Este documento describe los principios básicos de la telefonía celular. Explica que la red se divide en celdas pequeñas cubiertas por estaciones base, permitiendo la reutilización de frecuencias. También describe cómo las llamadas son enrutadas a través de las estaciones base y el centro de conmutación, y cómo los teléfonos celulares se transfieren entre celdas a medida que se mueven. Finalmente, resume las ventajas de la telefonía celular digital sobre los sistemas analógicos anteriores.

1. 26 ELECTRONICA y servicio
TELEFONIA
CELULAR
TELEFONIA
CELULAR
Oscar Montoya Figueroa
La telefonía celular es uno de
los servicios de la tecnología
moderna que más rápidamente
se han extendido en el mundo,
ya que a partir de su
introducción a principios de los
años 80’s, el número de
usuarios de este servicio se ha
ido incrementando hasta llegar
a las decenas de millones de
usuarios, y no hay muestras de
que esta tendencia disminuya.
En este artículo hablaremos de
manera general de qué son y
cómo funcionan estos sistemas
de comunicación.
Introducción
La red telefónica es uno de los sistemas auto-
máticos más grandes del mundo. Queda al ser-
vicio del usuario con sólo levantar el auricular y
marcar un número, estableciendo de manera
instantánea la comunicación con personas de
cualquier continente. Esta red, además, es utili-
zada por otros sistemas que amplían las posibi-
lidades de comunicación, como el facsímil y el
Internet. Se calcula que existen más de 400 mi-
llones de teléfonos en todo el mundo, aunque la
red telefónica no se ha desarrollado al máximo.
Pero además de la telefonía alámbrica, existe
una moderna infraestructura de telefonía celu-
lar, la cual ofrece los mismos servicios básicos
(conferencias, Internet y facsímil), más otros
adicionales (mensajes escritos, por ejemplo).
El concepto de red de radio celular fue inven-
tado en los laboratorios Bell, en Estados Unidos,
en 1947. Pero fue después de 35 años que la tec-
nología permitió implementar el concepto de
“célula” o “celda”, al montar la primera red ana-
lógica que se intercomunicaba mediante cables
conductores de cobre y al fabricar los primeros
equipos.
La tecnología celular con sistema inalámbrico
fue desarrollada por la compañía AT&T, con el
propósito de lograr una mayor capacidad con

2. 27ELECTRONICA y servicio
celdas pequeñas de baja potencia y permitir
que bandas de radiofrecuencia fueran
reutilizadas. Otras ventajas que pronto se desa-
rrollarían, incluyeron la posibilidad de teléfonos
portátiles y terminales de bajo precio.
Cuando los primeros sistemas en Chicago y
Washington/Baltimore entraron en funciona-
miento en 1983, algunas predicciones optimis-
tas calcularon que habría cerca de un millón de
usuarios en Estados Unidos para el año 2000;
sin embargo, tan sólo en 1995 ya se habían al-
canzado los 30 millones de usuarios.
El principio básico de la telefonía celular
El teléfono celular es un medio de comunicación
electrónico similar al teléfono convencional, con
la diferencia de que no requiere cables de co-
nexión, sino que es inalámbrico. El enlace tele-
fónico se lleva a cabo por medio de señales elec-
tromagnéticas de alta frecuencia, permitiendo al
usuario la comunicación desde cualquier punto
de la zona de cobertura sin importar si se en-
cuentra en movimiento o en algún sitio específi-
co (figura 1).
El concepto de telefonía celular, se deriva de
que en estos sistemas de comunicación el terri-
torio de cobertura se divide en áreas llamadas
celdas o células. En cada celda existe una esta-
ción base con antenas encargada de recibir las
llamadas y enviarlas hacia los teléfonos celula-
res que se mueven dentro de su zona. Cada es-
tación base puede cubrir una área de entre 1.5 y
28 Km, dependiendo de la topografía y de los
obstáculos de la zona (figura 2).
Una de las ventajas de esta división de una
zona en células, es la posibilidad de utilizar una
porción muy pequeña del espectro electromag-
nético para proporcionar el servicio de telefo-
nía. Veamos por qué.
Para que dos estaciones transmisoras-recep-
toras anexas no se interfieran entre sí, es indis
Figura 1
Figura 2
Líneas
Líneas
Líneas
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Tx
Rx
Terminal
celular
computarizada
Central
telefónica
1.5 a 28 Km
Estación base
Celda, área de cobertura donde
se considera óptima la recepción
en la estación base.

3. 28 ELECTRONICA y servicio
pensable que ambas utilicen frecuencias dis-
tintas de transmisión y recepción; en tal caso,
las compañías de telefonía celular tendrían que
contratar una gran cantidad de canales de co-
municación para cubrir una zona muy extensa,
lo que no resulta conveniente ni para las com-
pañías ni para el usuario, por el consiguiente
aumento en los costos.
La solución a la que se llegó fue sumamente
ingeniosa: se diseñaron las células de cobertura
en forma semejante a un panal de abejas (figura
3), y se utilizaron sólo tres canales de comuni-
cación, acomodados de tal forma que nunca se
tuvieran dos células de una misma frecuencia
juntas. Gracias a este procedimiento, los costos
de instalación y mantenimiento se redujeron,
logrando tarifas más accesibles para el usuario,
al tiempo que se simplificaron los circuitos de
recepción (que en vez de estar explorando un
gran número de canales, sólo verifican la inten-
sidad de los tres utilizados).
A su vez, las llamadas desde o hacia los telé-
fonos celulares son recibidas en el centro de
conmutación que actúa como el cerebro del sis-
tema. Cuando una estación base recibe la señal
de una llamada desde un teléfono celular, la en-
vía al centro de conmutación para que éste ana-
lice el número marcado y determine si se está
llamando a otro teléfono celular o a un teléfono
convencional; si la llamada está dirigida a otro
teléfono celular, el centro de conmutación veri-
fica cuál es la estación base más cercana al telé-
fono celular de destino y la envía allí (figura 4).
En resumen, la llamada pasa del teléfono ce-
lular origen a la estación base de la celda en la
que se encuentra ese usuario. La estación base
envía esa llamada al centro de conmutación ce-
lular, el cual busca el teléfono celular del usua-
rio destino y le envía la llamada a la estación
base más cercana. Luego, esa estación le pasa
la llamada al teléfono celular destino.
Una vez que concluye la llamada, se libera el
canal que había sido utilizado, pudiendo ser ocu-
pado en cualquier momento por otro usuario que
solicite comunicación o entre en la célula en el
momento en que está realizando la llamada. La
asignación de tal canal es asignada de manera
automática por la computadora central.
El hecho de que todo canal libre de una célu-
la pueda ser ocupado en cualquier momento por
uno u otro suscriptor, permite que el espacio
radioeléctrico no se desperdicie, lo que sí suce-
de con las frecuencias privadas, pues es común
que la persona a quien se le ha concesionado la
utilice sólo unas cuantas veces al día.
F1
F2
F3
F3
F2
F3
F3
F2
F3
F1 F1
F1
F1
Figura 3
Solicitud de llamada
Estación base
Enlace
Teléfono celular
Análisis del número
y facturación
El cerebro del sistema controla el flujo
de llamadas, asi como los tiempos para la facturación.
Figura 4

4. 29ELECTRONICA y servicio
Comunicación entre teléfonos celulares
y teléfonos tradicionales
Un aspecto importante que permite la automati-
zación de llamadas entre teléfonos celulares y
aparatos convencionales, es la estructura tan
particular de la infraestructura telefónica. Como
recordará, las líneas telefónicas convencionales
están divididas en “sub-estaciones”, mismas que
controlan todo el flujo telefónico de una zona
determinada (figura 5). Estas sub-estaciones se
identifican fácilmente por las tres primeras ci-
fras de su número telefónico (si tiene curiosi-
dad, consulte las primeras páginas del directo-
rio telefónico de las grandes ciudades, y encon-
trará la sub-estación que corresponde a un nú-
mero determinado, guiándose precisamente por
sus tres primeras cifras).
Pues bien, cuando comenzó a aparecer la te-
lefonía celular, las compañías proveedoras del
servicio contrataron a la compañía telefónica
local una o más sub-estaciones, de modo que
todas las comunicaciones de sus usuarios apa-
rentaran dirigirse a una zona específica; sin
embargo, en realidad lo que se hace es enviar-
las al centro de conmutación principal de la
empresa, de donde se canaliza hacia las células
correspondientes a los usuarios que utilizan el
servicio. Es gracias a ello que podemos comuni-
carnos con un teléfono celular sin necesidad de
marcar números adicionales (como sucedía al
principio), consiguiéndose comunicaciones más
rápidas y sencillas.
Movimiento entre dos celdas
Las explicaciones anteriores nos permiten en-
tender qué sucede cuando el usuario del teléfo-
no celular está en un punto fijo dentro de la in-
fluencia de cierta repetidora; pero ¿qué sucede
cuando el receptor está en movimiento? Supon-
gamos el caso muy común de la persona que va
hablando mientras conduce su auto.
Para ejemplificar este caso, refiérase a la fi-
gura 3. Note que, en su trayectoria, el auto aban-
dona una celda en la que se está utilizando la
frecuencia 1 y entra en otra en la que se emplea
la frecuencia 2. En este caso, cuando el receptor
detecta que la señal que está recibiendo de la
estación de frecuencia 1 se está debilitando, ras-
trea en los otros dos canales para localizar si ya
está entrando en la zona de influencia de otra
repetidora; en caso afirmativo, envía una señal
de control a la estación de frecuencia 1, para que
dirija la comunicación del usuario hacia la esta-
ción de frecuencia 2 detectada, y una vez que se
ha realizado esta conmutación, el teléfono de-
sactiva el receptor de frecuencia 1 y cambia para
recibir la señal de la estación de frecuencia 2.
Este proceso se repite todas las veces que el
usuario abandone la zona de influencia de una
estación para entrar en otra adyacente. Esta
Central
secundaria
1-1
Central
General
1
Central
General
2
Central
secundaria
1-2
Central
secundaria
1-3
Central
secundaria
2-1
Central
secundaria
2-4
Central
secundaria
2-2
Central
secundaria
2-3
B A D
C
Figura 5

5. 30 ELECTRONICA y servicio
transferencia de llamadas se llama hand-off,
y normalmente implica una pérdida en la comu-
nicación de una fracción de segundo (llega al
segundo en casos extremos); pero una pérdida
de señal de audio de esa naturaleza en una con-
versación telefónica no suele resultar grave; sin
embargo, cuando se trata de la transmisión de
datos (por ejemplo, para el envío de documen-
tos) sí se llegan a presentar problemas. Figura 6.
Un caso especial se produce cuando un usua-
rio de teléfono celular de una ciudad se despla-
za a otra, la cual no está en el área de influencia
de su proveedor de servicios de telefonía celu-
lar. En este caso, y gracias a convenios entre las
empresas de distintas ciudades, una estación
base de la localidad en que está el usuario de-
tecta su teléfono celular, lo reconoce como de
una compañía asociada y envía la señal a su cen-
tro de conmutación; desde ese momento, este
centro de conmutación lo reconoce como una
llamada propia (aunque la facturación la lleva a
cabo la empresa original). Este proceso se llama
roaming.
Las llamadas desde los teléfonos celulares en
las que intervienen teléfonos convencionales,
pasan por el centro de conmutación de la empre-
sa local de telefonía.
La llamada viaja del teléfono convencional a
la central de conmutación respectiva a través de
líneas telefónicas normales, de allí pasa al cen-
tro de conmutación de la compañía proveedora
del servicio de telefonía celular. Dicha conexión
puede ser de varios tipos: satelital, microondas,
fibra óptica, etc. Luego, el centro de conmuta-
ción de telefonía celular localiza dentro de su
red el teléfono celular del destinatario, envía la
señal a la estación base más cercana y ésta trans-
fiere la llamada al teléfono celular.
La nueva “telefonía celular digital”
Hasta hace poco, uno de los principales incon-
venientes de la comunicación celular convencio-
nal, es que no había privacidad total; cualquier
persona que deseara intervenir las llamadas de
un determinado usuario era capaz de hacerlo con
un equipo denominado “escáner de radio”, el cual
se consigue fácilmente en tiendas especializa-
Estación base
Estación base
Celda
Celda
Zona de intercambio
de celda nand-off
Al cambiar de celda
un celular en movimiento
el CCM intercambia
el control de una estación
base a otra.
Figura 6
das. Recientemente, se han introducido en nues-
tro país los servicios de telefonía celular digital,
técnica que permite la codificación de todas las
transmisiones que se establecen entre el usua-
rio y su estación base, de modo que si alguien
trata de intervenir dicha llamada sin conocer el
código de encriptación utilizado, tan sólo cap-
tará un ruido incomprensible.
La telefonía digital también proporciona otras
ventajas, por ejemplo: debido a que se puede en-
viar una mayor cantidad de datos en forma digital
que por transmisiones análogas convencionales,
los modernos teléfonos celulares digitales pue-
den llevar un control automático del “tiempo
aire” que han consumido, para poder calcular
fácilmente a cuánto ascenderá su facturación
mensual; cuando un usuario recibe una llama-
da, puede saber desde qué teléfono proviene la
llamada; igualmente, es posible aprovechar la
pantalla del teléfono celular para recibir mensa-
jes escritos como si fuera un “beeper”, etc.
Por último, otra ventaja de la telefonía digital,
es que resulta más adecuada para la transmi-
sión de datos que la comunicación análoga con-
vencional, lo que permitiría a sus usuarios a es-
tar conectados a Internet (por ejemplo) sin pre-
ocuparse del fenómeno hand-off.