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Sistemas Operativos para Móviles

 Sistemas Operativos para móviles

    Cuando nacieron los teléfonos móviles, y en los años posteriores, el sistema operativo ha sigo casi siempre propietario (desarrollado por la misma marca que fabricaba el móvil), aunque Nokia junto con otras marcas se volcaron en la utilización del sistema operativo Symbian desde 2003. En 2002, se lanza al mercado PocketPc 2002 que es el precursor de Windows Phone, basado en Windows CE que se utiliza en pdas y smartphones.

Android

Android es un sistema operativo móvil basado en Linux, que junto con aplicaciones middleware(software que asiste a una aplicación para interactuar o comunicarse con otras aplicaciones) está enfocado para ser utilizado en dispositivos móviles como cmartphones, tabletas, Google TV y otros dispositivos. Este sistema maneja aplicaciones como Google Play (que es la tienda oficial de aplicaciones Android).

Fue desarrollado inicialmente por Android Inc., una firma comprada por Google en 2005. Pero en realidad es el principal producto de la Open Handset Alliance, un conglomerado de fabricantes y desarrolladores de hardware, software y operadores de servicios. Las unidades vendidas de smartphones con Android se ubican en el primer puesto en los Estados Unidos, en el segundo y tercer trimestres de 2010, con una cuota de mercado de 43,6% en el tercer trimestre. A nivel mundial alcanzó una cuota de mercado del 50,9% durante el cuarto trimestre de 2011, más del doble que el segundo sistema operativo (iOS de Apple, Inc.) con más cuota.

iOS

iOS (anteriormente denominado iPhone OS) es un sistema operativo móvil de Apple. Fue originalmente desarrollado para el smartphone iPhone, siendo después usado en dispositivos como el iPod Touch, iPad y el Apple TV.

Apple, Inc. no permite la instalación de iOS en hardware de terceros. Tenía el 26% de cuota de mercado de sistemas operativos móviles vendidos en el último cuatrimestre de 2010, detrás de Google Android y Nokia Symbian. En mayo de 2010 en los Estados Unidos, tenía el 59% de consumo en datos móviles (incluyendo el iPod Touch y el iPad).

La interfaz de usuario de iOS está basada en el concepto de manipulación directa, usando gestos multitáctiles (multitouch). Los elementos de control son deslizadores, interruptores y botones. La respuesta a las órdenes del usuario es inmediata y provee de una interfaz fluida. La interacción con el sistema operativo incluye gestos como deslices, toques, pellizcos, los cuales tienen definiciones diferentes dependiendo del contexto de la interfaz. Se utilizan acelerometros internos para hacer que algunas aplicaciones respondan al sacudir el dispositivo (por ejemplo, para el comando deshacer) o rotarlo en tres dimensiones (un resultado común es cambiarlo de modo vertical a apaisado u horizontal).

Symbian OS

Symbian es un sistema operativo que fue producto de la alianza de varias empresas de telefonia móvil, entre las  que se encuentran: Nokia, Sony Ericsson, Psion, Samsung, Siemens, Arima, Benq, Fujitsu, Lenovo, LG, Motorola, Mitsubishi Electric, Panasonic, Sharp, etc. Sus orígenes provienen de su antepasado EPOC32, utilizado en PDA’s y Handhelds de PSION.

El objetivo de Symbian fue crear un sistema operativo para terminales móviles que pudiera competir con el de Palm o el Windows Mobile 6.X de Microsoft y ahora con el SO Android de Google Inc. , el iOS de Apple Inc. y BlackBerry OS de RIM.

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Descargas

    HISTORIA Y ORGANIZACIÓN DEL COMPUTADOR

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Sensores y piezas en smartphones

 Sensores y piezas 

 Bluetooth

A-GPS: el GPS de los smartphones

Acelerometros

Giroscopios

Compás o brújula digital

Sensor de luz

Sensor de proximidad.

NFC.

Cámaras.

Bluetooth

Bluetooth:

es una especificación industrial para redes inalámbricas de área personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM(Bandas ISM(Industrial, Scientific and Medical) son bandas reservadas internacionalmente para uso no comercial) en los 2,4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son:

Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.

Eliminar los cables y conectores entre éstos.

Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.

Los dispositivos que con mayor frecuencia utilizan esta tecnología pertenecen a sectores de las telecomunicaciones y la informática personal, como PDA, teléfonos móviles, computadoras portátiles, ordenadores personales, impresoras o cámaras digitales.

El nombre procede del rey danés y noruego Harald Blåtand, cuya traducción al inglés es Harald Bluetooth, conocido por unificar las tribus noruegas, suecas y danesas y por convertirlos al cristianismo. La idea de este nombre fue propuesto por Jim Kardach que desarrolló un sistema que permitiría a los teléfonos móviles comunicarse con los ordenadores y unificar la comunicación de los sistemas digitales.

El logo de Bluetooth son las runas(la letras llamadas runas se emplearon para escribir en las lenguas germánicas ) de las iniciales del nombre y el apellido. La Hagall y la Berkana.

Especificaciones Bluetooth y novedades.

La utilidad Bluetooth fue desarrollada como un reemplazo del cable en 1994 por Jaap Haartsen y Mattisson Sven, que estaban trabajando para Ericsson en Lund, Suecia. La utilidad se basa en la tecnología de saltos de frecuencia de amplio espectro.

Las prestaciones fueron publicadas por el Bluetooth Special Interest Group (SIG). El SIG las anunció formalmente el 20 de mayo de 1998. Hoy cuenta con una membresía de más de 14.000 empresas en todo el mundo. Fue creado por Ericsson, IBM, Intel, Toshiba y Nokia, y posteriormente se sumaron muchas otras compañías.

Todas las versiones de los estándares de Bluetooth están diseñadas para la compatibilidad hacia abajo, que permite que el último estándar cubra todas las versiones anteriores.

SIG (El grupo de interés especial de Bluetooth) es una asociación privada sin ánimo de lucro con sede en Bellevue, Washington que, a fecha de septiembre de 2007, estaba formado por más de 9000 compañías de telecomunicaciones, informática, automovilismo, música, textil, automatización industrial y tecnologías de red. Los miembros del SIG dirigen el desarrollo de la tecnología inalámbrica Bluetooth, además de implementar y comercializar la tecnología en sus productos. El Bluetooth SIG por sí mismo no fabrica ni vende dispositivos Bluetooth.

Bluetooth v1.0 y v1.0b

Las versiones 1.0 y 1.0b tuvieron muchos problemas, y los fabricantes tenían dificultades para hacer que sus productos la soportaran. Las versiones 1.0 y 1.0b incluyen en hardware de forma obligatoria la dirección del dispositivo Bluetooth (BD_ADDR) en la transmisión (el anonimato se hace imposible a nivel de protocolo), lo que fue un gran revés para algunos servicios previstos para su uso en entornos Bluetooth.

Bluetooth v1.1

Ratificado como estándar IEEE 802.15.1-2002

Muchos errores en las especificaciones 1.0b se corrigieron.

Añadido soporte para canales no cifrados.

Indicador de señal recibida (RSSI).

Bluetooth v1.2

Esta versión es compatible con USB 1.1 y las principales mejoras son las siguientes:

Una conexión más rápida y Discovery (detección de otros dispositivos bluetooth).

Salto de frecuencia adaptable de espectro ampliado (AFH), que mejora la resistencia a las interferencias de radio frecuencia, evitando el uso de las frecuencias de lleno en la secuencia de saltos.

Mayor velocidad de transmisión en la práctica, de hasta 721 kbit/s, que en v1.1.

Conexiones Sincrónicas extendidas (ESCO), que mejoran la calidad de la voz de los enlaces de audio al permitir la retransmisión de paquetes corruptos, y, opcionalmente, puede aumentar la latencia de audio para proporcionar un mejor soporte para la transferencia de datos simultánea.

Host Controller Interface (HCI) el apoyo a tres hilos UART.

Ratificado como estándar IEEE 802.15.1-2005

Introdujo el control de flujo y los modos de retransmisión de L2CAP.

Bluetooth v2.0 + EDR

Esta versión de la especificación principal Bluetooth fue lanzada en 2004 y es compatible con la versión anterior 1.2. La principal diferencia es la introducción de una velocidad de datos mejorada (EDR “Enhanced Data Rate” “mayor velocidad de transmisión de datos”) para acelerar la transferencia de datos. La tasa nominal de EDR es de 3 Mbit/s, aunque la tasa de transferencia de datos práctica es de 2,1 Mbit/s. EDR utiliza una combinación de GFSK y Phase Shift Keying modulación (PSK) con dos variantes, π/4-DQPSK y 8DPSK. EDR puede proporcionar un menor consumo de energía a través de un ciclo de trabajo reducido.

La especificación se publica como “Bluetooth v2.0 + EDR”, lo que implica que EDR es una característica opcional. Aparte de EDR, hay otras pequeñas mejoras en la especificación 2.0, y los productos pueden reclamar el cumplimiento de la norma “Bluetooth v2.0″ sin que se cumpla la mayor velocidad en transferencia de datos. Un dispositivo comercial puede ser etiquetado como “Bluetooth v2.0 sin EDR” en su ficha técnica.

Bluetooth v2.1 + EDR

La especificación Bluetooth Core Version 2.1 + EDR es totalmente compatible con 1.2, y fue adoptada por el Bluetooth SIG ( Bluetooth Special Interest Group) el 26 de julio de 2007.

La función más importante que incluye la 2.1 es Secure Simple Pairing (SSP): se mejora la experiencia de emparejamiento de dispositivos Bluetooth, y aumenta la seguridad.

2.1 permite a otras mejoras, incluida la “respuesta amplia investigación” (EIR), que proporciona más información durante el procedimiento de investigación para permitir un mejor filtrado de los dispositivos antes de la conexión, y “sniff subrating”, lo que reduce el consumo de energía en modo de bajo consumo.

Bluetooth v3.0 + HS

La versión 3.0 + HS de el Bluetooth Core Specification fue aprobado por el Bluetooth SIG el 21 de abril de 2009. Bluetooth 3.0 + HS soporta velocidades de transferencia de datos teórica de hasta 24 Mbit/s, aunque no a través del enlace Bluetooth propiamente dicho. La conexión Bluetooth nativa se utiliza para la negociación y el establecimiento mientras que el tráfico de datos de alta velocidad se realiza mediante un enlace 802.11. Su principal novedad es AMP (como alternativa MAC/PHY), la adición de 802,11 como transporte de alta velocidad.

Estaban inicialmente previstas dos tecnologías para incorporar en AMP:. 802.11 y UWB, pero finalmente UWB no se encuentra en la especificación.

La incorporación de la transmisión a alta velocidad no es obligatoria en la especificación y por lo tanto, los dispositivos marcados con “+ HS” incorporan el enlace 802.11 de alta velocidad de transferencia de datos. Un dispositivo Bluetooth 3.0, sin el sufijo “+ HS” no soportará la alta velocidad, y sólo admite una característica introducida en Bluetooth 3.0 + HS (o en CSA1).

Alternativa MAC / PHY: permite el uso de alternativas MAC y PHY para el transporte de datos de perfil Bluetooth. La frecuencia Bluetooth se usa para la detección de dispositivos, la conexión inicial y la configuración del perfil, sin embargo, cuando deben enviarse grandes cantidades de datos, se utiliza PHY MAC 802.11 (por lo general asociados con Wi-Fi) para transportar los datos. Esto significa que el modo de bajo consumo de la conexión Bluetooth se utiliza cuando el sistema está inactivo, y la radio 802.11 cuando se necesitan enviar grandes cantidades de datos.

Unicast datos sin conexión: permite datos de servicio para ser enviados sin el establecimiento de un canal L2CAP explícito. Está diseñado para su uso en aplicaciones que requieren baja latencia entre la acción del usuario y reconexión/transmisión de datos. Esto sólo es adecuado para pequeñas cantidades de datos.

Control de energía mejorada: actualizaciones de la función de control de potencia para quitar el control de potencia de bucle abierto, y también para aclarar las ambigüedades de control de potencia introducida por los esquemas de modulación nuevos añadidos para EDR. Control de potencia mejorada elimina las ambigüedades mediante la especificación de la conducta que se espera. Además, también le añade control de potencia en bucle cerrado, es decir, RSSI filtrado puede comenzar como se recibe la respuesta. Además, un “ir directamente a la máxima potencia” solicitud ha sido introducido. Esto se espera que tratar con el problema de pérdida de enlace auricular observa típicamente cuando un usuario pone su teléfono en un bolsillo en el lado opuesto a los auriculares.

Ultra-Wideband:

La alta velocidad (AMP), característica en Bluetooth v3.0, fue pensado originalmente para UWB, pero la WiMedia Alliance, el órgano responsable del sabor de UWB destinado a Bluetooth, anunciada en marzo de 2009 que fue disolviendo, y en última instancia UWB se omitió en la especificación v3.0 Core.

El 16 de marzo de 2009, la Alianza WiMedia anunció que iba a entrar en acuerdos de transferencia de tecnología para los WiMedia Ultra-Wideband (UWB) especificaciones. WiMedia ha transferido todas las especificaciones actuales y futuros, incluidos el futuro de alta velocidad y las implementaciones de energía optimizado, para el Bluetooth Special Interest Group (SIG), Wireless USB Promoter Group y el Foro de Implementadores USB. Después de la finalización con éxito de la transferencia de tecnología, comercialización y artículos relacionados con administración, la Alianza WiMedia dejará de operar.

En octubre de 2009, el Grupo de Interés Especial Bluetooth suspendió el desarrollo de UWB como parte de la alternativa Bluetooth v3.0 MAC / PHY, + solución HS. Un número pequeño, pero significativo, de los antiguos miembros de WiMedia no tenía y no firmaría los acuerdos necesarios para la transferencia IP. El SIG de Bluetooth está ahora en el proceso de evaluar otras opciones para su plan de trabajo a largo plazo.

Bluetooth v4.0

El SIG de Bluetooth completado en la especificación de Core Bluetooth versión 4.0 y ha sido adoptado hasta el 30 de junio de 2010. Incluye Bluetooth Classic, Bluetooth de alta velocidad y protocolos Bluetooth de baja energía. Bluetooth de alta velocidad está basada en Wi-Fi y Bluetooth Classic se compone de protocolos Bluetooth heredados.

Bluetooth energía baja (BLE – Bluetooth Low Energy), anteriormente conocido como Wibree, es un subconjunto de funcionalidades de Bluetooth v4.0 con una pila de protocolo totalmente nueva para una rápida acumulación de enlaces simples.

Como una alternativa a los protocolos estándar Bluetooth que se introdujeron en Bluetooth v1.0 a v3.0, que está dirigido a aplicaciones de muy baja potencia corriendo una pila de botón. Los diseños de chips permiten dos tipos de implementación, de modo dual, las versiones anteriores de modo único y mejorada. Los nombres provisionales Wibree y Bluetooth ULP (Ultra Low Power) fueron abandonados y el nombre BLE se utilizó durante un tiempo. A finales de 2011, los nuevos logotipos “Bluetooth inteligente Ready” para hosts y “Bluetooth inteligentes” para los sensores se presentó como la cara pública de la general-BLE.

En una implementación de un solo modo de la pila de protocolo de energía se lleva a cabo únicamente bajo. RSE, Nordic Semiconductor y Texas Instruments han publicado soluciones Bluetooth en modo de baja energía.

En una aplicación de modo dual, la funcionalidad Bluetooth de baja energía está integrada en un controlador de Bluetooth Classic existente. En la actualidad (2011-03) las empresas de semiconductores han anunciado la disponibilidad de chips que cumplen el estándar: Atheros, la RSE, Broadcom y Texas Instruments. Las acciones compatibles con la arquitectura existente abarcan toda la la gama Bluetooth clásica y la funcionalidad que resulta en un aumento del costo insignificante en comparación con el Bluetooth Classic.

Reducción de costos de modo único chips, que permiten a los dispositivos altamente integrados y compactos, cuentan con una ligera capa de enlace de proporcionar ultra-bajo funcionamiento de la alimentación el modo de inactividad, el descubrimiento de dispositivo simple y fiable de punto a multipunto de transferencia de datos con tecnología avanzada de ahorro de energía y asegurar conexiones cifradas al costo más bajo posible.

Mejoras generales en la versión 4.0 incluyen los cambios necesarios para facilitar los modos BLE, así el perfil de atributos genéricos (GATT) y de servicios de seguridad Manager (SM) con cifrado AES.

Addendum Core 2 de la especificación fue presentado en diciembre de 2011, que contiene mejoras en la interfaz de controlador de host y audio a la Alta Velocidad (802.11) Protocolo de la capa de Adaptación.

Información técnica:

La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación de máximo 720 kb/s (1 Mbps de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 m (opcionalmente 100 m con repetidores).

La frecuencia de radio con la que trabaja está en el rango de 2,4 a 2,48 GHz con amplio espectro y saltos de frecuencia con posibilidad de transmitir en Full Duplex con un máximo de 1600 saltos/s. Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79 frecuencias con intervalos de 1Mhz; esto permite dar seguridad y robustez.

La potencia de salida para transmitir a una distancia máxima de 10 metros es de 0 dBm (1 mW), mientras que la versión de largo alcance transmite entre 20 y 30 dBm (entre 100 mW y 1 W).

Para lograr alcanzar el objetivo de bajo consumo y bajo costo, se ideó una solución que se puede implementar en un solo chip utilizando circuitos CMOS. De esta manera, se logró crear una solución de 9×9 mm y que consume aproximadamente 97% menos energía que un teléfono celular común.

El protocolo de banda base (canales simples por línea) combina conmutación de circuitos y paquetes. Para asegurar que los paquetes no lleguen fuera de orden, los slots pueden ser reservados por paquetes síncronos, un salto diferente de señal es usado para cada paquete.

Por otro lado, la conmutación de circuitos puede ser asíncrona o síncrona. Tres canales de datos síncronos (voz), o un canal de datos síncrono y uno asíncrono, pueden ser soportados en un solo canal. Cada canal de voz puede soportar una tasa de transferencia de 64 kb/s en cada sentido, la cual es suficientemente adecuada para la transmisión de voz.

Un canal asíncrono puede transmitir como mucho 721 kb/s en una dirección y 56 kb/s en la dirección opuesta, sin embargo, para una conexión síncrona es posible soportar 432,6 kb/s en ambas direcciones si el enlace es simétrico.

En la mayoría de los casos, la cobertura efectiva de un dispositivo de clase 2 se extiende cuando se conecta a un transceptor de clase 1. Esto es así gracias a la mayor sensibilidad y potencia de transmisión del dispositivo de clase 1, es decir, la mayor potencia de transmisión del dispositivo de clase 1 permite que la señal llegue con energía suficiente hasta el de clase 2. Por otra parte la mayor sensibilidad del dispositivo de clase 1 permite recibir la señal del otro pese a ser más débil.

Bluejacking

Bluejacking es el envío de una imagen o un mensaje de un usuario a un usuario desprevenido a través de tecnología inalámbrica Bluetooth. Las aplicaciones más comunes incluyen mensajes cortos (por ejemplo, “You’ve just been bluejacked!”).

Bluejacking no implica la eliminación o modificación de los datos desde el dispositivo. Bluejacking también puede implicar tomar el control de un móvil de forma inalámbrica y llamar a una línea de tarificación adicional, propiedad del operador del móvil maestro.

A-GPS: el GPS en los smartphones.

El SPG o GPS (Global Positioning System: sistema de posicionamiento global) o NAVSTAR-GPS es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona o un vehículo con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión.
El sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta tierra, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra.

Funcionamiento GPS:

Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante “triangulación” (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.

Breve historia del GPS:

En 1957, la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I, que era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler de la señal que transmitía. Debido a este hecho, se comenzó a pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera determinada con precisión.

La armada estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología, para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas de observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967 estuvo disponible, además, para uso comercial.

Las actualizaciones de posición, en ese momento, se encontraban disponibles cada 40 minutos y el observador debía permanecer casi estático para poder obtener la información adecuada.
Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos uno de estos relojes y estando todos sincronizados con base en una referencia de tiempo determinado.

En 1973 se combinaron los programas de la Armada y el de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (este último consistente en una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos usando una señal modulada con un código de PRN (Pseudo-Random Noise: ruido pseudo-aleatorio), en lo que se conoció como Navigation Technology Program (programa de tecnología de navegación), posteriormente renombrado como NAVSTAR GPS.
Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de 1995.

Integración del GPS en telefonía móvil
Actualmente dentro del mercado de la telefonía móvil la tendencia es la de integrar, por parte de los fabricantes, la tecnología GPS dentro de sus dispositivos.
El uso y masificación del GPS está particularmente extendido en los teléfonos móviles smartphone, lo que ha hecho surgir todo un ecosistema de software para este tipo de dispositivos, así como nuevos modelos de negocios que van desde el uso del terminal móvil para la navegación tradicional punto-a-punto, la prestación de los llamados Servicios Basados en la Localización (LBS), hasta aplicaciones que haciendo uso de la realidad aumentada y diversos mapas son capaces de localizar por la calle lo que tengan programado.

Un buen ejemplo del uso del GPS en la telefonía móvil son las aplicaciones que permiten conocer la posición de amigos cercanos sobre un mapa base. Para ello basta con tener la aplicación respectiva para la plataforma deseada (Android, Bada, iOS, WP, Symbian) y permitir ser localizado por otros.

A-GPS o aGPS fue desarrollado e introducido para mejorar el funcionamiento del sistema. El acrónimo A-GPS deriva de los términos ingleses Assisted Global Positioning System, es decir, GPS asistido, y se suele usar en teléfonos y dispositivos móviles. El desarrollo de A-GPS fue acelerado por requerimiento del servicio de emergencias E911 (similar al 112 europeo) de la FCC estadounidense, el cual requiere la posición de un teléfono móvil en caso de que realice una llamada de emergencia.

¿Por qué AGPS?

El GPS convencional presenta dificultades a la hora de proporcionar posiciones precisas en condiciones de baja señal. Por ejemplo, cuando el aparato está rodeado de edificios altos (como consecuencia de la recepción de múltiples señales rebotadas) o cuando la señal del satélite se ve atenuada por encontrarnos con obstáculos, dentro de edificios o debajo de árboles.

De todos modos algunos de los nuevos aparatos GPS reciben mejor las señales de poca potencia y funcionan mejor en estas condiciones que aparatos más antiguos y menos sensibles.

Además, la primera vez que los receptores GPS se encienden en tales condiciones, algunos sistemas no asistidos no son capaces de descargar información de los satélites GPS, haciéndolos incapaces de funcionar, triangular o posicionarse hasta que se reciba una señal clara durante al menos un minuto. Este proceso inicial, denominado primer posicionamiento o posicionamiento inicial (del inglés TTFF (Time To First Fix) o tiempo para el primer posicionamiento), suele ser muy largo en general, incluso según las condiciones, de minutos.

Un receptor A-GPS o GPS asistido puede solucionar estos problemas de diversas formas mediante el acceso a un Servidor de Asistencia en línea (modo “on-line”) o fuera de línea (modo “off-line”). Los modos en línea acceden a los datos en tiempo real, por lo que tienen la necesidad de tener una conexión de datos activa con el consiguiente coste de la conexión. Por contra, los sistemas fuera de línea permiten utilizar datos descargados previamente.

Por tanto, algunos dispositivos A-GPS requieren una conexión activa (modo en línea) a una red celular de teléfono (como GSM) para funcionar, mientras que en otros simplemente se hace el posicionamiento más rápido y preciso, pero no se requiere conexión (modo fuera de línea).

 Los dispositivos que funcionan en modo fuera de línea (“off-line”), descargan un fichero mientras tienen acceso a la red (ya sea a través de una conexión de datos GPRS, Ethernet, WIFI, ActiveSync o similar) que se almacena en el dispositivo y puede ser utilizado por éste durante varios días hasta que la información se vuelve obsoleta y se nos avisa de que es preciso actualizar los datos.

En cualquier caso, el sistema de GPS asistido utilizará los datos obtenidos, de una u otra forma, de un servidor externo y lo combinará con la información de la celda o antena de telefonía móvil para conocer la posición y saber qué satélites tiene encima. Todos estos datos de los satélites están almacenados en el servidor externo o en el fichero descargado, y según nuestra posición dada por la red de telefonía, el GPS dispondrá de los datos de unos satélites u otros y completará a los que esté recibiendo a través del receptor convencional de GPS, de manera que la puesta en marcha de la navegación es notablemente más rápida y precisa.

Por tanto:

Cuando trabajamos en modo en línea (“on-line”):

El servidor de asistencia puede hacer saber al teléfono su posición aproximada, conociendo la celda de telefonía móvil por la que se encuentra conectado a la red celular.

El servidor de asistencia recibe la señal de satélite perfectamente, y posee grandes capacidades de cómputo, por lo que puede comparar señales recibidas procedentes del teléfono y determinar una posición precisa para informar al teléfono o a los servicios de emergencia de tal posición.

Puede proveer datos orbitales de los satélites GPS al teléfono, haciéndolo capaz de conectarse a los satélites, cuando de otra manera no podría, y calcular su posición de manera autónoma.

Puede tener mejor conocimiento de las condiciones ionosféricas y otros errores que podrían afectar la señal GPS que el teléfono, dotándolo de un cálculo más preciso de su posición. 

(Wide Area Augmentation System)

Como beneficio adicional, puede reducirse tanto la utilización de CPU como la cantidad de líneas de código que se necesiten calcular por parte del teléfono, ya que muchos procesos se realizan en el servidor de asistencia (no es una gran cantidad de procesamiento para un receptor GPS básico – muchos de los primeros receptores GPS corrían sobre Intel 80386 a 16 Mhz o hardware similar).

Cuando trabajamos en modo fuera de línea (“off-line”):

El teléfono obtiene su posición aproximada conociendo la celda de telefonía móvil por la que se encuentra conectado a la red celular y se la entrega al sistema integrado en el dispositivo.

El GPS asistido, que habrá obtenido previamente del servidor de asistencia los datos, determina qué satélites tenemos encima y obtiene la posición completando los datos parciales que recibe el receptor GPS convencional.

Algunos sistemas funcionan tanto en un modo como en otro (dependiendo de si tenemos activa una conexión de datos o no), resultando muy versátiles.

Giroscopios

El giróscopo o giroscopio es un dispositivo mecánico formado esencialmente por un cuerpo con simetría de rotación que gira alrededor de su eje de simetría. Cuando se somete el giróscopo a un momento de fuerza que tiende a cambiar la orientación del eje de rotación su comportamiento es aparentemente paradójico ya que el eje de rotación, en lugar de cambiar de dirección como lo haría un cuerpo que no girase, cambia de orientación en una dirección perpendicular a la dirección «intuitiva».

Historia del giroscopio

El giróscopo fue inventado en 1852 por Léon Foucault, quien también le dio el nombre. Montó una masa rotatoria en un soporte de Cardano para un experimento de demostración de la rotación de la Tierra. Foucault también se dio cuenta de que su aparato podía servir para indicar el Norte. En efecto, si se impiden ciertos movimientos del soporte del giróscopo, éste se alinea con el meridiano. Esto permitió la invención del girocompás.

Los giróscopos se han utilizado en girocompases y giropilotos.

Los giróscopos también se han utilizado para disminuir el balanceo de navíos, para estabilizar plataformas de tiro y para estabilizar plataformas inerciales sobre las cuales están fijados captadores de aceleración para la navegación inercial en aviones y misiles construidos antes de la aparición del GPS.

El efecto giroscópico es la base del funcionamiento de los juguetes trompo o peonza y dynabee(aparato terapéutico para la muñeca).

A partir de aquí, se desarrollaron giróscopos electrónicos, a los cuales se les conoce también con otros nombres como piezoeléctricos o capacitivos dependiendo de su efecto. En ellos vamos a centrar la atención en esta segunda parte.

Lo primero que hay que decir, es que estos giróscopos se basan en el principio de Coriolis. Básicamente, lo que dice este principio es que si un cuerpo está girando (un tiovivo) y nosotros estamos en el centro queriendo salir al exterior en línea recta, tendremos que ir hacia adelante y al mismo tiempo de forma lateral para contrarrestar esta rotación. Además, cuanto más cerca del exterior estemos, mayor deberá ser esta velocidad lateral; es como si tuviéramos una fuerza que nos hace “acelerar” la marcha; y la expresión de Coriolis permite relacionar las variables que intervienen para calcular unas a partir de otras.

Los giróscopos se basan en esto, y calculan sus parámetros basándose en esta relación, para traducir luego esos resultados en una señal de salida válida (un voltaje).

Vamos a explicar en qué se basan interiormente:

El Giróscopo Piezoeléctrico

Se basa en la utilización de un cristal que oscila. Esta oscilación surge cuando actúa sobre él una aceleración que hace que los elementos que lo soportan (piezoeléctricos) se deformen y por lo tanto varíe su resistencia eléctrica.

Estos cambios de resistencia son medibles y permiten saber el valor de la fuerza que ha actuado y también la aceleración (relacionandolas mediante Coriolis).

El Giróscopo Capacitivo

Está compuesto por dos partes: una móvil que realiza un movimiento de vibración entrante/saliente con respecto al eje de rotación del giróscopo y otra fija, perpendicular a este movimiento. Estas dos partes forman una estructura capacitiva que puede almacenar una carga eléctrica (como un condensador).

Los sensores de velocidad angular o giroscopios detectan el giro en un eje. Aunque en un principio eran dispositivo mecánicos, han sido sustituidos por los piezoeléctricos o los ópticos, de los cuales, los láser son los que ofrecen la mayor precisión, y que por tanto son empleados en aplicaciones de mayor responsabilidad, como en aviación.

Una de las características más importantes a tener en cuenta en este tipo de dispositivos es la deriva, dado que con el paso del tiempo pueden falsear enormemente la medida, haciéndola inservible.

Giroscopio electrónico

Los giroscopios electrónicos son dispositivos de estado sólido basados en la aceleración de Coriollis. En ellos, un material piezoeléctrico se hace oscilar a la frecuencia de resonancia, de modo que al girar, la fuerza de Coriollis (proporcional a la velocidad angular) provoca la aparición de una diferencia de potencial debida a la desviación del prisma, permitiendo la medida de la velocidad de rotación.

Giróscopos MEMS (Micro Electric-Mechanical System)

Al igual que los piezoeléctricos, se basan en la vibración pero utilizando materiales a nivel molecular. Con esta tecnología lo que se permite es integrar en un chip de silicio pequeñas partes tridimensionales e incluso móviles. Lo que miden son variaciones en las vibraciones (que deberían ser estables) y también utilizan Coriolis para calcular sus variables.

Dado que analizan vibraciones, es por lo que necesitan que el aeromodelo no les transmita más vibraciones, por lo que normalmente se suelen fijar utilizando una almohadilla que amortigüe.

Apple fue la primera que introdujo un giroscopio en un móvil con el iPhone 4. Después le siguieron los smarthphones Android de gama alta, y ahora son muchos fabricantes los que lo incorporan, sobre todo en gama alta-media.

Compás o brújula digital

La brújula es un instrumento que sirve de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. Por medio de una aguja imantada esta es capaz de señalas el Norte magnético, que es diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre.

Hay dos tipos ampliamente utilizados y radicalmente diferentes de brújula. La brújula magnética contiene un imán que interactúa con el campo magnético de la tierra y se alinea para que apunte a los polos magnéticos .

El girocompás (a veces escrito con un guión, o como una palabra) contiene una rueda que gira rápidamente, cuya rotación interactúa dinámicamente con la rotación de la Tierra con el fin de hacer que el movimiento, a través de la pérdida de energía por la fricción, haga que su eje de rotación esté en paralelo con la Tierra.

La brújula fue inventada por primera vez como un dispositivo para la adivinación ya en la dinastía Han china. La brújula también se utilizó en la dinastía Song de China por los militares para la orientación de navegación por 1040-1044, y fue utilizada para la navegación marítima en 1117. 

La utilización de una brújula se registra en Europa Occidental entre 1187 y 1202, y en Persia en 1232. La brújula seca fue inventada en Europa alrededor de 1300.

Brújulas de estado sólido

Son brújulas pequeñas que se encuentran en relojes, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos, generalmente construidas con dos o tres sensores de campo magnético que proporcionan y generan datos para el microprocesador. Los datos correctos de dirección de la brújula se calculan utilizando la trigonometría.

A menudo, el dispositivo es un componente que emite una señal digital o analógica proporcional a su orientación. Esta señal es interpretada por un controlador o microprocesador y se utiliza ya sea internamente, o enviada a una unidad de visualización. El sensor utiliza calibrados electrónicos internos para medir la respuesta del dispositivo con respecto al campo magnético de la Tierra.

Un desarrollo reciente es la brújula electrónica que detecta la dirección sin piezas móviles potencialmente no precisas. Puede utilizar un girocompás de fibra óptica o un magnetómetro . 

El magnetómetro frecuentemente aparece como un subsistema opcional integrado en portátiles receptores GPS y teléfonos móviles.

Hoy en día es un pequeño chip , el más usado es el Asahi Kasei (AKM) AK8973S que permite mediante una calibración inicial detectar la posición que ocupa el teléfono con respecto al campo magnético terrestre. Esto es muy útil cuando utilizas por ejemplo un mapa , o la visión a pie de calle de Google.

Este chip mide 2,5 milímetros de ancho y de largo y 0,5 milímetros de grosor. Dentro lleva tres sensores, aunque ya los hay de seis para darles mayor precisión pero aún no se han generalizado en los móviles. 

Al tener tres sensores sensibles al magnetismo que está colocados en tres posiciones diferentes dentro del chip conseguimos que la brújula detecte los tres ejes (X,Y,Z).

Las principales características de este chip utilizado por el Iphone y la HTC Magic son:

Interfaz digital interno convertidor A/D 2-compatible con la línea de bus I2C

Circuito oscilador interno – no requiere la entrada de reloj

Bajo consumo de energía – 6,4 mA durante la operación del sensor, 0,8 mA promedio en la medición con intervalos de 100 ms

Sensor de temperatura interior con 8 bits de salida digital

EEPROM interna para el registro de ajuste de sensibilidad del sensor geomagnético de datos.

Asahi Kasei: Asahi Kasei Corporation es una empresa japonesa. Los principales productos son los productos químicos y ciencia de los materiales.

Ciencia de los materiales: La ciencia de materiales es un campo interdisciplinario donde se aplicas las propiedades de la materia a las diversas áreas de la ciencia y la ingeniería . Este campo científico investiga la relación entre la estructura de los materiales a escala atómica o molecular y sus propiedades macroscópicas. Incorpora elementos de física aplicada y la química . 

Con una atención significativa de los medios se centró en la nanociencia y la nanotecnología en los últimos años, la ciencia de materiales ha sido impulsada en muchas universidades.

Sensor de luz en los móviles

Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz.

Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que “ve” la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de funcionamiento.

Están diseñados especialmente para la detección, clasificación y posicionado de objetos; la detección de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales extremas. Los sensores de luz se usan para detectar el nivel de luz y producir una señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de luz incluye un transductor fotoeléctrico para convertir la luz a una señal eléctrica y puede incluir electrónica para condicionamiento de la señal, compensación y formateo de la señal de salida.

Transductor: 

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada, en otra diferente a la salida, de valores de energía muy pequeñitos en términos relativos con los de un generador.

Capella Microsystems, Inc.(Santa Clara, California) dijo que su familia Filtron de sensores de luz ambiental excesiva elimina la retroiluminación en productos portátiles como computadoras portátiles, teléfonos móviles, reproductores de DVD, PDAs, reproductores MP3, iPods y GPS. 

Preservando así la vida de la batería en estos dispositivos. Estos chips deben detectan la cantidad de luz ambiental en el medio y ajustar el brillo de la LCD en consecuencia para que coincida con los requisitos que el ojo humano requiere para una correcta visibilidad.

Sensor de proximidad

El sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.

Existen varios tipos de sensores de proximidad según el principio físico que utilizan. Los más comunes son los interruptores de posición, los detectores capacitivos, los inductivos y los fotoeléctricos, como el de infrarrojos.

En muchos móviles actuales un sensor de proximidad desactiva la capacidad táctil de la pantalla cuando el dispositivo se usa cerca de la cara durante una llamada de voz. 

Se hace para ahorrar batería y para prevenir ejecuciones incorrectas con la cara o orejas.

Historia del sensor de proximidad

En 1958 -hace 58 años- el sensor de proximidad fue inventado en un laboratorio de Mannheim propiedad de Pepperl y Fuchs. Lo que fue concebido originalmente como una solución específica del cliente para un circuito de corriente de seguridad intrínseca en la industria química, se ha convertido en el estándar de la industria universalmente reconocido para la conmutación sin contacto, por intensidad de luz.

NFC: Near field communication

Near field communication (NFC) es una tecnología de comunicación inalámbrica, de corto alcance y alta frecuencia que permite el intercambio de datos entre dispositivos.

Los estándares de NFC cubren protocolos de comunicación y formatos de intercambio de datos, y están basados en ISO 14443 (RFID, radio-frequency identification). Muchos smartphones de alta gama lo llevan integrado en sus placas base.

SIM con NFC

Hay tarjetas SIM con tecnología NFC en las que no hace falta cambiar de móvil para utilizar NFC, se las denomina “Tag”. Funcionarán tanto con smartphones como con los móviles tradicionales.

También funciona con la nueva consola Wii U, sus mandos lo incorporan de serie.

La operadora francesa Orange ha comenzado a ofrecer a escala nacional tarjetas SIM con NFC incorporado, como preparación a lo que denomina “despliegue masivo” de servicios móviles sin contacto. Las tarjetas SIM NFC UpTeq son suministradas por Gemalto y son las primeras del mercado que ofrecen el mismo nivel de seguridad que las tarjetas de pago provistas de chip, aseguran las empresas implicadas.

Cámaras en móviles.

Un teléfono con cámara fotográfica es un teléfono móvil que tiene una cámara fotográfica incorporada y que junto a una infraestructura basada en servidor permite al usuario compartir fotos y vídeos con cualquier persona inmediatamente. El primer teléfono completo con cámara fotográfica fue construido por Philippe Kahn en 1997.

Comparado a las cámaras fotográficas digitales de los años 90, una cámara fotográfica en un teléfono móvil requeriría menos energía y un alto nivel de la integración de la electrónica de la cámara fotográfica de permitir la miniaturización. 

El sensor activo “cámara-en-uno-viruta” de la imagen del pixel del Cmos desarrollada en el laboratorio de la propulsión a chorro por el Dr. Eric Fossum y su equipo en los años 90 fue el primer paso de realizar el teléfono moderno con cámara fotográfica según lo descrito en un artículo de la semana del negocio de marzo de 1995. 

Mientras que los primeros celulares con cámaras fueron vendidos con éxito por J-Phone, que usaban sensores CCD y no los sensores CMOS; más del 90% de los celulares con cámaras fotográficas vendidos tienen esa tecnología.

El 11 de junio de 1997, Philippe Kahn compartió inmediatamente las primeras imágenes de la maternidad donde su hija Sophie nació. Esta infraestructura compartida entre un teléfono celular y una cámara auguraron el nacimiento de la comunicación visual instantánea.

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