Teléfono

El teléfono es un instrumento de comunicación a distancia que permite la trasmisión y reproducción de voz y sonidos hasta lugares remotos mediante la electricidad.

Esta simple descripción se presenta como algo difícil de digerir ante la naturalidad con que el mundo moderno usa el teléfono, en todas sus versiones. Tener teléfono y hablar es tan común como disponer de la electricidad o del agua potable en casa. A los niños de hoy, cuyos nacimientos fueron anunciados y festejados a través de un teléfono, hay que enseñarles que no siempre existió este útil aparato y que, en realidad, la interesante historia de él —que cambió el modo de comunicarse de la gente— comenzó a gestarse hacia 1667 con la simple descripción de un fenómeno físico.

Como la mayoría de los inventos, este también es el fruto de un largo proceso de desarrollo de pasos previos. Gracias a los descubrimientos e inventos en los campos de la física, la electricidad y el magnetismo fue posible el llegar a trasmitir sonidos a distancias.

Un teléfono está formado, básicamente, por un diafragma que vibra al recibir el impacto de ondas de sonido. Las vibraciones (movimiento ondulatorio) se transforman en impulsos eléctricos y se trasmiten a un receptor que los vuelve a convertir en sonido.

Thomas Alva Edison también incursionó en el invento del teléfono. En 1878 construyó este aparato que funcionaba con una manivela.

Por desgracia, el ruido que hacía la manivela eran tanto que impedía escuchar la voz del interlocutor. El aparato falló.

Si hablamos de sonido, y si sabemos que la función de la telefonía es hacerlo audible a largas distancias, principalmente la palabra hablada, debemos mencionar como uno de los pioneros a Robert Hook, quien ya en 1667 describía cómo un hilo muy tenso podía trasmitir sonido a grandes distancias.

A partir de allí, hubo muchos intentos, pero estos sólo fructificarían durante el siglo XIX con el progreso del electromagnetismo, el que asentaría las bases para el uso práctico de la telefonía. A principios de 1800, investigadores de muchos países estudiaban los fenómenos eléctricos y magnéticos. El danés Hans Christian Órsted descubrió el 21 de julio de 1820 que una corriente eléctrica podía influir sobre una aguja magnética y existía una relación entre la corriente eléctrica y la potencia. Había nacido el electromagnetismo.

Sin embargo, pese a esta ayuda, los primeros aparatos, que aparecieron entre 1850 y 1860, podían trasmitir vibraciones sonoras, aunque no la voz humana.

Charles Bourseul, inventor francés, analizó en 1854 la opción de utilizar las vibraciones causadas por la voz sobre un disco flexible o diafragma, con el fin de activar y desactivar un circuito eléctrico y producir unas vibraciones similares en un diafragma situado en un lugar remoto, que reproduciría el sonido original. Algunos años más tarde, el físico alemán Johann Philip Reis inventó un instrumento que trasmitía notas musicales, pero no era capaz de reproducir la voz humana.

La primera persona que patentó un teléfono eléctrico, en el sentido moderno de la palabra, fue el inventor estadounidense de origen escocés Alexander Graham Bell. En aquellos años, Edison investigaba la forma de poder registrar y reproducir ondas sonoras, abriendo así el camino a la aparición del gramófono.

Se ha registrado como fecha de la invención del teléfono el 2 de junio de 1875, ocasión en que Bell y su ayudante Thomas Watson trasmitieron una nota musical luego de que Watson conectara equivocadamente un tornillo y convirtiera una corriente alterna en continua. Luego de ese fantástico "error", siguieron experimentando y fue así como se escuchó la primera frase telefónica inteligible, "Mr. Watson, venga. Lo necesito.", que fue pronunciada sin intención por el propio Bell el 10 de marzo del 1876, cuando pidió a Watson acudir a un cuarto contiguo para ayudarle con algún ácido derramado.

El 14 de marzo de 1876 Bell llevaría su invento a la oficia de patentes de Nueva York, donde llegaría dos horas antes que Elías Gray, quien llevaba un aparato similar. Estas dos horas de diferencia consagraron a  Bell como el padre del aparatito comunicador de voz.

Luego de descubrir que para trasmitir la voz sólo se podía utilizar corriente continua, Graham Bell construyó en 1877 el primer teléfono capaz de trasmitir y recibir voz humana con toda su calidad y su timbre.

El invento de Bell estaba formado básicamente por un emisor, un receptor y un único cable de conexión. El emisor y el receptor eran idénticos y contenían un diafragma metálico flexible y un imán con forma de herradura dentro de una bobina.

Los teléfonos antiguos usaban un único dispositivo como trasmisor y receptor. Sus componentes básicos eran un imán permanente con un cable enrollado que lo convertía en electroimán y un fino diafragma de tela y metal sometido a la fuerza de atracción del imán.

La alarma acústica de los teléfonos se suele denominar timbre, pero la creación de un sustituto electrónico para el timbre, capaz de generar un sonido agradable a la vez que distintivo, constituyó una tarea muy dura.

El marcado telefónico ya ha sufrido toda una evolución en el curso de historia. Existen dos formas de marcado, el de pulso y el de multifrecuencia o tono.

El disco de marcado tiene un diseño mecánico muy ingenioso; consta de los números 1 al 9 seguidos del 0, colocados en círculo debajo de los agujeros de un disco móvil y perforado. Se coloca el dedo en el agujero correspondiente al número elegido y se hace girar el disco en el sentido de las agujas del reloj hasta alcanzar el tope y a continuación se suelta el disco. Un resorte obliga al disco a volver a su posición inicial y, al mismo tiempo que gira, abre un conmutador eléctrico tantas veces como gire el disco, para marcar el número elegido; en el caso del 0 se efectúan 10 aperturas, ya que es el último número del disco. El resultado es una serie de pulsos de llamada en la corriente eléctrica que circula entre el aparato telefónico y la centralita. (Ver Tipos de teléfonos).

Actualmente, la mayoría de los teléfonos llevan botones en vez de disco de marcado. Debido a que el sistema de tonos se comercializaba opcionalmente con un costo adicional, en las centrales se siguen recibiendo pulsos o multitonos. Como un usuario que compra un equipo puede disponer de una línea que no admite señales de multifrecuencia, los teléfonos de botones disponen generalmente de un conmutador que permite seleccionar el envío de pulsos o tonos.

Una llamada telefónica se inicia en la persona que levanta el auricular y espera el tono de llamada. Esto provoca el cierre de un conmutador eléctrico. El cierre de dicho conmutador activa el flujo de una corriente eléctrica por la línea de la persona que efectúa la llamada, entre la ubicación de ésta y el edificio que alberga la centralita automática, que forma parte del sistema de conmutación.

Una vez escuchado el tono de llamada, la persona teclea una serie de números mediante los botones del auricular o del equipo de base. Esta secuencia es exclusiva de otro abonado, la persona a quien se llama. Cuando se responde al teléfono levantando el auricular, comienza a circular una corriente continua por su línea que es detectada por la central. Ésta deja de aplicar la corriente de llamada y establece una conexión entre la persona que llama y la llamada, que es la que permite hablar.

La primera central telefónica se instaló en New Haven, Connecticut, pero no sería hasta 1891 que nacerían las centrales automáticas.

El número de innovaciones y adelantos en la materia fue creciendo y de esta manera llegamos a 1889 cuando aparece el primer teléfono público con monedas. Su inventor, el norteamericano William Gray.

La tecnología de las comunicaciones permitió luego establecer un servicio de telefonía transoceánica, que se implantó comercialmente en 1927, pero el problema de la amplificación frenó el tendido de cables telefónicos hasta 1956, año en que entró en servicio el primer cable telefónico submarino transoceánico del mundo, que conectaba Terranova y Escocia.

Luego surgió la telefonía por onda portadora, que utilizando frecuencias superiores al rango de voz, que va desde los 4.000 hasta varios millones de ciclos por segundo, o herzios, puede trasmitir simultáneamente hasta 13.200 llamadas telefónicas por una misma conducción.

El cable coaxial, que apareció en 1936, utiliza una serie de conductores para soportar un gran número de circuitos.

Los cables coaxiales se están sustituyendo progresivamente por fibras ópticas de vidrio. Los mensajes se codifican digitalmente en impulsos de luz y se trasmiten a grandes distancias. Un cable de fibra puede tener hasta 50 pares de ellas, y cada par soporta hasta 4.000 circuitos de voz. El fundamento de la nueva tecnología de fibras ópticas, el láser, aprovecha la región visible del espectro electromagnético, donde las frecuencias son miles de veces superiores a las de la radio y, por consiguiente, pueden transportar un volumen mucho mayor de información.

Reemisor de microondas

En este método de trasmisión, las ondas de radio que se hallan en la banda de frecuencias muy altas, y que se denominan microondas, se remiten de estación a estación. Debido a que la trasmisión de microondas exige un camino expedito entre estación emisora y receptora, la distancia media entre estaciones repetidoras es de unos 40 km. Un canal de relé de microondas puede trasmitir hasta seiscientas conversaciones telefónicas.

En 1969 se completó la primera red telefónica global sobre la base de una serie de satélites en órbitas estacionarias a una distancia de la Tierra de 35.880 km. Estos satélites van alimentados por células de energía solar. Las llamadas trasmitidas desde una antena terrestre se amplifican y se retrasmiten a estaciones terrestres remotas. La integración de los satélites y los equipos terrestres permite dirigir llamadas entre diferentes continentes con la misma facilidad que entre lugares muy próximos.

El primer videoteléfono de dos vías fue presentado en 1930 por el inventor estadounidense Herbert Eugene Ives en Nueva York. El videoteléfono se puede conectar a una computadora para visualizar informes, diagramas y esquemas en lugares remotos. Permite asimismo celebrar reuniones cara a cara de personas en diferentes ciudades y puede actuar de enlace entre centros de reuniones en el seno de una red de grandes ciudades. Funciones análogas también existen ya en los computadores equipados a tal fin.

Comunicación celular móvil

Los teléfonos celulares, que se utilizan en la calle, en  los automóviles (el conductor no debe usar nunca el celular mientras maneja), aviones y trenes de pasajeros, son en esencia unos radioteléfonos de baja potencia. Las llamadas pasan por los trasmisores de audio colocados dentro de pequeñas unidades geográficas llamadas células.

Debido a que las señales de cada célula son demasiado débiles para interferir con las de otras células que operan en las mismas frecuencias, se puede utilizar un número mayor de canales que en la trasmisión con radiofrecuencia de alta potencia.

Una buena forma de entender la tecnología de un teléfono celular es compararlo con un radio de onda corta (OC) o con un walkie-talkie. Un radio OC es un aparato simple. Este permite que dos personas se comunique utilizando la misma frecuencia, así es que sólo una persona puede hablar a la vez. Un teléfono celular es un dispositivo dual, esto quiere decir que utiliza una frecuencia para hablar, y una segunda aparte para escuchar.

Una radio OC tiene 40 canales. Un teléfono celular puede utilizar 1.664 canales. Estos teléfonos también operan con "células" y pueden alternar a medida que el teléfono es desplazado. Las células le dan a los teléfonos un rango increíble. Un walkie-talkie puede trasmitir hasta quizás unos mil seiscientos metros. Una radio OC, debido a que tiene un poder mucho más alto, puede trasmitir hasta unos ocho kilómetros. Alguien que utiliza un teléfono celular, puede manejar a través de toda la ciudad y mantener la conversación todo el tiempo. La células son las que dan a los teléfonos celulares un gran rango.

El teléfono celular estándar llamado AMPS (Advanced Mobile Phone System, o sistema de telefonía móvil avanzada) fue aprobado y usado por primera vez en Chicago en 1983. El estándar estableció un rango de frecuencias entre los 824 Megahertz y los 894 para teléfonos análogos.

Hace tiempo, antes de la aparición de los celulares, la gente utilizaba radio teléfonos en sus autos. En los sistemas de radio teléfono existía una antena central por ciudad y 25 canales disponibles para esa antena. Esta antena central implicaba que su auto tuviera un trasmisor muy potente —lo suficiente como para trasmitir hasta setenta u ochenta kilómetros—. Esto también significaba que no mucha gente podía usar radio teléfonos, simplemente no había canales suficientes.

La eficiencia del teléfono celular reside en que una ciudad puede ser dividida en pequeñas "células", que permiten extender la frecuencia por toda ella. Esto es lo que permite que millones de personas compren teléfonos celulares sin tener problemas.

Cómo funciona el teléfono celular

Cada célula dentro de una ciudad abarca más o menos dieciséis kilómetros cuadrados.

Cada célula tiene una estación base que consta de una torre y un pequeño edificio en donde se tiene el equipo de radio. Cada célula utiliza un séptimo de los 416 canales duales de voz. Entonces, cada célula tiene más o menos 59 canales disponibles. En otras palabras, con una célula pueden hablar 59 personas al mismo tiempo.

Los teléfonos celulares poseen unos trasmisores de bajo poder dentro de ellos. Muchos teléfonos celulares tienen dos fuerzas de señal: 0,6 Watts y 3 Watts (como comparación, la mayoría de los radios de onda corta trasmiten a 5 Watts). La estación base también trasmite a bajo poder. Los trasmisores de bajo poder tienen dos ventajas:

1.- El consumo de energía del teléfono, que normalmente opera con baterías, es relativamente bajo. Esto significa que bajo poder requiere baterías pequeñas, y esto hace posible que existan teléfonos que caben en la mano.
2.- Las trasmisiones de las estaciones base y de los teléfonos no alcanzan una distancia más allá de la célula. Las mismas frecuencias pueden ser reusadas por toda la zona.

La tecnología celular requiere un gran número de estaciones base para ciudades de cualquier tamaño. Una ciudad típica grande puede tener cientos de torres emisoras. Pero debido a que hay tanta gente utilizando teléfonos celulares, los costos se mantienen bajos para el usuario. Cada portador en cada ciudad tiene una oficina central llamada MTSO. Esta oficina maneja todas las conexiones telefónicas y estaciones base de la región.

Imágenes de Corel Gallery

Ver, además, en Internet:

http://www.geocities.com/kasen667/telefono.html