Teléfonos Inteligentes e Internet
Son los últimos avances y culminación del desarrollo e integración de las tecnologías de electrónica, computación y comunicaciones.
Es verdaderamente sorprendente y maravilloso, que con estos dispositivos electrónicos se realicen actividades de computación y comunicaciones, es un computador de comunicaciones. la tecnología electrónica se inicio con los bulbos, siguió los transistores, circuitos integrados digitales y analógicos en su nivel de integración de número de transistores de SSI, MSI, LSI, VLSI y UVLSI, últimamente con GVLSI de millones de transistores para los dispositivos electrónicos de computación y comunicaciones. La computación inicio con el ábaco, maquinas mecánicas de sumar y multiplicar, la computadora electromecánica, la computadora electrónica de bulbos, de transistores y de circuitos integrados. Las comunicaciones que iniciaron con el lenguaje del hombre para comunicarse personalmente, el servicio postal para enviar cartas, el telégrafo y el teléfono para comunicación escrita y de voz a distancia, utilizando como medio de transmisión cables conductores, aire para ondas electromagnéticas, satélites y fibra óptica.
Comunicación Telefónica Móvil y Fija. La parte izquierda muestra un ejemplo de la trayectoria que sigue al comunicarse una persona con un teléfono celular móvil desde la ciudad de México hasta otra persona que se localiza en la ciudad de Anchorage en Alaska y que tiene un teléfono fijo.
La parte de la derecha describe el aspecto técnico de la comunicación. Primero se usa la estación móvil MS que incluye la tarjeta SIM y el teléfono móvil donde se marca el número y genera una señal que entra al sistema global móvil GSM iniciando la recepción de la señal por la antena en la torre y el equipo estación transceptora base BTS, pasa a un controlador de estaciones base BSC que concentra varias llamadas y las envía al conmutador de red NSS que incluye la pasarela del centro de conmutación móvil GMSC y el centro de conmutación móvil MSC este controla la validación del usuario, el establecimiento, el enrutamiento, así como de mantener y liberar el canal de voz.
En este caso se utiliza el GMSC para pasar la señal al sistema de la red telefónica de conmutación pública PSNT que también controla el establecimiento, enrutamiento, así como de mantener y liberar el canal de voz. En este caso dirigirlo a un troncal satelital que utiliza una antena trasmisora que envía la señal al satélite de comunicaciones y lo retransmite a la antena receptora parte de una troncal satelital donde se envía al PSNT que controla el establecimiento, enrutamiento, así como de mantener y liberar el canal de voz, aquí busca y encuentra el teléfono fijo y envía una señal de aviso, contesta la persona y se termina de establecer y mantener el canal de voz y los usuarios pueden dialogar, cuando terminan, se libera el canal de voz en los PSNTs y en los GSMs, listo para otra comunicación telefónica.
La parte de la derecha describe el aspecto técnico de la comunicación. Primero se usa la estación móvil MS que incluye la tarjeta SIM y el teléfono móvil donde se marca el número y genera una señal que entra al sistema global móvil GSM iniciando la recepción de la señal por la antena en la torre y el equipo estación transceptora base BTS, pasa a un controlador de estaciones base BSC que concentra varias llamadas y las envía al conmutador de red NSS que incluye la pasarela del centro de conmutación móvil GMSC y el centro de conmutación móvil MSC este controla la validación del usuario, el establecimiento, el enrutamiento, así como de mantener y liberar el canal de voz.
En este caso se utiliza el GMSC para pasar la señal al sistema de la red telefónica de conmutación pública PSNT que también controla el establecimiento, enrutamiento, así como de mantener y liberar el canal de voz. En este caso dirigirlo a un troncal satelital que utiliza una antena trasmisora que envía la señal al satélite de comunicaciones y lo retransmite a la antena receptora parte de una troncal satelital donde se envía al PSNT que controla el establecimiento, enrutamiento, así como de mantener y liberar el canal de voz, aquí busca y encuentra el teléfono fijo y envía una señal de aviso, contesta la persona y se termina de establecer y mantener el canal de voz y los usuarios pueden dialogar, cuando terminan, se libera el canal de voz en los PSNTs y en los GSMs, listo para otra comunicación telefónica.
El Teléfono Móvil Celular junto con la tarjeta de identificación de subscritor SIM forman la estación móvil MS de un sistema GSM. Los teléfonos móviles se han desarrollado desde que apareció el primero en 1983 DynaTAC8000x hasta el Atrix de 2011 ambos de motorola.
El DynaTAC utilizaba ondas de radio analógicas para la comunicación, la voz se transmitía sin ninguna codificación, costaba 4000 dólares, pesaba 750 gramos, batería grande de 1 hr para uso y 10 hrs para recargarla, media 33x10x4 cm. tenía un display de leds rojos para los números marcados, 12 teclas numéricas y 9 teclas para funciones de remarcado, enviar, guardar, funciones, volumen, fin de llamada. Ha continuado muchos modelos de diferentes compañías, que tienen las funciones básica de un teléfono y van surgiendo varios teléfonos reduciendo su tamaño y peso, con nuevas funciones en diferente fechas, primero el envió de mensajes cortos, después una cámara fotográfica, así sucesivamente un reproductor de audio mp3, radio fm, televisión, búsqueda por GPS, internet, hasta un teléfono inteligente con un sistema operativo avanzado que tiene internet por wi-fi, el paquete de oficina office que tiene el procesador de palabras word, hoja de cálculo excel y muchas otras funciones.
Es realmente un computador telefónico increíble y maravilloso. Tal como el teléfono inteligente móvil Atrix que tiene todas las funciones anteriores operando como un teléfono independiente y cuando se inserta en el lapdock de una pantalla y teclado puede operar como un computador, ya que tiene el sistema operativo Androide. El Atrix utiliza comunicación digital en los sistemas GSM, GPRS, EDGE, tiene un peso de 135 gr. dimensiones de 11.7 cm. x 6.3 cm. x 1 cm. batería lithium, con 8 hrs para uso, cuesta 700 dólares. Tiene un procesador ARM Cortex A9 dual core a 1GHz, 1 GB de ram, plataforma gráfica NVIDIA Tegra 2, 16 GB memoria interna de usuario ampliable a 32 GB en microSD.
El teléfono Atrix tiene muchas funciones y características que lo hacen el más avanzado e integra las nuevas tecnologías de electrónica, comunicaciones y computación. Así como mi teléfono inteligente Samsung Galaxy mini que tiene el sistema operativo Android 2.2. También son avanzados los tablet xoom de motorola, el Galaxy Tab de Samsung y la iPad de apple. Así como los teléfonos inteligentes que utilizan el sistema operativo windows movbil 6.1 como el Samsung Omnia i900.
Cualquier teléfono móvil celular es un transmisor receptor de señales de rf que portan voz, audio, video, datos y control, funcionan de manera compleja. Cuando se hace una llamada en un sistema GSM, se marca el numero al que se desea comunicarse, se genera una petición de llamada RACH a la estación base, regresa una señal de aceptación AGCH y un canal dedicado temporal SDCCH, mientras tanto hace un requerimiento al centro de conmutación móvil MSC, este hace la verificación del usuario, establece, enruta, mantiene el canal de comunicación, de conectar a un PSNT si es necesario, también regresa la aceptación a la estación base, esta asigna una canal de trafico fijo TCH al usuario que llama y espera que el usuario llamado conteste, cuando contesta se establece el dialogo, cuando terminan se liberan todos los canales GSM y PSNT, para ser usados por otros usuarios.
La Estación Transceptora Base BTS forma parte del sistema de estaciones base BSS. Una red GSM está constituido por varias células que cubren una área amplia, como una ciudad, una célula cubre una área de hasta 30 km. en áreas densas hasta de 5 km. Cada célula físicamente tiene un torre metálica con determinada altura, en su parte superior tiene de 2 a varias antenas, pero siempre una para transmisión y otra para recepción y un equipo de comunicaciones estación transceptor base BTS y usa técnicas de acceso múltiple de usuarios a una velocidad de 22.8 kbs. Mide la potencia que recibe de las estaciones móviles y monitorea la calidad de conexión. Gestiona la interface entre la estación base con los usuarios con el protocolo Um de radio comunicación, que consiste en tres capas.
La primera es la capa física, el aire se usa como medio de comunicación para acceso múltiple de usuarios en división de frecuencia y división de tiempo FDMA y TDMA.
La segunda capa usa el protocolo LAPDm entre el usuario y la estación base y esta con el controlador de las estaciones base utiliza MTP.
La tercera capa usa varios protocolos uno es la gestión de recursos de radio RRM para el establecimiento, mantenimiento y liberación de los canales de radio, del control de potencia y el handover de usuarios. El protocolo de gestión de movilidad MM se encarga del mantenimiento y actualización de la información sobre la ubicación de las estaciones móviles y de la autentificación de seguridad. El protocolo gestión de comunicación CM soporta los mensajes cortos SMS, el control de llamadas CC, soporte para servicios suplementarios SS y soporte de servicios de localización LCS.
La interface con el centro de conmutación móvil MSC es de tres capas de protocolos. La primera capa es el protocolo MTP, la segunda capa es protocolo de conexión con la estación base SSCP. La tercera capa de protocolos es la parte de aplicación del sistema de estaciones base BSSAP con dos subcapas, una es la parte de aplicación de transferencia directa DTAP y la otra es la parte de aplicación y gestión de sistema de estaciones base BSSMAP que se utilizan para transferir mensajes y procedimientos de gestión de recurso, handover del usuario y la búsqueda PAGE de la estación móvil.
El centro de conmutación móvil MSC es el equipo de comunicación más importante del GSM, se encarga de validar los usuarios con su base de datos AC, de establecer, enrutar, mantener y liberar los canales de llamadas entre usuarios de la red GSM o los usuarios de otras redes, a través de la pasarela del centro de conmutación móvil GMSC, tal como la red telefónica de conmutación pública PSTN o la red digital de servicios integrados ISDN. También tiene las funciones de envió de mensajes cortos SMS, el servicio de buzón de voz, y la información de tarifas de cobro.
La base de datos HLR tiene la información permanente de la localización actual de las estaciones móviles y los servicios requeridos de cada usuario registrado en la red GSM y su validación para usarla. El HLR se actualiza cada vez que un usuario se mueve de un MSC a otro.
La base de datos VLR está asociado a un centro de conmutación móvil MSC y tiene la información de los usuarios que se encuentran en su área de operación y controla los usuarios por ejemplo de tener restricción en llamadas internacionales. El VLR actualiza al HLR cuando la estación móvil de un usuario se mueve de ubicaciones.
El EIR es una base de datos que identifica a todos los equipos móviles, una lista blanca que tiene la identidad de los equipos móviles internacionales IMEI que puede acceder a la red GSM. Una lista gris IMEI que tiene todos los equipos móviles en observación y con problemas. Una lista negra IMEI con todos los equipos móviles robados o que no son compatibles con GSM.
La base de datos del centro de autorización o autentificación AC tiene una copia de la clave secreta del modulo o tarjeta de identidad del subscritor SIM utilizada para la autorización de las estaciones móviles y para la encriptación de las comunicaciones. Durante la autentificación, el AC genera un número aleatorio que se envía a la estación móvil. Esta con el número y la clave secreta SIM del usuario del móvil genera un número encriptado con A3 que es enviado a AC. Si es igual al calculado por AC el usuario puede usar la red GSM.
El sistema de servicios y operación OSS se conecta a uno o varios NSS y a sus controladores de estaciones base BSC para controlar y monitorear toda la red GSM.
Existen varias interfaces en el sistema conmutador de red NSS con el protocolo SS7, entre el SBC y MSC usa el protocolo A, entre el MSC y HLR usa el protocolo B, entre el MSC y VLR usa el protocolo C, entre HLR y VLR usa el protocolo D, entre el MSC y otro MSC usa el protocolo E, entre MSC y EIR usa el protocolo F, entre VLR y otro VLR usa el protocolo G, entre el MSC y SMS usa el protocolo H. La interface con el controlador de estaciones base es de tres capas de protocolos.
La primera capa es el protocolo MTP.
La segunda capa es protocolo de conexión con la estación base SSCP.
La tercera capa de protocolos de la parte de aplicación del sistema de estaciones base BSSAP con dos subcapas una es la parte de aplicación de transferencia directa DTAP y la otra es la parte de aplicación y gestión de sistema de estaciones base BSSMAP que se utilizan para transferir mensajes y procedimientos de gestión de recurso, handover del usuario y la búsqueda PAGE de la estación móvil. La tercera capa también tiene el protocolo de gestión de movilidad MM se encarga del mantenimiento y actualización de la información sobre la ubicación de las estaciones móviles y de la autentificación de seguridad. El protocolo gestión de comunicación CM soporta los mensajes cortos SMS, el control de llamadas CC, soporte para servicios suplementarios SS y soporte de servicios de localización LCS.
La Red Telefónica de Conmutación Publica PSNT es una red de comunicación mundial o global de orden jerárquico que incluye a la mayoría de países. Cada persona puede llamar a otra de cualquier parte del mundo si son suscriptores de una compañía telefónica y tiene un número de teléfono que identifica una lada nacional o internacional del país, el área y el número telefónico del suscriptor.
Cada país tiene un sistema jerárquico descendente de una red telefónica de conmutación publica con centrales que cubre regiones, distritos y grupos. Todas las anteriores se interconectan por troncales de microondas, fibra óptica o satélites y por último las centrales locales que conectan a los suscriptores. También existen centrales de conmutación privada para empresas, hoteles que se conectan por troncales a la red pública.
Una central telefónica automática tiene una parte de conmutación y otra de control. que puede ser electromecánica o electrónica del tipo de interruptores, de selectores o de matriz. La unidad de control realiza las funciones de conexión y conversación entre suscriptores de cada una de las centrales jerárquicas, así como el uso de las troncales que las comunican. Iniciando en la central telefónica local para conectar usuarios locales y del uso de las troncales a las otras centrales de la red telefónica publica cuando se hacen llamadas de larga distancia nacional e internacional.
Analicemos una llamada local, de una central semiautomática, cuando un usuario levanta el auricular para llamar, el circuito identificador ID de la unidad de control UC de la central local detecta la petición y valida el usuario, avisa al circuito marcador M de la UC, este busca un circuito registro R libre, si no lo encuentra manda un señal de ocupado al circuito local del usuario CL. Si lo encuentra asigna el registro R al usuario, este envía una señal de marcado, cuando detecta el primer número marcado deja de enviar la señal de marcar, espera por los siguientes números, cuando se completa lo almacena en la memoria del registro R lo envía al circuito identificador ID y le avisa al circuito marcador M, este busca un cordón libre CRN, si no lo encuentra envía un señal de ocupado al usuario. Si lo encuentra asigna un cordón CRN al usuario y le dice al circuito identificador ID que busque el numero de usuario que se llama. Si no lo encuentra se envía una señal de ocupado y se libera el cordón CRN. Si lo encuentra envía una señal de llamada al teléfono, espera un momento, si no contestan el circuito marcador M envía una señal de ocupado y libera el cordón CRD. Si contesta el usuario que se llama, se establece el canal de voz, de conversación o dialogo entre los dos usuarios, cuando alguno de ellos cuelga, el cordón CRD envía al otro la señal de ocupado, hasta que cuelga el auricular, se libera el cordón CRD y termina la comunicación.
Más complicado sería para una llamada a otro usuario de otra central, en este caso utilizamos el emisor E y el receptor R así como las troncales bidireccionales TRK que llegan y salen de la central telefónica y también se aplica para centrales telefónicas de llamadas de larga distancia nacional o internacional.
Más complicado sería para una llamada a otro usuario de otra central, en este caso utilizamos el emisor E y el receptor R así como las troncales bidireccionales TRK que llegan y salen de la central telefónica y también se aplica para centrales telefónicas de llamadas de larga distancia nacional o internacional.
Los satélites son lanzados por cohete de diferente tipo y potencia en varias etapas para ser puestos en la órbita deseada. Los satélites en órbita para mantener su estabilidad, son afectados por factores como el campo gravitacional de la tierra, luna y sol, de la radiación solar, fuerzas generadas por el mismo satélite, por lo que se deben hacer ajustes y correcciones de su órbita. También existen factores que afecta el funcionamiento, como la temperatura que varían de -100 a 120 grados centígrados, la radiación ultravioleta, las partículas cósmicas y el vació casi absoluto. Los ángulos azimut y de elevación de las antenas terrestres al satélite depende de sus posiciones de longitud y latitud.
Existen dos tipos de satélites, los hiladores o espinners estabilizados por giro angular, de forma cilíndrica que contiene las celdas solares. El de cuerpo fijo con estabilización traxial, contiene volantes inerciales a una velocidad de 4500 rpm. que actúa como giroscopio que lo mantiene estable sin girar, las celdas solares están en dos planos y largos paneles ubicados en sus costados y tienen un mecanismo de orientación constante y optimo a los rayos del sol, aprovechando la energía de las celdas solares. En promedio los satélites requieren 10 KW de energía, también de una fuente secundaria de baterías recargables para emergencias y los eclipses.
Un satélite se manda a construir de 2 a 3 años antes del lanzamiento, el costo del SATMEX 5 fue de 250 millones de dólares, el de SATMEX 6 de 300 millones de dólares, fue lanzado en 2003 en la ubicación de 109 grados de longitud. La ubicación del satélite la asigna UIT y se debe entregarse el proyecto completo del satélite. Un ancho de banda de 36 MHz tiene un costo de renta mensual de 2 millones de pesos, en la banda C de cobertura domestica o nacional. La inversión se recupera en 3 años. También existen los satélites de reflector pasivo que refleja la señal de un lugar a otro, algunos tiene un control por radio para propósitos de rastreo y rangos. Los de reflector activo que contiene un receptor, amplificador, procesador y transmisor de la señal.
Existen también los satélites orbitales y geoestacionarios. Estos giran en una órbita circular siguiendo la trayectoria del ecuador a la misma velocidad de la rotación de la tierra y con la fuerza de gravedad se mantiene en órbita. Se puede utilizar las 24 horas para realizar comunicación. Bandas de operación L y S de 1.6 a 2 GHz, se usan para comunicaciones móviles. Banda C de 4 a 6 GHz.para servicios de satélite fijo. Banda X de 7 a 8 GHz. para comunicaciones militares. Banda Ku de 11 a 14 GHz. servicios de satélite fijo y radiodifusión. Banda Ka de 20 a 30 GHz.para servicios de satélite fijo. La huella o sombra de un satélite es el área que cubre en la superficie de la tierra.
Los subsistemas de un satélite son: 1- Las antenas para transmitir y recibir las señales de radiofrecuencia. 2- Las comunicaciones para amplificar las señales y cambiar la frecuencia. 3- La energía eléctrica suministra la electricidad con los niveles adecuados de corriente y voltaje. 4- Control térmico regula la temperatura del satélite. 5- Posición y orientación, proporciona incrementos de velocidad y pares para corregir la trayectoria. 6- Telemetría, rastreo y comando, para intercambiar información con el centro de control en la tierra para conservar el funcionamiento, conocer y controlar la operación, posición y orientación del satélite. 7- Estructural, darle rigidez y alojar todo el equipo del satélite.
El sistema de comunicaciones vía satélite está formado por las estaciones terrenas con antenas y el satélite. El objetivo es que las estaciones terrenas se comuniquen entre si utilizando el satélite como una estación repetidora. Las antenas más utilizadas son: 1- Antena parabólica. 2- Antena parabólica con alimentación descentralizada. 3- Antena Cassegrain. 4- Antena Cassegrain con alimentador periscópico. 5- Antena Cassegrain con alimentador descentralizado. 6- Antena Gregoriana off-set.
La antena satelital es un aparato ubicado en la tierra, que sirve para transmitir y recibir cualquier tipo de información que envíe y retransmita un satélite de comunicaciones ubicado en el espacio por medio del envío de señales de radiofrecuencia, no importa cuanta distancia haya entre los dos.
El primer satélite fue el Sputnik lanzado por la URSS en 1957 y en 1958 fue lanzado el explores de USA a partir de 1960 se empezaron a utilizar las antenas satelitales. El triunfo de la comunicación por satélites fue el 21 de julio de 1969, cuando 600 millones de personas vieron al astronauta Neil Armstrong caminando en la Luna, bajo el control de la estación de Houston. La empresa Home Box Office (HB0) fue la primera que usó una red de satélites para transmisión.
