El teléfono móvil, ciencia ficción en la palma de la mano

Ignacio Mártil

Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

Pocos dispositivos han transformado los hábitos de vida cotidiana como lo ha hecho el teléfono móvil en la última década. Además de realizar la operación para la que inicialmente fueron concebidos, es decir, hacer llamadas de teléfono, con la tecnología inalámbrica actual se puede navegar por Internet, enviar y recibir correo electrónico, jugar a juegos de vídeo, realizar fotos con excelentes cámaras digitales que van incorporadas en casi todos ellos, efectuar cálculos, localizar una posición mediante GPS, escuchar música, etc. Todas estas operaciones se realizan con un dispositivo que pesa poca más de 100 gr., cabe en la palma de la mano y cuesta entre 100 y 800 euros, dependiendo de sus prestaciones.

¿Cómo ha sido posible llegar a este grado de desarrollo tan asombroso?

Un sistema de telefonía móvil consta de dos partes: el teléfono o terminal y la red de comunicaciones que permite la interconexión entre ellos. En este artículo repasaré brevemente la historia de esta tecnología, describiré el propio teléfono, cómo es su estructura interna, cuáles son sus propiedades esenciales y finalizaré con la situación actual del mercado de la telefonía móvil. Posteriormente, en otro artículo, analizaré el funcionamiento de las redes de telefonía móvil.

1. Una breve historia de la telefonía móvil

Desde el punto de vista histórico, la tecnología móvil es muy reciente, ya que el primer teléfono que puede calificarse de móvil se fabricó durante la Segunda Guerra Mundial, cuando el ejército de los EEUU resolvió el problema de las comunicaciones a distancia sin hilos mediante el equipo Handie Talkie H12-16. Estos equipos se emplearon también para comunicaciones civiles a finales de los años 40, comercializados por la Bell Telephone, aunque de móviles tenían únicamente el nombre, ya que eran enormes y pesados por lo que su uso estaba prácticamente limitado para llevarlos en automóviles.

El primer teléfono móvil propiamente dicho es del año 1984, cuando Motorola presentó oficialmente el DynaTAC 8000X. El teléfono pesaba cerca de 1 kg, tenía un tamaño de 33 x 4,5 x 9 centímetros y su batería duraba ocho horas en espera o una hora de comunicación. El tiempo de recarga de la batería era de 10 horas y costaba 4.000 $ de 1984 (~10.000 € de 2016). A pesar del coste tan elevado, se vendieron cerca de 300.000 unidades en menos de un año.

Motorola Dyna TAC 8000x, con su diseñador, Martin Cooper.

Durante los años 90, la tecnología evolucionó muy rápidamente y en poco tiempo los teléfonos móviles aumentaron espectacularmente sus prestaciones, al mismo tiempo que se redujo su tamaño y peso. De esos años es uno de los móviles más célebres, también de Motorola, el Micro TAC, que incorporó un diseño innovador, mediante el cual el altavoz se recogía sobre el teclado.

Entre finales de los años 90 y el comienzo del siglo XXI, el dominio del mercado correspondió al fabricante finlandés Nokia, que llegó casi a monopolizar el mercado de los móviles baratos y de reducido tamaño durante más de una década. Uno de sus productos más populares y vendidos fue el Nokia 3210, que se muestra en la siguiente figura junto con el Motorola Micro TAC y el primer iPhone:

Izquierda: Motorola Micro TAC, el dominador de la telefonía móvil de los años 90. Centro: Nokia 3210. Derecha: el primer iPhone

Simultáneamente al éxito arrollador de Nokia, aparecieron en el mercado una multitud de nuevos fabricantes: Blackberry, Samsung, Sony Ericsson, HTC, Alcatel, LG, etc.

La auténtica novedad del sector llegó el 9 de enero de 2007, hace ahora diez años, cuando Steve Jobs presentó el iPhone, un terminal que revolucionó por completo la industria de las telecomunicaciones, inaugurando la era de los teléfonos inteligentes (smartphones) [1]. El dispositivo contaba con una pantalla táctil de 3,5 pulgadas que cubría todo el frontal del terminal, diseño que ha inspirado la práctica totalidad de los modelos posteriores y que ha llegado hasta nuestros días, ya que casi todos los teléfonos móviles que se comercializan en la actualidad reproducen la idea del iPhone original. Este es el vídeo (en inglés, con subtítulos en castellano, que hay que activar) de la presentación que hizo Steve Jobs el 9 de enero de 2007:

Con diez años de perspectiva, quizás lo más notable del iPhone es el hecho de que el modelo original era conceptualmente perfecto. Los automóviles tuvieron que evolucionar durante casi 40 años hasta que se fabricaron en la configuración que conocemos hoy. En su primer intento, Apple logró encontrar la encarnación perfecta del smartphone moderno, la forma estándar del teléfono inteligente tal y como la conocemos hoy en día. La llegada del primer iPhone marcó una frontera nítida: en la actualidad, no es sólo que casi todos los adultos en el mundo desarrollado tengan un teléfono inteligente en el bolsillo; es que en la actualidad, casi todos los adultos en el mundo desarrollado tienen un ordenador personal en el bolsillo.

La llegada de los smartphones supuso la práctica desaparición de los dominadores del mercado de los años anteriores: Motorola fue adquirida por el fabricante asiático Lenovo, Blackberry prácticamente ha dejado de existir, Nokia continúa sin levantar cabeza, etc.

Los smartphones, dispositivos táctiles con la pantalla ocupando todo el frontal, han revertido la tendencia en la reducción del tamaño, debido a que incorporan pantallas que los hacen parecer ordenadores en miniatura, tal y como muestra la siguiente figura:

Evolución del tamaño de los teléfonos móviles desde la aparición del Dyna TAC 8000x, hasta nuestros días

2. Dentro de un teléfono móvil

Un teléfono móvil incorpora en su reducido espacio un altavoz compacto, un micrófono, un teclado, una pantalla de visualización, una antena (que en los móviles actuales ya no se ve) y una placa base que incorpora numerosos circuitos integrados, microprocesadores que hacen de cada teléfono un ordenador en miniatura. Cuando se conecta a una red inalámbrica, este conjunto compacto de tecnologías permite hacer llamadas telefónicas o intercambiar datos con otros teléfonos y ordenadores de todo el mundo. Los componentes funcionan con un consumo de energía eléctrica mínimo, de manera tan eficiente que una minúscula batería puede alimentar el teléfono durante 24-72 horas, en promedio.

De todos esos componentes, el que hace posible obtener las prestaciones tan asombrosas que tiene es la placa base, donde se insertan los microprocesadores que hacen posible realizar todas las funciones señaladas. Con toda seguridad, el gran número de circuitos integrados incorporados en un espacio tan reducido es el principal avance tecnológico que incorpora el teléfono móvil. En la imagen siguiente se puede ver el anverso y el reverso de la placa base de uno de los móviles de mayor éxito comercial en el mundo, desde que se presentó en el mercado en marzo de 2013: el Samsung Galaxy S4. Los dispositivos posteriores a este modelo disponen de procesadores más rápidos y con mayor capacidad, pero la estructura y disposición de componentes es muy similar a la mostrada en la imagen:

Imagen del anverso (superior) y el reverso (inferior) de la placa base de un teléfono Samsung Galaxy S4. Los cuadrados rebordeados en diferentes colores son los distintos microprocesadores (circuitos integrados) que incorpora. En la parte izquierda de la imagen se identifica el fabricante de cada microprocesador y la función que desempeñan. Fuente:

El corazón del teléfono móvil son los circuitos integrados que hacen posible realizar todas y cada una de las funciones descritas en el párrafo anterior; entre ellos destaca el procesador (Samsung Eynos 5410), que es la unidad de control del dispositivo, lo que en los ordenadores portátiles y de sobremesa se denomina la CPU (Control Process Unit), se aprecian también los chips de memoria, los dispositivos que controlan las señales de audio y vídeo, etc. Todos y cada uno de esos chips son circuitos integrados que incorporan en su interior cientos e incluso miles de millones de transistores, fabricados mediante las tecnologías microelectrónicas que se usan para la fabricación de los microprocesadores de los ordenadores personales, de la tecnología aeronáutica o de defensa.

La tecnología de los teléfonos móviles constituye hoy en día el principal impulsor de la industria electrónica, papel que desempeñó en otros tiempos la industria militar con sus sistemas de armas tales como radar, misiles, sistemas de visión nocturna, etc.

Uno de los aspectos singulares que llama la atención de la imagen anterior es que en un mismo teléfono están incluidos chips de marcas que rivalizan en el mercado mundial: Samsung e Intel compiten en el mercado de los circuitos integrados (Intel es el primer fabricante, Samsung el segundo), lo cual pone de relieve una característica de esta industria: la rivalidad entre marcas, unida a la colaboración en determinadas áreas tecnológicas.

Asombra que tal concentración de alta tecnología tenga unos precios más o menos asequibles, lo que se debe a la gigantesca economía de escala que genera la industria de la telefonía móvil. El año pasado 2016, las diez primeras empresas del sector facturaron por valor de más de 1.200 millones de euros.

3. La industria del teléfono móvil en la actualidad

El mercado del teléfono móvil está dominado por dos grandes fabricantes: Apple y Samsung, seguidos cada vez más de cerca por fabricantes chinos como Huawei, Lenovo y Xiaomi. El futuro de una tecnología que evoluciona tan rápidamente es imprevisible. Ya están en el mercado los teléfonos con protocolo de comunicaciones 4G y la tecnología 5G estará en el mercado en muy pocos años. La tabla muestra como fue el reparto de la “tarta” del mercado mundial en 2015:

Cuota de mercado de los diez primeros fabricantes de teléfonos móviles en 2015. Lenovo adquirió Motorola a principios de 2014 a su anterior propietario, Google. TCL-Alcatel fue creada en agosto de 2004 como una alianza comercial (joint venture) entre Alcatel-Lucent de Francia y TCL Mobile Limited de China.

La evolución de la tecnología microelectrónica ha sido vertiginosa en las tres últimas décadas. Lo que a comienzos de los años 80 era una curiosidad tecnológica, con un futuro más que incierto, se ha convertido en una realidad que ha modificado nuestros hábitos de vida cotidiana. Al finales de 2016, se estimaba que en el mundo había ya tantos móviles como habitantes tiene el planeta, con un número de smartphones cercano a los 4.000 millones de unidades y las previsiones para 2020 sitúan la cifra de líneas móviles cerca de los 9.000 millones. En la práctica totalidad el planeta, el teléfono móvil se ha convertido en un objeto de uso cotidiano, tan presente como el automóvil e incluso más.

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[1] En el acto de presentación del iPhone, el día 9 de enero de 2007, Steve Jobs pronunció estas palabras: “Así que, tres cosas: un iPod de pantalla ancha con controles táctiles, un revolucionario teléfono móvil y un innovador dispositivo de comunicaciones por Internet. Un iPod, un teléfono y un comunicador de Internet. Un iPod, un teléfono ¿lo tienen? Estos no son tres dispositivos separados, ¡este es un único dispositivo!, y lo llamamos iPhone"