Las tecnologías inalámbricas han tenido mucho auge y desarrollo en estos últimos años. Una de las que ha tenido un gran desarrollo ha sido la telefonía celular. Desde sus inicios a finales de los 70 ha revolucionado enormemente las actividades que realizamos diariamente. Los teléfonos celulares se han convertido en una herramienta primordial para la gente común y de negocios; las hace sentir más seguras y las hace más productivas. A pesar de que la telefonía celular fue concebida estrictamente para la voz, la tecnología celular de hoy es capaz de brindar otro tipo de servicios, como datos, audio y video con algunas limitaciones. Sin embargo, la telefonía inalámbrica del mañana hará posible aplicaciones que requieran un mayor consumo de ancho de banda.
BREVE HISTORIA DE LA TELEFONIA CELULAR
Martin Cooper fue el pionero en esta tecnología, a él se le considera como "el padre de la telefonía celular" al introducir el primer radioteléfono, en 1973, en Estados Unidos, mientras trabajaba para Motorola; pero no fue hasta 1979 cuando aparecieron los primeros sistemas comerciales en Tokio, Japón por la compañía NTT. En 1981, los países nórdicos introdujeron un sistema celular similar a AMPS (Advanced Mobile Phone System). Por otro lado, en Estados Unidos, gracias a que la entidad reguladora de ese país adoptó reglas para la creación de un servicio comercial de telefonía celular, en 1983 se puso en operación el primer sistema comercial en la ciudad de Chicago. Con ese punto de partida, en varios países se diseminó la telefonía celular como una alternativa a la telefonía convencional inalámbrica. La tecnología tuvo gran aceptación, por lo que a los pocos años de implantarse se empezó a saturar el servicio. En ese sentido, hubo la necesidad de desarrollar e implantar otras formas de acceso múltiple al canal y transformar los sistemas analógicos a digitales, con el objeto de darle cabida a más usuarios. Para separar una etapa de la otra, la telefonía celular se ha caracterizado por contar con diferentes generaciones. A continuación, se describe cada una de ellas.
LAS GENERACIONES DE LA TELEFONIA INALAMBRICA
Primera generación (1G) La 1G de la telefonía móvil hizo su aparición en 1979 y se caracterizó por ser analógica y estrictamente para voz. La calidad de los enlaces era muy baja, tenían baja velocidad (2400 bauds). En cuanto a la transferencia entre celdas, era muy imprecisa ya que contaban con una baja capacidad (Basadas en FDMA, Frequency Division Multiple Access) y, además, la seguridad no existía. La tecnología predominante de esta generación es AMPS (Advanced Móvil Phone System). Segunda generación (2G) La 2G arribó hasta 1990 y a diferencia de la primera se caracterizó por ser digital. EL sistema 2G utiliza protocolos de codificación más sofisticados y se emplea en los sistemas de telefonía celular actuales.
Las tecnologías predominantes son: GSM (Global System por Móvil Communications); IS-136 (conocido también como TIA/EIA136 o ANSI-136) y CDMA (Code Division Multiple Access) y PDC (Personal Digital Communications), éste último utilizado en Japón. Los protocolos empleados en los sistemas 2G soportan velocidades de información más altas por voz, pero limitados en comunicación de datos. Se pueden ofrecer servicios auxiliares, como datos, fax y SMS (Short Message Service). La mayoría de los protocolos de 2G ofrecen diferentes niveles de encripción. En Estados Unidos y otros países se le conoce a 2G como PCS (Personal Comunicación Cervices). Generación 2.5 G Muchos de los proveedores de servicios de telecomunicaciones se moverán a las redes 2.5G antes de entrar masivamente a la 3. La tecnología 2.5G es más rápida, y más económica para actualizar a 3G. La generación 2.5G ofrece características extendidas, ya que cuenta con más capacidades adicionales que los sistemas 2G, como: GPRS (General Packet Radio System), HSCSD (High Speed Circuit Switched), EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution), IS-136B e IS-95Bm entré otros. Los carriers europeos y estadounidenses se moverán a 2.5G en el 2001. Mientras que Japón irá directo de 2G a 3G también en el 2001. Tercera generación 3G. La 3G se caracteriza por contener a la convergencia de voz y datos con acceso inalámbrico a Internet; en otras palabras, es apta para aplicaciones multimedia y altas transmisiones de datos. Los protocolos empleados en los sistemas 3G soportan altas velocidades de información y están enfocados para aplicaciones más allá de la voz como audio (mp3), video en movimiento, videoconferencia y acceso rápido a Internet, sólo por nombrar algunos. Se espera que las redes 3G empiecen a operar en el 2001 en Japón, por NTT Do como; en Europa y parte de Asia en el 2002, posteriormente en Estados Unidos y otros países. Asimismo, en un futuro próximo los sistemas 3G alcanzarán velocidades de hasta 384 kbps, permitiendo una movilidad total a usuarios, viajando a 120 kilómetros por hora en ambientes exteriores. También alcanzará una velocidad máxima de 2 Mbps, permitiendo una movilidad limitada a usuarios, caminando a menos de 10 kilómetros por hora en ambientes estacionarios de corto alcance o en interiores. En relación a las predicciones sobre la cantidad de usuarios que podría albergar 3G, The Yanlee Gropu anticipa que en el 2004 habrá más de 1,150 millones en el mundo, comparados con los 700 millones que hubo en el 2000. Dichas cifras nos anticipan un gran número de capital involucrado en la telefonía inalámbrica, lo que con mayor razón las compañías fabricantes de tecnología, así como los proveedores de servicios de telecomunicaciones estarán dispuestos a invertir su capital en esta nueva aventura llamada 3G.
COMO FUNCIONA UN TELEFONO CELULAR.
La gran idea del sistema celular es la división de la ciudad en pequeñas células o celdas. Esta idea permite la re-utilización de frecuencias a través de la ciudad, con lo que miles de personas pueden usar los teléfonos al mismo tiempo. En un sistema típico de telefonía análoga de los Estados Unidos, la compañía recibe alrededor de 800 frecuencias para usar en cada ciudad. La compañía divide la ciudad en celdas. Cada celda generalmente tiene un tamaño de 26 kilómetros cuadrados. Las celdas son normalmente diseñadas como hexágonos (figuras de seis lados), en una gran rejilla de hexágonos. Cada celda tiene una estación base que consiste de una torre y un pequeño edificio que contiene el equipo de radio. Cada celda en un sistema análogo utiliza un séptimo de los canales de voz disponibles. Eso es, una celda, más las seis celdas que la rodean en un arreglo hexagonal, cada una utilizando un séptimo de los canales disponibles para que cada celda tenga un grupo único de frecuencias y no haya colisiones: Un proveedor de servicio celular típicamente recibe 832 radios frecuencias para utilizar en una ciudad. Cada teléfono celular utiliza dos frecuencias por llamada, por lo que típicamente hay 395 canales de voz por portador de señal. (las 42 frecuencias restantes son utilizadas como canales de control). Por lo tanto, cada celda tiene alrededor de 56 canales de voz disponibles. En otras palabras, en cualquier celda, pueden hablar 56 personas en sus teléfonos celulares al mismo tiempo. Con la transmisión digital, el número de canales disponibles aumenta. Por ejemplo el sistema digital TDMA puede acarrear el triple de llamadas en cada celda, alrededor de 168 canales disponibles simultáneamente. Los teléfonos celulares tienen adentro transmisores de bajo poder. Muchos teléfonos celulares tienen dos intensidades de señal: 0.6 watts y 3.0 watts (en comparación, la mayoría de los radios de banda civil transmiten a 4 watts.) La estación central también transmite a bajo poder. Los transmisores de bajo poder tienen dos ventajas: Las transmisiones de la base central y de los teléfonos en la misma celda no salen de ésta. Por lo tanto, cada celda puede re-utilizar las mismas 56 frecuencias a través de la ciudad. El consumo de energía del teléfono celular, que generalmente funciona con baterías, es relativamente bajo. Una baja energía significa baterías más pequeñas, lo cual hace posibles los teléfonos celulares. La tecnología celular requiere un gran número de bases o estaciones en una ciudad de cualquier tamaño. Una ciudad grande puede llegar a tener cientos de torres. Cada ciudad necesita tener una oficina central la cual maneja todas las conexiones telefónicas a teléfonos convencionales, y controla todas las estaciones de la región.
¿QUÉ HAY DENTRO DE UN TELEFONO CELULAR?
Los celulares son dispositivos electrónicos con diseños intricados, con partes encargadas de procesar millones de cálculos por segundo para comprimir y descomprimir el flujo de voz. Si usted desarma un teléfono celular, podrá encontrar que contiene las siguientes partes:
• Un circuito integrado que contiene el cerebro del teléfono.
• Una antena
• Una pantalla de cristal líquido (LCD)
• Un teclado pequeño
• Un micrófono
• Una bocina
• Una batería
TECNOLOGÍAS DE ACCESO CELULAR.
En la actualidad existen tres tecnologías comúnmente usadas para transmitir información en las redes:
• Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA, por sus siglas en inglés)
• Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, por sus siglas en inglés)
• Acceso múltiple por división de código (CDMA, por sus siglas en inglés) Aunque estas tecnologías suenan complicadas, usted puede tener una idea de cómo funcionan examinando cada palabra de los nombres.
La diferencia primordial yace en el método de acceso, el cual varía entre: Frecuencia, utilizada en la tecnología FDMA Tiempo, utilizado en la tecnología TDMA Códigos únicos, que se proveen a cada llamada en la tecnología CDMA. La primera parte de los nombres de las tres tecnologías (Acceso múltiple), significa que más de un usuario (múltiple) puede usar (acceder) cada celda. A continuación detallaremos, sin entrar en complicados detalles técnicos, cómo funciona cada una de las tres tecnologías comunes. La tecnología FDMA separa el espectro en distintos canales de voz, al separar el ancho de banda en pedazos (frecuencias) uniformes. La tecnología FDMA es mayormente utilizada para la transmisión analógica. Esta tecnología no es recomendada para transmisiones digitales, aun cuando es capaz de llevar información digital. La tecnología TDMA comprime las conversaciones (digitales), y las envía cada una utilizando la señal de radio por un tercio de tiempo solamente. La compresión de la señal de voz es posible debido a que la información digital puede ser reducida de tamaño por ser información binaria (unos y ceros). Debido a esta compresión, la tecnología TDMA tiene tres veces la capacidad de un sistema analógico que utilice el mismo número de canales. La tecnología CDMA es muy diferente a la tecnología TDMA. La CDMA, después de digitalizar la información, la transmite a través de todo el ancho de banda disponible. Varias llamadas son sobrepuestas en el canal, y cada una tiene un código de secuencia único. Usando al tecnología CDMA, es posible comprimir entre 8 y 10 llamadas digitales para que estas ocupen el mismo espacio que ocuparía una llamada en el sistema analógico. En teoría, las tecnologías TDMA y CDMA deben de ser transparentes entre sí (no deben interferirse o degradar la calidad), sin embargo en la práctica se presentan algunos problemas menores, como diferencias en el volumen y calidad, entre ambas tecnologías.
• Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA, por sus siglas en inglés)
• Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, por sus siglas en inglés)
• Acceso múltiple por división de código (CDMA, por sus siglas en inglés) Aunque estas tecnologías suenan complicadas, usted puede tener una idea de cómo funcionan examinando cada palabra de los nombres.
La diferencia primordial yace en el método de acceso, el cual varía entre: Frecuencia, utilizada en la tecnología FDMA Tiempo, utilizado en la tecnología TDMA Códigos únicos, que se proveen a cada llamada en la tecnología CDMA. La primera parte de los nombres de las tres tecnologías (Acceso múltiple), significa que más de un usuario (múltiple) puede usar (acceder) cada celda. A continuación detallaremos, sin entrar en complicados detalles técnicos, cómo funciona cada una de las tres tecnologías comunes. La tecnología FDMA separa el espectro en distintos canales de voz, al separar el ancho de banda en pedazos (frecuencias) uniformes. La tecnología FDMA es mayormente utilizada para la transmisión analógica. Esta tecnología no es recomendada para transmisiones digitales, aun cuando es capaz de llevar información digital. La tecnología TDMA comprime las conversaciones (digitales), y las envía cada una utilizando la señal de radio por un tercio de tiempo solamente. La compresión de la señal de voz es posible debido a que la información digital puede ser reducida de tamaño por ser información binaria (unos y ceros). Debido a esta compresión, la tecnología TDMA tiene tres veces la capacidad de un sistema analógico que utilice el mismo número de canales. La tecnología CDMA es muy diferente a la tecnología TDMA. La CDMA, después de digitalizar la información, la transmite a través de todo el ancho de banda disponible. Varias llamadas son sobrepuestas en el canal, y cada una tiene un código de secuencia único. Usando al tecnología CDMA, es posible comprimir entre 8 y 10 llamadas digitales para que estas ocupen el mismo espacio que ocuparía una llamada en el sistema analógico. En teoría, las tecnologías TDMA y CDMA deben de ser transparentes entre sí (no deben interferirse o degradar la calidad), sin embargo en la práctica se presentan algunos problemas menores, como diferencias en el volumen y calidad, entre ambas tecnologías.
EL TELÉFONO MOVIL DEL FUTURO
Según el autor del artículo "La vida social de un teléfono celular" publicado en la versión digital de Tecnología Review esta semana, los avances tecnológicos pronto permitirán que nuestro teléfono móvil maximice aun más nuestro conexión con los demás y minimice la necesidad de planificar su agenda social. Por ejemplo, imagine que sale a cenar solo en un restaurante una noche y le apetece contactar con alguien. Al teclear el nombre del restaurante en su teléfono móvil, le sale una lista de amigos, y amigos de amigos, que se encuentran a menos de 1 kilómetro de donde está cenando. Puede enviarles un mensaje, mandarles una foto y quedar con ellos. La tecnología que hace posible este tipo de función se llama Dodgeball y empezó siendo un proyecto de guía móvil de Nueva York. Desde entonces ha avanzado mucho más, hasta tal punto que ahora cuando entra los datos sobre su localización en su celular, éste envía un mensaje de correo electrónico al servidor de Dodgeball que, a continuación, le envía un mensaje sobre quiénes de sus amigos se encuentren cerca de usted en ese momento. También puede enviar mensajes a todos sus amigos, o a todos los usuarios cercanos de Dodgeball. El servicio es gratis. Dos empresas han empezado a desarrollar servicios parecidos para congresos, utilizando aparatos informáticos en vez de teléfono móviles. Tanto nTag Interactive (con unas etiquetas con el nombre del asistente pero con pantalla y conexión infrarroja), y Spotme (con un pequeño ordenador, tamaño bolsillo) utilizan redes sin cable hechos a medida para que los asistentes a un congreso puedan hacer contactos interesantes. Con Spotme, un asistente puede recibir una foto e información profesional de todas las personas que se encuentren menos de 30 metros de él y también, si lo desea, puede enviarle un mensaje instantáneo. Investigadores en el Media Lab del MIT están desarrollando sistemas de teléfono móvil Bluetooth que permitan instigar contactos entre usted y otras personas que no conocen pero que le interesa conocer. Otro avance en el sector de telefonía móvil es un programa desarrollado por Microsoft llamado Aura capaz de dar al consumidor información sobre artículos. Simplemente hay que apuntar un celular que lleva incorporado el programa Aura y un lector de códigos de barra a un artículo y scanearlo para que el servidor de Aura le proporcione todo tipo de información sobre el artículo en cuestión desde información sobre el código del producto, hasta comentarios sobre el artículo en foros en Internet, artículos de opinión etc. Según los expertos, a pesar de que la mayoría de usuarios de las herramientas "sociales" del teléfono móvil son adolescentes y jóvenes adultos, el mundo de la empresa no tardará en aplicarlas al ámbito profesional La casa del futuro, manejada con Internet desde un celular En un futuro bastante cercano la casa será manejada por internet desde un celular, y los robots la dominarán, por lo menos en Japón. Casi todo se podrá controlar desde el teléfono móvil: desde el aire acondicionado, la heladera y el microondas. Por demás, el baño será un laboratorio de análisis clínicos. La casa futurista es un derroche de tecnología, seguridad y ahorro en energía. Esa es la ingeniería de punta que se está diseñando y desarrollando en Japón con el invalorable auxilio de internet. Muchos enseres ya están disponibles y otros a punto de lanzamiento y pueden ser apreciados en el Salón de Ciencia y Tecnología de Matsushita Electric Industrial S.A. (Panasonic), cuya planta funciona en Osaka y es toda una ciudad. Los avances en seguridad comienzan en el portón de la casa. El intercomunicador, del tipo videoportero, estará conectado al celular, vía internet. Si los dueños están fuera de la casa y alguien pulsa el timbre, lo primero que hará es tomarle una fotografía, luego se activará una llamada telefónica que podrá ser respondida desde cualquier lugar teniendo en pantalla el rostro del visitante. Las llaves en las puertas ya serán cosa del pasado y estas sólo se abrirán al reconocer el iris de cualquiera de los moradores de la vivienda. De acuerdo con las estimaciones, este sistema es mucho más seguro que cualquier otro. La posibilidad de error es de 1 por 1.200.000. En cambio, en el sistema de reconocimiento por huellas digitales, muy extendido en el primer mundo, la falla es de 1 por 1.000. Los electrodomésticos El aire acondicionado de cualquier dependencia de la casa podrá ser activado desde el celular poco antes de llegar de tal forma que el ambiente ya esté climatizado a gusto de antemano. Lo mismo pasará con el microondas en el que, habiendo dejado la comida con antelación, se podrá poner en marcha para que el alimento esté listo para ser saboreado al llegar. Todo esto se activará celular en mano conectado siempre a internet, al igual que el televisor y el DVD. La pantalla de plasma, que ya está en plaza, ya es utilizada en Japón como monitor de computadora para navegar, con una fidelidad impresionante. Otro invento genial de Panasonic son los "electrodomésticos amigables", entre los que se incluyen la cocina de vitrocerámica que no quema en contacto con el cuerpo humano. Sólo calienta los utensilios de metal. Fue ideada para evitar accidentes en el hogar y se tardaron 20 años en completar su desarrollo antes de lanzarlo al mercado japonés. La heladera también tendrá en su interior una cámara incorporada de modo a chequear qué falta desde el celular y así hacer las compras camino a casa. El lavarropas universal está diseñado para niños y ancianos e, incluso, con impedimentos físicos y, sobre todo, para ahorrar el uso de agua. En poder de robots Aparte del dominio de internet, la casa también estará en manos de los robots. Una aspiradora ahorrará a las amas de casa el esfuerzo manual, pues funcionará por sí sola limpiando totalmente el alfombrado. Tiene sensores para detectar las paredes y tomar la dirección correcta. Los ancianos que vivan en la casa tendrán un custodio seguro y permanente con el "pet robot", un oso de peluche, que chequeará sus signos vitales. Ante cualquier inconveniente, llamará al celular de algún familiar o enviará un e-mail de auxilio al hospital más cercano. Estos robots están preparados para entretener a quienes acompañan. Por ejemplo, si el abuelo es muy olvidadizo, le dirá el día y la fecha. También podrá cantarle, relatarle algunas historias para que no se sienta aburrido. Baño inteligente El cuarto de baño inteligente será como un verdadero laboratorio de análisis. El inodoro ya no sólo cumple la función de bidé con su chorro limpiador de agua y su dispositivo de secado, sino que también estará conectado a una computadora que analizará las heces y la orina. Si hay algo irregular, hará notar y se podrá llevar el resultado al médico o se le enviará por correo electrónico. Este sistema de "tele home care", aunque de dormitorio, ya funciona en Japón y Estados Unidos y está incorporado a un videoteléfono para charlas con el médico de cabecera. Las bibliotecas no desaparecerán en el futuro, sino que estarán condensadas en el "libro electrónico", una especie de agenda, en el que se cargan los textos por escáner y que podrá ser llevado a todos lados. Dejar olvidado el libro ya será excusa para la lectura. El empleo de la palabra celular referido a la telefonía móvil, deriva del hecho de que las estaciones base, que enlazan vía radio los teléfonos móviles con los controladores de estaciones base, están dispuestas en forma de una malla, formando células o celdas (teóricamente como un panal de abejas). Así, cada estación base está situada en un nudo de estas células y tiene asignado un grupo de frecuencias de transmisión y recepción propio. Como el número de frecuencias es limitado, con esta disposición es posible reutilizar las mismas frecuencias en otras células, siempre que no sean adyacentes, para evitar interferencia entre ellas. Básicamente existen dos tipos de redes de telefonía móvil: • Red de telefonía móvil analógica (TDMA). Como su propio nombre indica, en esta red la comunicación se realiza mediante señales vocales analógicas tanto en el tramo radioeléctrico como en el terrestre. En su primera versión funcionó en la banda radioeléctrica de los 450 MHz, trabajando posteriormente en la banda de los 900 MHz. En España la red de telefonía móvil analógica fue retirada de servicio a partir del 31 de diciembre de 2003. • Red de telefonía móvil digital. En esta red la comunicación se realiza mediante señales digitales, lo que permite optimizar tanto el aprovechamiento de las bandas de radiofrecuencia como la calidad de transmisión. Su exponente más significativo en el ámbito público es el estándar GSM y su tercera generación, UMTS. Funciona en las bandas de 850/900 y 1800/1900 MHz. En 2004 llegó a los 1000 millones de usuarios. Hay otro estándar digital, presente en América y Asia, denominado CDMA. En el ámbito privado y de servicios de emergencias como policía, bomberos y servicios de ambulancias se utilizan los estándares Tetrapol y TErrestrial Trunked RAdio (TETRA) en diferentes bandas de frecuencia. El avance de la tecnología ha hecho que estos aparatos incorporen funciones que no hace mucho parecían futuristas, como juegos, reproducción de música MP3, correo electrónico, SMS, agenda electrónica PDA, fotografía digital, navegación por Internet y hasta TV digital. Las compañías operadoras de telefonía celular ya están pensando nuevas aplicaciones para este pequeño aparato que nos acompaña a todas partes. Algunas de esas ideas son: medio de pago, localizador e identificador de personas. Conexión a Internet Comienzan a aparecer módems externos USB que conectan a Internet utilizando la red de telefonía móvil. No obstante, algunos sistema tarifarios son obsoletos, ya que se cobra por cantidad de información emitida o recibida, en vez de utilizar una auténtica tarifa plana
