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Historia de los teléfonos celulares


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Los teléfonos celulares se han convertido en una parte indispensable de nuestras vidas; pero si viajamos en el tiempo a los primeros días de la telefonía móvil, veremos que al principio se trataba de un servicio casi exclusivo para personas con un nivel económico bien acomodado; de hecho durante la década de los años '80 y principios de los '90 era considerado como un símbolo de "estatus", al menos psicológicamente en la cultura popular. Pero gracias al desarrollo de tecnologías mejores y más baratas, los teléfonos celulares se convirtieron en algo disponible para todo el mundo, independientemente de sus posibilidades económicas, y hoy cualquier persona puede contar con uno, habiendo dejado de ser un lujo para convertirse casi en una necesidad en nuestra actual sociedad.

La historia de los teléfonos celulares debe remontarse a las tecnologías que utiliza para funcionar; la telefonía y la radiofonía. O sea que básicamente son la fusión de teléfonos con radios.

Todo comenzó con la invención de la telefonía básica. Alexander Graham Bell fue quien obtuvo la primera patente del teléfono en el año 1876. Esta tecnología había sido desarrollada en base a equipos diseñados para telegrafía. En los primeros tiempos, los interlocutores de las llamadas eran intercomunicados o vinculados mediante la ayuda de operadores humanos ubicados en centrales telefónicas; quizás recuerden de viejas películas o dibujos animados la famosa frase: "operadora, por favor comuníqueme con..".

A principios de a década de los años 1890s, Charles Stevenson inventó la comunicación con ondas de radio, para mantener en contacto a los fareros que se encontraban en faros navales aislados. En 1894, Guglielmo Marconi logró transmitir señales de radio a una distancia mayor de 2 kilómetros. En 1906 el canadiense Reginald Fessenden transmitió música a través de señales de radio. El 27 de agosto de 1920 en Buenos Aires, Argentina comenzaría el primer servicio de radiofonía para el público, cuando un grupo de estudiantes llamados los "Locos de la Azotea" (Enrique Susini, Miguel Mujica, César Guerrico, y Luis Romero) transmitió desde el Teatro Coliseo de dicha ciudad la obra de Richard Wagner Parcifal, a una serie de radioescuchas que contaban con receptores de radio en sus casas.

En el año 1908, se aprobó la patente en el estado de Kentucky, Estados Unidos, del primer teléfono inalámbrico inventado por Nathan B. Stubblefield, para automóviles, trenes y barcos; quien ya en 1892 había realizado demostraciones privadas de transmisiones telefónicas de manera inalámbrica mediante inducción eléctrica; sin embargo no era otra cosa que un dispositivo que enviaba y recibía señales desde un aparato telefónico a otro.

Primer telefono inalambrico de la historia
Nathan Stubblefield y el primer teléfono inalámbrico


En 1922 la policía de la ciudad de Chicago ya realizó los primeros experimentos de radiotelecomunicaciones desde sus vehículos patrulleros, utilizando frecuencias de ondas de radio que se encontraban apenas por encima de la banda AM (530-1710 kHz).

La empresa detrás del desarrollo del primer teléfono celular o móvil portátil es Motorola. Los logros de Motorola en la tecnología celular tiene sus raíces en investigaciones realizadas por su departamento científico y tecnológico a lo largo de décadas. Fundada con el nombre de Galvin Manufacturing Corporation en la ciudad de Chicago en el año 1928, la compañía era una pionera en todo lo relacionado a las radiocomunicaciones.
Produjo su primera radio para automóviles bajo la marca de Motorola en 1930, y pronto comenzó a producir radios para oficiales de seguridad pública. En 1940 Motorola desarrolló su primer radio portátil de comunicación dúplex (comunicación en dos sentidos), el Handie-Talkie, diseñado para el ejército de Estados Unidos. Durante el período de los años 1940s-1960s Motorola produjo más dispositivos de radiocomunicación portátiles para empresas, compañías de taxis y tansporte; así como cuerpos de seguridad pública.

Radioteléfono experimental en patrullero de Chicago - Año 1922
Radioteléfono experimental en patrullero de Chicago - Año 1922

Ya en 1926 los trenes de primera clase que viajaban de Berlín a Hamburgo, en Alemania utilizaban la tecnología de radiofonía para comunicaciones. También eran utilizados para el control aéreo de aviones de pasajeros durante la década del '30. Durante la Segunda Guerra Mundial, los tanques alemanes utilizaban estos radioteléfonos para comunicarse.

Desde 1946 cuando comenzaron los servicios de radiotelefonía para vehículos civiles en Estados Unidos, Motorola produjo sistemas telefónicos para automóviles o teléfonos para autos como se los llamaba comunmente. Los radioteléfonos eran radios con sistemas de comunicación dúplex (o sea que no solo reciben señales de audio como un aparato de radio común hogareño sino que también transmiten o envían dichas señales, permitiendo una conversación entre los poseedores de dichos dispositivos) los cuales podían comunicarse con la red del sistema de telefonía fija común.

Primeros radiotelefonos para automoviles civiles
Primeros radioteléfonos para automóviles civiles - Año 1946

Sin embargo, a medida que creció la popularidad del sistema de radiotelefonía, surgieron una serie de problemas. Dado el número limitado de frecuencias disponibles (los sistemas de radiotelefonía funcionan con ondas de radio, para más información leer Cómo funcionan los teléfonos celulares), este sistema solamente permitía que se realizaran unas pocas llamadas simultáneamente entre los distintos usuarios, de lo contrario el sistema colapsaría. Los usuarios que querían realizar llamadas, muchas veces tenían que hacer largas esperas hasta que alguna frecuencia quedara libre y les permita concretar las lamadas telefónicas. Además no se podían usar las mismas frecuencias en áreas distintas adyacentes o cercanas (nuevamente para entender esto se recomienda leer el artículo que explica Cómo funcionan los teléfonos celulares) dado el alto nivel de interferencias producidos por las estaciones bases de alta potencia de cada zona.

En 1968, la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (Federal Communications Commission - FCC) propuso disponer un rango de frecuencias de ondas de radio entre los 800 y 900 Mhz (Megahertz o ciclos por segundo) exclusivamente para resolver los problemas de esta nueva tecnología (para entender mejor esto ver espectro de ondas electromagnéticas y detalles del segmento de ondas de radio).

La tecnología celular desarrollada en 1947 por los Laboratorios Bell (que en aquel entonces pertenecían a la empresa AT&T) representaba una posible solución al problema de las interferencias y del límite de llamadas simultáneas que se podían realizar.

Para comprender mejor la radiotelefonía, hay que saber que cuando dos personas se comunican en una llamada con radioteléfonos, sus dispositivos no hacen otra cosa más que enviar señales de frecuencia de radio de un radioteléfono a una estación base central y esta retransmite dicha señal u onda al otro radioteléfono con el que se mantiene la llamada; así siempre ida y vuelta entre los dos teléfonos y con la estación base central del área geográfica como intermediaria, lo único necesario es que ambos deben estar conectados a la misma frecuencia de radio. Eso sí, esa frecuencia, no puede ser utilizada por otros interlocutores hasta que la llamada se termine y dicha frecuencia quede liberada nuevamente; y dado que el número de frecuencias disponibles es limitado, la cantidad de llamadas simultáneas que se pueden realizar es también limitado.

El sistema de tecnología celular inventado por los ingenieros de Bell Labs, proponía dividir a un área geográfica (por ejemplo una ciudad) en distintas subáreas adyacentes, denominadas células, cada una de forma hexagonal y con una estación base propia de relativamente menor potencia en el centro. De esta manera, la red podía soportar más teléfonos de automóviles utilizándose simultáneamente, porque los usuarios eran intercomunicados a través de una estación base exclusiva para la célula donde se encontraban. Ya no había una estación base de alta potencia para toda una gran área geográfica, sino que habían pequeñas subáreas llamadas células que eran servidas por estaciones base de menor potencia relativa.

Tecnologia de telefonia movil
Puesto que los teléfonos celulares y las estaciones base de telefonía celular utilizan transmisores de baja potencia, las mismas frecuencias pueden ser utilizadas en células o celdas no adyacentes. Por ejemplo en la imagen de arriba las células verdes pueden reutilizar las mismas frecuencias

Por lo tanto si dos personas con radioteléfonos para automóviles se encontraban en una célula A, sus llamadas no interferirían a otros dos usuarios ubicados en otra célula B y que estuviesen utilizando la misma frecuencia de radio para sus llamadas. Además esta tecnología permitía rastrear el movimiento de los usuarios, esto significa que si un usuario se encontraba en movimiento con su automóvil, y cambiaba de subárea celular durante la llamada, por ejemplo de una célula A a una célula B, su llamada cambiaba de estación base que la servía. Por otro lado, si dos usuarios se encontraban en dos células distintas, también podían comunicarse, ya que si un usuario se encontraba en una célula A y el otro en la célula B; las señales irían del radioteléfono ubicado en la célula A hasta la estación base de dicha célula y de ahí serían retransmitidas a la estación base de la célula B y de ahí al teléfono del usuario ubicado en la célula B, y viceversa.

Celdas de telefonia celular
En la imagen, la ciudad está dividida en una trama de células. En el centro de cada una de estas céldas o células hay una estación base. Cuando uno se desplaza de una célula a otra, la estación base de la célula de la que se sale deja de gestionar la llamada y la estación base de la célula a la que se entra, toma la gestión de la llamada, de esta manera la misma no se corta en ningún momento


La tecnología celular fue concebida por el ingeniero D.H. Ring en los Laboratorios Bell en el año 1947. Pero en el momento de ser concebida, todavía no existía la tecnología electrónica para poder implementar este sistema de células en dispositivos portátiles, por lo que se tuvieron que esperar varios años para ver los primeros resultados experimentales.

En 1956, la empresa sueca Ericsson desarrolló un sistema de radiotelefonía que utilizaba la tecnología de células, llamado MTA (Mobile Telephone System A o en español Sistema de Telefonía Móvil A); sin embargo dado que en aquellos tiempos la electrónica no contaba todavía con los componentes de circuitos integrados pequeños que permiten realizar las mismas tareas (e incluso más rápidamente) que antes se hacían con componentes de mayor tamaño, el resultado era un dispositivo de gran tamaño y peso (aproximadamente unos 40 kilogramos), así como un gran consumo de energía, requiriendo que estén instalados permanentemente en automóviles o vehículos. El sistema MTA funcionaba en la banda de 160 Mhz y brindaba servicios en las ciudades suecas de Estocolmo y Gotemburgo (las dos más grandes e importantes del país). En 1962 desarrollaron un modelo más liviano, llamado MTB, ya que incluía dispositivos con transistores, los cuales permitían el diseño de aparatos más pequeños y livianos. El modelo MTB siguió funcionando hasta 1983. Operaba en las bandas 76-77,5 Mhz y 81-82,5 Mhz y estaba disponible también en la ciudad de Malmö. El sistema MTA llegó a contar con 125 usuarios y el MTB con 600. En 1971 se introdujo el modelo MTD para automóviles, que funcionaba en la banda de frecuencias 450 Mhz. El MTD funcionó hasta el año 1987. La red llegó a tener 20.000 usuarios en su momento pico y 700 personas empleadas como operadores telefónicos para conectar las llamadas. En 1976, el MTD fue introducido en Dinamarca y Noruega.

Ericsson MTA
Ericsson MTA - Año 1956

En 1968, en Finlandia se propuso el diseño de una red de radiotelefonía para automóviles que usara tecnología celular, llamado ARP (Autoradiopuhelin que en finés significa radioteléfono para automóviles). En 1969 comenzó el desarrollo de la red y en 1971 comenzó a operar y en 1978 logró una cobertura nacional de 100% del territorio finlandés con 140 estaciones celulares. Sin embargo, este sistema tampoco contaba con dispositivos livianos, era únicamente para ser instalado en automóviles y lo más importante es que no permitía el traspaso de la llamada entre una base central y la otra mientras un usuario se movía de una célula a otra. Hacia 1977 contaba con 10.800 usuarios y en 1986 llegó a un pico de 35.560 usuarios; pero el servicio ya no podía competir con la tecnología de telefonía celular portátil mucho más avanzada que comenzaría a existir desde los años '80, además de estar limitada a automóviles y de sufrir muchos congestionamientos, cerrando en el año 2000.

A todos estos sistemas de telefonía inalámbrica hoy se los suele llamar de 0G (generación cero); ya que eran anteriores al desarrollo de la tecnología de telefonía celular que comenzaría a existir a partir del año 1973, en etapa experimental, y a partir del año 1983 comercialmente disponible, dando comienzo a la telefonía celular 1G (de primera generación).

Hacia mediados de los años '70s, las empresas AT&T y Motorola anunciaron planes de desarrollo de sistemas de telefonía móvil de alta capacidad para automóviles, basados en tecnología celular.

Mientras AT&T desarrolló un sistema basado en teléfonos móviles para automóviles, los ingenieros de Motorola se dieron cuenta del potencial que tenía el sistema de comunicación por células y comenzaron a investigar y mejorar la tecnología celular, para aplicarla en algo más que solamente radioteléfonos para automóviles.

Uno de los ingenieros de Motorola, llamado Martin Cooper, sostenía que cuando uno estacionaba su automóvil y salía del mismo, ya no podía llevarse consigo el teléfono portátil, lo cual era una gran limitación; lo ideal era que se pudiese llevar el radioteléfono de un lado al otro.

La idea era no solo crear un teléfono portátil inalámbrico, sino que desarrollar todo el sistema y la infraestructura para poder soportarlo. El equipo de Motorola debía probarle a la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (Federal Communications Commission - FCC) que este sistema de telefonía celular compatible con los teléfonos portátiles podía funcionar, sin embargo no tenían demasiado tiempo dado que la FCC les asignó un encuentro para presentar la propuesta en seis semanas.

Crear el primer teléfono móvil, completamente portátil y no atado a un automóvil, de teconología celular era un reto enorme para los ingenieros de Motorola. Cooper llamó al director de diseño industrial de la empresa, Rudy Krolopp, para que su equipo diseñara el formato del nuevo dispositivo telefónico móvil. Contaban con menos de seis semanas para tenerlo listo.

Luego de unos días, el equipo de Krolopp se juntó para cenar en un restaurante cercano para presentar los distintos diseños. Luego de unas horas encontraron el diseño ganador, al cual llamaron teléfono zapato porque tenía forma de bota.

Los equipos de diseño e ingeniería comenzaron a trabajar juntos a pasos acelerados para llegar a tiempo y poder presentar el proyecto ante la FCC en la fecha establecida para la reunión. El reto que quedaba superar era el de lograr desarrollar los componentes electrónicos lo suficientemente pequeños para caber dentro del diseño creado por el equipo de Krolopp. Por suerte, dada la gran experiencia acumulada en el desarrollo de semiconductores y dispositivos de radiocomunicaciones por la empresa Motorola, la empresa ya contaba con las patentes de muchos de los componentes electrónicos necesarios para este nuevo sistema de telefonía portátil, así que podia fabricarlos ella misma.

Hacia febrero de 1973, Motorola produjo el primer prototipo de un teléfono portátil completamente funcional, llamado DynaTAC (DYNamic Adaptive Total Area Coverage) Cobertura de Área Total Dinámica y Adaptable. El equipo de Motorola presentó ante la FCC el prototipo DynaTAC junto al concepto de telefonía celular. La FCC le anunciaría que pronto le otorgaría un rango del espectro de ondas electromagnéticas (ondas de radio) para el desarrollo del nuevo servicio de telefonía basado en tecnologíacelular. Era un gran logro para el equipo de Motorola, sin embargo ahora faltaba diseñar un sistema comercial de telefonía celular que permitiría operar a los teléfonos portátiles en un área geográfica grande.
 
El 3 de abril de 1973, Martin Cooper, realizó la primera llamada experimental con un teléfono celular DynaTAC desde la sexta avenida de la Ciudad de Nueva York. El teléfono tenía un peso de más de 1100 gramos (¡poco más de un kilogramo!). La llamada fue realizada a su rival Joel Engel, director de los laboratorios de Bell Labs. Pero la llamada no pudo durar demasiado tiempo, ya que a la batería se le terminaba la energía a los 20 minutos.

DynaTAC - Primer telefono celular de la historia
DynaTAC - Primer teléfono celular de la historia - Año 1973 (Experimental)

Este fue el comienzo de la tecnología de telefonía celular, no obstante pasarían 10 años hasta que comience a comercializarse al público.
 

El diseño del nuevo sistema de telefonía celular

El sistema de telefonía celular DynaTAC requería que cada vez que un usuario en movimiento durante una llamada se pasaba de una célula a otra, el sistema lo pasara de la estación base de la primera célula a la estación base de la otra a la que entraba sin que la llamada se perdiera o desconectara; esto requería muchas innovaciones tecnológicas. Además, Motorola tenía que crear un sistema de alta capacidad que pudiera funcionar tanto con teléfonos móviles portátiles así como con teléfonos para autos; o sea desarrollar un sistema compatible con ambos formatos de teléfonos móviles.

El equipo de ingenieros de Motorola diseñó un modelo en el que una gran área geográfica (por ejemplo una ciudad) quedaba subdividida en un gran número de células. Cada célula contaba con una estación base de transmisión de baja potencia, que permitía que una misma frecuencia fuera utilizada en células distintas, dando así la posibilidad de más llamadas simultáneas en una gran área geográfica dividida en células. Además una red computarizada rastreaba el movimiento de los usuarios a través del sistema celular para poder así cambiarles automáticamente la estación retransmisora que los servía según cambiaban de células; este proceso se llama hand-off y significa traspaso. Este sistema también le permitía ajustar la potencia de transmisión a los teléfonos para poder conectarlos a la red de teléfonos fijos, y poder así realizar llamadas telefónicas a teléfonos convencionales de la red de telefonía fija. Una serie de antenas direccionales permitían enfocar las señales de radio hacia la dirección requerida.

Cuantos más usuarios tenía la red de servicios de telefonía celular, el sistema podía expandirse subdividiendo las células en células mucho más pequeñas dentro de una misma área geográfica. Puesto que los canales de radio utilizados requerían un ancho de banda de frecuencias más pequeño que en el viejo sistema de radioteléfonos, cada célula podía albergar cientos de más canales (a cada canal le correspondía una llamada), lo cual significaba que en cada célula se podían realizar cientos de llamadas simultáneas; y por extensión en un área geográfica entera subdividida en células las llamadas simultáneas podían ser miles.

Para probar el nuevo desarrollo, los ingenieros de Motorola pasaron varias horas en las ciudades de Chicago, Nueva York y Washington D.C., desplegando todo su equipamiento experimental, tomando mediciones y probando las señales de radio.

El sistema de prototipo ya estaba listo para una prueba de mercado con usuarios experimentales. Cuando la FCC le otorgó una licencia de desarrollo a la empresa Motorola para que hiciera las pruebas en el área de Washington-Baltimore en 1977, Motorola les suministró a los usuarios experimentales todo el equipamiento de los teléfonos móviles DynaTAC. Un usuario comentó: "Mis lamadas de trabajo son automáticamente traspasadas a mi teléfono móvil DynaTAC, ¡por lo que siempre estoy en contacto!"

El sistema de teleradiofonía celular DynaTAC de Motorola cumplía con todas las necesidades de los teléfonos móviles tanto para automóviles como portátiles de mano. Mientras Motorola seguía discutiendo los detalles con las agencias gubernamentales de Estados Unidos para recibir una licencia regular, el equipo de ingenieros siguió mejorando la tecnología del nuevo sistema. Mientras tanto, la empresa comenzó a proveer sistemas y dispositivos móviles a otros países del mundo.

Finalmente el 21 de septiembre de 1983, la FCC aprobó al teléfono DynaTAC modelo 8000X, convirtiéndose en el primer teléfono móvil comercial del mundo, desde entonces la telefonía móvil ya no era un experimento y quedaba disponible para el público general. Luego de 10 años desde la primera prueba y de 100 millones de dólares en inversiones, el teléfono celular era una realidad que cualquiera podía disponer, al principio por un monto de dinero más alto pero que con el tiempo vio reducidos sus costos hasta el punto de ser uno de los servicios más utilizados del mundo en la actualidad por personas de todos los estratos sociales, económicos y culturales.

El precio del DynaTAC 8000X en 1983 era de 3995 dólares (equivalentes a unos 8700 dólares al precio de hoy por la inflación) y su peso era de casi 800 gramos; desde entonces los precios no pararían de bajar (en relación a los servicios prestados por los teléfonos, que cada vez serían más numerosos) al igual que el peso de los dispositivos, por ejemplo un iPhone 5 pesa aproximadamente 110 gramos y literalmente se trata de una computadora de bolsillo.

El DynaTAC 8000X también era conocido popularmente como "el ladrillo" por la forma y peso que tenía; tenía 21 botones y una antena de goma. Su enorme batería tenía una duración de 30 minutos y requería 10 horas para ser recargada.

Motorola DynaTAC 8000X
Motorola DynaTAC 8000X - Año 1983 - Primer teléfono celular comercial

Desde entonces la telefonía móvil no dejaría de desarrollarse; hacia 1993 la tecnología celular entraría en su segunda etapa o segunda generación (2G), esto sucedería en Finlandia. Ese mismo año comenzarían a enviarse los primeros mensajes de texto SMS, desde aquel momento se incorporarían a los teléfonos celulares los servicios de envío de datos.

A partir del año 2001 entraría en escena la tercera generación de teléfonos celulares (3G), con la que los operadores podían ofrecer una gran variedad de servicios avanzados incorporados, como videollamadas o la transmisión de datos HSPA (High Speed Packet Access o Acceso de Paquetes de Datos de Alta Velocidad); acceso total a Internet, cámaras fotográficas y de video, aplicaciones de software, juegos, etc; literalmente los teléfonos celulares se convirtieron en pequeñas computadoras portátiles.


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