VI. SERVICIOS MODERNOS DE TELECOMUNICACIONES
EN EL CAP�TULO PRECEDENTE se proporcion� al lector un esbozo acerca
de la concepci�n moderna de una red de telecomunicaciones. Con ello se pueden
identificar los problemas relacionados con las diferentes opciones para transportar
informaci�n entre puntos distantes. Sin embargo, como se ha mencionado en repetidas
ocasiones, una red de telecomunicaciones carecer�a de valor si no pudiera ofrecer
a los usuarios los diversos servicios de telecomunicaciones que requieren para
sus fines particulares. Por lo tanto, en este cap�tulo presentamos un panorama
acerca de algunos servicios de telecomunicaciones que los usuarios tienen a
su disposici�n en la actualidad, comparando las caracter�sticas que dan valor
a cada uno de ellos para alguna aplicaci�n en particular, y describiendo la
forma en que se ofrecen los servicios al p�blico. En especial, a) los
servicios ofrecidos por medio de la red telef�nica, y b) los servicios
basados en difusi�n de se�ales, con posibilidad de direccionamiento: bidireccionales
(como la radiotelefon�a celular y su evoluci�n hacia los servicios personales
de comunicaci�n, y la radiolocalizaci�n de veh�culos aplicada a la supervisi�n
y el control de flotillas); unidireccionales (tales como la radiolocalizaci�n
de personas).
Finalmente se presentar�n algunas ideas acerca de lo que podr�a ser el futuro de las telecomunicaciones.
Existen muchas maneras de clasificar los servicios de telecomunicaciones, ya que tambi�n existen diversos par�metros por medio de los cuales pueden ser comparados. Con el objeto de establecer un punto de partida, a continuaci�n se presenta una tabla que resume las caracter�sticas de las redes empleadas para ofrecer cada uno de los servicios que se mencionan. En particular se utilizan los siguientes criterios de comparaci�n: a)Tipo de red. Se hablar� �nicamente de servicios ofrecidos al p�blico en general, que utilizan como infraestructura redes p�blicas de telecomunicaciones, basadas fundamentalmente en transmisiones de radio o en se�ales guiadas por medio de conductores el�ctricos u �pticos. b) Cobertura. La extensi�n del �rea geogr�fica que cubre una red es de particular inter�s en la comparaci�n, ya que los servicios no pueden ser ofrecidos fuera de dicha �rea geoogr�fica. La cobertura puede ser caracterizada como local, regional o nacional. c) Interconexi�n. A pesar de que la cobertura de una red puede ser local o regional, si est� interconectada con otras redes de mayor cobertura se ampl�a de manera autom�tica el �rea geogr�fica cubierta por la red. Tambi�n es importante y consecuencia de este atributo el hecho de poder tener acceso a servicios prestados por otras redes interconectadas a la red a la que el usuario tiene acceso. d) Direccionalidad. En una comunicaci�n un usuario puede tener un papel pasivo o uno activo. Se ha incluido este rubro en el an�lisis, caracteriz�ndolo por medio de U = unidireccional (receptor pasivo) o B = bidireccional (el receptor tiene un papel activo y tambi�n puede transmitir). e) Punto-multipunto. El criterio acerca de los destinos posibles para un servicio se relaciona con varios de los aspectos anteriores, pero es de gran importancia por s� mismo. Se han considerado dos opciones: P-P (punto a punto), en la cual existe un solo transmisor y un solo receptor, y P-MP (punto a multipunto), donde hay un solo transmisor pero una cantidad distinta de uno (posiblemente ilimitada) de receptores. f) Tipo de informaci�n. Se ha mencionado frecuentemente que la informaci�n que se transmite puede ser digital (D) o anal�gica (A), lo cual define algunos aspectos del alcance de un servicio; �ste es otro criterio que se considera digno de menci�n. Cabe recordar que si se trata de informaci�n tipo digital se estar�a en posibilidad de tener los beneficios de las comunicaciones digitales, tales como la criptograf�a digital, la correcci�n de errores, la compresi�n del ancho de banda y el procesamiento por medio de microprocesadores de alta velocidad. g) Privac�a. Normalmente cuando se hace uso de un servicio de telecomunicaciones se desea tener la certeza de que s�lo aquellos usuarios a quienes est� destinada la informaci�n la reciben, y de que ning�n intruso puede tener acceso al servicio sin tener autorizaci�n para ello; la privac�a que se proporciona a los usuarios en cada servicio es distinta, por lo cual se considera que tambi�n es un factor que debe ser considerado (1 = baja privac�a, 2 = media, 3 = alta).
Evidentemente existen elementos adicionales que podr�an ser incluidos (por ejemplo, costo del servicio, costo de los equipos terminales, caracter�sticas del canal de acceso), pero la lista anterior es suficiente para ilustrar diferencias entre los servicios presentados en el cuadro siguiente.
Antes de describir algunos de estos servicios, cabe mencionar que el cuadro no incluye todos los disponibles en la actualidad, y que d�a a d�a aparecen nuevos servicios que el p�blico usuario puede utilizar para resolver problemas nuevos, o bien para resolver problemas viejos de maneras novedosas.
La red telef�nica es, sin duda alguna, la m�s compleja, la de mayor cobertura geogr�fica, la que mayor n�mero de usuarios tiene, y ocasionalmente se ha afirmado que es "el sistema m�s complejo de que dispone la humanidad". Permite establecer una llamada entre dos usuarios en cualquier parte del planeta de manera distribuida, autom�tica, pr�cticamente instant�nea. �sta es el ejemplo m�s importante de una red con conmutaci�n de circuitos.
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Taxonom�a de servicios modernos de telecomunicaciones
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Red
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Dir.
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Pto.
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Info.
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Priva.
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Servicio
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Tipo
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Cobertura
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Interconexión
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U / B
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P / MP
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A / D
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1, 2, 3
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Telefonía
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Cable
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Nacional
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Cobertura global,
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B
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P-P
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A o D
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1, 2, 3
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Fibra
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con otras redes
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Radio
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nacionales
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Satélite
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Telefonía
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Radio
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Local
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Con red
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B
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P-P
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A
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1
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móvil
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telefónica
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Telefonía
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Radio
|
Regional
|
Con otras redes
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B
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P-P
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A o D
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1
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celular
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celulares y
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telefónicas
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PCN / PCS *
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Radio
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Local
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Igual que celular
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B
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P-P
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D
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3
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Datos
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Cable
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Regional
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Sí
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B
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P-P o
|
D
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1
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Fibra
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o nacional
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P-MP
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Radio
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Satélite
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TV-difusión
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Radio
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Regional
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U
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P-MP
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A o D
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1
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TV-cable
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Cable
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Regional
|
Sí
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U o B
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P-P o
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A o D
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2
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P-MP
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TV-restringida
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Cable o
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Regional
|
Sí
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U
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P-MP
|
A o D
|
2
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Radio
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Localización
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Radio
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Regional
|
Otras redes de
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U
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P-MP
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D
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2
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de personas
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o nacional
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radiolocalización
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Comunicación
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Radio
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Regional
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Otras redes y
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B
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P-MP
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A o D
|
1
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especializada
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red telefónica
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de flotillas
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| * PCN = Personal Communication Networks; y PCS = Personal Communication Systems (véase -Radiodifusión de señales- en esta misma sección) | |||||||
Una llamada iniciada por el usuario origen llega a la red por medio de un canal de muy baja capacidad, el canal de acceso, dedicado precisamente a ese usuario denominado l�nea de abonado. En un extremo de la l�nea de abonado se encuentra el aparato terminal del usuario (tel�fono o fax) y el otro est� conectado al primer nodo de la red, que en este caso se llama central local. La funci�n de una central consiste en identificar en el n�mero seleccionado la central a la cual est� conectado el usuario destino y enrutar la llamada hacia dicha central con el objeto de que �sta le indique al usuario destino que tiene una llamada por medio de una se�al de timbre. Al identificar la ubicaci�n del destino, reserva una trayectoria entre ambos usuarios para poder iniciar la conversaci�n. La trayectoria o ruta no siempre es la misma en llamadas consecutivas, ya que �sta depende de la disponibilidad instant�nea de canales entre las distintas centrales.
Con esta arquitectura es muy probable que dos llamadas entre una pareja de usuarios ocupen diferentes rutas, lo cual frecuentemente se refleja tambi�n en la calidad de la llamada que los usuarios perciben.
Es evidente que por la dispersi�n geogr�fica de la red telef�nica y de sus usuarios existen muchas centrales locales. Las centrales locales est�n enlazadas entre s� por medio de canales de mayor capacidad, de manera que cuando ocurran situaciones de alto tr�fico no exista un bloqueo considerable entre las centrales. Existe una jerarqu�a entre las diferentes centrales que les permite a cada una de ellas enrutar las llamadas de acuerdo con los tr�ficos que se presenten (figura VI. 1).
Los enlaces entre los abonados y las centrales locales son normalmente cables de cobre, pero las centrales pueden comunicarse entre s� por medio de enlaces de cable coaxial, de fibras �pticas o de canales de microondas. En caso de enlaces entre centrales ubicadas en diferentes ciudades, se usan cables de fibras �pticas y enlaces satelitales, dependiendo de la distancia que se desee cubrir. Como las necesidades de manejo de tr�fico de los canales que enlazan centrales de los diferentes niveles jer�rquicos aumentan conforme aumenta el nivel jer�rquico, tambi�n las capacidades de los mismos deben ser mayores en la misma medida; de otra manera, aunque el usuario pudiese tener acceso a la red por medio de su l�nea de abonado conectada a una central local, su intento de llamada ser�a bloqueado por no poder establecerse un enlace completo hacia la ubicaci�n del usuario destino (evidentemente cuando el usuario destino est� haciendo otra llamada, al llegar la solicitud de conexi�n a su central local, �sta detecta el hecho y env�a de regreso una se�al que genera la se�al de "ocupado")
La red telef�nica est� organizada de manera jer�rquica. El nivel m�s bajo (las centrales locales) est� formado por el conjunto de nodos a los cuales est�n conectados los usuarios. Le siguen nodos o centrales en niveles superiores, enlazados de manera tal que entre cuanto sea la jerarqu�a, mayor ser� la capacidad que los enlaza. Con esta arquitectura se proporcionan a los usuarios diferentes rutas para colocar sus llamadas, que son seleccionadas por los nodos mismos de acuerdo con criterios preestablecidos, tratando de que una llamada no sea enrutada m�s que por aquellos nodos y canales estrictamente indispensables para completarla (se trata de minimizar el n�mero de canales y nodos por los cuales pasa una llamada para mantenerlos desocupados en la medida de lo posible).
Asimismo existen nodos (centrales) que permiten enrutar una llamada hacia otra localidad, ya sea dentro o fuera del pa�s. Este tipo de centrales se denominan centrales autom�ticas de larga distancia. El inicio de una llamada de larga distancia es identificado por la central por medio del primer d�gito (en M�xico, un "9"), y el segundo d�gito le indica el tipo de enlace (nacional o internacional; en este �ltimo caso, le indica tambi�n el pa�s de que se trata). A pesar de que el acceso a las centrales de larga distancia se realiza en cada pa�s por medio de un c�digo propio, el identificador del pa�s se�ala sin lugar a dudas cu�l es el destino final de la llamada. El c�digo de un pa�s es independiente del pa�s que origina la llamada (figura VI.2).
Cada central realiza las siguientes funciones b�sicas:
1. Cuando un abonado levanta el auricular de su aparato telef�nico, la central lo identifica y le env�a una "invitaci�n" a marcar
2. La central espera a recibir el n�mero seleccionado, para, a su vez, seleccionar una ruta del usuario fuente al destino.
3. Si la l�nea de abonado del usuario destino est� ocupada, la central lo detecta y le env�a al usuario fuente una se�al ("tono de ocupado")
4. Si la l�nea del usuario destino no est� ocupada, la central a la cual est� conectado dicho usuario genera una se�al para indicarle al destino la presencia de una llamada.
5. Al contestar la llamada el usuario destino, se suspende la generaci�n de dichas se�ales.
6. Al concluir la conversaci�n, las centrales deben desconectar la llamada y poner los canales a la disposici�n de quien coloque nuevas llamadas a partir de ese momento.
7. Al concluir la llamada se debe contabilizar el costo de la misma, para que al final del periodo de facturaci�n, se le cobre al usuario que la inici�.
El servicio que tradicionalmente ha sido ofrecido al p�blico en general por medio de la red p�blica telef�nica, es el de comunicaci�n de voz, es decir, la transmisi�n bidireccional de se�ales de voz, con el objeto de que dos usuarios puedan establecer y sostener una conversaci�n. Este servicio, como ya se ha explicado, tiene b�sicamente dos componentes: 1) etapa de se�alizaci�n, que incluye la selecci�n del n�mero del destinatario, la identificaci�n de una ruta por medio de la conmutaci�n, la reservaci�n de la misma y el timbrado, y 2) etapa de transmisi�n, que consiste en la conversi�n de las se�ales ac�sticas en se�ales el�ctricas, su transporte a trav�s de los medios de comunicaci�n, y la conversi�n de se�ales el�ctricas nuevamente en ac�sticas para ser entregadas al destinatario.
Utilizando la red telef�nica, pueden ser transmitidos documentos impresos o escritos; esto es lo que se conoce como "facs�mile" o "fax". Este servicio que ofrece tambi�n la red telef�nica se origin� en Jap�n, debido a la dificultad de transmitir los caracteres escritos del japon�s v�a un procesador de texto. La penetraci�n del servicio en el mercado se vio fuertemente impulsada por el establecimiento y adopci�n de normas internacionales desde una etapa temprana de su desarrollo (la falta de estas normas fue una desventaja definitiva para muchos otros servicios). Hasta hace unos 15 a�os se pod�a considerar la tecnolog�a del facs�mile como un gigante dormido, pero su uso se increment� notablemente al legalizarse y liberalizarse en muchos pa�ses, y debido al avance de la tecnolog�a, permitiendo transmisiones de alta velocidad y alta calidad, lo cual tambi�n tuvo como consecuencia la reducci�n del costo de los aparatos de fax y una simplificaci�n en su operaci�n. Actualmente se est� estudiando la definici�n de normas para facs�mile a color. De hecho, est�n en desarrollo sistemas nuevos que ser�an una mezcla de lo que actualmente es el facs�mile y las fotocopiadoras. Los tiempos de transmisi�n se han reducido de seis a menos de un minuto por p�gina tama�o carta; las resoluciones han aumentado al pasar de 1728 pixels ("pixel" proviene del ingl�s "picture element") hasta 3 456 pixels por l�nea barrida, y al cambiar de 3.85 pixels/mm hasta 15.75 pixels/mm.
Para su transmisi�n, un equipo de fax hace un recorrido por medio de un haz a trav�s de todo el documento que ser� transmitido, identificando, para cada punto del mismo, la intensidad del color, y asign�ndole una se�al el�ctrica. En este caso, se realiza la conversi�n de una se�al �ptica en una se�al el�ctrica; esta �ltima puede entonces ser transmitida a trav�s de la red telef�nica, como si fuera una se�al de voz. En este proceso, el protocolo que tienen que realizar los equipos terminales, que consiste en intercambiar se�ales para acordar, entre otros factores, el tiempo de inicio de la transmisi�n y la velocidad de la misma, es m�s complicado. Una vez que �sta ha sido iniciada, el equipo receptor realiza el mismo recorrido sobre la hoja de papel, a la misma velocidad, y va imprimiendo las se�ales �pticas que, a su vez, est�n basadas en las se�ales el�ctricas que recibe.
Considerando la amplia cobertura de la red telef�nica y los desarrollos tecnol�gicos de las �ltimas d�cadas, muchos esfuerzos se han dirigido hacia la posibilidad de transmitir se�ales digitales sobre la misma infraestructura, lo cual aumentar�a de manera considerable la cantidad de servicios que podr�an ser ofrecidos por medio de esta red. De lograrse esto, la red telef�nica ser�a una red de transporte de bits (unos y ceros), sin importarle la fuente o el servicio que genera dichos bits. El razonamiento para lograr lo anterior es el siguiente: si a trav�s de la red telef�nica se pueden transmitir se�ales el�ctricas que corresponden al rango de frecuencias que genera el hombre al producir sonidos hablados, entonces, si se generan tonos en este mismo rango que correspondan a los s�mbolos binarios "1" y "0" se podr�an realizar transmisiones digitales binarias. Este proceso se conoce como modulaci�n, y, el inverso, es decir, extraer del canal o de la red los tonos para generar nuevamente los s�mbolos binarios, es la demodulaci�n. Con base en estos dos t�rminos, los equipos que realizan estas operaciones para transmisi�n de datos, se denominan modems. Los modems han evolucionado r�pidamente: en la d�cada de los sesenta pod�an ser transmitidos hasta 300 bits por segundo (bps) con un �xito aceptable; posteriormente, pasando por etapas de 600, 1 200, etc. se ha logrado contar con mdems disponibles comercialmente que manejan tasas de transmisi�n de 9 600 bps. En algunos casos se pueden efectuar transmisiones de 19 200 bps. Con esto se inici� la comunicaci�n entre computadoras y entre equipos digitales, en general utilizando la red p�blica telef�nica. Por ejemplo, en sus or�genes, esto permiti� realizar lo que en los a�os setenta se conoc�a como "procesamiento remoto", es decir, contando con una terminal de computadora, un par de modems (uno para cada extremo del canal de comunicaciones) y una l�nea telef�nica, se pod�a interactuar remotamente con una computadora sin tener que estar f�sicamente en el mismo lugar que la m�quina.
Al igual que en el caso de los equipos de fax, tambi�n fue indispensable el establecimiento de reglas claras que permitieran la comunicaci�n entre los modems, para compensar efectos de retrasos en la red (originados por la conmutaci�n) y, desde luego, por los efectos del ruido en las l�neas. Estos logros en materia de transmisi�n de datos fomentaron el desarrollo de nuevos servicios de telecomunicaciones por medio de la red telef�nica. Por ejemplo el videotexto, originalmente concebido como un servicio de informaci�n que emplear�a monitores de televisi�n para desplegar texto originado en bases de datos remotas, transmitido a trav�s de l�neas telef�nicas de la red p�blica, la cual es accesada por medio de un m�dem de baja velocidad (en 1986 hab�a 100 000 terminales en la Gran Breta�a, 45 000 en la Rep�blica Federal de Alemania, 25 000 en Espa�a, 20 000 en Holanda y Jap�n, y 15 000 en Italia, pero el �xito m�s grande corresponde sin duda a Francia, en donde hay cerca de 2 millones de usuarios). Otros ejemplos, y sin pretender que esto sea exhaustivo, consisten en servicios tales como la consulta remota a bases de datos, correos electr�nicos (env�o de mensajes entre computadoras), transmisi�n de archivos entre computadoras, y, en general, servicios que exploten las ventajas de las t�cnicas de procesamiento digital de se�ales.
Las centrales modernas (los nodos de la red) est�n basadas en sistemas totalmente digitales, lo cual contribuye a que se puedan ofrecer al usuario servicios tan sencillos como conferencias de voz, transmisi�n de datos y videoconferencias, y tan rudimentarios como dar de alta la l�nea de un nuevo usuario, indicar el n�mero que llama, transferir llamadas a otro n�mero telef�nico, etc. La clave para explotar el potencial de la infraestructura digital est�, por una parte, en el hardware, y por la otra en el software, cada d�a de mayor importancia. Entre los servicios nuevos, que gracias a la digitalizaci�n de las centrales han podido ofrecerse al p�blico, se encuentran las llamadas de larga distancia sin costo para el que las inicia (en M�xico LADA 800), las llamadas con abono al que las recibe (el servicio 1-900 en Estados Unidos) y diversos tipos de se�alizaci�n como la presencia de un tono que avisa a los interlocutores la llegada de otra llamada durante su conversaci�n.
Muchas de las funciones que ahora realizan las centrales tambi�n pueden ser efectuadas por conmutadores privados, que en realidad son peque�as centrales telef�nicas (en Espa�a se les llama "centralitas"). Entre ellas est�n la b�squeda de personas, la selecci�n y la configuraci�n de grupos, la disponibilidad de distintos modos de operaci�n para diferentes horarios, la restricci�n de llamadas de larga distancia y la asignaci�n de privilegios en general a cada una de las extensiones, el almacenamiento de informaci�n sobre llamadas y de las extensiones que las originaron, la puesta en espera de llamadas, la disponibilidad de directorios en l�nea, etc�tera.
Dentro de estos servicios existen dos clases: los bidireccionales y los unidireccionales. En el conjunto de los primeros se describir� la operaci�n de la telefon�a celular y su evoluci�n hacia los servicios personales de comunicaci�n (denominados PCN por su nombre en ingl�s —Personal Communication Networks—o PCS —Personal Communication Systems—) y, debido al inter�s que en la actualidad ha despertado, se describir� tambi�n el funcionamiento de sistemas de supervisi�n y control de flotillas de veh�culos. Como servicio representativo de la segunda clase se analizar� la radiolocalizaci�n de personas.
La radiotelefon�a celular surgi� como un avance importante de la radiotelefon�a tradicional. En esta �ltima, los conceptos de la red son muy similares a los de la red telef�nica p�blica, con la excepci�n de que el acceso a la red por parte del usuario es por medio de un canal de radio, con sus equipos terminales correspondientes. En el servicio tradicional de radiotelefon�a se cuenta con una sola estaci�n base, es decir, una estaci�n que realiza funciones de transmisi�n y de repetici�n. En las transmisiones se utilizan potencias extremadamente grandes, logrando as� una gran zona de cobertura. Sin embargo, si durante una conversaci�n un usuario se sale de la zona de cobertura, la conversaci�n se interrumpe ya que este sistema no tiene capacidad de conmutaci�n. Cada usuario tiene asignado un canal de radio con una frecuencia fija para accesar la red, lo cual hace ineficiente el uso del espectro radioel�ctrico, ya que, si uno de los usuarios con canales asignados en alg�n momento no lo utiliza, ese o esos canales estar�an desocupados. En la figura VI.3 se puede ver que el n�mero de usuarios de este tipo de sistema est� limitado por el n�mero de canales con que cuenta la red para ofrecer el servicio.
La radiotelefon�a tradicional fue evolucionando hacia el concepto de "telefon�a celular", con base en dos objetivos: aumentar la calidad de los servicios que pueden ser ofrecidos, y aumentar, compartiendo las frecuencias, la utilizaci�n del espectro radioel�ctrico, lo cual dio como resultado el aumento del n�mero de usuarios de la red. Los primeros tel�fonos m�viles fueron introducidos en 1946, pero la primera red de telefon�a celular fue puesta en operaci�n en Jap�n en 1979 y en ese mismo a�o se inici� la operaci�n experimental de una red con 2 000 usuarios en Chicago. La primera red comercial de telefon�a celular en Estados Unidos fue puesta en operaci�n en 1983, y para 1987 exist�an en ese pa�s 312 redes celulares operando en 205 ciudades.
El caso de M�xico es tambi�n muy interesante, debido a que cuando se inici� el servicio, las tecnolog�as ya hab�an sido ampliamente probadas en otros pa�ses y se ten�a un buen estimador de la demanda que podr�a ser esperada. En 1989 se convoc� a las empresas del ramo a presentar solicitudes para ofrecer este servicio en las nueve diferentes regiones en que fue dividido el pa�s. Cada regi�n recibir�a servicio de dos operadores en competencia. Comercialmente los servicios se iniciaron en 1990. En los pocos a�os que han transcurrido desde entonces, la aceptaci�n ha sido extraordinaria. A fines de 1992, el n�mero aproximado de suscriptores al servicio, sumando ambos operadores de cada regi�n, era el siguiente:
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Región
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Núm. aprox. de suscriptores
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Baja California
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10 000
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Noroeste
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8 000
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Norte
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16 000
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Noroeste
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30 000
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Occidente
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26 000
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Centro
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16 000
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Golfo y Sur
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16 000
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Suroeste
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11 000
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Distrito Federal y alrededores
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181 000
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Total
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314 000
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Cada uno de los dos operadores regionales tiene asignadas dos bandas en la regi�n que le corresponde: una para la comunicaci�n del equipo m�vil hacia las bases y otra para la comunicaci�n de las bases hacia las unidades m�viles. La asignaci�n se muestra en el siguiente cuadro:
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Banda
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Móvil (MHz)
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Base (MHz)
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A
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824-835, 845-846.5
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869-880, 890-891.5
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B
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835-845, 846.5-849
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880-890, 891.5-894
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Cada una de las bandas, a su vez, est� dividida en canales que ocupan 30 kHz cada uno, por lo cual, en cada banda caben 333 canales (o conversaciones simult�neas). Vale la pena resaltar que en cada regi�n puede haber cualquier cantidad de c�lulas, usando cada una de ellas un determinado conjunto de estos 333 canales, siempre y cuando no sean utilizados los mismos canales en c�lulas adyacentes. Cada uno de estos canales funciona como canal de acceso a la red para los usuarios, por medio de equipos terminales que son tel�fonos port�tiles, consistentes en una unidad de control, un radiorreceptor, un radiotransmisor y su antena. Por otra parte, las oficinas de conmutaci�n contienen todos los elementos necesarios para control de llamadas, interconexi�n con la red telef�nica, contabilidad y facturaci�n.
El servicio para el que inicialmente fue concebida la radiotelefon�a celular fue similar al de la telefon�a por medio de la red telef�nica p�blica, es decir, comunicaciones de voz, pero con esquemas de acceso similares a los de la radiotelefon�a tradicional, es decir, por medio de canales de radio. Las ventajas que se esperaba que la telefon�a celular tendr�a sobre la red telef�nica tradicional son: a) los equipos terminales (es decir, los aparatos telef�nicos) son port�tiles y no requieren de un enlace de cable para tener acceso a la red telef�nica, b) un equipo terminal puede desplazarse dentro del �rea de cobertura sin interrumpir la comunicaci�n, c) por medio de un equipo de telefon�a celular se pueden establecer conversaciones con equipos telef�nicos conectados a la red telef�nica tradicional, d) el n�mero de usuarios de una red puede aumentar casi sin l�mite debido a la posibilidad de reutilizar frecuencias, de reducir tama�os de c�lulas y de explotar adecuadamente las complejas t�cnicas de codificaci�n.
La tecnolog�a celular es diferente de los conceptos que la precedieron, al menos en lo referente a la posibilidad de reutilizar frecuencias. Con sistemas convencionales de radio, el objetivo era tener la mayor cobertura posible con cada una de las estaciones fijas, usando antenas montadas en altas torres, con potencias de transmisi�n grandes. A cada estaci�n le corresponde un grupo de canales y la configuraci�n del sistema no cambia a lo largo del tiempo. Con las redes celulares las potencias radiadas por las estaciones base se mantienen al m�nimo, de manera tal que, en combinaci�n con antenas localizadas a las alturas m�nimas, se pueda garantizar la cobertura deseada con la calidad requerida. Con ello se logra que muchas c�lulas no adyacentes usen las mismas frecuencias sin interferir las transmisiones de unas con las de otras (en esto precisamente consiste la reutilizaci�n de frecuencias). Este revolucionario concepto est� basado en las siguientes ideas: un canal de radio para una conversaci�n telef�nica consiste en un par de frecuencias, una para cada direcci�n de env�o (base a m�vil y m�vil a base). Se insiste en que c�lulas adyacentes tienen que utilizar distintas frecuencias, ya que, en caso contrario, habr�a interferencia entre las conversaciones que las usaran. Para ilustrar este punto recordemos que en ocasiones, al viajar por alguna carretera y estar escuchando radio llega un momento en que se pueden escuchar simult�neamente dos estaciones sin modificar la sinton�a del receptor. Conforme uno avanza disminuye la intensidad de una de ellas y aumenta la de la otra. Este efecto es similar al descrito en las redes celulares.
Debe estar claro que c�lulas geogr�ficamente separadas s� pueden emplear los mismos conjuntos de frecuencias sin que haya un efecto perjudicial entre las conversaciones que las usen. La limitante que existe en cuanto al n�mero de usuarios del servicio en una c�lula se debe a la cantidad de frecuencias que se tienen asignadas en esa c�lula. Sin embargo, si se reduce el tama�o de las c�lulas, lo cual equivale a reducir el �rea de cobertura de las mismas (esto se logra disminuyendo la potencia transmitida, la altura de las antenas de las bases o ambas) se puede aumentar el n�mero total de usuarios de una red, debido a que, si bien el n�mero de usuarios por c�lula no aumenta, s� se incrementa el n�mero total de c�lulas. Desde luego que cada c�lula, independientemente de su tama�o, debe tener una estaci�n base, cuyas transmisiones (combinaci�n de antena y potencia transmitida) sean tales, que cubran adecuadamente el �rea asignada (figura VI.4).
Figura VI.4. Configuraci�n de un sistema celular con estaciones base.
La arquitectura de una red celular se muestra en la figura VI.5. En ella puede ser identificado el hecho de que c�lulas no adyacentes utilizan los mismos conjuntos de frecuencias. Por ejemplo, las c�lulas 1 y 5 de la figura utilizan los conjuntos de frecuencias F1, mientras que las c�lulas 2 y 6 tienen a su disposici�n los conjuntos de canales F2.
Figura VI.5. Sistema celular con reutilizaci�n de frecuencias.
El servicio m�s importante que se ofrece por medio de una red celular es el de comunicaci�n de voz, el cual opera de la siguiente manera. En las llamadas originadas en la unidad m�vil, cuando un usuario activa su tel�fono, se realiza un proceso de b�squeda por el canal de control para identificar un canal con buena recepci�n. Generalmente �ste est� asignado a la base m�s cercana. Esta b�squeda es controlada por el equipo m�vil y se realiza cuando el equipo no se est� utilizando en una conversaci�n. Una vez identificado el canal que ser� utilizado, la unidad m�vil se considera inicializada y lista para establecer una comunicaci�n. Despu�s de esto, se env�a el n�mero seleccionado (correspondiente al usuario que se desea llamar) hacia la estaci�n base, misma que env�a esta informaci�n a la unidad de conmutaci�n, que es la encargada de localizar la c�lula en la que est� ubicada la unidad buscada. Una vez identificada, se le asigna un canal, se le notifica que tiene una llamada y se puede iniciar la conversaci�n. Cuando la llamada se origina en un aparato de la red p�blica telef�nica, se hace llegar la solicitud a la central celular de conmutaci�n, la cual se encarga de localizar al usuario destino y de hacer la se�alizaci�n correspondiente. Al terminar una conversaci�n, ambos usuarios liberan los canales de radio asignados para esa conversaci�n y las unidades m�viles reactivan el monitoreo de la calidad de los canales. Finalmente, si durante la conversaci�n de una unidad en movimiento se detecta que la unidad ha salido de la zona de cobertura de una c�lula (por medio de las intensidades de las se�ales en los canales de control), el sistema le asigna a esta conversaci�n una nueva frecuencia (o sea, un nuevo canal de radio) y se realiza la nueva asignaci�n sin que el usuario se percate de ello.
Aunque actualmente el servicio preponderante en estas redes es el de conversaciones de voz, existen equipos que permiten transmitir tambi�n mensajes de fax y de datos. La tecnolog�a est� evolucionando r�pidamente y, en un futuro cercano, se podr�n realizar con eficacia transmisiones digitales, ampliando de esta manera la gama de servicios que podr�n ser ofrecidos a los usuarios.
Como complemento de la telefon�a celular, utilizando nuevos avances tecnol�gicos en diversas �reas, surgieron hace aproximadamente una d�cada los servicios personales de comunicaci�n. Con este novedoso concepto la tendencia es que la comunicaci�n se origine en una persona y termine en otra, independientemente de los lugares en los que se encuentren dichas personas. Tradicionalmente las comunicaciones han sido de equipo terminal a equipo terminal, estando los equipos terminales fijos en una habitaci�n (por ejemplo, en la cocina, en la rec�mara, en el escritorio, etc.). En otras palabras, estas ideas tienden a independizar las telecomunicaciones no �nicamente de tiempo y distancia, sino tambi�n de la ubicaci�n de los usuarios. Se podr�a concebir una gran variedad de servicios de valor agregado que podr�an ser ofrecidos por medio de sistemas PCS, tales como enlaces de datos para uso personal, opciones para seleccionar recepci�n de llamadas dependiendo del lugar donde se encuentre el usuario, servicios de localizaci�n, despertador, etc�tera.
Las redes de comunicaci�n personal tienen sus or�genes en el sistema telef�nico tradicional y en los tel�fonos inal�mbricos (se estima que en los hogares de Estados Unidos existen cerca de 30 millones de unidades), los cuales est�n equipados con su propia estaci�n base, y lo �nico que requieren para funcionar es la compatibilidad entre el equipo y la estaci�n base. Estos equipos se conocen con el nombre de primera generaci�n de equipos inal�mbricos.
Los equipos pertenecientes a la segunda generaci�n tienen acceso a una red p�blica a trav�s de estaciones base radioel�ctricas, y a estaciones base que a su vez est�n conectadas a conmutadores telef�nicos privados. Tienen mayor privac�a y seguridad que los equipos de la primera generaci�n, porque usan protocolos m�s complejos.
Las redes de comunicaci�n personal tambi�n capitalizaron las experiencias adquiridas a trav�s de la telefon�a celular referentes al aumento en la capacidad de manejo de usuarios de los sistemas tradicionales de radiotelefon�a. Las soluciones propuestas para la telefon�a celular permitieron aumentarla precisamente por medio de la partici�n de c�lulas y la reutilizaci�n de frecuencias. Sin embargo, al disminuir el tama�o de las c�lulas, principalmente en zonas urbanas con una alta densidad de poblaci�n, creci� tambi�n la necesidad de seleccionar con m�s cuidado las ubicaciones de las estaciones base correspondientes.
Pero a pesar de que difieren en muchos aspectos, tanto la telefon�a celular como la inal�mbrica tienen entre sus objetivos proveer a sus usuarios con accesos inal�mbricos a la red p�blica de telefon�a y a las redes de telecomunicaciones en general.
El objetivo del concepto de equipos de tercera generaci�n de tel�fonos inal�mbricos port�tiles consiste en establecer accesos unificados v�a radio a redes que permitan disfrutar de la m�s variada gama de servicios de telecomunicaciones. Por su conducto se debe poder accesar a las redes desde puntos ubicados en zonas urbanas, rurales y dentro o fuera de edificios; deben asimismo funcionar adecuadamente, tanto estando inm�viles como en movimiento, independientemente de la velocidad de desplazamiento.
En lo referente a las tecnolog�as de transmisi�n; la primera generaci�n de equipos inal�mbricos y de tel�fonos celulares est� basada en transmisiones anal�gicas de las se�ales de voz, con modulaci�n de frecuencia, con anchos de banda que var�an entre 12.5 y 30 Khz.
Los PCS pueden ser caracterizados por lo siguiente: a) utilizan una red de radio basada en microc�lulas, b) est�n basados en transmisiones digitales, c) utilizan una banda de alta frecuencia (t�picamente en 1.8-2 Ghz), d) su mayor fortaleza no est� en aplicaciones vehiculares, y e) son el primer paso hacia el objetivo de comunicaci�n entre personas, m�s que entre equipos terminales.
El concepto de PCS puede ser detallado a�n m�s, si se toman en consideraci�n algunos servicios que en la actualidad se ofrecen por medio de los sistemas que han sido instalados y operados en plan piloto; esto se presenta en el siguiente cuadro.
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Característica
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| Llamadas entrantes |
Sí
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| Llamadas salientes |
Sí
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| Servicios fax |
Sí
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| Voz / datos simultaneos |
Sí
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| Asistencia por operadora |
Sí
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| Llamadas por cobrar |
Sí
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| Llamadas a tarjeta |
Sí
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| Llamadas en conferencia |
Sí
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| Indicador fuera del área |
Sí
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| Usuarios por km2 |
100 000
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Los servicios bidireccionales que han sido descritos tienen la caracter�stica com�n de que, a pesar de tratarse de comunicaci�n por radio (es decir, usando transmisiones basadas en difusi�n de se�ales), los equipos terminales de los usuarios son direccionables. Es decir, �nicamente responden cuando en la informaci�n que reciben identifican su propia "direcci�n electr�nica".
La direccionabilidad, concepto fundamental tanto para servicios unidireccionales como para los bidireccionales, consiste en lo siguiente. Cada equipo receptor tiene grabado en su memoria un n�mero de identificaci�n �nico (es decir, no hay otro equipo que tenga el mismo n�mero). Cuando se transmite una se�al digital que contiene un mensaje, �ste va precedido por el n�mero de identificaci�n del usuario a quien va destinado el mensaje. Todos los equipos dentro del �rea de cobertura reciben esta se�al, extraen del mensaje el n�mero de identificaci�n y lo comparan con el n�mero que tienen grabado en su memoria. Si ambos n�meros coinciden, entonces el equipo receptor activa sus circuitos para poder recibir el mensaje completo; en caso contrario, hace caso omiso de lo que recibi� y vuelve a su estado de espera, verificando las direcciones cada vez que detecta un mensaje.
Es este mismo principio el que utilizan los servicios de radiolocalizaci�n de personas (en realidad el nombre del servicio, aun que muy difundido, es err�neo, ya que no se localiza a una persona sino que �nicamente se env�a un mensaje que llega a dicha persona por medio de su equipo personal). La red en la que se basa este servicio es de radio, con coberturas locales (por ejemplo, ciudades), nacionales o incluso internacionales (en este caso puede aumentarse la cobertura por medio de transmisiones v�a sat�lite). Su operaci�n se muestra en la figura VI.6.
Una persona que desea enviar un mensaje a otra debe hacer llegar su mensaje a la central de despacho de mensajes, por ejemplo, v�a la red telef�nica. El mensaje puede ser oral, caso en el cual contesta una operadora en la central, quien a su vez transcribe el mensaje para enviarlo a la computadora de control y �sta al equipo de transmisi�n. Pero los usuarios que deseen transmitir muchos mensajes tambi�n pueden disponer de un enlace directo con la computadora de despacho, de manera tal que se evite la necesidad de pasar por una operadora.
El acceso puede ser por medio de la red telef�nica, usando un par de modems; en este caso, los mensajes ya ir�an en forma digital, los recibe la central, identifica los destinatarios y realiza la transmisi�n. Los mensajes se transmiten al aire de manera serial, es decir, uno detr�s de otro; el equipo central de despacho es el encargado de efectuar el control de las transmisiones. Cada mensaje que se pone en el aire debe contener, aparte del texto, la direcci�n (identificador) del destinatario. Esto �ltimo es lo que utilizan los receptores para identificar cu�les de los mensajes est�n destinados a cu�les usuarios. Las transmisiones, desde luego, no tienen que estar destinadas �nicamente a un receptor, ya que el identificador que se agregue al mensaje transmitido puede referirse a toda una familia de receptores; esta modalidad del servicio podr�a ser de inter�s para empresas que desean enviar mensajes, por ejemplo, a todo su equipo de vendedores, sin tener que hacer los env�os de manera individual.
El crecimiento de estos servicios ha sido muy importante, principalmente desde que se hacen las transmisiones en forma digital: por ejemplo, aunque en Jap�n ya ha empezado a disminuir la tasa de crecimiento anual de suscriptores de telefon�a celular, el n�mero de suscriptores de radiolocalizaci�n de personas sigue creciendo a un ritmo anual de 15%; cada a�o aumenta este n�mero en cerca de 130 000 usuarios. Esta tendencia puede conservarse, ya que se est�n ofreciendo, adicionalmente a la localizaci�n de personas y al env�o de mensajes, servicios tales como actualizaci�n peri�dica de pron�sticos del tiempo, de situaciones de tr�fico y congestionamiento en avenidas principales de las grandes ciudades, resultados de operaciones en las bolsas de valores, etc�tera.
Ha habido, adem�s, importantes avances en los equipos receptores, ya que pr�ximamente habr� en el mercado equipos de menos de 50 g, con dimensiones menores a las de una cajetilla de cigarros, con una memoria con capacidad de almacenamiento de unos 16 mensajes y despliegue alfanum�rico. Tambi�n se est�n ofreciendo receptores que tienen la forma y las caracter�sticas f�sicas de una pluma o de un reloj de pulsera.
Para concluir esta exposici�n sobre diferentes redes y servicios de telecomunicaciones modernos, se explicar� a continuaci�n el funcionamiento de un sistema que se ha introducido recientemente en el mercado en varios pa�ses, y que tiene un gran potencial por la enorme variedad de aplicaciones que puede tener: un sistema de localizaci�n, seguimiento y control de flotillas de veh�culos (terrestres). En lo sucesivo, y debido a que este servicio no tiene un nombre comercial, se har� referencia a �l como SLSC (sistema de localizaci�n, seguimiento y control).
El objetivo de un SLSC consiste en disponer en una estaci�n central
de supervisi�n y control la posici�n de cada uno de los veh�culos que forman
la flotilla para poder dar instrucciones a cada veh�culo, para supervisar su
operaci�n, para detectar posibles robos o problemas de otro tipo, etc. (�stas
son tan s�lo algunas de las posibilidades). Cada una de estas posibles funciones
puede ser de especial inter�s para, por ejemplo, flotillas de camiones repartidores,
patrullas, ambulancias, bomberos, ajustadores de seguros o veh�culos de servicio
en general; como no hay l�mite en la cantidad de veh�culos que pueden formar
la flotilla, se puede pensar tambi�n s�lo en supervisar y dar seguimiento a
cualquier cantidad de autom�viles, simplemente para facilitar su recuperaci�n.
El SLSC tiene las siguientes componentes, mismas que se muestran en la figura VI.7:
a) Una estaci�n central de supervisi�n y control (llamada central de despacho) basada en una o dos computadoras personales, a la cual se tiene conectado un equipo de radiocomunicaciones. La funci�n de esta estaci�n consiste en "preguntar" v�a radio a cada veh�culo cu�les son las coordenadas del punto en que se encuentra.
b) Un conjunto de unidades m�viles que van instaladas en cada uno de los veh�culos que ser�n supervisados; cada uno de ellos consiste en un m�dulo de radionavegaci�n, un microcontrolador y el equipo de radiocomunicaci�n necesario para establecer comunicaciones con la estaci�n central. En el m�dulo de radionavegaci�n se reciben se�ales precisamente de radionavegaci�n (como las que usan los aviones o los barcos) y con base en ellas se calculan las coordenadas de la ubicaci�n. Cuando la estaci�n central las pregunta, la unidad m�vil responde enviando estas coordenadas.
c) Dependiendo de la cobertura que se desee tener puede ser necesario tener estaciones repetidoras de radio.
Figura VI.7. Operaci�n de un sistema de SLSC.
El SLSC requiere para su funcionamiento de un canal de radio que
puede ser de uso exdusivo para esta aplicaci�n, o bien, puede ser parte de una
red comercial como la celular. Este canal transportar� informaci�n de la estaci�n
hacia los m�viles y de los m�viles hacia la central de manera ordenada. Dependiendo
de la aplicaci�n, deben ser instrumentados distintos protocolos de comunicaciones
para que la informaci�n generada en las unidades m�viles llegue adecuadamente
a la estaci�n central. Por ejemplo, si s�lo se desea supervisar las rutas de,
por ejemplo, 50 veh�culos que forman la flotilla de camiones repartidores de
alguna empresa, entonces la estaci�n central (v�a radio) enviar� a cada m�vil,
de manera secuencial, una solicitud de env�o de informaci�n. Las transmisiones
son a manera de radiodifusi�n, por lo cual cada mensaje debe ir precedido por
un identificador de la unidad que debe contestar. Una unidad m�vil, al identificar
su direcci�n, transmite su identificador y sus coordenadas. Al terminar de preguntar
a una m�vil, la estaci�n central pasa a la siguiente, y as� sucesivamente. El
ciclo de actualizar la informaci�n de las 50 m�viles puede requerir de 15 a
30 segundos (dependiendo de algunos factores en el dise�o del sistema). Este
protocolo entre la central y las m�viles se llama (en ingl�s) polling
("levantar encuestas"). Si el sistema se dise�a para otra aplicaci�n, puede
ser necesario cambiar el protocolo de comunicaci�n. Por ejemplo, en un esquema
en que se desea supervisar 100 000 veh�culos para que no sean robados, est�
claro que "encuestar" a cada uno de ellos puede tomar minutos, o incluso horas,
lo cual significa una enorme degradaci�n en el desempe�o (�de qu� me sirve saber
d�nde estuvo hace 4 horas mi coche robado?). En este caso debe ser instrumentado
un protocolo de acceso m�ltiple en el cual, cuando un veh�culo sea robado, sea
�ste quien inicie las transmisiones hacia la central de manera autom�tica, al
activarse, por ejemplo, botones o interruptores en las puertas. De esta forma
s�lo se estar� supervisando a aquellas unidades ya robadas y que posiblemente
puedan ser recuperadas si la estaci�n central mantiene contacto con ellas mientras
llega, por ejemplo, la polic�a.
Los ejemplos anteriores son peque�as muestras del potencial que tienen las telecomunicaciones modernas. Cada d�a podr� ser observada con mayor claridad su influencia sobre la vida diaria de las personas y sobre la eficiencia de las empresas.
