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Composici�n tecnol�gica del tel�fono celular
 autores:
Mart�n Inzaurralde,Jorge Isi,Javier Garderes


4 Composici�n tecnol�gica del tel�fono celular
En esta secci�n, hablaremos de las diferentes tecnolog�as que se utilizan en el mundo de las comunicaciones inal�mbricas, desde la composici�n f�sica de un tel�fono celular, culminando en los diferentes protocolos que siguen el funcionamiento de los distintos usos que se le dan a los celulares.
4.1 Interior de un telefono celulare
Dado que el sistema anal�gico de comunicaciones tiene tendencias al congestionamiento, los tel�fonos digitales han adquirido una mayor trascendencia en las tecnolog�as de punta. Los tel�fonos celulares digitales convierten la voz en c�digos digitales binarios, y luego la comprimen. De esta forma, cada llamada telef�nica ocupa de 3 a 10 veces menos espacio que una llamada anal�gica, adem�s de permitir una mejor y mayor manipulaci�n de la misma, y as� procesarlos, transportarlos y almacenarlos en espacios adecuados. Esto produce un aumento dr�stico en la capacidad de los sistemas en comparaci�n con los sistemas anal�gicos de llamadas. Para lograr esta compresi�n y la descompresi�n de los datos, los tel�fonos celulares procesan millones de c�lculos por segundo.

El aparato consta de:
 Un microprocesador llamado DSP, o Digital Signal Processor. Realiza todas las operaciones del dispositivo, an�logamente a lo que hace un microprocesador en un computador personal. Las velocidades de estos microprocesadores ronda en el orden de 40 MIPS (Millones de Instrucciones Por Segundo). Es el cerebro del sistema de circuitos, realizando todas las tareas de compresi�n, descompresi�n, procesa todas las tareas del teclado, gestiona los comandos, controla las se�ales, env�a la informaci�n a la pantalla para ser mostrada, adem�s de coordinar las dem�s funciones.

 Una placa de circuitos similar a una placa madre de una computadora.
 Un altavoz por el cual el aparato emite el sonido luego de su descompresi�n y decodificaci�n en el microprocesador.
 Una pantalla de cristal l�quido (LCD) que muestra toda la informaci�n visualmente, similar al visor de una calculadora. En los �ltimos a�os se ha desarrollado la tecnolog�a de este tipo de pantallas, permitiendo el uso de pantallas a color.
 Un teclado a trav�s del cual el usuario ingresa sus comandos,
 Una antena receptora de las se�ales emitidas por las estaciones y antenas.
 Una bater�a que almacena la energ�a el�ctrica necesaria para el funcionamiento del tel�fono. Existen tres tipos de bater�a: NiCd (N�quel / cadmio), NiMH (Hidrato Met�lico de N�quel) y Li-Ion (Iones de Litio). Las diferencias entre estos tipos de bater�a radican en la capacidad, y tiempo de vida. Las bater�as NiMH tienen una gran capacidad, pero su rendimiento decae despu�s de unos 300 ciclos (carga � descarga) causado por la decreciente capacidad y la creciente resistencia interna. Las bater�as NiCd ofrecen aproximadamente un 30% menos de capacidad que las anteriores, pero su vida �til se extiende hasta los 1000 ciclos aproximadamente, con un rendimiento m�s constante debido a que la resistencia interna permanece baja. En cambio, las bater�as Li-Ion, que ofrece una alta energ�a, su bajo peso y que no requiere de descargas peri�dicas, pierde su capacidad con el tiempo, a�n si es usada o no. Si su uso es constante, podr�a llegar a usarse unos 1000 ciclos (en 2 a�os, normalmente, la vida �til de este tipo de bater�as).

4.2 Tecnolog�as utilizadas en los tel�fonos celulares
4.2.1 Tecnolog�as de acceso celular
Las tecnolog�as utilizadas actualmente para la transmisi�n de informaci�n en las redes son denominadas de acceso m�ltiple, debido a que m�s de un usuario puede utilizar cada una de las celdas de informaci�n. actualmente existen tres diferentes, que difieren en los m�todos de acceso a las celdas:
 FDMa (acceso m�ltiple por divisi�n de frecuencia): accesa las celdas dependiendo de las frecuencias. b�sicamente, separa el espectro en distintos canales de voz, al dividir el ancho de banda en varios canales uniformemente seg�n las frecuencias de transmisi�n. Los usuarios comparten el canal de comunicaci�n, pero cada uno utiliza uno de los diferentes subcanales particionados por la frecuencia. Mayormente es utilizada para las transmisiones anal�gicas, a�n cuando es capaz de transmitir informaci�n digital (no recomendada).
 TDMa (acceso m�ltiple por divisi�n de tiempo): Divide el canal de transmisi�n en particiones de tiempo. Comprime las conversaciones digitales y luego las env�a utilizando la se�al de radio por un per�odo de tiempo. En este caso, distintos usuarios comparten el mismo canal de frecuencia, pero lo utilizan en diferentes intervalos de tiempo. Debido a la compresi�n de la informaci�n digital, esta tecnolog�a permite tres veces la capacidad de un sistema anal�gico utilizando la misma cantidad de canales.
 CDMa (acceso m�ltiple por divisi�n de c�digos): Esta tecnolog�a, luego de digitalizar la informaci�n la transmite a trav�s de todo el ancho de banda del que se dispone, a diferencia de TDMa y FDMa. Las llamadas se sobreponen en el canal de transmisi�n, diferenciadas por un c�digo de secuencia �nico. Esto permite que los usuarios compartan el canal y la frecuencia. Como es un m�todo adecuado para la transmisi�n de informaci�n encriptada, se comenz� a utilizar en el �rea militar. Esta tecnolog�a permite comprimir de 8 a 10 llamadas digitales para que ocupen lo mismo que ocupa una llamada anal�gica.

En la siguiente figura se muestra un gr�fico comparativo del funcionamiento de las mencionadas tecnolog�as.

Gr�fica que muestra las diferentes formas de dividir la frecuencia seg�n los diferentes est�ndares.

4.2.2 GSM
Es un est�ndar mundial para tel�fonos celulares. Llamado Global System for Mobile communications (Sistema Global para las comunicaciones m�viles), formalmente conocida como Group Special Mobile (GSM, Grupo Especial M�vil). Fue creado por CEPT (organismo internacional que agrupa a las entidades responsables en la administraci�n P�blica de cada pa�s europeo de las pol�ticas y la regulaci�n de las comunicaciones, tanto postales como de telecomunicaciones), y posteriormente desarrollado por ETSI (European Telecommunications Standars Institute � organizaci�n de estandarizaci�n de la industria de las telecomunicaciones de Europa con proyecci�n mundial) para estandarizar la telefon�a celular en Europa, luego adoptado por el resto del mundo. En el a�o 2001, el 70% de los usuarios de telefon�a m�vil en el mundo usaban GSM. Es un est�ndar abierto, no propietario y que se encuentra en desarrollo constante.

GSM emplea una combinaci�n de TDMa y FDMa entre estaciones en un par de canales de radio de frecuencia duplex, con baja lupulizaci�n de frecuencia entre canales. Como se explic� anteriormente, TDMa se utiliza para informaci�n digital codificada, por lo que GSM es un sistema dise�ado para utilizar se�ales digitales, as� como tambi�n, canales de voz digitales, lo que permite un moderado nivel de seguridad.

Existen cuatro versiones principales, basadas en la banda: GSM-850, GSM-900, GSM-1800 y GSM-1900, diferenci�ndose cada una en la frecuencia de las bandas.
En GSM, las conexiones se pueden utilizar tanto a la voz, como a datos, lo que permiti� el avance del env�o y consumo de datos a trav�s de los celulares. Los casos m�s comunes son las im�genes que se pueden enviar y recibir, y el uso de aplicaciones a trav�s de los tel�fonos m�viles, tal es el caso de Internet.
Las implementaciones m�s veloces de GSM se denominan GPRS y EDGE, tambi�n denominadas generaciones intermedias, o 2.5G, que conducen a la tercera generaci�n (3G), o UMTS.

4.2.2.1 GPRS (General Packet Radio Service)
b�sicamente es una comunicaci�n basada en paquetes de datos. En GSM, los intervalos de tiempo son asignados mediante una conexi�n conmutada, en tanto que en GPRS son asignados mediante un sistema basado en la necesidad a la conexi�n de paquetes. Es decir, que si no se env�a ning�n dato por el usuario, las frecuencias quedan libres para ser utilizadas por otros usuarios. Los tel�fonos GPRS por lo general utilizan un puerto bluetooth para la transferencia de datos.

4.2.2.2 EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution)
Es una actualizaci�n de GPRS, el cual embala hasta 69.2Kbps en ocho timeslots, considerada una tecnolog�a de 2.75G, un poco m�s evolucionada que GPRS. GERaN (GPS/EDGE Radio access Network) es el nombre que se le da a los est�ndares para el acceso GPS/EDGE.

4.2.2.3 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)
Es el sistema de telecomunicaciones m�viles de tercera generaci�n, que se espera que alcance unos 2000 millones de usuarios para el a�o 2010.
El principal avance radica en la tecnolog�a WCDMa (Wide Code Division Multiple access), heredada de la tecnolog�a militar, a diferencia de GSM y GPRS que utilizan una mezcla de FDMa y TDMa. La principal ventaja de WCDMa es que la se�al se expande en frecuencia gracias a un c�digo de ensanchado que �nicamente es conocido por el emisor y el receptor. La t�cnica del espectro ensanchado permite que una se�al se ensanche a lo largo de una banda muy ancha de frecuencias, mucho m�s amplia que el m�nimo requerido para transmitir la informaci�n a enviar. Este aspecto trae muchas mejoras a los anteriores sistemas (FDMa, TDMa y el propio CDMa):
 altas velocidades de transmisi�n (hasta 2 Mbps)
 Un grado de seguridad mayor.
 Gran eficacia en cuanto al acceso m�ltiple al canal.
 alta resistencia a las interferencias.
 

Un agradecimiento muy especial a los Se�ores:Mart�n Inzaurralde [email protected],Jorge Isi [email protected], Javier Garderes [email protected] , por su colaboraci�n con este portal y sobretodo por el contenido tan bien realizado esperamos sea de gran ayuda a la juventud de Hispanoamerica .

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