La base de la conectividad móvil no se trata sólo de hacer llamadas; se trata de exprimir al máximo la utilidad de las ondas de radio finitas. En la era de los sistemas analógicos 1G, los ingenieros no podían darse el lujo de disponer de un ancho de banda infinito. Tuvieron que recurrir a un truco geométrico: la división celular.
Imagine una ciudad dividida en una cuadrícula hexagonal. Cada hexágono es una “celda”. Para evitar interferencias en la señal, las celdas adyacentes no pueden compartir las mismas frecuencias. Esto condujo al famoso “patrón de reutilización de siete células”. Un operador con una asignación de amplio espectro distribuiría esas frecuencias en siete grupos distintos. Cada celda tiene su propio conjunto único, lo que garantiza que no haya dos torres vecinas que hablen en la misma frecuencia.
Las matemáticas detrás de la capacidad 1G
Veamos las cifras de un operador grande típico en una ciudad importante. Se les podrían asignar 832 frecuencias de radio. Eso parece mucho hasta que se tiene en cuenta cómo funciona el sistema.
Los teléfonos móviles utilizan canales dúplex, lo que significa que requieren dos frecuencias por llamada: una para transmitir y otra para recibir. Además, no todas las frecuencias son para voz. Algunos están reservados para señales de control para gestionar el protocolo de enlace de la red.
- Frecuencias totales: 832
- Canales de control: 42
- Frecuencias de voz: 790
- Canales de voz por operador: 395 (ya que 790/2 = 395)
Ahora, divide esos 395 canales de voz entre siete celdas.
- Canales por celda: ~56
En un sistema analógico 1G, esto significa que una sola torre de telefonía celular puede admitir aproximadamente 56 conversaciones simultáneas. Si intenta marcar cuando las 56 líneas están ocupadas, obtendrá una señal de ocupado. Sin colas. Sin esperas. Simplemente estático.
Los sistemas digitales como 2G cambiaron las reglas del juego significativamente. Tecnologías como TDMA (Acceso múltiple por división de tiempo) permitieron que una sola frecuencia transportara tres veces más datos. Al dividir el tiempo en franjas horarias, una frecuencia podría admitir tres llamadas diferentes. De repente, ese mismo celular podía manejar alrededor de 168 usuarios simultáneos. El salto en eficiencia fue enorme.
Por qué es importante el bajo consumo de energía
Quizás se pregunte por qué los teléfonos móviles no emiten señales a alta potencia para garantizar la conexión. Hay dos razones prácticas, ambas basadas en la física y la duración de la batería.
La mayoría de los primeros teléfonos móviles funcionaban a 0,6 vatios o 3 vatios. Por contexto, una radio CB estándar transmite a 4 vatios. Es por eso que puedes escuchar la charla de CB a cuadras de distancia, pero la señal de tu teléfono celular rara vez llega más allá de su celda designada.
Esta baja potencia de salida es una característica, no un error.
- Reutilización de frecuencia: Debido a que la señal es débil, no viaja muy lejos. Esto permite que las celdas que están más separadas (como las celdas moradas en el diagrama hexagonal estándar) reutilicen exactamente las mismas 56 frecuencias sin interferencias. Esta reutilización es lo que permite escalar la red. Sin baja potencia, necesitaría cientos de bloques de frecuencia únicos, agotando instantáneamente el espectro disponible.
- Eficiencia de la batería: Los dispositivos portátiles funcionan con baterías. La transmisión de alta potencia los agota rápidamente. Los transmisores de baja potencia significaban baterías más pequeñas, lo que significaba teléfonos más pequeños, lo que hacía que el teléfono “celular” fuera realmente portátil.
El cerebro de la operación
El modelo celular requiere infraestructura. Una sola gran ciudad puede tener cientos de estaciones base (torres) repartidas por toda su geografía. Pero estas torres no son agentes independientes. Están gestionados por un centro central conocido como Oficina de Conmutación de Teléfonos Móviles o MTSO.
La MTSO maneja todas las conexiones al sistema telefónico terrestre tradicional y controla todas las estaciones base de la región.
Piense en el MTSO como el controlador de tráfico. Decide qué torre atiende tu llamada, gestiona la mano
