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Como funciona um telemóvel?

Conheça melhor este seu companheiro de conversas.

Telefone ou rádio?
Os Radiotelefones
As Células
Processo de passagem entre células (Handoff)
O Roaming
Telemóveis Digitais
Transmissão de Impulsos
Os Aparelhos
Alguns problemas dos telemóveis
Clonagem

Tal como muitos outros aparelhos do nosso dia-a-dia, um telemóvel é um verdadeiro mistério para a maior parte das pessoas. Na verdade, um telemóvel não é realmente um telefone, mas um aparelho de rádio que funciona de um modo análogo a um rádio amador, ou um CB portátil. A grande diferença está no facto de a banda CB usar apenas uma frequência para falar e para ouvir, o que leva a que quando está alguém a falar o outro lado só pode ouvir e vice-versa. Um telemóvel utiliza duas frequências diferentes: uma para falar e outra para ouvir, permitindo uma conversa normal. Um rádio CB tem 40 canais, um telemóvel comunica através de milhares. No entanto, como os telemóveis funcionam num sistema de células, e um rádio CB transmite directamente para outro aparelho, o rádio tem de ser muito mais forte, apesar de ter um alcance de pouco mais de seis quilómetros.

 

Antes da invenção das células, as pessoas usavam radiotelefones que transmitiam para uma antena central em cada cidade com talvez 25 canais disponíveis. Uma antena isolada desta maneira exigia um transmissor potente, o suficiente para transmitir a 60 ou 80 quilómetros. Tudo isto significava que nem toda a gente podia usar radiotelefones: não só era caro como simplesmente não havia frequências suficientes.

 

Nas décadas de 70 e 80 foi inventado o sistema de células. Alguém se lembrou, um dia, que as cidades poderiam ser divididas em espaços mais reduzidos, círculos de transmissão chamados células, o que permitia o uso extensivo das frequências em todas as cidades, sem problemas, através da re-utilização.

Como é que isto acontece? A operadora reparte a área em vários espaços, em várias células, normalmente hexagonais, como num jogo de mesa, criando uma imensa grelha de hexágonos. Em cada célula existe uma estação transmissora, tipicamente, uma antena simples. Cada célula consegue utilizar várias dezenas de canais, o que significa a possibilidade de várias dezenas de pessoas estarem a comunicar ao mesmo tempo em cada célula. Quando uma pessoa se movimenta de uma célula para outra, passa a utilizar a frequência da nova célula, deixando-a livre na célula anterior para ser usada por outra pessoa.

Como as distâncias de transmissão não são muito grandes, os telemóveis podem transmitir com pouca energia, logo, com pequenas baterias que permitem um tamanho e um peso reduzido. São portanto, as células, que tornam possíveis os telemóveis como os conhecemos hoje. Daí a expressão: telefones celulares.

 

Quando uma operadora recebe uma chamada, tentará encontrar o telemóvel ligado a que se destina. Antes do roaming, a operadora chamaria o telefone através de um sinal maciço para todas as células, da região que opera, até encontrar o telefone e diz então ao telemóvel e à estação da célula em que frequência operar. À medida que o telemóvel se aproximar do limite da célula, a estação apercebe-se que o sinal se está a tornar mais fraco, enquanto que a estação da célula seguinte descobre o sinal a tornar-se mais forte. Por fim, o telemóvel recebe a ordem de passar da frequência da primeira célula para outra frequência na célula seguinte. A esta operação chama-se: o handoff.

 

Nos sistemas modernos, o telemóvel recebe uma Identificação do Sistema da operadora quando é ligado. Se, nesta altura, o telemóvel detectar que a Identificação do Sistema não é a da sua operadora, é porque está em roaming, ou seja, está a usar os serviços emprestados de outra operadora, um sistema que permite usar o mesmo telemóvel em diferentes países. 

Na altura em que é ligado, o telemóvel também transmite um pedido de registo. A partir daí, a rede manterá o contacto e terá sempre presente em que célula está o telemóvel e não terá problemas em encontrá-lo em caso de receber uma chamada. À medida que o telemóvel passa de uma célula para outra, a rede fará um re-registo. Se o telemóvel descobrir que não está registado, é porque está fora do alcance da rede e dirá que «Não tem rede».

 

O sistema analógico tem a tendência para o congestionamento. Apesar de várias dezenas de pessoas poderem partilhar a mesma célula, haveria sempre um limite para o número de pessoas, uma vez que há um número limite de frequências.

Os telemóveis digitais, apesar de usarem a mesma tecnologia rádio já explicada, convertem a voz em códigos digitais de 1s e 0s e comprimem-na, de tal maneira que cada telefonema ocupa 3 a 10 vezes menos espaço do que um telefonema analógico, para além do que permite uma maior manipulação de dados para os encaixar em espaços adequados, o que aumenta drasticamente as capacidades dos sistemas.

 

No futuro próximo, surgirão os telemóveis com transmissão de impulsos. Enquanto que os telemóveis de 1ªGeração (Analógicos) e de 2ª Geração (Digitais) transmitem através de um fluxo contínuo de ondas de rádio, os telemóveis do futuro transmitirão em minúsculos ciclos de informação. Com esta tecnologia, os telemóveis operam como se transmitissem em Código de Morse a alta velocidade, em que cada ciclo corresponde a um traço ou um ponto e em que a velocidade corresponde a 40 milhões de traços e pontos por segundo.

Desta maneira, os telemóveis conseguirão transmitir enormes quantidades de informação usando pouca energia para obter melhor qualidade de transmissão. Os telemóveis modulares assumem um fluxo constante de informação, de modo que o sinal tem que se sobrepor ao ruído, exigindo mais energia. Com transmissão de impulsos, o sistema pode ignorar a existência do ruído e, logo, usar menos energia, além do que cria uma facilidade de manipulação de sinais que torna quase inesgotável o espaço de transmissão, pois as antenas não interferem umas com as outras, podendo ignorar os sinais umas das outras como ruído.

 

Os telemóveis são dos aparelhos mais complexos e sofisticados que encontramos no dia-a-dia. Para comprimir e descomprimir sinais digitais codificados, têm de processar milhões de cálculos por segundo. No entanto, como máquina, são compostos apenas de alguns componentes. São estes:

  • um microfone microscópico;
  • um altifalante;
  • um mostrador de cristais ou plasma;
  • um teclado;
  • uma antena;
  • uma bateria;
  • e uma placa de circuitos.

O telemóvel tem um microprocessador que processa cálculos a grande velocidade, chamado um DSP, ou «Digital Signal Processor» (Processador Digital de Sinais). Este processador fará toda a compressão e descompressão dos dados à velocidade de 40 MIPS (Milhões de Instruções Por Segundo). O microprocessador trata de todas as tarefas do teclado e do mostrador, lida com os comandos e controla os sinais da estação de base, para além de coordenar as restantes funções.

O mais inacreditável de tudo isto é que, há 30 anos, seria necessário um prédio de vários andares para receber aquilo que hoje seguramos na palma da mão.

 

Os telemóveis são aparelhos sofisticados que padecem de vários problemas, alguns são:

  • corrosão interna de alguns componentes por humidade excessiva ou telemóvel molhado;
  • calor extremo, num carro, por exemplo, pode danificar a bateria ou os componentes electrónicos;
  • frio extremo pode causar a perda momentânea do mostrador;
  • clonagem;
  • etc.

 

A clonagem ocorre quando os impulsos de identificação do telemóvel são colhidos por um scanner alheio. Os códigos de identificação assim colhidos podem então ser usados para fazer chamadas que são contadas na conta do telemóvel original.