REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DE EDUCACION SUPERIOR

UNIVERSIDAD ALEJANDRO DE HUMBOLDTCOMUNICACIONES MÓVILES

SECCION 1004II

LAS GENERACIONES DE LA TELEFONÍA CELULARY FUNCIONAMIENTO BÁSICO DE LOS SISTEMAS TELEFÓNICOS

Integrantes:Deymi Bernal, C.I: 19.199.467

Fresia Mudarra, C.I: 20.639.376Carlos Díaz, C.I: 14.445.325

Caracas, 26 de octubre de 2010

INTRODUCCIÓN

Las comunicaciones móviles son actualmente el área de crecimiento más rápido dentro del sector de las telecomunicaciones, especialmente la telefonía móvil celular. La explicación a este crecimiento del mercado se encuentra en el rápido avance de la tecnología, las oportunidades comerciales que se asocian con la movilidad personal y la bajada de precios en los equipos y de las propias tarifas de conexión y por tráfico.

Los sistemas de comunicaciones personales (PCS) comprenden un amplio rango de servicios que, más allá de la simple movilidad, permiten al usuario disponer de conexión telefónica con independencia de su localización física, el terminal empleado y el medio de transmisión. Para ello, emplean tanto las tecnologías móviles como las funciones de red inteligente de la red fija, todas ellas tienden a integrarse en la llamada UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

Puesto que el espectro de radio es un recurso limitado compartido por todos los usuarios, se debe idear un método para dividir el ancho de banda entre tantos usuarios como sea posible. Para ello se emplean diversas tecnologías que explicaremos en el presente trabajo, como lo son: El Sistema Global para las comunicaciones móviles (GSM); Se basa en la tecnología de banda estrecha TDMA. El Acceso múltiple de división de código CDMA (Code Division Multiple Access. La Tecnología de acceso múltiple con división de tiempo TDMA (Time Division Multiple Access.

LAS GENERACIONES DE LA TELEFONÍA CELULAR

Historia del teléfono móvil

La telefonía móvil usa ondas de radio para poder ejecutar las operaciones desde el móvil a la base, ya sea para realizar una llamada, enviar un mensaje de texto, etc; esto producto de lo que sucedió hace algunas décadas.

La comunicación inalámbrica tiene sus raíces en la invención de la radio por Nikola Tesla en los años 1880, aunque formalmente presentado en 1894 por un joven italiano llamado Guglielmo Marconi.

Historia

El teléfono móvil se remonta a los inicios de la Segunda Guerra Mundial, donde ya se veía que era necesaria la comunicación a distancia, es por eso que la compañía Motorola creó un equipo llamado Handie Talkie H12-16, que es un equipo que permite el contacto con las tropas vía ondas de radio cuya banda de frecuencias en ese tiempo no superaban los 60 MHz.

Durante ese periodo y 1985 se comenzaron a perfeccionar y amoldar las características de este nuevo sistema revolucionario ya que permitía comunicarse a distancia. Fue así que en los años 1980 se llegó a crear un equipo que ocupaba recursos similares a los Handie Talkie pero que iba destinado a personas que por lo general eran grandes empresarios y debían estar comunicados, es ahí donde se crea el teléfono móvil y marca un hito en la historia de los componentes inalámbricos ya que con este equipo podría hablar a cualquier hora y en cualquier lugar.

Con el tiempo, la telefonía móvil se fue haciendo más accesible al público, hasta el punto en que cualquier persona, incluso un niño, puede adquirir un terminal.

Los inicios (0G): Los pioneros

Los primeros sistemas de telefonía móvil civil empiezan a desarrollarse a partir de finales de los años 40 en los Estados Unidos. Eran sistemas de radio analógicos que utilizaban en el primer momento modulación en amplitud (AM) y posteriormente modulación en frecuencia (FM). Se popularizó el uso de sistemas FM gracias a su superior calidad de audio y resistencia a las interferencias. El servicio se daba en las bandas de HF y VHF.

Los primeros equipos eran enormes y pesados, por lo que estaban destinados casi exclusivamente a su uso a bordo de vehículos. Generalmente se instalaba el equipo de radio en el maletero y se pasaba un cable hasta el interior del vehículo donde se encontraba el teléfono.

Una de las compañías pioneras que se dedicaron a la explotación de este servicio fue la americana Bell. Su servicio móvil fue llamado System Service.

No era un servicio popular porque era extremadamente costoso, pero estuvo operando (con actualizaciones tecnológicas constantes) desde 1946 hasta 1985.

Primera generación (1G): Maduración de la idea

En 1981 el fabricante Ericsson lanza el sistema NMT 450 (Nordic Mobile Telephony 450 MHz). Este sistema seguía utilizando canales de radio analógicos (frecuencias en torno a 450 MHz) con modulación en frecuencia (FM). Era el primer sistema del mundo de telefonía móvil tal como se entiende hoy en día.

Los equipos 1G pueden parecer algo complicados para los estándares actuales, pero fueron un gran avance para su época ya que podían ser trasladados y utilizados por una única persona.

En 1986, Ericsson modernizó el sistema, llevándolo hasta el nivel NMT 900. Esta nueva versión funcionaba prácticamente igual que la anterior pero a frecuencias superiores (del orden de 900 MHz). Esto posibilitó dar servicio a un mayor número de usuarios y avanzar en la portabilidad de los terminales.

Además del sistema NMT, en los 80 se desarrollaron otros sistemas de telefonía móvil tales como: AMPS (Advanced Mobile Phone System) en EE. UU. y TACS (Total Access Comunication System).

Segunda generación (2G): Popularización

En la década de 1990 nace la segunda generación, que utiliza sistemas como GSM, IS-136, iDEN e IS-95. Las frecuencias utilizadas en Europa fueron de 900 y 1800 MHz.

El desarrollo de esta generación tiene como piedra angular la digitalización de las comunicaciones. Las comunicaciones digitales ofrecen una mejor calidad de voz que las analógicas, además se aumenta el nivel de seguridad y se simplifica la fabricación del Terminal (con la respectiva reducción de costos asociada). En esta época nacen varios estándares de comunicaciones móviles: D-AMPS (EE. UU.), PDC (Japón), cdmaOne (EE. UU. y Asia) y GSM.

Muchas operadoras telefónicas móviles implementaron Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y Acceso múltiple por división de código (CDMA) sobre las redes Amps existentes convirtiéndolas así en redes D-AMPS. Esto trajo como ventaja para estas empresas poder lograr una migración de señal analógica a señal digital sin tener que cambiar elementos como antenas, torres, cableado, etc. Inclusive, esta información digital se transmitía sobre los mismos canales (y por ende, frecuencias de radio) ya existentes y en uso por la red analógica. La gran diferencia es que con la tecnología digital se hizo posible hacer Multiplexion, tal que en un canal antes destinado a transmitir una sola conversación a la vez se hizo posible transmitir varias conversaciones de manera simultánea, incrementando así la capacidad operativa y el

número de usuarios que podían hacer uso de la red en una misma celda en un momento dado.

El estándar que ha universalizado la telefonía móvil ha sido el conocido GSM: Global System for Mobile communications o Groupe Special Mobile. Se trata de un estándar europeo nacido de los siguientes principios:

Buena calidad de voz (gracias al procesado digital). Itinerancia. Deseo de implantación internacional. Terminales realmente portátiles (de reducido peso y tamaño) a un precio

asequible. Compatibilidad con la RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). Instauración de un mercado competitivo con multitud de operadores y

fabricantes.

Realmente, GSM ha cumplido con todos sus objetivos pero al cabo de un tiempo empezó a acercarse a la obsolescencia porque sólo ofrecía un servicio de voz o datos a baja velocidad (9.6 Kbps) y el mercado empezaba a requerir servicios multimedia que hacían necesario un aumento de la capacidad de transferencia de datos del sistema. Es en este momento cuando se empieza a gestar la idea de 3G, pero como la tecnología CDMA no estaba lo suficientemente madura en aquel momento se optó por dar un paso intermedio: 2.5G.

Generación de transición (2.5G)

Dado que la tecnología de 2G fue incrementada a 2.5G, en la cual se incluyen nuevos servicios como EMS y MMS:

EMS es el servicio de mensajería mejorado, permite la inclusión de melodías e iconos dentro del mensaje basándose en los sms; un EMS equivale a 3 o 4 sms.

MMS (Sistema de Mensajería Multimedia) Este tipo de mensajes se envían mediante GPRS y permite la inserción de imágenes, sonidos, videos y texto. Un MMS se envía en forma de diapositiva, en la cual cada plantilla solo puede contener un archivo de cada tipo aceptado, es decir, solo puede contener una imagen, un sonido y un texto en cada plantilla, si de desea agregar más de estos tendría que agregarse otra plantilla. Cabe mencionar que no es posible enviar un vídeo de más de 15 segundos de duración.

Para poder prestar estos nuevos servicios se hizo necesaria una mayor velocidad de transferencia de datos, que se hizo realidad con las tecnologías GPRS y EDGE.

GPRS (General Packet Radio Service) permite velocidades de datos desde 56Kbps hasta 114 Kbps.

EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution) permite velocidades de datos hasta 384 Kbps.

Tercera generación (3G): El momento actual

3G nace de la necesidad de aumentar la capacidad de transmisión de datos para poder ofrecer servicios como la conexión a Internet desde el móvil, la videoconferencia, la televisión y la descarga de archivos. En este momento el desarrollo tecnológico ya posibilita un sistema totalmente nuevo: UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

UMTS utiliza la tecnología CDMA, que permite alcanzar velocidades elevadas (de 144 Kbps hasta 7.2 Mbps, según las condiciones del terreno).

UMTS ha sido un éxito total en el campo tecnológico pero no ha triunfado excesivamente en el aspecto comercial. Se esperaba que fuera un éxito de ventas como GSM pero realmente no ha resultado ser así ya que, según parece, la mayoría de usuarios tiene bastante con la transmisión de voz y la transferencia de datos por GPRS y EDGE.

Cuarta Generación (4G): El futuro

La generación 4, o 4G será la evolución tecnológica que ofrecerá al usuario de telefonía móvil un mayor ancho de banda que permitirá, entre muchas otras cosas, la recepción de televisión en Alta Definición.

La 4G esta basada completamente en el protocolo IP, siendo un sistema de sistemas y una red de redes, que se alcanza gracias a la convergencia entre las redes de cables e inalámbricas. Esta tecnología podrá ser usada por modems inalámbricos, celulares inteligentes y otros dispositivos móviles. La principal diferencia con las generaciones predecesoras es la capacidad para proveer velocidades de acceso mayores de 100 Mbps en movimiento y 1 Gbps en reposo, manteniendo una calidad de servicio (QoS) de punta y de alta seguridad que permitirá ofrecer servicios de cualquier clase en cualquier momento, en cualquier lugar, con el mínimo costo posible.

El WWRF (Wireless World Research Forum) pretende que 4G sea una fusión de tecnologías y protocolos, no sólo un único estándar, similar a 3G, que actualmente incluye tecnologías como lo son GSM y CDMA. Por su parte, el ITU (Unión Internacional de Telecomunicaciones) indicó en 2010 que tecnologías consideradas tecnologías 3G evolucionadas, como lo son WiMax y LTE, podrían ser consideradas tecnologías 4G.

La empresa NTT DoCoMo en Japón, fue la primera en realizar experimentos con las tecnologías de cuarta generación, alcanzando 100 Mbps en un vehículo a 200 km/h. La firma lanzó los primeros servicios 4G basados en tecnología LTE en diciembre de 2010 en Tokyo, Nagoya y Osaka. En el resto del mundo se espera una implantación sobre el año 2020.

ELEMENTOS Y FUNCIONAMIENTO DE UN APARATO TELEFONICO

El aparato telefónico consta de un transmisor, un receptor, un dispositivo marcador, una alarma acústica y un circuito supresor de efectos locales. Si se trata de un aparato de dos piezas, el transmisor y el receptor van montados en el auricular, el timbre se halla en la base y el elemento de marcado y el circuito supresor de efectos locales pueden estar en cualquiera de las dos partes, pero, por lo general, van juntos. Los teléfonos más complejos pueden llevar un micrófono y un altavoz en la pieza base, aparte del transmisor y el receptor en el auricular. En los teléfonos portátiles, el cable del auricular se sustituye por un enlace de radio entre el auricular y la base, aunque sigue teniendo un cable para la línea. Los teléfonos celulares suelen ser de una sola pieza, y sus componentes en miniatura permiten combinar la base y el auricular en un elemento manual que se comunica con una estación remota de radio. No precisan línea ni cables para el auricular.

Los teléfonos antiguos usaban un único dispositivo como transmisor y receptor. Sus componentes básicos eran un imán permanente con un cable enrollado que lo convertía en electroimán y un fino diafragma de tela y metal sometido a la fuerza de atracción del imán. La fuerza de la voz, en cuanto a ondas de sonido, provocaban un movimiento del diafragma, que a su vez generaba una minúscula corriente alterna en los cables del electroimán. Estos equipos eran capaces de reproducir la voz, aunque tan débilmente que eran poco más que un juguete.

La invención del transmisor telefónico de carbono por Emile Berliner constituye la clave en la aparición del teléfono útil. Consta de unos gránulos de carbono colocados entre unas láminas metálicas denominadas electrodos, una de las cuales es el diafragma, que transmite variaciones de presión a dichos gránulos. Los electrodos conducen la electricidad que circula a través del carbono. Las variaciones de presión originan a su vez una variación de la resistencia eléctrica del carbono. A través de la línea se aplica una corriente continua a los electrodos, y la corriente continua resultante también varía. La fluctuación de dicha corriente a través del transmisor de carbono se traduce en una mayor potencia que la inherente a la onda sonora original. Este efecto se denomina amplificación, y tiene una importancia crucial. Un transmisor electromagnético sólo es capaz de convertir energía, y siempre producirá una energía eléctrica menor que la que contiene una onda sonora.

El equivalente eléctrico del imán permanente es una sustancia plástica denominada electrito. Al igual que un imán permanente produce un campo magnético permanente en el espacio, un electrito genera un campo eléctrico permanente en el espacio. Tal como un conductor eléctrico que se mueve en el seno de un campo magnético induce una corriente, el movimiento de un electrodo dentro de un campo eléctrico puede producir una modificación del voltaje entre un electrodo móvil y otro estacionario en la parte opuesta del electrito. Aunque este efecto se conocía de antiguo, fue sólo una curiosidad de laboratorio hasta la aparición de materiales capaces de conservar una carga electrostática durante años. Los transmisores telefónicos se basan actualmente en este efecto, en vez de en la resistencia sensible a la presión de los

gránulos de carbono, ya que se consigue con un micrófono de electritos muy pequeño, ligero y económico. Los micrófonos de electritos se basan en los transistores para la amplificación requerida.

Dado que el transmisor de carbono no resulta práctico a la hora de convertir energía eléctrica en presión sonora, los teléfonos fueron evolucionando hacia receptores separados de los transmisores. Esta disposición permite colocar el transmisor cerca de los labios para recoger el máximo de energía sonora, y el receptor en el auricular, lo cual elimina los molestos ruidos de fondo. El receptor sigue siendo un imán permanente con un arrollamiento de hilo conductor, pero ahora lleva un diafragma de aluminio sujeto a una pieza metálica. Los detalles del diseño han experimentado enormes mejoras, pero el concepto original continúa permitiendo equipos sólidos y eficaces.

La alarma acústica de los teléfonos se suele denominar timbre, referencia al hecho de que durante la mayor parte de la historia de este equipo la función de alarma la proporcionaba un timbre eléctrico. La creación de un sustituto electrónico para el timbre, capaz de generar un sonido agradable a la vez que distintivo a un costo razonable, constituyó una tarea sorprendentemente ardua. Para muchas personas, el sonido del timbre sigue siendo preferible al de un zumbador electrónico. Sin embargo, dado que el timbre mecánico exige un cierto volumen físico para resultar eficaz, la tendencia hacia equipos cada vez menores impone el uso de alarmas electrónicas en la mayoría de los teléfonos. La sustitución progresiva del timbre permitirá asimismo cambiar, en un futuro próximo, el método actual de activación de la alarma —corriente alterna de 90 voltios (V) y 20 hercios (Hz) a la línea— por técnicas de voltajes menores, más compatibles con los teléfonos transistorizados. Algo similar se está produciendo con el esquema de marcado de los teléfonos.

El marcado telefónico ya ha sufrido toda una evolución a lo largo de su historia. Existen dos formas de marcado, el de pulso y el de multifrecuencia o tono.

El disco de marcado tiene un diseño mecánico muy ingenioso; consta de los números 1 al 9 seguidos del 0, colocados en círculo debajo de los agujeros de un disco móvil y perforado. Se coloca el dedo en el agujero correspondiente al número elegido y se hace girar el disco en el sentido de las agujas del reloj hasta alcanzar el tope y a continuación se suelta el disco. Un muelle obliga al disco a volver a su posición inicial y, al mismo tiempo que gira, abre un conmutador eléctrico tantas veces como gire el disco, para marcar el número elegido; en el caso del 0 se efectúan 10 aperturas, ya que es el último número del disco. El resultado es una serie de pulsos de llamada en la corriente eléctrica que circula entre el aparato telefónico y la centralita. Cada pulso tiene una amplitud igual al voltaje suministrado por la pila, generalmente 50 V, y dura unos 45 ms (milisegundos, milésimas de segundo). Los equipos de la centralita cuentan estos pulsos y determinan el número que se desea marcar.

Los pulsos eléctricos producidos por el disco giratorio resultan idóneos para el control de los equipos de conmutación paso-a-paso de las primeras centrales de conmutación automáticas. Sin embargo, el marcado mecánico constituye una de las

fuentes principales de costos de mantenimiento, y el proceso de marcado por disco resulta lento, sobre todo en el caso de números largos. La disponibilidad de la amplificación económica y fiable que trajo el transistor aconsejó el diseño de un sistema de marcado basado en la transmisión de unos tonos de potencia bastante pequeña, en vez de los pulsos de marcado de gran potencia. Cada botón de un teclado de multifrecuencia controla el envío de una pareja de tonos. Se utiliza un esquema de codificación ‘2 de 7’ en el que el primer tono corresponde a la fila de una matriz normal de 12 botones y el segundo a la columna (4 filas más 3 columnas necesitan 7 tonos).

Actualmente, la mayoría de los teléfonos llevan botones en vez de disco de marcado. Dado que el sistema de tonos se comercializaba opcionalmente con un coste adicional, en las centrales se siguen recibiendo pulsos o multitonos. Como un usuario que compra un equipo puede disponer de una línea que no admite señales de multifrecuencia, los teléfonos de botones disponen generalmente de un conmutador que permite seleccionar el envío de pulsos o tonos.

Hay un elemento funcional importante del teléfono que resulta invisible para el usuario: el circuito supresor de efectos locales. Las personas controlan el tono de voz al hablar y ajustan en consonancia el volumen, fenómeno que se denomina ‘efecto local’. En los primeros teléfonos, el receptor y el transmisor del equipo iban conectados directamente entre sí y a la línea. Esto hacía que el usuario oyera su propia voz a través del receptor con mucha más intensidad que cuando no lo tenía pegado a la oreja. El sonido era mucho más fuerte que el normal porque el micrófono de carbono amplifica la energía sonora al mismo tiempo que la convierte de acústica a eléctrica. Además de resultar desagradable, esto obligaba al usuario a hablar con mayor suavidad, dificultando la escucha por parte del receptor.

El circuito supresor original contenía un transformador junto con otros componentes cuyas características dependían de los parámetros eléctricos de la línea telefónica. El receptor y el transmisor iban conectados a diferentes ‘puertos del circuito’ (en este caso, diferentes arrollamientos del transformador), no entre sí. El circuito supresor transfiere energía del transmisor a la línea (aunque parte también a otros componentes), sin que nada pase al receptor. Así se elimina la sensación de que uno grita en su propia oreja.

Además del equipo telefónico, en la comunicación también es importante tomar en cuenta el funcionamiento de la central que concentra a todas las líneas del sistema, a continuación explicamos un poco su funcionamiento.

CIRCUITOS Y CENTRALES

La llamada telefónica se inicia en la persona que levanta el auricular y espera el tono de llamada. Esto provoca el cierre de un conmutador eléctrico. El cierre de dicho conmutador activa el flujo de una corriente eléctrica por la línea de la persona que efectúa la llamada, entre la ubicación de ésta y el edificio que alberga la centralita automática, que forma parte del sistema de conmutación. Se trata de una corriente continua que no cambia su sentido de flujo, aun cuando pueda hacerlo su intensidad o amplitud. La central detecta dicha corriente y devuelve un tono de llamada, una combinación concreta de dos notas para que resulte perfectamente detectable, tanto por los equipos como por las personas.

Una vez escuchado el tono de llamada, la persona teclea una serie de números mediante los botones del auricular o del equipo de base. Esta secuencia es exclusiva de otro abonado, la persona a quien se llama. El equipo de conmutación de la central elimina el tono de llamada de la línea tras recibir el primer número y, una vez recibido el último, determina si el número con el que se quiere contactar pertenece a la misma central o a otra diferente. En el primer caso, se aplican una serie de intervalos de corriente de llamada a la línea. La corriente de llamada es corriente alterna de 20 Hz, que fluye en ambos sentidos 20 veces por segundo. El teléfono del usuario tiene una alarma acústica que responde a la corriente de llamada, normalmente mediante un sonido perceptible. Cuando se responde al teléfono levantando el auricular, comienza a circular una corriente continua por su línea que es detectada por la central. Ésta deja de aplicar la corriente de llamada y establece una conexión entre la persona que llama y la llamada, que es la que permite hablar.

En los primeros teléfonos, la corriente estaba generada por una batería. El circuito local tenía, además de la batería y el transmisor, un arrollamiento de transformador, que recibe el nombre de bobina de inducción; el otro arrollamiento, conectado a la línea, elevaba el voltaje de la onda sonora. Las conexiones entre teléfonos eran de tipo manual, a cargo de operadores que trabajaban en centralitas ubicadas en las oficinas centrales de conmutación.

A medida que se fueron desarrollando los sistemas telefónicos, las conexiones manuales empezaron a resultar demasiado lentas y laboriosas. Esto fue el detonante para la construcción de una serie de dispositivos mecánicos y electrónicos que permitiesen las conexiones automáticas. Los teléfonos modernos tienen un dispositivo electrónico que transmite una serie de pulsos sucesivos de corriente o varios tonos audibles correspondientes al número marcado. Los equipos electrónicos de la central de conmutación se encargan de traducir automáticamente la señal y de dirigir la llamada a su destino.

La tecnología de estado sólido ha permitido que estas centrales puedan procesar las llamadas a una velocidad de una millonésima de segundo, por lo que se pueden procesar simultáneamente grandes cantidades de llamadas. El circuito de entrada convierte, en primer lugar, la voz de quien llama a impulsos digitales. Estos impulsos se transmiten entonces a través de la red mediante sistemas de alta capacidad, que conectan las diferentes llamadas en base a operaciones matemáticas de conmutación computerizadas. Las instrucciones para el sistema se hallan almacenadas en la memoria de una computadora. El mantenimiento de los equipos se ha simplificado gracias a la duplicidad de los componentes. Cuando se produce algún fallo, entra automáticamente en funcionamiento una unidad de reserva para manejar las llamadas. Gracias a estas técnicas, el sistema puede efectuar llamadas rápidas, tanto locales como a larga distancia, determinando con rapidez la ruta más eficaz.

Actualmente, no existe en Estados Unidos ni en Inglaterra ningún teléfono atendido de forma manual. Todos los abonados son atendidos por centrales automáticas. En este tipo de central, las funciones de los operadores humanos las realizan los equipos de conmutación. Un relé de corriente de línea de un circuito ha sustituido el cuadro de conexión manual de luz de la centralita y un conmutador de cruce hace las funciones de los cables. Dado que ahora es cuando los ordenadores empiezan a estar en condiciones de entender comandos hablados, casi un siglo después de las primeras centrales automáticas, se sigue utilizando el visor para mostrar el número marcado. Los registros de entrada almacenan este número y luego lo transmiten a la central de conmutación, que a su vez activa el conmutador de cruce para completar la llamada o dirigirla a un conmutador de mayor nivel para el tratamiento pertinente.

TIPOS DE MICROFONO

Los micrófonos son transductores, que convierten la vibración acústica en una señal eléctrica de la misma frecuencia y de amplitud proporcional al nivel de la

vibración. Básicamente un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada en otro tipo de energía de salida. Por ello es el medio de captación por excelencia de la voz y de todos los elementos que no son capaces de conectarse directamente a un equipo, por ejemplo los instrumentos de una orquesta de música clásica.

Los micrófonos se pueden clasificar según su tecnología de fabricación o por su operatividad.

Por su tecnología distinguimos:

Micrófono De Cristal

1. Diafragma ligero y rígido.2. Cristal bimorfo: dos láminas de material cristalino cortado de manera que sus

ejes se crucen.

Cuando el conjunto se deforma se genera un voltaje entre las placas colocadas a los lados de las laminas.

Micrófono De Cinta

1. Diafragma de metal.2. Imán permanente con las piezas polares encima.3. Transformador.

El voltaje de salida se genera cuando el diafragma vibra en el campo magnético.

Micrófono De Bobina Móvil

1. Diafragma.2. Bobina fijada al diafragma.

3. Imán permanente.

El movimiento de la bobina sobre el polo central produce el voltaje de salida. Es un micrófono robusto y el que encontraremos habitualmente.

Micrófono De Carbón.

1. Diafragma.2. Conjunto de carbón granular.3. Batería.4. Transformador.

La presión sobre el diafragma cambia la resistencia del carbón al que se le ha aplicado un voltaje de polarización. Era el antiguo micrófono de los teléfonos.

Micrófono De Condensador

1. Diafragma (de membrana ligera y flexible).2. Placa trasera rígida.3. Cable al preamplificador y alimentador.

La presión del aire hace variar la capacidad entre el diafragma y la placa trasera. Esta variación se convierte en un voltaje de salida en el amplificador. Los buenos son muy buenos.

Tanto el micrófono de cristal como el de carbón están anticuados, al de cristal lo sustituye, por costo, los modernos electrets, que son una versión del de condensador, los electrets son los típicos micrófonos de solapa, los incorporados en los radiograbadores baratos y los que se usan en los ordenadores.

Podemos ver que los micrófonos se dividen en aquellos que necesitan una fuente auxiliar de tensión y los que generan una respuesta por si mismos, estos últimos se suelen designar como micrófonos dinámicos, aunque en la practica el termino ha quedado restringido a los micrófonos de bobina móvil.

Los micrófonos independientemente de su tecnología se pueden clasificar por su uso y forma particular, como pueden ser:

De mano. De mesa. De pie. De jirafa. De corbata (en desuso) también llamado lavalier. De solapa. De cabeza. Inalámbrico (puede ser inalámbrico y a la vez de solapa, de mano, de cabeza,...) De pupitre.

En la elección de un micrófono juega un papel fundamental su direccionalidad, es decir como responde a sonidos provenientes de distintas direcciones. La respuesta direccional se ilustra en un diagrama polar, en el cual se ilustra la sensibilidad con respecto al ángulo desde el eje. Básicamente los micrófonos se clasifican por su respuesta en:

1. Omnidireccionales.2. Bidireccionales.3. Cardioides.4. Supercardioides.5. Hipercardioide.

Direccionalidad de los micrófonos.

La respuesta bidireccional corresponde a una figura de 8.

Los micrófonos comerciales responden habitualmente al patrón cardioide, pero determinados usos requieren repuestas especificas, como los micros de cañón o los de reflector parabólico donde se ha acentuado la direccionalidad obteniendo hipercardioides, o los micrófonos de cinta que por su construcción son bidireccionales, lo que restringe su uso al estudio de grabación.

LOS CONMUTADORES

Un conmutador es un dispositivo que encamina y dirige de forma pre-programada u ordenada, líneas eléctricas, de gases e incluso fluidos a diferentes salidas.

Para fines prácticos un conmutador, hablando de telefonía, es una caja controladora de líneas telefónicas; por ejemplo, recibe 10 líneas del proveedor de telefonía y administra estas líneas en un grupo de varias extensiones, como las que usa la secretaria, la recepción, las diferentes gerencias, el almacén, los supervisores, etc. El conmutador viene a ser lo que antes una telefonista hacía en una central telefónica.

Los conmutadores se utilizan cuando se desean conectar múltiples cosas. Donde tienes varias entradas al conmutador pero solo una salida. La salida depende de la posición del conmutador.

Tras lo largo del tiempo los conmutadores han ido evolucionando, el primer conmutador antiguo tenia diez hoyitos y cuando se quería establecer una comunicación con otra persona se tomaba una palanca y se le daba una serie de vueltas, luego se oprimía una llave, lo cual permitía tener corriente, y luego se colocaba una mecha en uno de los hoyitos que el conmutador ya tenía; así se establecía la comunicación sin olvidar que se requería por lo menos de 80 personas para que pudiera funcionar.

El segundo conmutador era mas pequeño y consistía que cada tecla tenia un nombre era el nombre del lugar donde se deseaba llamar.

Hoy en día ya no se requiere de personas para dicho funcionamiento pues se trabaja bajo grabaciones que ascienden nuestras llamadas y nos da las opciones por medio de números para establecer la comunicación.

TELEFONO DECÁDICO Y MULTIFRECUENCIAL

En principio, el término decádico y multifrecuencial se refiere a la forma en que el circuito de discado del aparato telefónico envía la información numérica a la central telefónica para que esta le conecte con el teléfono deseado. Los teléfonos decádicos basan su marcación en pulsos y los multifrecuenciales en tonos.

Sistema de Marcación por pulsos

La marcación decádica por pulsos consiste en el envío por el teléfono de la información numérica, en forma de pulsos, a la central telefónica automática para que esta le conecte con el teléfono deseado. Es un tipo de marcación telefónica en la que pulsos cortos se utilizan para transmitir lo que el número está siendo marcado. Estos pulsos son generados por tener un tono constante que se ve interrumpida por romper la conexión muy brevemente. Esta ruptura de la conexión de sonidos a un oyente como una serie de clics, que es lo que se escucha cuando uno marca un teléfono de disco.

Los pulsos los genera el teléfono mediante un dispositivo mecánico denominado disco de marcar, el cual consiste en un disco giratorio provisto de diez agujeros, de aquí lo de decádica, numerados del 0 al 9.

Debido a que los clics utilizados en la marcación de pulso son en última instancia, sólo las interrupciones de la conexión, se puede imitar simplemente por colgar el teléfono en repetidas ocasiones y rápidamente. En general, el sistema utilizado en la marcación de pulso es muy simple, con un solo clic para denotar el número uno, dos clics usado para el número dos, tres clics usado para el número tres, y así sucesivamente, con diez clics usado para el número cero. Una breve pausa se debe introducir entre cada número para asegurarse de que puede ser designada con precisión. En los teléfonos de disco, esta pausa automáticamente se introdujo como consecuencia de la lentitud del regreso del sistema rotatorio, y en otros sistemas por lo general artificialmente demorado.

Su funcionamiento se basa en abrir y cortocircuitar la línea tantas veces como lo indique el número discado. Por ejemplo, si se marca un 4, la línea será abierta y cerrada 4 veces generándose una onda cuadrada con Valores de tensión de 12V (o 24 V) y 0V. La frecuencia de cierre y de apertura es de 10 Hz.

Sistema de Marcación por tonos

El sistema de marcación por tonos, también llamado sistema multifrecuencial o DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency), consiste en lo siguiente: Cuando el usuario pulsa en el teclado de su teléfono la tecla correspondiente al dígito que quiere marcar, se envían dos tonos, de distinta frecuencia, uno por columna y otro por fila en la que esté ubicada la tecla, que la central decodifica a través de filtros especiales, detectando instantáneamente que dígito se marcó.

La Marcación por tonos fue posible gracias al desarrollo de circuitos integrados que generan estos tonos desde el equipo terminal, consumiendo poca corriente de la red y sustituyendo el sistema mecánico de interrupción-conexión (el anticuado disco de marcar).

Este sistema supera al de marcación por pulsos por cuanto disminuye la posibilidad de errores de marcación, al no depender de un dispositivo mecánico. Por otra parte es mucho más rápido ya que no hay que esperar tanto tiempo para que la central detecte las interrupciones, según el número marcado.

Una señal DTMF válida es la suma de dos tonos, uno de un grupo bajo y el otro de un grupo alto, con cada grupo conteniendo cuatro tonos individuales. Las frecuencias de los tonos fueron cuidadosamente seleccionadas de tal forma que sus armónicos no se encuentran relacionados y que los productos de su intermodulación produzcan un deterioro mínimo en la señalización. Este esquema permite 16 combinaciones únicas. Diez de estos códigos representan los números del cero al nueve, los seis restantes (*, #, A, B, C, D) son reservados para señalización especial. La mayoría de los teclados en los teléfonos contienen diez interruptores de presión numéricos mas el asterisco (*) y el símbolo de numeral (#). Los interruptores se encuentran organizados en una matriz, cada uno selecciona el tono del grupo bajo de su fila respectiva y el tono del grupo alto de su columna correspondiente.

El esquema de codificación DTMF asegura que cada señal contienen uno y solo un componente de cada uno de los grupos de tonos alto y bajo. Esto simplifica de manera significativa la decodificación por que la señal compuesta DTMF puede ser separada con filtros pasa banda en sus dos componentes de frecuencia simples cada uno de los cuales puede ser manipulado de forma individual.

Las teclas de función A, B, C y D son extensiones de las teclas (0-9, *, #) y fueron diseñadas con los teléfonos militares norteamericanos Autovon. Los nombres originales de estas teclas fueron FO (Flash Override), F (Flash), I (Inmediate) y P (Priority) los cuales representaban niveles de prioridad y que podían establecer comunicación telefónica con varios grados de prioridad, eliminando otras conversaciones en la red si era necesario, con la función FO siendo la de mayor prioridad hasta P la de menor prioridad. Estos tonos son más comúnmente referidos como A, B, C y D respectivamente, todos ellos tienen en común 1633 Hz como su tono alto. En estos días, estas teclas de función son empleados principalmente en aplicaciones especiales tales como repetidores de radioaficionados para sus protocolos de comunicación, los módem y circuitos de tonos al tacto (touch tone) también tienen tendencia a incluir los pares de tonos A, B, C, y D. Estos no han sido usados para el

servicio público en general, y podría tomar años antes de que pudieran ser incluidas en aplicaciones tales como líneas de información al cliente.

Codificación DTMF

El esquema de marcado DTMF fue diseñado por los laboratorios BELL e introducido a los Estados Unidos a mediados de los años 60 como una alternativa para a la marcación por pulsos o rotatoria. Ofreciendo incremento en la velocidad de marcado, mejorando la fiabilidad y la conveniencia de señalización de punto a punto.

Muchas aplicaciones en las telecomunicaciones requieren de transmisión de señales DTMF para el envío de datos y marcado. El estándar DTMF fue diseñado originalmente por los Laboratorios Bell para su uso en los sistemas telefónicos de AT&T.

Existen varias especificaciones que han sido resultado de el estándar original las cuales parten de los estándares de AT&T, CEPT, NTT, CCITT y la ITU, etc. Las variaciones de un estándar a otro son típicamente tolerancias en las desviaciones de frecuencia, niveles de energía, diferencia de atenuación entre dos tonos e inmunidad al habla.

Pares de frecuencias empleadas para la generación DTMF.

Frecuencias DTMF (con sus sonidos)1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz

697 Hz 1 2 3 A770 Hz 4 5 6 B852 Hz 7 8 9 C941 Hz * 0 # D

En conclusión, DTMF es el sistema de señales usado en los teléfonos para el marcado por tonos, estos son el resultado de la suma algebraica en tiempo real de dos senoides de diferentes frecuencias, la relación de teclas con su correspondiente par de frecuencias se muestran en la tabla de Espectro de las señales DTMF.

El sistema de señales DTMF son generadas por un codificador, y son la suma algebraica en tiempo real de dos tonos; uno de baja frecuencia y otro de alta, el tono alto normalmente es de + 1.5 % (2db) con respecto del tono bajo para compensar pérdidas de señal en las largas líneas de conexión con la central Telefónica.

Espectro de las señales DTMF.

Decodificación DTMF

Las especificaciones ITU Q.24 para la detección DTMF son las siguientes:

Tolerancia a la frecuencia: Un símbolo válido DTMF debe tener una desviación en frecuencia dentro del 1.5% de tolerancia. Los símbolos con una desviación en frecuencia mayor al 3.5% deberán ser rechazados.

Duración de la señal: Un símbolo DTMF con una duración de 40ms debe ser considerado válido. La duración de la señal no debe ser menor de 23ms.

Atenuación de la señal: El detector debe trabajar con una relación señal-ruido (SNR) de 15db y en el peor caso con una atenuación de 26dB.

Interrupción de la señal: Una señal DTMF válida interrumpida por 10ms o menos no debe ser detectada como dos símbolos distintos.

Pausa en la señal: Una señal DTMF válida separada por una pausa de tiempo de al menos 40ms debe ser detectada como dos símbolos distintos.

Fase: El detector debe operar con un máximo de 8dB en fase normal y 4dB en fase invertida.

Rechazo al habla: El detector debe operar en la presencia del habla rechazando la voz como un símbolo DTMF válido.

La división de frecuencias en los grupos alto y bajo simplifica el diseño de receptores DTMF como se muestra en la figura de la Arquitectura típica de un receptor DTMF. Este diseño particular incluye una aproximación estándar. Cuando se encuentra conectado a una línea telefónica, receptor de radio o cualquier otra fuente de señal DTMF, el receptor filtra el ruido del tono, separa la señal en los componentes de grupos de alta y baja frecuencia para luego medir el cruce por cero promediando los periodos para producir la decodificación de un dígito.

Arquitectura típica de un receptor DTMF.

CONCLUSION

Los sistemas de redes de comunicación telefónica tanto fija como móvil, en esencia presentan un mismo esquema de funcionamiento, y obviamente con algunas diferencias técnicas donde principalmente podemos destacar el medio, la codificación de señales y los volúmenes de información que pueden soportar, obedeciendo al medio por el cual se comunican.

Podemos decir también que ambos son sistemas de redes conmutadas, una que funciona con una central telefónica (PCM) interconectada con cables, y la otra interconectada hacia un MSC que trabaja con bandas de radio y redes cableadas.

Esto parte del principio de que básicamente los teléfonos celulares son en esencia unos radioteléfonos de baja potencia. Las llamadas pasan por los transmisores de audio colocados dentro de pequeñas unidades geográficas llamadas celdas o células. Dado que las señales de cada célula son demasiado débiles para interferir con las de otras células que operan en las mismas frecuencias, se puede utilizar un número mayor de canales que en la transmisión con radiofrecuencia de alta potencia. La modulación en frecuencia de banda estrecha es el método más común de transmisión y a cada mensaje se le asigna una portadora exclusiva para la célula desde la que se transmite.

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