Qué es el teléfono

qué es el telefono

El teléfono (del griego τῆλε , telas , “lejano” y φωνή, phone , “voz”) es un dispositivo de telecomunicaciones que se usa para transmitir y recibir sonido (normalmente voz) a través de largas distancias. Normalmente la conversación es entre dos personas, aunque ocasionalmente puede haber tres o más.

El teléfono es uno de los electrodomésticos más comunes. La mayoría de teléfonos funcionan sobre una compleja Red Telefónica Conmutada.

Inicialmente transmitían el sonido mediante un señal de audio que se codificaba en un señal eléctrica analógica , a través de cables de cobre.

Hoy en día han evolucionado hasta los teléfonos móviles , que llevan la señal usando el aire como medio físico, en forma de ondas hertzianas, y codificando la señal de audio de forma digital, que permite mayor compresión, corrección de errores, etc.

Funcionamiento básico

El teléfono es un aparato que transmite el sonido a través de un micrófono, convirtiéndolo en señales eléctricas, por lo que pueden transmitirse a un receptor en forma de onda sonora.

El teléfono se compone históricamente de dos bloques:

Una base, que contiene los elementos funcionales para transmitir la voz y con el fin de dar el aviso de llamada entrante y el inicio de las llamadas salientes.

Un mango con un altavoz y un micrófono con el que se pueden intercambiar sonidos a través de la red telefónica. El conjunto micrófono-altavoz se encuentra dispuesto de manera que sea fácil la colocación con el fin de cubrir los dos órganos emisor y receptor de la comunicación: la boca y la oreja , respectivamente.

La conversión de ondas mecánicas de sonido se puede realizar gracias a diferentes tecnologías, aprovechando los diferentes efectos físicos que pueden causar las vibraciones sonoras. Algunos ejemplos de estas tecnologías son:

  • Micrófono de carbono, donde se hace variar una resistencia eléctrica por la acción de las ondas mecánicas.
  • Micrófono piezoeléctrico donde se producen tensiones eléctricas variantes según las vibraciones recibidas.
  • Micrófono de principio electrostático (electret).

Otros arreglos de tipo electromagnético, donde la oscilación de un conjunto membrana-bobina puede convertir las ondas recibidas en una señal eléctrica.

Por otra parte, a fin de recibir la comunicación, suele hacerse uso de una membrana con bobina ( transductor electromagnético). También ahora se utilizan pequeños altavoces utilizando sólo efectos eléctricos sobre los materiales, como es claro en el caso de la piezoelectricidad. El uso de convertidores, depende del año de construcción y del precio del instrumento.

telefono

Las comunicaciones telefónicas toman la ventaja técnico de la limitación en frecuencia de las comunicaciones humanas. En efecto, la frecuencia de transmisión del sonido de la voz no coincide con todo el espectro audible por los humanos, es decir, que las frecuencias que se utilizan al hablar se encuentran acotadas dentro del ancho de frecuencias audible.

De este modo, la adecuada inteligibilidad se puede garantizar transmitiendo un ancho de banda desde unos 300 de Hz hasta unos 3400 Hz en el margen superior, según se desprendió en los amplios estudios realizados al principio del uso de esta tecnología. De hecho, la voz humana oscila entre una frecuencia de 200 Hz y 4000 Hz.

En la práctica se utiliza un ancho de banda de unos 4 kHz dejando ciertos márgenes para abarcar todo el espectro de inteligibilidad.

Otros componentes de control para realizar conexiones, son el gancho para colgar y el teclado de botones que sirven para hacer conexiones automáticas o semiautomáticas. En un principio, según la tecnología, también estaba el generador manual para enviar la señal de conexión.

Establecimiento de llamadas

Los sistemas modernos de teléfono utilizan un sistema numérico de direccionamiento, llamados normalmente número . El sistema reconoce el destino de la llamada basándose en la secuencia de números marcados, que en algunos casos puede ir precedido de prefijos apropiados.

Para iniciar una llamada local suele ser suficiente con marcar el número, que está necesariamente precedido por el prefijo de la zona. Por otra parte, en el caso de los números de las llamadas internacionales, es necesario añadir 00 (a menudo la secuencia 00 se muestra con un +), seguido del código del país de destino y del resto del número de teléfono.

Ver la lista de prefijos internacionales de teléfono para obtener una lista de los países directamente accesibles para la marcación de un código.

Conexiones telefónicas

Telefonía manual

En su comienzo, la red telefónica era totalmente manual. Las llamadas se realizaban de la siguiente manera:

  • El usuario descuelga el teléfono
  • Esta acción provoca la aparición de un aviso a la central, mediante un indicador luminoso
  • Un operador u operadora responde para anotar el número de teléfono con el que se quiere contactar según:
  • Si el número correspondiente depende de la misma central, entonces la conexión se hará en ‘local’.
  • Si no, el operador u operadora llama a la central correspondiente para tratar de hacer el enlace con la persona llamada.
  • Una vez la llamada se ha conectado, se permite la comunicación entre las personas por parte de las dos centrales.

El botón de llamada, ha sido progresivamente reemplazado por una manivela. Su rol es de producir una tensión eléctrica destinada a hacer saltar el aviso anunciador de la central. La ventaja respecto al botón de llamada es la supresión de una de las pilas incorporadas al aparato del usuario, ya que el mantenimiento era particularmente costoso.

Telefonía automática

La ventaja del teléfono automático es la posibilidad de llamar directamente a otro usuario sin tener que hablar con el operador. Al descolgar el usuario del auricular de su teléfono transmite directamente a una máquina que, con la ayuda de un teclado numérico, registra una serie de cifras que identifican su interlocutor (su número de teléfono).

Medios de transmisión

Red telefónica por cable

La red que conecta juntos la mayoría de los teléfonos se llama X archa T elefònica C ommutada o X archa T elefònica B ASIC ( XTC o RTB , aunque a menudo se utiliza el acrónimo inglés PSTN ).

La red telefónica fija consta de una infraestructura de cables de cobre , que forman un circuito entre el abonado y la interfaz con la línea de abonado.

En general, cada par de cobre se conecta a una caja de adaptación a la red situada en el exterior de la casa o en un cuadro de conexiones situado en la calle, que puede montarse sobre una pared o sobre un palo.

Los cuadros de conexiones tienen forma de armario y pueden ser muy complejos, especialmente en zonas con alta densidad de abonados. Estos cuadros sirven para conectarse y trazar las conexiones con la central telefónica .

Técnicamente la topología de agrupación de usuarios abonados de una red telefónica se hace definiendo, en primer nivel, las centrales locales, incluyendo las llamadas Centrales Urbanas o también Centrales Terminales según el ámbito demográfico de usuarios englobados dentro de la central.

Más allá del primer nivel de centrales conectadas directamente a los usuarios, la red telefónica se distribuye en Centrales Primarias , Secundarias y Terciarias , y, finalmente: Centrales de Tráfico , que sirven como elemento de unión o concentradores entre centrales de este nivel.

Para hacer las conexiones suelen usarse un cable par y trenzado de cobre apantallado o cables coaxiales de cobre, que permiten eliminar el ruido y transportar el corriente continua para proporcionar la electricidad necesaria para las comunicaciones. La línea telefónica suministra 48 V para hacer funcionar los circuitos del teléfono.

La línea de teléfono analógica trabaja con frecuencias de entre 300 Hz y 3,4 kHz, por lo que las frecuencias más altas que pasan de esta banda son filtradas mediante un filtro paso bajo.

De hecho, las señales analógicas se transportan a las redes primarias como un flujo de datos digitales que se realiza con una frecuencia de muestreo de 8 kHz (8000 muestras por segundo para hacer la digitalización de la voz), necesaria para digitalizar señales de voz de 4 kHz, como mínimo doblando la frecuencia (de ahí el hecho de usar 8 kHz para las comunicaciones básicas de teléfono).

La línea tiene una conexión específica entre el usuario y la central telefónica local. Los circuitos que permiten las conexiones entre plantas y los armarios, y entre las diferentes estaciones puede transmitir en analógico o digital.

El medio físico gracias al cual se permite la transmisión puede ser el cable de cobre, del que se ha hablado hasta ahora, o también se pueden utilizar alternativas según se trate de soluciones técnicamente más viables según el caso, como por ejemplo, el uso de comunicaciones por fibra óptica o mediante enlaces de radio. Junto al usuario suele habilitarse una conexión RJ11 , que sirve para comunicar con el aparato.

Las grandes empresas y las instituciones utilizan a menudo una Central Privada de Autocommutació o PBX (del inglés P rivate B ranch y X change. Este forma verdaderas centrales telefónicas, que establecen un número específico para los teléfonos internos, en general, alcanzados tal como se derivan de la línea telefónica pública. Algunas de las grandes compañías utilizan una red entre las diferentes unidades locales.

La mayoría de sistemas de la Red Telefónica Conmutada utilizan una conexión analógica entre ésta y el teléfono local. Cuando se utiliza una conexión digital para un sistema de teléfono único, generalmente se utiliza una RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).

Entre las diversas centrales de la RTC, el sistema de señalización más popular es el Signalling System 7 (SS7).

Red de telefonía móvil

El sistema de telefonía móvil moderno se caracteriza por estar basada en el uso de la celda, que viene implícitamente implicada en la tecnología de la telefonía celular.

Las ondas de radio son utilizadas para instaurar las comunicaciones entre el aparato, que comúnmente es llamado móvil , y una estación de radio , dotada de un cierto número de celdas, cada una con múltiples canales.

Tales estaciones comunican con la red de telefonía pública de diferentes maneras, ya sea mediante cables de cobre o de fibra óptica o bien con un puente de transmisión de datos vía radio.

teléfono móvil

Cuando la terminal se aleja demasiado de una estación base de radio, el sistema hace una búsqueda automática de una celda más cercana, por lo que se adapta la comunicación con ésta, sin interrupción de la llamada.

La telefonía celular utiliza las celdas para que las frecuencias de radio son limitadas y deben ser compartidas entre varios usuarios. Las estaciones base de radio y los teléfonos móviles utilizan transmisores de baja potencia para limitar las interferencias y permitir la existencia de múltiples llamadas para su utilización por parte de todos los usuarios.

El uso de potencias limitadas también permite aumentar la duración de la batería y reducir los posibles efectos negativos de las emisiones electromagnéticas de cierta potencia.

Transmisión por satélite

Desde 1982, es posible la conexión de teléfonos vía satélite, un sistema que permitiría hablar por teléfono en todo el mundo sin necesidad de una infraestructura terrestre al ponerse en marcha el satélite INMARSAT.

Transmisión por aire de líneas estacionarias

Existen casos particulares, en telefonía fija, en los que la conexión con la central se hace por medios radioeléctricos, como es el caso de la telefonía rural mediante acceso celular, en la que se utiliza parte de la infraestructura de telefonía móvil para facilitar servicio telefónico a zonas de difícil acceso para las líneas convencionales de hilo de cobre.

Orígenes

El teléfono es un aparato con muchas contribuciones, tanto en la fase de concepción como en la de mejora y su paternidad fue y sigue siendo objeto de numerosas controversias.

En 1854 , el inventor francés Charles Bourseul planteó la posibilidad de utilizar las vibraciones causadas por la voz sobre un disco flexible o diafragma, para activar y desactivar un circuito eléctrico y producir unas vibraciones similares en un diafragma situado en un lugar alejado, que reproduciría el sonido original.

Años más tarde, el físico alemán Johann Philip Reis , inventó un instrumento que era capaz de transmitir notas musicales, pero no de reproducir la voz humana.

Philip Reyes, en un comunicado a la Sociedad de Física de Fráncfort del Meno , el 26 de octubre de 1861, usó la palabra teléfono. En 1863, el aparato experimental ya era capaz de transmitir la voz con buena calidad, aunque de baja intensidad.

Actualmente se considera Antonio Meucci , un italiano (residente en Cuba ), inventó el teléfono unos años antes de que Graham y Elisha. Antonio Meucci había fabricado varios aparatos telefónicos entre 1849 y 1870, y presentó una descripción de la patente 28 de diciembre 1870.

Según los informes, dio documentación detallada de sus prototipos a Edward B. Grant, vicepresidente de la American District Telegraph Company de Nueva York, quien después perdió esta documentación en el laboratorio donde trabajaba Graham Bell.

De esta manera el 11 de junio de 2002, el Congreso de los Estados Unidos de América reconoció, históricamente, a Antonio Meucci la paternidad del teléfono, subrayando que “si Meucci hubiera sido capaz de pagar la cuota de $ 10 para mantener formalmente la patente después de 1874, las patentes del teléfono no hubieran sido emitidas a favor de Bell ”

Sin embargo, durante muchos años se ha atribuido la invención a Alexander Graham Bell , físico e inventor estadounidense de origen escocés , mientras trabajaba en la transmisión de sonidos para sordos, descubrió que modificando una corriente eléctrica continua, se podían imitar las vibraciones que produce la voz humana.

En 1876 patentó un equipo que podía transmitir la voz a través de un cable al que bautizó con el nombre de teléfono. Si bien es cierto que fue el primero en patentar el invento y por tanto se lleva el reconocimiento, recientemente se ha esclarecido que posiblemente copiara la patente de Elisha Gray , que trabajaba independientemente en la costa Oeste.

Elisha Gray había pedido una patente para una invención equivalente dos horas antes, el mismo día en que Graham Bell también lo hizo. La patente de Bell, sin embargo, fue examinada inmediatamente, a petición de su abogado, mientras que la de Gray no fue examinada hasta el día siguiente.

Todas las demandas presentadas por él para reconocer su paternidad fueron resueltas, pero, mediante un anuncio que expresaba la negativa a su propuesta, por lo que la paternidad de la invención se atribuyó oficialmente a Alexander Graham Bell.

La telefonía automática fue inventada por Almon Strowger , a los Estados Unidos hacia 1.891. Este emprendedor de las funerarias, que sospechaba que el personal operador de las centrales privilegiaba a su competencia, quería eliminar las operaciones manuales en el proceso de establecimiento de una comunicación.

La telefonía móvil fue desarrollada en los años 1950 a los Estados Unidos . Las primeras redes necesitaban fijar una frecuencia para la comunicación, y los sectores geográficos eran muy grandes (pocos abonados por unidad de superficie).

Posteriormente, las redes móviles permitieron un uso más eficiente de las frecuencias, lo que aumentaba considerablemente la capacidad de las redes.

Cronología de la evolución del teléfono

Desde su concepto original se han ido introduciendo mejoras sucesivas, tanto en el propio aparato telefónico como en los métodos y sistemas de explotación de la red.

Por lo que se refiere al propio aparato telefónico, cabe mencionar varias cosas:

  • Octubre de 1876 : Thomas Edison ensaya su primer micrófono de carbono . La introducción del micrófono de carbono, que aumentaba de forma considerable la potencia emitida, y por tanto el alcance máximo de la comunicación.
  • 1892 : Instalación del primer dispositivo de marcación basado en la patente de Almon Strowger en 1891. Desarrollo del denominado disco de marcar .
  • 1920 : Introducción del dispositivo antilocal, inventado por George Ashley Campbell, para evitar la perturbación en la audición causada por el ruido ambiente del local donde está instalado el teléfono. [13]
  • 1941 : La marcación por tonos multifrecuencia introducida para operadores en Baltimore, Maryland.
  • 1962 : Se desarrolla el micrófono de electret, prácticamente utilizado en todos los aparatos modernos, que mejora de forma considerable la calidad del sonido.

En cuanto a los métodos y sistemas de explotación de la red telefónica, cabe señalar en especial la de la telefonía fija o convencional, que es aquella que hace referencia a las líneas y equipos que se encargan de la comunicación entre terminales telefónicos no portables , y generalmente enlazadas entre ellas o con la central por medio de conductores metálicos:

  • 1876 : El húngaro Tivadar Puskas inventó el panel de conexiones telefónico (trabajando después por Edison). Dando lugar a la central telefónica de conmutación manual para la interconexión mediante la intervención de un operador de varios teléfonos, creando de esta forma un primer modelo de red.
  • 10 de marzo de 1891 : Almon Strowger patenta el primer conmutador de teléfono automático, lo que da lugar a la aparición de las centrales telefónicas de conmutación automática, constituidas mediante dispositivos electromecánicos.
  • Las centrales de conmutación automática electromecánicas, pero controladas por computadora.
  • Las centrales digitales de conmutación automática totalmente electrónicas y controladas por ordenador, la práctica totalidad de las actuales, que permiten multitud de servicios complementarios al propio establecimiento de la comunicación (los denominados servicios de valor añadido).
  • 1986 : La introducción de la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), popularizándose luego las técnicas DSL o de banda ancha (ADSL, HDSL, etc.), que permiten la transmisión de datos a más alta velocidad.

Tecnología

Un teléfono está formado por dos circuitos que funcionan juntos: el circuito de conversación, que es la parte analógica, y el circuito de marcación, que se encarga de la marcación y llamada.

Tanto las señales de voz como los de marcación y llamada (señalización), así como la alimentación, comparten el mismo par de hilos; ello a veces se le llama “señalización dentro de la banda (de voz)”.

La impedancia característica de la línea es 600 Ω. Lo más peculiar es que las señales procedentes del teléfono hacia la central y los que se dirigen a este desde ella viajan por esa misma línea de sólo dos hilos.

Para poder combinar en una misma línea dos señales (ondas electromagnéticas) que viajen en sentidos opuestos y para luego poder separarlos se emplea un dispositivo llamado transformador híbrido o bobina híbrida, que no es más que un acoplador de potencia (duplexor) .

Circuito de conversación

El circuito de conversación es el componente fundamental en la tecnología de los teléfonos clásicos. La configuración de este circuito en forma de acoplador híbrido es el que permite la transformación de cuatro a dos hilos, necesarios para hacer uso del micrófono y el altavoz vez.

Un circuito de conversación básico consiste de cuatro componentes principales: la bobina híbrida , el auricular , el micrófono de carbono y una impedancia de 600 Ω para equilibrar la híbrida.

La señal que se origina en el micrófono se reparte a partes iguales entre L 1 y L 2 . La primera en la línea y la segunda se pierde en la carga, pero L 1 y L 2 inducen corrientes iguales y de sentido contrario a L 3 , que se anulan entre sí, evitando que la señal del micrófono llegue a la auricular .

La señal proveniente por la línea recorre L 1 , que induce una corriente igual a L 2 , de este modo por el micrófono no circula señal. Sin embargo, tanto L 1 como L 2 inducen a L 3 la corriente que se transmite en el auricular.

El circuito de conversación real es algo más complejo: se incluye un varistor a la entrada, para mantener la polarización del micrófono a un nivel constante, independientemente de la distancia a la central local, y conecta el auricular a la impedancia de carga, para que el usuario obtenga una pequeña realimentación y pueda escuchar lo que dice evitando, así, que haya que levantar la voz para sentirse.

Se incorpora también un varistor de red ( VDX ) al circuito. Este varistor sirve para hacer el ajuste de tono automático, independientemente de las variaciones en la corriente de circuito.

Las variaciones pueden ser debidas a las diferentes longitudes de la línea. De esta manera se compensa en cierta medida que la transmisión se haga con volúmenes inadecuados, obligando a levantar la voz o bien, al contrario, a susurrar durante la llamada.

Circuito de marcación

El circuito de marcación mecánico, formado por el disco, cuando retrocede, acciona un interruptor el número de veces que corresponde al dígito. El cero acciona 10 veces el interruptor.

El timbre va conectado a la línea mediante el ” gancho “, que es un conmutador que se acciona al descolgar. Una tensión alterna de 75 V de la línea hace sonar el timbre.

Timbre o Soneria

El timbre electromecánico, que se basa en un electroimán que acciona un badajo que golpea la campana a la frecuencia de la corriente de llamada (20 Hz), se ha visto sustituido por generadores de llamada electrónicos, que, al igual que el timbre electromecánico, funcionan con la tensión de llamada (75 V de corriente alterna).

Suelen incorporar un oscilador de periodo en torno a 0,5 s, que conmuta la salida entre dos tonos producidos por otro oscilador. El circuito va conectado a un pequeño altavoz piezoeléctrico.

Resulta curioso que se busquen tonos agradables para reemplazar la estridencia del timbre electromecánico, cuando éste había sido elegido precisamente por ser muy llamativo y obligar así a atender la llamada.

Utilización

A finales de 2009, se contaba con un total de 6 mil millones de usuarios de aparatos de teléfono en el mundo, teniendo en cuenta aparatos móviles y fijos convencionales. Se estima que hay 1,3 mil millones de usuarios de teléfono fijo y 4,6 mil millones de usuarios de teléfono móvil.

Contratación de servicios de teléfono

Para hacer funcionar la comunicación a distancia mediante teléfono, es necesaria la activación de un determinado servicio en la red telefónica. Los costes resultantes son facturados a los clientes del teléfono mediante las compañías telefónicas.

En estos contratos se mencionan unas bases para el pago, la duración y los servicios ofrecidos por la compañía telefónica. Es usual para las compañías telefónicas, hacer ofertas que incluyen una combinación de servicios. Los contratos de telecomunicaciones se encuentran regulados por las leyes de contratación.

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