Fundamentos Básicos de la Telefonía Móvil

Fundamentos Básicos de la Telefonía Móvil

La telefonía móvil básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (red de telefonía móvil) que está compuesta de antenas repetidoras repartidas por la superficie terrestre, de los terminales (teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red. Tanto las antenas como los terminales son emisores-receptores de ondas electromagnéticas con frecuencias entre 900 MHz y 2000 MHz.

La operadora reparte el área en varios espacios, llamados células, normalmente hexagonales, como en juego de tablero, creando una inmensa red hexágonos. De ahí viene el nombre de celular. La forma hexagonal es la forma geométrica que permite ocupar todo el espacio, cosa que no ocurriría si fueran circunferencias.

En cada célula hay una estación base que será una antena que tiene una amplitud para emitir y recibir en ese hexágono de espacio (célula).

Cada célula utiliza varias decenas de canales. Un canal es por donde se puede emitir una llamada, es decir que por cada célula se pueden emitir varias decenas de llamadas diferentes simultáneas (una por canal).

¿Qué diferencia un canal de otro?

Su frecuencia. Realmente un canal son las ondas electromagnéticas emitidas y/o recibidas en una comunicación a una frecuencia determinada. Cuando yo me comunico con otra persona con mi teléfono, los dos lo hacemos por la misma frecuencia, la frecuencia del canal por el que nos estamos comunicando (emitimos ondas de la misma frecuencia).

Cada canal emite las señales (ondas electromagnéticas) a una frecuencia diferente, lo que da la posibilidad de que varias decenas de personas puedan comunicarse simultáneamente en cada célula sin interferirse unas con otras.

Una llamada se emite por un canal de la célula a una frecuencia concreta, por eso es única.

Cuando una persona se mueve de una célula para otra, pasa a utilizar y engancharse a una de las frecuencias de la nueva célula (se engancha a un canal de la nueva célula), dejando libre el canal de la célula anterior para ser usada por otra persona.

La principal ventaja de este tipo de comunicación es ser capaz de realizar llamadas en movimiento. Un desplazamiento de algunos metros en una celda no constituye un problema cuando se está conectado. Pero al alejarse de la antena, la señal se debilita y la comunicación puede interrumpirse. Para evitar esto, el móvil mide continuamente la calidad de las señales cercanas. Durante una llamada y si la calidad de la señal está por debajo de determinado umbral, es capaz de conmutar automáticamente la conexión hacia otra antena más cercana o menos congestionada del operador. Este salto de celda a celda se llama Traspaso o Handover.

¿Cómo funciona un teléfono móvil?

Lo primero que debemos saber es, como funciona un Teléfono Móvil, y para ello nada mejor que entender su funcionamiento a través de diagramas en bloques, un teléfono celular, se representa completamente con tres bloques principales.

• Módulo de RF
• Módulo de AF
• Área Lógica

Área de RF (Radio frecuencia)

 

 

Se divide en dos áreas RX (Recepción) y TX (Transmisión).

Es el área encargada de todo el procesamiento de señal, tanto de señal entrante como saliente del teléfono.

La señal de RF ingresa a través de la antena al circuito receptor de RF, allí es donde se desmodula la señal Y se realiza un filtrado donde sale la señal de F.I. (frecuencia intermedia) que será enviada al Módulo de AF (audio frecuencia) que a su salida de los parlantes nos darán Voz (audio).

Pero un teléfono no solo es un receptor, también es un transmisor, es este caso, analizamos el recorrido del audio que ingresa por el micrófono del teléfono, la señal de audio se convierte en una débil señal eléctrica en la entrada del Módulo de AF, es amplificada y enviada al módulo de RF, específicamente al circuito TX de RF para que sea modulada y transmitida a través de la antena del teléfono.

Área de AF (Audio frecuencia)

Es el área se encarga de la conversión de la F.I. (frecuencia intermedia) proveniente del módulo de RF, específicamente del área de RX en RF, y se encarga de convertir esta señal en voz, a través de la salida del parlante. A su vez se encarga de procesar el audio que ingresa al teléfono a través del MIC para enviarlo al área de TX en RF y que sea transmitido. En síntesis esta área se encarga de procesar el audio del teléfono celular.

Área Lógica

 

Es el área que se encarga de procesar todos los datos de entrada y salida del equipo, es semejante en funcionamiento a una PC, dentro del área lógica encontraremos el microprocesador, las memorias: RAM, EEPROM o Memoria Flash, periféricos de entrada y salida de datos, display , teclado, etc.

El microprocesador es quien mantiene el control de total del teléfono, pero en base a datos/instrucciones cargados dentro de la memoria del teléfono, estos datos/instrucciones forman lo que conocemos como sistema operativo, ahí está escrito todo lo que el teléfono puede hacer.

¿Qué pasa cuando hacemos una Llamada?

Las operadoras de telefonía móvil tienen centrales de conmutación.

La Central de Conmutación es la que permite la conexión entre dos terminales concretos. Hace la conexión entre los 2 teléfonos, conecta a los dos usuarios, el que hace la llamada y el que la recibe. Probablemente al lector le venga a la cabeza la simpática imagen de la operadora conectando dos teléfonos en una llamada mediante clavijas y de forma manual. Hoy en día la conmutación es digital, electrónica y totalmente automatizada.

Cuando un teléfono hace una llamada, se conecta con la central de conmutación de la estación base más cercana y que pertenezca a la red del su operador (movistar, Etecsa, etc.).

La central de conmutación deriva (busca) al destinatario deseado (identificado por su número de teléfono móvil receptor), en la red de estaciones bases, hasta encontrar dentro de la que está en ese momento y conecta las dos estaciones bases emitiendo una alerta, aviso de llamada, al teléfono receptor.

 

Si el receptor acepta la llamada los pone en contacto por un canal. La información, en este caso la voz, se transmite por ondas electromagnéticas de una antena a otra. Los comunicantes están conectados por medio de la red de antenas (estaciones bases) que vimos antes. Las centrales de conmutación suplantan a las viejas operadoras que unían dos teléfonos mediante clavijas.

Cuando la central de conmutación encuentra la célula a la que pertenece el teléfono receptor, la central de conmutación de la estación base a la que pertenece el móvil receptor, da la frecuencia a la que deben operar los dos móviles para comenzar la transmisión.

Cada estación base informa a su central de conmutación en todo momento de los teléfonos que estén registrados en ella (a su alcance). Es decir cuando un móvil entra en una zona que pertenece a una célula la estación base lo detecta y lo asigna a esta célula registrándolo en la central de conmutación de esa estación base.

Si se mueve a otra zona el móvil pasará a pertenecer a otra célula diferente. Si no encuentra ninguna célula el móvil estará fuera de cobertura.

Muchas veces la comunicación entre una estación base y otra se realiza mediante cable (telefonía convencional=Red de telefonía conmutada)

Resumiendo:

Al hacer una llamada con un teléfono móvil, lo primero que éste hace es buscar la señal de la estación base más cercana de su operador y establecer una conexión de radio con ella. Para recibir una llamada, el principio es el mismo, excepto que es la estación base la que pide establecer la conexión con el terminal. En este caso, para encaminar la llamada, el operador necesita conocer la celda de la red en que se encuentra el destinatario. Por este motivo, cuando están encendidos e incluso a veces, cuando no se les utiliza para llamar, los móviles informan a intervalos regulares del ID de la célula más cercana a la que tiene acceso.

1) Estaciones base: son las encargadas de transmitir y recibir la señal.

2) Centrales de conmutación: son las que permiten la conexión entre dos terminales concretos. Probablemente al lector le venga a la cabeza la simpática imagen de la operadora conectando llamadas bajo un fondo blanco y negro. Hoy en día la conmutación es digital, electrónica y totalmente automatizada.

3) Teléfonos móviles: son los encargados de recoger o enviar la señal a la estación base.

 

Conclusión:

¿Por qué debemos saber que funciones básicas realizan estos bloques del teléfono celular?

Entender el funcionamiento a través de diagramas en bloques nos permitirá puntualizar fallas ya que, dependiendo el tipo, sabremos a que área del teléfono corresponde, lo que repercute en mejores diagnósticos que llevaran al éxito de nuestras reparaciones.