Apuntes Tecnológicos

El Teléfono

Entre 1854 y 1876 se desarrolló un aparato inicialmente llamado teletrófono. Atribuida su creación a Alexander Graham Bell, una resolución aprobada en el Congreso de los Estados Unidos, en 2002, reconoce su invención a Antonio Meucci. El precursor fue el telégrafo de Marconi en 1837, con el cual se logró asociar las letras a los impulsos eléctricos para la transmisión de mensajes a larga distancia.
Su definición: conjunto de aparatos e hilos conductores con los cuales se transmite a distancia la palabra y toda clase de sonidos por la acción de la electricidad. Es un sistema en el cual la transmisión se basa en el paso, a través de un circuito, de un pequeño flujo de corriente cuyas variaciones de intensidad vienen marcadas por las propias variaciones de resistencia de dicho circuito.
Un teléfono está formado por un micrófono (emisor) y un auricular (receptor). El micrófono tiene una lámina delgada de metal en forma de disco, llamado diafragma, donde hay una cámara que contiene granitos de carbón. Las ondas sonoras producidas al hablar, llegan al micrófono y hacen vibrar el diafragma con la frecuencia de los distintos tonos de voz. Cuando el diafragma vibra, presiona los granitos de carbón que dejan circular la corriente eléctrica con mayor facilidad.
En el receptor, el diafragma está entre un imán y un electroimán. Los cambios de la corriente producidos en el micrófono emisor llegan al electroimán y atraen al diafragma hacia él, reproduciendo la vibración de manera similar a la emitida y logrando la reproducción de voz.
Para transmitir la señal entre dos teléfonos, se utilizan dos circuitos que comparten el mismo par de hilos conductores. Para combinar en una misma línea dos señales de ondas electromagnéticas que viajen en sentidos opuestos y para luego poder separarlas, se usa un transformador llamado bobina híbrida. La central telefónica suministra una corriente eléctrica continua de baja tensión por medio de un generador, que llega a los micrófonos conectados en serie dentro de la línea. Por su parte, el auricular-receptor está conectado en circuito local y se activa a partir de las variaciones creadas por los micrófonos-emisores. Al unir dos aparatos a través de la central queda constituido un circuito de línea.

Evolución Tecnológica

Desde su concepción inicial, una serie de avances y mejoras han sido fundamentales para su evolución:

La incorporación del micrófono de carbón, que amplifica la onda sonora original y en consecuencia permite un mayor alcance (inicialmente se trataba de un elemento vibrador unido a un imán).
El circuito supresor de efectos locales, que anula que el usuario oiga su propia voz.
Un dispositivo antilocal, para disminuir el ruido ambiental.
La marcación por pulsos eléctricos que circula entre el aparato telefónico y la centralita, por medio de un disco de marcación.
La marcación por tonos de pequeña potencia creados por señales de multifrecuencia. Esto se hizo posible gracias al desarrollo del transistor.
La sustitución del micrófono de carbón por el de electreto, que es un tipo de micrófono condensador que elimina la necesidad de una fuente de alimentación continua, mediante el uso de un material cargado de forma permanente. Mejora la calidad del sonido, puede ser de tamaño muy reducido y más económico que el de carbón.
La incorporación de bobinas y diversas técnicas que hicieron posible mantener más de una conexión sobre la misma línea.
La creación de centrales de conmutación manual, por medio de clavijas, creándose los primeros modelos de red.
El cambio de las centrales telefónicas de conmutación manual, por otras de conmutación automática, por medio de dispositivos electromecánicos (más rápidas y económicas de mantenimiento).
La creación de centrales por conmutación automática, controladas por computadora.
La incorporación de centrales digitales de conmutación automática, ya totalmente automáticas y controladas por ordenador, que son las actuales, y que permiten no solo gestionar gran cantidad de llamadas, sino también otra serie de servicios de valor añadido.
La instalación de cables telefónicos submarinos transoceánicos.
Las técnicas de telefonía por ondas portadoras, valiéndose de repetidores que amplifican la frecuencia de las ondas.
La creación de aparatos autónomos provistos de baterías, que pueden emitir señales de radio en vez de impulsos eléctricos, llamados teléfonos móviles, portátiles o celulares. Para saber más sobre Telefonía Móvil.
La aparición del cable coaxial, que soporta un gran número de circuitos en un mismo cable. El cable coaxial moderno está fabricado con tubos de cobre. Cada uno de ellos lleva, justo en el centro del tubo, un hilo fino de cobre sujeto con discos plásticos aislantes separados entre sí. El tubo y el hilo tienen el mismo centro, es decir, son coaxiales. Los tubos de cobre protegen y aíslan la señal transmitida de posibles interferencias eléctricas y reducen las pérdidas de energía.
La sustitución de cables de hilo eléctrico por fibra óptica. Las fibras ópticas son filamentos de vidrio de alta pureza extremadamente compactos. El grosor de una fibra es similar a la de un cabello humano. La señal, en vez de provenir de la corriente eléctrica, se genera a partir de una onda luminosa, la cual incrementa la calidad de la transmisión. Los mensajes se codifican digitalmente en impulsos de luz y se transmiten a grandes distancias. Estas ventajas de complementan con el desarrollo de dispositivos digitales, que funcionan a partir de señales generadas y representadas en secuencias de ceros y unos, necesitando simplemente aparatos específicos que codifiquen y decodifiquen la información inicial y final. El fundamento de la nueva tecnología de fibras ópticas, el láser (como derivación de los estudios en física enfocados a la óptica, se descubrió una nueva utilización de la luz, a la que se denominó rayo 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. Este tipo de cables sirven también de canales para la transmisión a alta velocidad de datos informáticos, siendo más segura que la que proporcionan los satélites de comunicaciones. La fibra óptica funciona como medio de transporte de la señal luminosa generada por LED'S (diodos emisores de luz) o por láser.
La incorporación de las microondas como medio de transmisión. Mediante este sistema, las ondas de radio electromagnéticas que se hallan en la banda de frecuencias muy altas, y que se denominan microondas, se transmiten entre estaciónes emisora y receptora. Comparandolo con otros sistemas de radiocomunicación, al ser de onda corta, las antenas son relativamente pequeñas, precisan menos repetidores, sus señales tienen mejor transmisión en torno a obstaculos físicos y pueden llevar gran cantidad de información. Su uso se extiende a radio, televisión, telefonía movil e internet entre otros.
Teléfonía y radiodifusión - Los equipos de telefonía de larga distancia pueden transportar programas de radio y televisión a través de grandes distancias hasta muchas estaciones dispersas para su difusión simultánea. En algunos casos, la parte de audio de los programas de televisión se puede transmitir mediante circuitos de cables a frecuencias audio o a las frecuencias de portadora utilizadas para transmitir las conversaciones telefónicas. Las imágenes de televisión se transmiten por medio de cables coaxiales, microondas y circuitos de satélites.
Los teléfonos celulares, que se utilizan en los automóviles, aviones y trenes de pasajeros, son en esencia unos radioteléfonos de baja potencia. Las llamadas pasan por los transmisores de audio colocados dentro de pequeñas unidades geográficas llamadas células. Dado 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 transmisión con radiofrecuencia de alta potencia. La modulación en frecuencia de banda estrecha es el método más común de transmisión y a cada mensaje se le asigna una portadora exclusiva para la célula desde la que se transmite.
La telefonía por satélite artificial de comunicaciones. En 1969 se completó la primera red telefónica global en base a una serie de satélites en órbitas geoestacionarias a una distancia de la Tierra de unos 36.000 km. Estos satélites se alimentan por energía solar. Las llamadas transmitidas desde una antena terrestre se amplifican y se retransmiten 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. Un único satélite no serviría para realizar una llamada, por ejemplo, entre Madrid y San Francisco, pero dos sí. Incluso teniendo en cuenta el coste de un satélite, esta vía resulta más barata de instalar y mantener que la ruta equivalente utilizando cables coaxiales transoceánicos. Por ello, para grandes distancias, se suelen usar los enlaces por satélite. Un inconveniente que tienen, es que debido al retardo ocasionado por la codificación y decodificación entre el satélite y los centros de transmisión, hay un retraso apreciable en las respuestas habladas. Por eso, muchas llamadas sólo utilizan el satélite en un sentido de la transmisión (por ejemplo, de Nueva York hacia San Francisco) y un enlace terrestre por microondas o cable coaxial en el otro sentido. Un enlace vía satélite para ambos sentidos resultaría muy molesto para dos personas conversando entre Madrid y San Francisco, ya que apenas podrían efectuar intervenciones rápidas, y se verían afectadas por el retraso (más de un segundo) en la respuesta de la otra persona.
El videoteléfono o videófono es un teléfono dotado de una pantalla de video. Tiene diversas aplicaciones prácticas como la comunicación entre sordos y mudos por el lenguaje de signos, o asistencia médica remota, permite comunicaciones entre dos ó más terminales y se puede conectar a una computadora para visualizar informes, u otra clase de archivos.
El correo de voz es un equipo telefónico ordinario dotado de funciones de grabación, reproducción y detección automática de llamadas. Permite grabar mensajes de bienvenida, los recibidos para su posterior reproducción en caso de que la llamada no sea atendida y almacenarlos durante un cierto tiempo o hasta que el destinatario los borre.
Telefonía IP, Voz sobre IP - Voz sobre Protocolo de Internet, también llamado Voz sobre IP, VozIP, VoIP, es un grupo de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando un protocolo IP. Esto significa que se envía la señal de voz en forma digital en paquetes en lugar de enviarla (en forma digital o analógica) a través de circuitos utilizables sólo para telefonía como una compañía telefónica convencional. El tráfico de Voz sobre IP puede circular por cualquier red IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet, como por ejemplo redes de área local LAN. VoIP puede facilitar tareas que serían más difíciles de realizar usando las redes telefónicas comunes: Las llamadas telefónicas locales pueden ser automáticamente enrutadas a un teléfono VoIP, sin importar dónde se esté conectado a la red. Uno podría llevar consigo un teléfono VoIP en un viaje, y en cualquier sitio conectadose a Internet podría recibir llamadas. También existen Teléfonos Móviles VoIP.
La mayoría de las grandes ciudades están hoy enlazadas por una combinación de conexiones por microondas, cable coaxial, fibra óptica y satélites. La capacidad de cada uno de los sistemas depende de su antigüedad y el territorio. En general, se pueden clasificar de la siguiente forma: la digitalización simple a través de un par paralelo proporciona decenas de circuitos por par; la coaxial permite cientos de circuitos por par y miles por cable; las microondas y los satélites miles de circuitos por enlace y la fibra óptica permite hasta decenas de miles de circuitos por fibra. La capacidad de cada tipo de sistema sigue aumentando desde su aparición debido a la continua evolución tecnológica.