Celulares: cómo funcionan?

Un teléfono celular es un radio, uno muy sofisticado. La diferencia con otros aparatos de comunicación móviles, como los radios o los walkie-talkies, es que utiliza un sistema dúplex, o sea que, en vez de una sola frecuencia para comunicarse (con lo cual sólo puede hablar una persona a la vez), el celular utiliza dos frecuencias, gracias a lo cual se puede escuchar y hablar a la vez. Las partes de un teléfono móvil son esencialemente los circuitos, una antena, una pantalla de cristal líquido, un teclado, un micrófono, un parlante y una batería. Todos estos componentes están diseñados para ocupar el menor espacio posible.

Para desarrollar el sistema de los teléfonos celulares se divide una ciudad en zonas pequeñas, a las que se llamó células, que cubren unos 26 kilómetros cuadrados. Ésto permite reutilizar frecuencias en diferentes células en una ciudad. Como éstos teléfonos y las estaciones o torres de transmisión utilizan transmisores de poco poder, las mismas frecuencias se pueden utilizar en células no adyacentes. Una estación de transmisión consiste en una torre o antena, y un pequeño edificio para albergar el equipo de radio. Las celdas se ordenan usualmente como las celdas de una colmena, de manera que cada una está rodeada por otras seis.

Cuando se realiza una llamada, la señal emitida por el teléfono es recibida por la estación de transmisión más cercana, que la conecta inmediatamente a la red telefónica. Si la persona permanece en el mismo sitio, esa torre mantiene la conección. Si la persona se desplaza, por ejemplo en un automóvil, la transmisión cambia de una torre a otra, de manera que la distancia no debilite la señal. Siempre habrá una estación de transmisión dentro del alcance del teléfono.

Un teléfono móvil dispone de aproximadamente 832 frecuencias de radio. En cada llamada se utilizan dos frecuencias, una para enviar y otra para recibir. Ésto deja 395 canales para comunicarse, pues el resto se utiliza para los canales de control. Cada célula utiliza un séptimo diferente de los canales disponibles, para evitar que dos celdas adyacentes utilien las mismas frecuencias. Por lo que, en una celda se pueden realizar aproximadamente 56 llamadas diferentes, o sea que cincuenta y seis personas pueden estar hablando simultáneamente desde una misma celda. Además, con los medios digitales que se están utilizando recientemente, esta cantidad puede aumentar, y cada teléfono puede llegar a tener 168 canales disponibles para operar.

Un teléfono celular, al necesitar poco alcance, utiliza menos energía que un radio corriente. Gracias a ésto puede operar con baterías pequeñas, con lo que se puede diseñar aparatos de tamaño reducido. Además, como tiene un alcance limitado, la misma frecuencia puede ser utilizada en diferentes sitios de una misma ciudad. El control pricipal se realiza desde una central, llamada por lo general MTSO, (Mobile Telephone Switching Office, o Oficina de cambios de teléfonos móviles).

Cada teléfono celular tiene códigos especiales asignados. Estos códigos se utilizan para identificar el aparato, su dueño y su proveedor de servicio. Estos dos últimos códigos son asignados cuando se compra el teléfono y se adquiere el servicio.
Al hacer una llamada, el aparato busca una señal en los canales de control, los que no son utilizados para transmitir la voz. Esta señal le indica la torre de transmisión más próxima, y a través de ella se efectúa el control de la llamada. Si el teléfono no detecta una señal, reconoce que está fuera de alcance y muestra un mensaje de "no hay servicio".

Además de esta señal, el teléfono también trasmite una solicitud de registro, por medio de la cual la central reconoce la celda desde la que se realiza la llamada, asigna un par de frecuencias (para enviar y recibir), indica al teléfono y a la torre de transmisión éstas frecuencias, y realiza la conección. Las torres de transmisión también detectan la intensidad de la señal. Si la llamada se realiza desde un teléfono en movimiento, la torre a la que está conectado detecta la disminución de la intensidad, por lo que sabe que se está alejando. La torre de la celda o célula a la cual el usuario se dirige detecta la señal con intensidad creciente, por lo que sabe que se está aproximando. Como células adyacentes utilizan frecuencias diferentes, la central asigna un nuevo par de frecuencias para la nueva llamada en la célula hacia la que el usuario se dirige, envía esta información a la torre de transmisión correspondiente y al teléfono, por medio de los canales de control, y el cambio de frecuencia se realiza automáticamente, sin interrumpir la llamada.

Si se utilizan compañías distintas, y una de las centrales detecta una llamada que no le corresponde, realiza la conección necesaria con la compañía correcta. Todos estos cambios de frecuencia, de celda y de compañía se realizan en pocos segundos.
Los primeros teléfonos móviles que se desarrollaron fueron los analógicos, en los que la voz produce cambios en los pulsos que son detectados en la antena de transmisión, y enviados por medio de la red de comunicaciones a otro celular. Los teléfonos móviles digitales utilizan la misma tecnología de radio que los analógicos, pero de manera diferente. Convierten el sonido de la voz en información binaria (Ceros y unos, como la utilizada por las computadoras) y luego comprimen esta información. Ésto permite utilizar menos espacio de radio, además de incrementar la calidad del sonido.

Como muchos aparatos, los teléfonos móviles pueden presentar varios problemas. La humedad puede producir corrosión en los delicados circuitos del interior. El calor puede dañar la batería o los componentes electrónicos, y el frío puede reducir la claridad de la pantalla. Además, los teléfonos celulares analógicos pueden ser "clonados", o sea que una persona puede detectar la llamada, descubrir los códigos del teléfono, y utilizarlos para realizar llamadas en la cuenta de otra persona. Sin embargo, la tecnología avanza para eliminar en la medida de lo posible estos problemas.