Base de telèfons mòbils

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

• Telekomunikazioak

La idea dels telèfons mòbils està presa dels telèfons de ràdio. Antigament, aquests últims es van instal·lar en cotxes d'uns pocs. Però aquesta solució era costosa i limitada. Les antenes que van difondre el senyal dels telèfons de ràdio estaven allunyades entre si, igual que les antenes de ràdio. Per això, l'emissor de cada telèfon havia de ser de gran potència. A més, el nombre de transmissions simultànies depèn del nombre de freqüències disponibles, per la qual cosa moltes crides no podien gestionar-se simultàniament. Aquest sistema no és adequat, per exemple, perquè els veïns d'una ciutat tinguin un telèfon mòbil.

Idea de cèl·lula

El que va fer possible la revolució va ser la idea de la divisió del territori, és a dir, el concepte de cèl·lula. La distribució en cèl·lules petites del lloc on han de funcionar molts telèfons permet utilitzar la mateixa freqüència en dues cèl·lules diferents de les laterals. Per a això, cada cèl·lula ha de tenir la seva pròpia antenilla, que no pugui emetre el senyal a gran distància. D'aquesta manera, el senyal no pot emetre's a gran distància del límit cel·lular.

D'altra banda, aquest sistema requereix emissors de baixa potència en els telèfons i el nombre de freqüències disponibles pot disparar-se. Per tant, és un bon sistema per a crear xarxes telefòniques barates. Cal tenir en compte, a més, que amb un elevat nombre d'usuaris, el cost es distribueix i permet crear un producte que pugui ser venut a moltes persones.

Distribució de freqüències

En cada cèl·lula es necessita una petita central, és a dir, un petit edifici amb una antena i un equip de ràdio. A l'ésser les cèl·lules hexagonals, una cèl·lula està envoltada per altres sis, i per a evitar solapaments només té disponible una setena part del nombre de freqüències.

Normalment, són 832 freqüències útils en cada cèl·lula. D'elles, 42 es deixen per a control del sistema. En cada trucada el telèfon utilitza dues freqüències, una per al senyal que rep i una altra per a la qual emet, és a dir, una per a cada parlant. Per tant, el nombre de canals disponibles dins d'una cèl·lula és de 56. En principi, això significa que a l'interior d'una cèl·lula no poden coincidir més de 56 crides, però l'ús de sistemes de transmissió digitals pot suposar un augment considerable.

Els telèfons mòbils necessiten emissors de baixa potència, per la qual cosa tenen consums baixos. Emeten dos senyals: de 0,6 i 3 watts (l'equip d'un radioaficionat, per exemple, és de 4 watts).

L'aplicació de la idea de cèl·lules requereix una gran dispersió d'antenes a les ciutats. A més, la gestió de les freqüències requereix d'una central general denominada MTSO ( Mobile Telephone Switching Office ).

Què ocorre quan es parla? En primer lloc, el telèfon rep un codi d'identificació des d'un canal de control que li indica si comunica o no amb una cèl·lula del seu sistema. Des d'aquest canal de control es canalitza la comunicació entre el telèfon i la central cel·lular.

El telèfon envia llavors la sol·licitud de registre perquè MTSO pugui iniciar el seguiment de la ubicació del telèfon. A continuació, MTSO selecciona el parell de freqüències durant la trucada i informa el telèfon de la freqüència en la qual ha de funcionar. Una vegada realitzats tots aquests processos, s'inicia la connexió.

Si el telèfon es desplaça d'una cèl·lula a una altra durant la trucada, les centrals de totes dues cèl·lules experimenten canvis en la potència de transmissió (una d'elles va perdent el senyal i l'altra es rep cada vegada més fort). Totes dues centrals es coordinen a través de MTSO, seleccionant noves freqüències i ordenant al telèfon un canvi de freqüència en un moment donat. També es comprova si el telèfon està autoritzat a funcionar en passar de la cèl·lula a la cèl·lula.

Interior

Un telèfon mòbil té pocs components, és a dir, un circuit integrat, una antena, una pantalla petita de cristall líquid, un teclat, un micròfon, un altaveu i una bateria. No obstant això, qualsevol altra eina d'ús habitual en la vida quotidiana no té complexitat en el telèfon mòbil. Pot rebre, descomprimir, comprimir, emetre, etc. Pot realitzar milions de càlculs en un només segon.

Val la pena analitzar quins són els xips bàsics del circuit electrònic. Inclou xips que converteixen el senyal analògic en digital i digital en analògic, així com un altre que processa el senyal digital. Controla els microprocessadors, el teclat, la pantalla i la comunicació i, en general, compleix la funció d'ordinador dins del telèfon. Amb un petit ordinador, també necessita xips de memòria, amb ROM i memòria Flaix en els telèfons més comuns. Molts models incorporen xips que ofereixen al telèfon altres recursos.

Problemes

Com qualsevol altra màquina, els telèfons han de cuidar-se. La humitat produeix corrosió i la calor que pot danyar totalment el telèfon mòbil pot tenir conseqüències greus, sobretot en la bateria o en el circuit electrònic, i el fred intens pot impedir la imatge de la pantalla.

No obstant això, malgrat estar en discussió, els experts consideren que els telèfons mòbils tenen a veure amb altres problemes. D'una banda, en emetre microones, el seu ús freqüent pot causar problemes de salut. Són emissors de molt baixa potència, però cal tenir en compte que es col·loquen a peu de cap. D'altra banda, les antenes disperses a la ciutat poden causar un problema similar al de les ones. Són moltes i afecten a tota la població.

Analògic a digital

Les freqüències utilitzades pels telèfons mòbils es troben en l'espectre de microones (800-900 MHz). La veu s'emet amb una banda de freqüències de 30 kHz d'ample, de manera que s'equipari a la qualitat del telèfon per cable. I entre les dues freqüències utilitzades en una crida es deixa un rang mínim de 45 MHz per a evitar problemes d'interferència. Amb aquestes característiques el nombre de freqüències útils en una cèl·lula està molt limitat. Es tractava d'un sistema analògic que es va posar en marxa al principi, però amb la tecnologia digital es pot augmentar considerablement.

Mitjançant la digitalització, el so es converteix en un codi format per 0 i 1, que es comprimeix. Aquesta informació pot ser tractada informàticament i així emetre diverses transmissions des d'una única banda de freqüències.

Existeixen tres tipus de tecnologies habituals per a la transmissió d'informació de telèfons mòbils. El primer és el FDMA, que assigna una freqüència a cada crida. Encara que pugui tractar-se digitalment, aquest és el sistema de telèfons analògics.

La tecnologia TDMA ( Time Division multiple access ) permet emetre tres senyals diferents d'una freqüència. Per a això, el temps es divideix en tres parts, és a dir, cada 6-7 mil·lisegons la freqüència canvia de senyal. El canvi és molt ràpid i l'usuari no percep res, però només ho està utilitzant un terç del temps. Per a poder posar en marxa aquest truc, els tres senyals han d'estar comprimides digitalment.

Aquest sistema és la tecnologia del sistema GSM (Global System for Mobile Communications), estàndard internacional de telèfons mòbils a Europa, Austràlia, Àsia i Àfrica (el sistema estatunidenc no és compatible amb GSM). Aquest sistema utilitza mètodes d'encriptació per a protegir els senyals.

En l'últim sistema, la tecnologia CDMA ( Code Division multiple access ) utilitza una aproximació diferent. Una vegada digitalitzada el senyal, les dades es dispersen per tot l'ample de freqüència. Al costat d'aquesta dispersió s'assigna el codi d'identificació a la crida perquè el telèfon del destinatari rebi únicament el que correspongui i desenvolupi el senyal. Aquest sistema permet introduir entre vuit i deu crides en la freqüència en la qual el sistema analògic només introduïa una.