Base de teléfonos móbiles

2001/10/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Telekomunikazioak

A idea dos teléfonos móbiles está tomada dos teléfonos de radio. Antigamente, estes últimos instaláronse en coches duns poucos. Pero esta solución era custosa e limitada. As antenas que difundiron o sinal dos teléfonos de radio estaban afastadas entre si, do mesmo xeito que as antenas de radio. Por iso, o emisor de cada teléfono debía ser de gran potencia. Ademais, o número de transmisións simultáneas depende do número de frecuencias dispoñibles, polo que moitas chamadas non podían xestionarse simultaneamente. Este sistema non é adecuado, por exemplo, para que os veciños dunha cidade teñan un teléfono móbil.

Idea de célula

O que fixo posible a revolución foi a idea da división do territorio, é dicir, o concepto de célula. A distribución en células pequenas do lugar onde deben funcionar moitos teléfonos permite utilizar a mesma frecuencia en dúas células distintas das laterais. Paira iso, cada célula debe ter a súa propia antenilla, que non poida emitir o sinal a gran distancia. Deste xeito, o sinal non pode emitirse a gran distancia do límite celular.

Por outra banda, este sistema require emisores de baixa potencia nos teléfonos e o número de frecuencias dispoñibles pode dispararse. Por tanto, é un bo sistema paira crear redes telefónicas baratas. Hai que ter en conta, ademais, que cun elevado número de usuarios, o custo distribúese e permite crear un produto que poida ser vendido a moitas persoas.

Distribución de frecuencias

En cada célula necesítase una pequena central, é dicir, un pequeno edificio cunha antena e un equipo de radio. Ao ser as células hexagonales, una célula está rodeada por outras seis, e paira evitar solapamientos só ten dispoñible una sétima parte do número de frecuencias.

Normalmente, son 832 frecuencias útiles en cada célula. Delas, 42 déixanse paira control do sistema. En cada chamada o teléfono utiliza dúas frecuencias, una paira o sinal que recibe e outra paira a que emite, é dicir, una paira cada falante. Por tanto, o número de canles dispoñibles dentro de una célula é de 56. En principio, isto significa que no interior dunha célula non poden coincidir máis de 56 chamadas, pero o uso de sistemas de transmisión dixitais pode supor un aumento considerable.

Os teléfonos móbiles necesitan emisores de baixa potencia, polo que teñen consumos baixos. Emiten dous sinais: de 0,6 e 3 watts (o equipo dun radioaficionado, por exemplo, é de 4 watts).

A aplicación da idea de células require una gran dispersión de antenas nas cidades. Ademais, a xestión das frecuencias require dunha central xeral denominada MTSO ( Mobile Telephone Switching Office ).

Que ocorre cando se fala? En primeiro lugar, o teléfono recibe un código de identificación desde unha canle de control que lle indica si comunica ou non cunha célula do seu sistema. Desde esta canle de control canalízase a comunicación entre o teléfono e a central celular.

O teléfono envía entón a solicitude de rexistro para que MTSO poida iniciar o seguimento da localización do teléfono. A continuación, MTSO selecciona o par de frecuencias durante a chamada e informa o teléfono da frecuencia na que debe funcionar. Una vez realizados todos estes procesos, iníciase a conexión.

Se o teléfono desprázase dunha célula a outra durante a chamada, as centrais de ambas as células experimentan cambios na potencia de transmisión (una delas vai perdendo o sinal e a outra se recibe cada vez máis forte). Ambas as centrais coordínanse a través de MTSO, seleccionando novas frecuencias e ordenando ao teléfono un cambio de frecuencia nun momento dado. Tamén se comproba si o teléfono está autorizado a funcionar ao pasar da célula á célula.

Interior

Un teléfono móbil ten poucos compoñentes, é dicir, un circuíto integrado, una antena, una pequena pantalla de cristal líquido, un teclado, un micrófono, un altofalante e una batería. Con todo, calquera outra ferramenta de uso habitual na vida cotiá non ten complexidade no teléfono móbil. Pode recibir, descomprimir, comprimir, emitir, etc. Pode realizar millóns de cálculos nun só segundo.

Merece a pena analizar cales son os chips básicos do circuíto electrónico. Inclúe chips que converten o sinal analóxico en dixital e dixital en analóxico, así como outro que procesa o sinal dixital. Controla os microprocesadores, o teclado, a pantalla e a comunicación e, en xeral, cumpre a función de computador dentro do teléfono. Cun pequeno ordenador, tamén necesita chips de memoria, con ROM e memoria Flash nos teléfonos máis comúns. Moitos modelos incorporan chips que ofrecen ao teléfono outros recursos.

Problemas

Como calquera outra máquina, os teléfonos deben coidarse. A humidade produce corrosión e a calor que pode danar totalmente o teléfono móbil pode ter consecuencias graves, sobre todo na batería ou no circuíto electrónico, e o frío intenso pode impedir a imaxe da pantalla.

Con todo, a pesar de estar en discusión, os expertos consideran que os teléfonos móbiles teñen que ver con outros problemas. Por unha banda, ao emitir microondas, o seu uso frecuente pode causar problemas de saúde. Son emisores de moi baixa potencia, pero hai que ter en conta que se colocan a pé de cabeza. Doutra banda, as antenas dispersas na cidade poden causar un problema similar ao das ondas. Son moitas e afectan a toda a poboación.

Analóxico a dixital

As frecuencias utilizadas polos teléfonos móbiles atópanse no espectro de microondas (800-900 MHz). A voz emítese cunha banda de frecuencias de 30 kHz de ancho, de forma que se equipare á calidade do teléfono por cable. E entre as dúas frecuencias utilizadas nunha chamada déixase un rango mínimo de 45 MHz paira evitar problemas de interferencia. Con estas características o número de frecuencias útiles nunha célula está moi limitado. Tratábase dun sistema analóxico que se puxo en marcha nun principio, pero coa tecnoloxía dixital pódese aumentar considerablemente.

Mediante a dixitalización, o son convértese nun código formado por 0 e 1, que se comprime. Esta información pode ser tratada informáticamente e así emitir varias transmisións desde unha única banda de frecuencias.

Existen tres tipos de tecnoloxías habituais paira a transmisión de información de teléfonos móbiles. O primeiro é o FDMA, que asigna una frecuencia a cada chamada. Aínda que poida tratarse dixitalmente, leste é o sistema de teléfonos analóxicos.

A tecnoloxía TDMA ( Time Division multiple access ) permite emitir tres sinais diferentes dunha frecuencia. Paira iso, o tempo divídese en tres partes, é dicir, cada 6-7 milisegundos a frecuencia cambia de sinal. O cambio é moi rápido e o usuario non percibe nada, pero só o está utilizando un terzo do tempo. Paira poder pór en marcha este truco, os tres sinais deben estar comprimidas dixitalmente.

Este sistema é a tecnoloxía do sistema GSM (Global System for Mobile Communications), estándar internacional de teléfonos móbiles en Europa, Australia, Asia e África (o sistema estadounidense non é compatible con GSM). Este sistema utiliza métodos de encriptación paira protexer os sinais.

No último sistema, a tecnoloxía CDMA ( Code Division multiple access ) utiliza una aproximación diferente. Una vez dixitalizada o sinal, os datos dispérsanse por todo o ancho de frecuencia. Xunto a esta dispersión asígnase o código de identificación á chamada para que o teléfono do destinatario reciba unicamente o que corresponda e desenvolva o sinal. Este sistema permite introducir entre oito e dez chamadas na frecuencia na que o sistema analóxico só introducía una.