Teléfono inalámbrico

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Un teléfono inalámbrico o teléfono portátil es un auricular telefónico portátil que se conecta por radio a una estación base conectada a la red telefónica pública . El alcance operativo es limitado, generalmente dentro del mismo edificio o a una distancia corta de la estación base.

Un teléfono inalámbrico difiere funcionalmente de un teléfono móvil en su alcance limitado y en que depende de la estación base en las instalaciones del abonado. Los estándares actuales de teléfonos inalámbricos, como PHS y DECT , han desdibujado la línea que alguna vez estuvo clara entre los teléfonos inalámbricos y los móviles al implementar la transferencia de celdas (handover); varias funciones avanzadas, como la transferencia de datos; e incluso, en una escala limitada, el roaming internacional . En modelos especializados, un operador de red móvil comercial puede mantener estaciones base y los usuarios suscribirse al servicio.

A diferencia de un teléfono con cable, un teléfono inalámbrico necesita electricidad de la red eléctrica (para alimentar la estación base). El auricular inalámbrico contiene una batería recargable , que la estación base recarga cuando el auricular descansa en su soporte. ^[1]

La radiotelefonía (telefonía sin cables) precedió a los teléfonos inalámbricos por al menos dos décadas. El primero, MTS, o Servicio Telefónico Móvil, entró en servicio en 1946. Debido a que el alcance estaba pensado para cubrir la zona de servicio más amplia posible, la capacidad era extremadamente baja y la tecnología de tubos primitiva hacía que los equipos fueran bastante grandes y pesados. El teléfono de radio de segunda generación, o IMTS, o Servicio Telefónico Móvil Mejorado, entró en servicio en 1964.

A partir de 1963, un pequeño equipo de ingenieros de los Laboratorios Bell se encargó de desarrollar un teléfono inalámbrico dúplex práctico y totalmente funcional. El equipo estaba formado por (en orden alfabético): SM Baer, ​​GC Balzer, JM Brown, WF Clemency, M. Rosenthal y W. Zinsmeister, bajo la dirección de WD Goodale, Jr.

En 1964, los modelos de placa de pruebas funcionaban en el laboratorio. Durante 1964-65, se refinaron y empaquetaron para probarlos en las instalaciones de Bell Labs en Holmdel, Nueva Jersey. El sistema funcionó con una licencia experimental en canales controlados por cristal en las bandas de 35 y 43 MHz utilizando FM, un transmisor de baja potencia y un receptor superheterodino sensible . La supervisión completa de todas las funciones del teléfono, incluido el descolgado y la marcación, se proporcionó a través de un sistema de supervisión de tonos fuera de banda. El modelo desarrollado para uso doméstico fue diseñado para parecerse a un auricular de teléfono estándar (aunque voluminoso). La estación base era una pequeña caja conectada a una red telefónica estándar. Se construyeron alrededor de 50 unidades en un taller de modelos de Western Electric en Andover, Massachusetts, para pruebas de campo en dos ubicaciones de Bell System en el área de Boston y Phoenix. El proyecto general se describió en el Bell Laboratories Record, Volumen 45 (1967). ^[2]

En 1966, George Sweigert presentó una solicitud de patente para un " aparato de comunicaciones inalámbricas full duplex ". En junio de 1969 se le concedió la patente estadounidense 3.449.750 . ^[3] Sweigert, un operador de radio de la Segunda Guerra Mundial destinado en las islas del Pacífico Sur de Guadalcanal y Bougainville , desarrolló el concepto full duplex para personal no entrenado, con el fin de mejorar las comunicaciones en el campo de batalla para los comandantes superiores.

Sweigert fue un activo defensor de la conexión directa de equipos electrónicos de consumo a las líneas telefónicas propiedad de AT&T a finales de los años 60. Las compañías telefónicas de la época no permitían que se conectaran equipos de terceros a sus líneas; la mayoría de los teléfonos eran fabricados por Western Electric y alquilados a los clientes por AT&T. El acoplador Carterfone , un dispositivo rudimentario para interconectar una radio bidireccional con el teléfono, condujo a la revocación de la prohibición de la Comisión Federal de Comunicaciones sobre la conexión directa de equipos de consumo a las líneas telefónicas (conocida como la histórica decisión Carterfone) el 26 de junio de 1968. Los teléfonos inalámbricos originales, como el Carterfone, estaban conectados acústicamente (no eléctricamente) a la red telefónica pública. ^[4]

En 1977, Douglas G. Talley y L. Duane Gregory obtuvieron la patente estadounidense 4.039.760 para un enlace de comunicación de voz dúplex que incluye controles proporcionados entre una estación base conectada directamente a una línea telefónica de una central telefónica y una unidad móvil que consiste en un pequeño y compacto instrumento telefónico inalámbrico que contiene un transmisor, un receptor y circuitos de control alimentados por un paquete de baterías recargables. Se transmite y detecta un solo tono lógico para todo el control lógico de las señales de timbre, las señales de colgado y descolgado y los pulsos de marcación.

Los teléfonos inalámbricos se empezaron a utilizar ampliamente en los hogares y lugares de trabajo a principios de los años 1980. Según The New York Times , la cantidad de teléfonos inalámbricos vendidos en los Estados Unidos aumentó de 50.000 en 1980 a 1 millón en 1982. Rápidamente se hicieron populares debido a su conveniencia y portabilidad, a pesar de los temores de que su dependencia de las señales de radio los haría vulnerables a escuchas ilegales u otras fechorías. ^[5]

En 1994, los teléfonos inalámbricos digitales en el rango de frecuencia de 900 MHz estuvieron disponibles para los consumidores. Estos nuevos tipos de teléfonos proporcionaban una mejor calidad de audio porque podían filtrar las interferencias y sus señales podían atravesar las paredes con mayor facilidad. Las señales digitales permitían que los teléfonos fueran más seguros y reducían las escuchas clandestinas; era relativamente fácil espiar conversaciones telefónicas inalámbricas analógicas. ^[6] En 1995 se introdujo el espectro ensanchado digital (DSS) para los teléfonos inalámbricos. Esta tecnología permitió la propagación de la transmisión de voz digital en múltiples frecuencias, mejorando la privacidad y reduciendo las interferencias entre diferentes suscriptores. ^[7]

En los Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones ha asignado siete bandas de frecuencia para usos que incluyen teléfonos inalámbricos. Son las siguientes:

• 1,7 MHz (1,665–1,770 MHz, FM de banda estrecha) ^[8] Los teléfonos inalámbricos fabricados después del 1 de octubre de 1984 no pueden utilizar esta banda y deben utilizar las frecuencias más nuevas (más altas) de 43-50 MHz, aunque los teléfonos más antiguos, en los pares de frecuencias más antiguos, aún pueden utilizarse. ^[9]
• 27 MHz, cerca del servicio de radio de banda ciudadana (CB) con algunas frecuencias de 26.010, 26.050, 26.380, 26.419 y 27.095 MHz. Estas se emparejaron inicialmente con las frecuencias de 1.7 MHz, luego, más tarde, con las frecuencias de 49 MHz. Las señales eran FM - modulación de frecuencia .
• 43–50 MHz (base: 43,72–46,97 MHz, terminal: 48,76–49,99 MHz, FM) Asignado en diciembre de 1983 y aprobado para su uso a mediados de 1984 para 10 canales. Se asignaron 15 canales adicionales el 5 de abril de 1995. ^[10]
• 900 MHz (902–928 MHz, asignada en 1993) ^{[ cita requerida ]}
• 1,9 GHz (1920–1930 MHz, desarrollado en 1993 y asignado en octubre de 2005, especialmente con DECT 6.0 ) ^{[ cita requerida ]}
• 2,4 GHz (2400–2500 MHz, asignada en 1998) ^{[ cita requerida ]}
• 5,8 GHz (5725–5875 MHz, asignada en 2003 debido a la congestión en la banda de 2,4 GHz) ^{[ cita requerida ]}

La sobrepoblación de las asignaciones de frecuencias anteriores llevó a los usuarios a dejar de utilizar los equipos telefónicos que operaban en esas frecuencias, dejando esas bandas relativamente libres. Los aficionados a la radio controlan el uso de los equipos más antiguos con actividad telefónica en la banda de transmisión AM de EE. UU., algunas frecuencias de 27 MHz y la mayoría de las frecuencias antiguas de 43 a 50 MHz.

Los teléfonos inalámbricos de 1,7 MHz fueron los primeros modelos disponibles en los comercios minoristas y, por lo general, se los identifica por sus grandes antenas telescópicas de metal. Los canales que se encontraban justo por encima de la banda de transmisión AM eran seleccionados manualmente por el usuario. Algunas de las frecuencias utilizadas forman parte ahora de la banda de radio AM ampliada y pueden ser escuchadas por cualquier persona con una radio AM. Hay informes de personas que todavía utilizan estos teléfonos y los utilizan como estaciones de radio AM improvisadas que pueden escucharse a un par de cuadras de distancia. ^[11] Estos modelos se volvieron obsoletos porque son susceptibles a las escuchas clandestinas y a las interferencias de la iluminación fluorescente y los sistemas de encendido de los automóviles. Sin embargo, en condiciones ideales podrían tener un alcance de 0,5 millas (0,80 km) o más.

Los teléfonos inalámbricos de 43–50 MHz tenían una gran base instalada a principios de la década de 1990, y presentaban antenas flexibles más cortas y selección automática de canales. Debido a su popularidad, una sobrepoblación de la banda llevó a una asignación de frecuencias adicionales; así, los fabricantes pudieron vender modelos con 25 canales en lugar de solo 10 canales. Aunque son menos susceptibles a la interferencia que las unidades AM anteriores, estos modelos ya no se producen y se consideran obsoletos porque sus frecuencias se escuchan fácilmente en prácticamente cualquier escáner de radio. Los modelos avanzados comenzaron a utilizar la inversión de voz como una forma básica de codificación para ayudar a limitar las escuchas no autorizadas . ^[12] Estos teléfonos comparten la banda de 49,8 MHz (49,830 - 49,890) con algunos monitores inalámbricos para bebés .

Los teléfonos inalámbricos de 900 MHz rara vez se venden, pero tienen una base instalada enorme. Entre sus características se incluyen antenas aún más cortas, hasta 30 canales de selección automática y mayor resistencia a las interferencias. Disponibles en varias variedades: analógicos, de espectro ensanchado analógico (ancho de banda de 100 kHz), digitales y de espectro ensanchado digital, la mayoría de los que se venden hoy en día son modelos analógicos de bajo costo, que aún son susceptibles a las escuchas clandestinas. Las variantes digitales aún se pueden escanear, pero se reciben como un silbido digital y, por lo tanto, es difícil escucharlas a escondidas. La transmisión digital es inmune a la interferencia estática, pero puede experimentar un desvanecimiento de la señal (breve silencio) cuando el teléfono se sale del alcance de la base. Las variantes más nuevas de espectro ensanchado digital (DSS) difunden su señal en un rango de frecuencias, lo que proporciona más resistencia al desvanecimiento de la señal. Esta tecnología permitió que la información digital se difundiera en fragmentos entre varias frecuencias entre el receptor y la base, lo que hace que sea casi imposible escuchar a escondidas la conversación inalámbrica. La FCC solo permite que los teléfonos modelo DSS transmitan a la potencia máxima de 1 vatio, lo que permite un mayor alcance en comparación con los modelos analógicos y digitales más antiguos. ^[13]

Prácticamente todos los teléfonos inalámbricos nuevos vendidos en EE. UU. utilizan DECT 6.0 en la banda de 1,9 GHz, aunque los teléfonos antiguos pueden seguir utilizándose en las bandas más antiguas de 900 MHz, 2,4 GHz y 5,8 GHz. No existe ningún requisito específico para ningún modo de transmisión en particular en las bandas más antiguas, pero en la práctica muchos teléfonos antiguos también tienen funciones digitales como DSSS y FHSS .

Algunos teléfonos inalámbricos que antes se promocionaban como de 5,8 GHz en realidad transmiten de la base al teléfono en 5,8 GHz y transmiten del teléfono a la base en 2,4 GHz o 900 MHz, para conservar la vida útil de la batería.

La banda de 1,9 GHz es utilizada por el estándar telefónico DECT 6.0 y se considera más segura que las otras frecuencias compartidas. La gran mayoría de los nuevos dispositivos telefónicos inalámbricos vendidos en América del Norte, ya sea conectados por línea fija o a teléfonos móviles (generalmente a través de Bluetooth ), ahora utilizan DECT 6.0. Sin embargo, el inicio tardío de DECT 6.0 en comparación con DECT en otros lugares ha llevado a una gran base instalada de teléfonos inalámbricos antiguos que utilizan otras frecuencias, muchas de las cuales siguen en uso hoy en día a pesar de la interferencia cada vez más común con el uso cada vez mayor de Wi-Fi , Bluetooth y otros estándares de radio digital sin licencia, especialmente a 2,4 GHz y 5,8 GHz.

En Europa, la banda de 1,9 GHz (1880–1900 MHz) estuvo reservada para el estándar telefónico DECT desde sus inicios. DECT, en su banda europea y frecuencias relacionadas, ha desplazado en gran medida a todos los demás estándares telefónicos inalámbricos en todo el mundo, excepto en América del Norte.

Muchos teléfonos inalámbricos del siglo XXI son digitales. La tecnología digital ha ayudado a proporcionar un sonido claro y limitar las escuchas ocasionales. Muchos teléfonos inalámbricos tienen una estación base principal y se pueden agregar hasta tres o cuatro bases adicionales. Esto permite múltiples canales de voz que permiten realizar llamadas de conferencia a tres bandas entre las bases. Esta tecnología también permite utilizar varios teléfonos al mismo tiempo y hasta dos teléfonos pueden mantener conversaciones por separado con interlocutores externos.

Los fabricantes suelen anunciar que sus sistemas de frecuencias más altas mejoran la calidad y el alcance del audio. En el caso ideal, las frecuencias más altas en realidad tienen una peor propagación de la señal, como lo demuestra la ecuación básica de transmisión de Friis , y la pérdida de trayectoria también tiende a aumentar a frecuencias más altas. Las influencias prácticas en la calidad y el alcance son la intensidad de la señal , la calidad de la antena , el método de modulación utilizado y la interferencia, que varía localmente.

Las líneas telefónicas fijas del " servicio telefónico tradicional " (POTS, por sus siglas en inglés) están diseñadas para transferir audio con una calidad que es la adecuada para que las partes se entiendan entre sí. El ancho de banda típico es de 3,6 kHz; solo una fracción de las frecuencias que los humanos pueden escuchar, pero suficiente para que la voz sea inteligible. Ningún teléfono puede mejorar esta calidad, ya que es una limitación del propio sistema telefónico. Sin embargo, los teléfonos de mayor calidad pueden transferir esta señal al teléfono con menos interferencias en un rango mayor. La mayoría de los teléfonos inalámbricos, sin importar la banda de frecuencia o el método de transmisión que se use, difícilmente igualarán exactamente la calidad de sonido de un teléfono con cable de alta calidad conectado a una buena línea telefónica . ^{[ cita requerida ]} Esta limitación se debe a una serie de problemas, incluidos los siguientes:

• Tono lateral : escuchar la propia voz resonando en el altavoz del receptor.
• Una cantidad notable de ruido de fondo constante (no se trata de interferencias de fuentes externas, sino de ruido dentro del sistema telefónico inalámbrico)
• La respuesta de frecuencia no es la respuesta de frecuencia completa disponible en un teléfono fijo con cable

La mayoría de los fabricantes afirman que sus sistemas de 2,4 GHz y 5,8 GHz tienen un alcance de unos 30 metros (98 pies), pero los modelos económicos a menudo no alcanzan esta promesa.

Sin embargo, la frecuencia más alta a menudo trae ventajas. La banda de 900 MHz y 2,4 GHz se utiliza cada vez más para una gran cantidad de otros dispositivos, incluidos monitores de bebés , hornos microondas , Bluetooth y redes LAN inalámbricas ; por lo tanto, es probable que un teléfono inalámbrico sufra interferencias de las señales transmitidas por esos dispositivos y también puede generar interferencias por sí mismo. También es posible que un teléfono inalámbrico interfiera con el estándar inalámbrico 802.11a , ya que el estándar 802.11a puede configurarse para funcionar en el rango de 5,8 GHz. Sin embargo, esto se puede solucionar fácilmente reconfigurando el dispositivo LAN inalámbrico para que funcione en la banda de 5,180 GHz a 5,320 GHz.

La banda más nueva de 1,9 GHz está reservada para su uso por teléfonos que utilizan el estándar DECT , lo que debería evitar problemas de interferencias en las bandas sin licencia de 900 MHz, 2,4 GHz y 5,8 GHz.

Los escáneres de radio captan fácilmente muchas señales telefónicas analógicas , lo que permite que cualquier persona que se encuentre dentro del alcance escuche conversaciones (aunque esto es ilegal en muchos países). Aunque todavía se producen muchos de estos modelos analógicos, existe tecnología digital moderna que reduce el riesgo de escuchas clandestinas . El espectro ensanchado digital (DSS) generalmente utiliza saltos de frecuencia para distribuir la señal de audio (con un ancho de banda de 3 kHz) en un rango mucho más amplio de frecuencias de manera pseudoaleatoria . Distribuir la señal en un ancho de banda más amplio es una forma de redundancia y aumenta la relación señal-ruido , lo que produce un mayor alcance y una menor susceptibilidad a las interferencias. Las bandas de frecuencia más altas brindan más espacio para estas señales de ancho de banda amplio.

Para un receptor analógico como un escáner, una señal DSS suena como ráfagas de ruido. Solo la unidad base puede decodificar la señal mediante un número pseudoaleatorio coincidente, y elige uno de los miles de códigos únicos cada vez que se devuelve el teléfono a la base. Además, la naturaleza digital de la señal aumenta su tolerancia al ruido y algunos sistemas incluso cifran la señal digital para mayor seguridad.

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Existen teléfonos inalámbricos móviles que no están conectados a ninguna estación base en particular, pero que tampoco utilizan redes de telefonía móvil (celular) tradicionales. Estos utilizan comúnmente tecnologías digitales como DECT , espectro sin licencia de 2,4 GHz o tecnología LAN inalámbrica basada en estándares 802.11a /b/g. Existen equivalentes analógicos que pueden proporcionar un mayor alcance, pero con una posible pérdida de confidencialidad y calidad de voz. El teléfono inalámbrico se conecta a un punto de acceso inalámbrico o estación base que admita la misma tecnología. También se requiere una función de gestión de llamadas y una puerta de enlace a la red telefónica pública conmutada (PSTN). Esto puede estar integrado o no en la estación base. ^{[ investigación original? ]} Un servicio de voz sobre IP puede ser utilizado por teléfonos que utilizan puntos de acceso de datos inalámbricos , utilizando así una conexión a Internet de banda ancha para diferir la conexión a la PSTN a una puerta de enlace remota operada por el proveedor de servicios.

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A diferencia de los teléfonos con cable, que se alimentan con las baterías de la estación central de la compañía telefónica, una estación base de teléfono inalámbrico requiere energía eléctrica para funcionar. Durante un corte de energía, la estación base inalámbrica no estará operativa, mientras que los teléfonos con cable pueden seguir funcionando. ^[14]

• Carterfone
• Alianza de convergencia fija-móvil

• Sistema de telefonía personal (PHS) en Japón y China
• Espectro expandido

• Patente estadounidense 174465, AG Bell, "Telegraph", expedida el 7 de marzo de 1876 
• Patente estadounidense 775337, ROBERTO LANDELL DE MOTYRA, "TELÉFONO INALÁMBRICO", expedida el 22 de noviembre de 1904 
• Patente estadounidense 3449750, GH Sweigert, "Aparato de comunicación y señalización por radio dúplex", expedida el 10 de junio de 1969 
• Enlace de patentes

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• Revisión de las asignaciones de frecuencias para teléfonos inalámbricos
• Decisión de Carterphone
• Cómo funcionan los teléfonos inalámbricos
• Información sobre teléfonos inalámbricos de espectro ensanchado digital