Cómo funcionan los teléfonos celulares Parte 1

Sin importar a dónde vayas, verás a alguien hablando por su teléfono celular. En estos días, los teléfonos celulares ofrecen una increíble variedad de funciones, y se están agregando nuevos a un ritmo vertiginoso. Dependiendo del modelo de teléfono celular, puedes:

*Almacenar información de contacto

*Hacer tareas o listas de tareas

*Llevar un registro de las citas y establecer recordatorios

*Usar la calculadora incorporada para matemática simple

Enviar o recibir correo electrónico

*Obtener información (noticias, entretenimiento, cotizaciones de bolsa) en Internet

*Jugar 

*Ver televisión

*Enviar mensajes de texto

*Tomar fotos y grabar vídeos

*Integrar otros dispositivos como PDA , reproductores de MP3 y receptores GPS.

Es posible que escuches términos como 4G, LTE, GSM y CDMA y se preguntes a qué se refieren. En su forma más básica, un teléfono celular es una radio, una radio extremadamente sofisticada, pero no obstante una radio. Te mostraremos a qué nos referimos.

Frecuencias de telefonía celular

En la era oscura antes de los teléfonos celulares, las personas que realmente necesitaban la capacidad de comunicación móvil instalaban teléfonos de radio en sus automóviles . En el sistema de radio teléfono, había una torre de antena central por ciudad, y quizás 25 canales disponibles en esa torre. 

Esta antena central significaba que el teléfono en su automóvil necesitaba un transmisor potente, lo suficientemente grande como para transmitir 40 o 50 millas (unos 70 kilómetros). También significaba que no muchas personas podían usar teléfonos de radio , simplemente no había suficientes canales.

El genio del sistema celular es la división de una ciudad en pequeñas células. Esto permite una amplia reutilización de frecuencias en una ciudad, de modo que millones de personas pueden usar teléfonos celulares simultáneamente.

Una buena manera de entender la sofisticación de un teléfono celular es compararlo con una radio CB o un walkie-talkie.

Full-duplex versus half-duplex : tanto los walkie-talkies como las radios CB son dispositivos half-duplex . Es decir, dos personas que se comunican en una radio CB usan la misma frecuencia , por lo que solo una persona puede hablar a la vez. Un teléfono celular es un dispositivo full-duplex . Eso significa que usa una frecuencia para hablar y una segunda frecuencia separada para escuchar. Ambas personas en la llamada pueden hablar a la vez.

Canales : un walkie-talkie generalmente tiene un canal y una radio CB tiene 40 canales. Un teléfono celular típico puede comunicarse en 1,664 canales o más.

Alcance : un walkie-talkie puede transmitir aproximadamente 1 milla (1.6 kilómetros) usando un transmisor de 0.25 vatios. Una radio CB, debido a que tiene una potencia mucho mayor, puede transmitir aproximadamente 5 millas (8 kilómetros) usando un transmisor de 5 vatios. Los teléfonos celulares operan dentro de las células y pueden cambiar de célula a medida que se mueven. 

Las células dan a los teléfonos móviles un alcance increíble. Alguien que usa un teléfono celular puede conducir cientos de millas y mantener una conversación todo el tiempo debido al enfoque celular.

En un sistema de telefonía celular analógico típico, el proveedor de telefonía celular recibe alrededor de 800 frecuencias para usar en toda la ciudad. El transportista corta la ciudad en celdas. Cada celda tiene un tamaño típico de aproximadamente 10 millas cuadradas (26 kilómetros cuadrados). Las celdas normalmente se consideran hexágonos en una gran cuadrícula hexagonal, como esta:

Debido a que los teléfonos celulares y las estaciones base usan transmisores de baja potencia, las mismas frecuencias pueden reutilizarse en celdas no adyacentes. Las dos celdas moradas pueden reutilizar las mismas frecuencias.

Cada celda tiene una estación base que consiste en una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo de radio. Entraremos en las estaciones base más tarde. Primero, examinemos las "células" que forman un sistema celular.

Canales de telefonía celular

Una sola célula en un sistema de teléfono móvil analógico utiliza un séptimo de los canales de voz dúplex disponibles . Es decir, cada celda (de las siete en una cuadrícula hexagonal) está utilizando un séptimo de los canales disponibles, por lo que tiene un conjunto único de frecuencias y no hay colisiones.

Un operador de telefonía celular generalmente obtiene 832 frecuencias de radio para usar en una ciudad.

Cada teléfono celular usa dos frecuencias por llamada, un canal dúplex , por lo que generalmente hay 395 canales de voz por operador. (Las otras 42 frecuencias se usan para canales de control, más sobre esto más adelante).

Por lo tanto, cada celda tiene alrededor de 56 canales de voz disponibles. En otras palabras, en cualquier celular, 56 personas pueden hablar por teléfono celular al mismo tiempo. Los sistemas celulares analógicos se consideran tecnología móvil de primera generación, o 1G. 

Con los métodos de transmisión digital (2G), aumenta el número de canales disponibles. Por ejemplo, un sistema digital basado en TDMA (más sobre TDMA más adelante) puede transportar tres veces más llamadas que un sistema analógico, por lo que cada celda tiene aproximadamente 168 canales disponibles.

Los teléfonos celulares tienen transmisores de baja potencia. Muchos teléfonos celulares tienen dos intensidades de señal: 0.6 vatios y 3 vatios (en comparación, la mayoría de las radios CB transmiten a 4 vatios). La estación base también está transmitiendo a baja potencia. Los transmisores de baja potencia tienen dos ventajas:

*Las transmisiones de una estación base y los teléfonos dentro de su celular no llegan muy lejos de esa celda. Por lo tanto, en la figura de la página anterior, ambas celdas moradas pueden reutilizar las mismas 56 frecuencias. Las mismas frecuencias se pueden reutilizar ampliamente en toda la ciudad.

*El consumo de energía del teléfono celular, que normalmente funciona con baterías, es relativamente bajo. Bajo consumo de energía significa baterías pequeñas , y esto es lo que ha hecho posible los teléfonos celulares de mano.

El enfoque celular requiere una gran cantidad de estaciones base en una ciudad de cualquier tamaño. Una ciudad grande típica puede tener cientos de torres. Pero debido a que muchas personas usan teléfonos celulares, los costos siguen siendo bajos por usuario. 

Cada operador en cada ciudad también tiene una oficina central llamada Oficina de cambio de teléfono móvil ( MTSO ). Esta oficina maneja todas las conexiones telefónicas al sistema telefónico terrestre normal y controla todas las estaciones base en la región.

Continua con la parte 2 de Cómo funcionan los teléfonos celulares