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Creación del celular: La historia del proyecto AMPS (Advanced Mobile Phone System)

Introducción

Advanced Mobile Phone System (AMPS), fue el primer sistema celular en Estados Unidos, entre 1971 y 1983.

El concepto celular surgió en los laboratorios Bell en finales de 1940. La atracción de los sistemas celulares era su capacidad de reutilizar los canales muchas veces en un área local y para proporcionar servicio en áreas muy grandes, un sistema rentable celular requiere un gran número de canales.

Cuando lograron avances en diseño de radio frecuencias hasta aproximadamente 1 GHz se duplicó el espectro disponible y condujeron a propuestas competidoras para una variedad de propósitos, incluyendo la expansión del sistema celular y de difusión de TV.

En 1968 la FCC abrió una "investigación y elaboración de normas de propuesta " para considerar la reasignación de 14 de los canales de televisión de UHF, cerca de 900 MHz, para telefonía móvil y sistemas privados de radio móvil.

Poco era conocido sobre rendimiento de radio a 900 MHz, por ejemplo, sobre el costo y la última capacidad de un sistema celular práctico. Para afinar estos detalles, un equipo fue montado en los laboratorios Bell para preparar la "factibilidad de estudio y sistema de plan" para la FCC. El núcleo de esta actividad era sistemas celulares del grupo de ingeniería Joel Engel bajo Rae Young. Zack Fleur, representando la conmutación de ingeniería de sistemas, proporciona conocimientos sobre los sistemas de conmutación que se modificaría para convertirse en controladores de sistema AMPS.

El plan celular resultante fue entregado a la FCC el 20 de diciembre de 1971, y AT&T se comprometió con sus vastos recursos a la creación de una red celular a nivel nacional. En previsión de la aprobación de la FCC, AT&T inmediatamente lanzó un proyecto de desarrollo a gran escala, estimando que el servicio de telefonía celular podría ofrecerse dentro de unos cinco años.

En aquel momento había muchas empresas pequeñas teléfono independiente, pero el monopolio AT&T (a menudo llamado el sistema Bell) proporciona más del 80% del servicio telefónico local y de larga distancia en Estados Unidos. Por otra parte, la mayoría de los equipos de la red telefónica nacional fue diseñada por Bell Labs y construida por Western Electric

Las RCC fueron generalmente pequeñas empresas y tendrían dificultades para instalar y operar sistemas celulares complejos y costosos.

Entre los muchos opositores de AT&T’s de la propuesta celular, Motorola fue quizás la más efectiva.

El problema de la persistencia eficiencia del espectro

El problema más significativo en la determinación de la eficiencia del espectro de un sistema celular es la separación entre los dispositivos que usan el mismo canal, llamado distancia de reutilización. Esto determina el número de células que requieren canales diferentes así como el número de células por canal.

Los modelos de propagación luego se procesaron y se crearon simulaciones para determinar la señal de rendimiento de las diferentes redes celulares. La mayor de estas fue MultiCell, diseñado por Jim O’Brien, la cual podía simular las llamadas en un mismo sistema. Durante muchos años esta simulación fue la más aproximada a la realidad de cómo opera un sistema celular.

Canales FM de 12kHz demostraron proporcionar una buena calidad de voz en un entorno limitado de interferencia.

Localización y traspaso.

De todos los problemas de diseño creadas para celular, ninguno fue más simbólico que la necesidad de ubicar el vehículo a una célula particular y para traspasar una llamada a una nueva célula cuando la ubicación de un subscriptor ha cambiado.

Las señales de interferencia y las condiciones pueden cambiar muy rápidamente de un vehículo en movimiento rápido en una pequeña celda, por lo que el proceso de localización necesita pocos segundos para llevar a cabo cada llamada. Las transferencias resultantes podrían ser frecuentes y necesitan ser llevadas a cabo sin clics molestos o vacíos en la conversación que sería inaceptable para el suscriptor.

El objetivo del proceso de localización y traspaso fue visto por primera vez como la prevención de interferencias al restringir las llamadas utilizar la estación base más cercana. Utilizando uno de los primero simulaciones de una unidad móvil en una red celular, sin embargo, Gary Ott demostró que el mejor enfoque era simplemente utilizar cualquier estación base que proporcionara la señal más fuerte. El resultado, por supuesto, es que las áreas de servicio de las células son bastante irregulares.

El logro de una transferencia "limpia" y sin llamadas caídas también fue un problema de diseño desafiante. La banda de señalización era lenta y poco fiable, por lo que fue necesario interrumpir el canal de voz para esta función. Un método de señalización llamada "blank and burst" fue propuesto por Reed Fisher, en el que el audio se "blanquea", mientras que un breve "ráfaga" de datos codificados son enviado al móvil.

Reed también fue el diseñador principal del sintetizador de frecuencia rápida, lo que permitió que el teléfono celular cambiara de canal durante un período breve. Aunque AT&T no fabricar teléfonos celulares Reed fue un importante contribuyente a la tecnología de telefonía celular.

Señalización y control.

Para llevar a cabo funciones tales como llamada y transferencia, el sistema celular debe intercambiar mucha información entre estaciones base y móviles. Una tasa de señalización digital de 10 kb/s fue introducida para este propósito.

Las diferentes funciones de señalización utilizadas en el sistema AMPS presentan una variedad de diferentes problemas de codificación. Requiere alta confiabilidad en un corto tiempo, para evitar llamadas perdidas mientras está causando sólo una breve brecha en la conversación. Otros canales fueron utilizados solamente para propósitos de señalización. Conjuntos de canales unidireccionales de "paginacion", por ejemplo, se utilizaron para móviles en todo el sistema de llamadas de alerta. Estarían escuchando todos los móviles en el sistema que no participaban en las llamadas entrantes, para que una tasa de "falsos positivos" de hasta 1 por ciento en los canales de paginación generara cientos de respuestas falsas a cada llamada entrante y poner una carga pesada en el procesador del sistema.

También había canales que fueron utilizados por el sistema para identificar móviles e intercambio de información como números de teléfono para establecer llamadas. La operación de "dial-entonces-enviar" para llamadas salientes que ahora es muy familiar para los teléfonos celulares fue otra de las innovaciones de Phil Porter, para hacer la operación de marcado menos apresurado (y por lo tanto más seguro) y para ahorrar el tiempo de canal que hubieran perdido durante la marcación. Con un poco de innovación adicional, esta idea ingeniosa permitiría a mensajes de texto moderno. Uno de los creadores originales de la arquitectura de AMPS, Phil era responsable de algunos de sus rasgos más novedosos.

En comparación con los sistemas celulares digitales complejos de hoy, este tipo de innovaciones puede parecer bastante ordinario, pero en el momento estábamos abriendo nuevos caminos. Unos años antes, la marcación de una llamada desde un coche sin ayuda del operador fue un avance. Ahora estábamos trayendo en la edad moderna de las comunicaciones de telefonía móvil. Esto requirió un controlador de sistema potente y flexible que podría comportarse como una oficina central telefónica, interfaz con las estaciones de base y controlan la localización y los procesos de entrega. Afortunadamente para el proyecto de amperios, el sistema de conmutación electrónica (ESS) llegó a ser ampliamente disponible a finales de 1960. Pionera de Bell Labs, este software - interruptor controlado ofreció una plataforma flexible y rentable para agregar nuevas funciones celulares. Es difícil imaginar un proyecto exitoso de amperios sin el ESS, o el gran y talentoso equipo Indian Hill de desarrolladores de software que convierte el ESS 1A en la oficina de conmutación de telefonía móvil en amperios [8]. AMPERIOS también requeriría un celular suficientemente inteligente como para desempeñar su papel en la coreografía de llam y entrega, y nuevamente se presentó una nueva tecnología. Temprano en el proyecto se supuso que la lógica del teléfono celular se lograría en circuitos integrados complejos y especializados, pero con la aparición del microprocesador en la década de 1970 que heredamos una herramienta poderosa y flexible con la cual poder implementar lógica de teléfono celular. En retrospectiva, las primeras propuestas para celulares en la década de 1940 eran muy por delante de su tiempo. A esos principios visionarios la tecnología de radio debe haber parecido casi al alcance, pero se necesitaría otro cuarto de siglo para alcanzar la informática que ha hecho posible un práctico sistema celular. Debido al tamaño y complejidad del sistema, los amperios basan estación (o "sitio de la célula") [9] era diferente de todo lo encontrado en los sistemas anteriores. Incorporó las radios separadas para la localización de las mediciones y llam y varios marcos de voz radios. Amplificadores de ese período no podrían proporcionar la energía y linealidad necesarios para combinar muchos transmisores en una sola antena, sin crear falsas señales de banda, para que los transmisores fueron amplificados

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