Cómo funcionan los teléfonos celulares Parte 2

Códigos de teléfonos celulares

Todos los teléfonos celulares tienen códigos especiales asociados con ellos. Estos códigos se utilizan para identificar el teléfono, el propietario del teléfono y el proveedor de servicios.

Digamos que tienes un teléfono celular, lo enciendes y alguien intenta llamarte. Esto es lo que sucede con la llamada:

Cuando enciende el teléfono por primera vez, escucha un SID (consulte la barra lateral) en el canal de control. El canal de control es una frecuencia especial que el teléfono y la estación base usan para hablar entre ellos sobre cosas como la configuración de llamadas y el cambio de canal. 

Si el teléfono no puede encontrar ningún canal de control para escuchar, sabes que está fuera de alcance y muestra un mensaje de "sin servicio".  Cuando recibe el SID, el teléfono lo compara con el SID programado en el teléfono. Si los SID coinciden, el teléfono sabe que la célula con la que se está comunicando es parte de su sistema doméstico.

Junto con el SID, el teléfono también transmite una solicitud de registro, y el MTSO realiza un seguimiento de la ubicación del teléfono en una base de datos; de esta manera, el MTSO sabe en qué celular se encuentra cuando quiere sonar su teléfono.

El MTSO recibe la llamada e intenta encontrarte. Se ve en su base de datos para ver en qué celda se encuentra.  El MTSO elige un par de frecuencias que tu teléfono usará en esa celda para atender la llamada.

El MTSO se comunica con tu teléfono a través del canal de control para indicarle qué frecuencias usar, y una vez que tu teléfono y la torre encienden esas frecuencias, la llamada se conecta. Ahora, estás hablando por radio bidireccional con un amigo.

A medida que avanza hacia el borde de su celda, la estación base de su celda nota que la intensidad de su señal está disminuyendo. Mientras tanto, la estación base en la celda hacia la que se está moviendo (que está escuchando y midiendo la intensidad de la señal en todas las frecuencias, no solo su séptima parte) ve aumentar la intensidad de la señal de tu teléfono. 

Las dos estaciones base se coordinan entre sí a través del MTSO y, en algún momento, tu teléfono recibe una señal en un canal de control que le indica que cambie las frecuencias. Este traspaso cambia tu teléfono a la nueva celda.  A medida que viaja, la señal se transmite de celda en celda. 

Digamos que estás hablando por teléfono y se mueve de una celda a otra, pero la celda a la que se muda está cubierta por otro proveedor de servicios, no por el tuyo. En lugar de suspender la llamada, en realidad será entregada al otro proveedor de servicios. Si el SID en el canal de control no coincide con el SID programado en tu teléfono, entonces el teléfono sabe que está en roaming . 

El MTSO de la celda en la que se encuentra en roaming entra en contacto con el MTSO de tu sistema doméstico, que luego verifica su base de datos para confirmar que el SID del teléfono que está utilizando es válido. Tu sistema doméstico verifica tu teléfono con el MTSO local, que luego rastrea tu teléfono mientras se mueve a través de sus celdas. Y lo sorprendente es que todo esto sucede en segundos.

Lo menos sorprendente es que se le pueden cobrar tarifas increíbles por su llamada de roaming. En la mayoría de los teléfonos celulares, la palabra "roam" aparecerá en la pantalla de tu teléfono cuando salga del área de cobertura de tu proveedor e ingrese a otra. 

De lo contrario, es mejor que estudie sus mapas de cobertura cuidadosamente: más de una persona se ha visto desagradablemente sorprendida por el costo del roaming. Revisa tu contrato de servicio cuidadosamente para saber si estás pagando cuando estás en roaming. La mayoría de las compañías telefónicas más grandes no cobran por roaming dentro de los Estados Unidos, pero algunas de las compañías de descuento sí lo hacen.

Internacionalmente es otra historia. Las tarifas de roaming pueden ser muy altas, suponiendo que tenga un teléfono celular que pueda funcionar en varios países. Diferentes países utilizan diferentes tecnologías de acceso celular. Más adelante hablamos sobre esas tecnologías . Primero, obtengamos algunos antecedentes sobre la tecnología de teléfonos celulares analógicos para que podamos entender cómo se ha desarrollado la industria.

Teléfonos celulares análogos

En 1983, la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) aprobó el estándar de teléfono celular analógico llamado AMPS (Sistema avanzado de telefonía móvil) y se utilizó por primera vez en Chicago. AMPS utiliza un rango de frecuencias entre 824 megahercios (MHz) y 894 MHz para teléfonos celulares analógicos. 

Para alentar la competencia y mantener los precios bajos, el gobierno de los EE. UU. Requirió la presencia de dos operadores en cada mercado, conocidos como operadores A y B. Uno de los operadores era normalmente el operador de intercambio local (LEC), una forma elegante de decir la compañía telefónica local.

Los operadores A y B tienen asignados 832 frecuencias: 790 para voz y 42 para datos. Se utiliza un par de frecuencias (una para transmitir y otra para recibir) para crear un canal. Las frecuencias utilizadas en los canales de voz analógicos son típicamente de 30 kilohercios (kHz) de ancho: se eligió 30 kHz como el tamaño estándar porque le brinda una calidad de voz comparable a la de un teléfono con cable .

Las frecuencias de transmisión y recepción de cada canal de voz están separadas por 45 MHz para evitar que interfieran entre sí. Cada operador tiene 395 canales de voz, así como 21 canales de datos para usar en actividades de limpieza como el registro y la localización.

Una versión de AMPS conocida como Narrowband Advanced Mobile Phone Service ( NAMPS ) incorpora cierta tecnología digital para permitir que el sistema transmita aproximadamente tres veces más llamadas que la versión original. Aunque utiliza tecnología digital, todavía se considera analógico. AMPS y NAMPS solo operan en la banda de 800 MHz y no ofrecen muchas de las funciones comunes en el servicio celular digital, como el correo electrónico y la navegación web.

Along Comes Digital

Los primeros teléfonos celulares digitales fueron la segunda generación (2G) de tecnología celular. Los teléfonos digitales usan la misma tecnología de radio que los teléfonos analógicos, pero la usan de manera diferente. Los sistemas analógicos no utilizan completamente la señal entre el teléfono y la red celular; las señales analógicas no se pueden comprimir y manipular tan fácilmente como las señales digitales verdaderas. Esta es la razón por la cual las compañías de cable cambiaron a digital, para ajustar más canales dentro de un ancho de banda dado.

Los teléfonos celulares digitales convierten su voz en información binaria (1s y 0s) y luego la comprimen. Esta compresión permite que entre tres y 10 llamadas digitales de teléfonos celulares ocupen el espacio de una sola llamada analógica.

Muchos sistemas celulares digitales dependen de la codificación por desplazamiento de frecuencia (FSK) para enviar datos de un lado a otro a través de AMPS.  FSK usa dos frecuencias, una para 1s y la otra para 0s, alternando rápidamente entre las dos para enviar información digital entre la torre celular y el teléfono. Se requieren esquemas inteligentes de modulación y codificación para convertir la información analógica a digital, comprimirla y volverla a convertir mientras se mantiene un nivel aceptable de calidad de voz. Todo esto significa que los teléfonos celulares digitales deben contener mucha potencia de procesamiento.

Echemos un vistazo dentro de un teléfono celular digital.

Sabias que
LA PRIMERA LLAMADA DE CELULAR  La primera llamada telefónica fue realizada en 1973 desde una esquina de Manhattan por Martin Cooper, el gerente del programa de telefonía celular de Motorola, a su contraparte en AT&T. Cooper no recuerda sus palabras exactas, pero tenía que ver con informar a su rival que Motorola había vencido a AT&T. Pasó otra década antes de que el primer teléfono móvil llegara a manos del consumidor. Pesaba 2.5 libras (1.1 kilogramos) y costó casi $ 4,000 en 1983

Dentro de un teléfono celular digital

En una escala de "complejidad por pulgada cúbica", los teléfonos celulares son algunos de los dispositivos más complejos que las personas usan a diario. Los teléfonos celulares digitales modernos pueden procesar millones de cálculos por segundo para comprimir y descomprimir el flujo de voz.

Si desarma un teléfono celular digital básico, encontrarás que contiene solo algunas partes individuales:

*Una placa de circuito que contiene los cerebros del teléfono.

*Una antena

*Una pantalla de cristal líquido (LCD)

*Un teclado (no muy diferente al que encuentra en el control remoto de un televisor )

*Un microfono

*Un orador

*Una batería

La placa de circuito es el corazón del sistema. Los chips de conversión de analógico a digital y de digital a analógico traducen la señal de audio saliente de analógico a digital y la señal entrante de digital a analógico. El procesador de señal digital (DSP) es un procesador altamente personalizado diseñado para realizar cálculos de manipulación de señal a alta velocidad.

El microprocesador maneja todas las tareas domésticas para el teclado y la pantalla, se ocupa de la señalización de comando y control con la estación base y también coordina el resto de las funciones en el tablero.

La ROM y los chips de memoria flash proporcionan almacenamiento para el sistema operativo del teléfono y funciones personalizables, como el directorio telefónico. La frecuencia de radio (RF) y la sección manijas de administración de energía de alimentación y recarga, y también se ocupa de los cientos de canales de FM. Finalmente, los amplificadores de RF manejan señales que viajan hacia y desde la antena.

La pantalla ha aumentado considerablemente de tamaño a medida que aumenta la cantidad de funciones en los teléfonos celulares. La mayoría de los teléfonos actuales ofrecen directorios telefónicos integrados, calculadoras, juegos, calendarios, notas, navegadores web y cámaras, así como innumerables otras aplicaciones o aplicaciones, para satisfacer prácticamente cualquier necesidad o deseo.

Los teléfonos celulares tienen parlantes y micrófonos tan pequeños que es increíble lo bien que la mayoría de ellos reproducen el sonido. Como puedes ver, el altavoz es del tamaño de una moneda de diez centavos y el micrófono no es más grande que la batería del reloj. Hablando de la batería del reloj, esta es utilizada por el chip de reloj interno del teléfono celular.

Lo sorprendente es que toda esa funcionalidad, que solo hace 30 años habría llenado un piso entero de un edificio de oficinas, ¡ahora cabe en un paquete que se sienta cómodamente en la palma de su mano!

Continua con la parte 3 de Cómo funcionan los teléfonos celulares