total; cualquier es que resulta más adecuada para la transmi-persona que deseara intervenir las llamadas de sión de datos que la comunicación análoga con-un determinado usuario era capaz de hacerlo con vencional, lo que permitiría a sus usuarios a es-un equipo denominado “escáner de radio”, el cual tar conectados a Internet (por ejemplo) sin pre-se consigue fácilmente en tiendas especializa- ocuparse del fenómeno hand-off.30 ELECTRONICA y servicio