Durante cerca de cuatro décadas antes de que el servicio celular abriera en Estados Unidos, tener un teléfono en un vehículo significaba compartir un canal de radio con todos los demás suscriptores de la ciudad. La llamada pasaba casi siempre por una operadora, y en las ciudades grandes el servicio solía estar disponible solo después de años en la lista de espera de un operador. Este texto cubre el Servicio de Telefonía Móvil (Mobile Telephone Service) del Bell System desde 1946, el Servicio Mejorado de Telefonía Móvil (Improved Mobile Telephone Service) que lo siguió en la década de 1960, la escasez de canales que limitó a ambos y el cambio de ingeniería que introdujo el sistema celular AMPS en 1983. Termina con las razones por las cuales esa historia llevó a la seguridad pública a tratar su propio sistema de radio como el único enlace con el que podía contar.

St. Louis, 17 de junio de 1946: lo que realmente vendía el Servicio de Telefonía Móvil

La historia corporativa publicada de AT&T fecha el inicio del Servicio de Telefonía Móvil comercial, que suele abreviarse MTS, el 17 de junio de 1946. En esa fecha Southwestern Bell puso el servicio en operación en St. Louis. La fecha y la ciudad están bien documentadas, y son las que yo uso. Los primeros clientes eran en su mayoría empresas con vehículos en la calle, y el equipo vehicular era tan grande que normalmente iba en el baúl, con solo una unidad de control y un auricular en la cabina.

En términos de radio, MTS usaba una sola estación base de alta potencia en un sitio elevado para cubrir toda un área metropolitana, y esta se comunicaba con unidades móviles que también operaban con potencia considerable, en canales de FM del espectro VHF. La estación base se conectaba a la red telefónica pública a través de una operadora del servicio móvil en un conmutador manual, de modo que toda llamada, en cualquiera de los dos sentidos, pasaba por una persona. Los relatos de la apertura en St. Louis describen un número reducido de canales en el rango de 150 MHz, y algunos agregan que la interferencia entre canales adyacentes dejaba utilizables menos canales de los licenciados. No he encontrado un documento de ingeniería primario sobre la configuración de apertura, así que no daré una cifra única de canales para St. Louis en 1946, y trataría como de segunda mano cualquier cifra precisa que usted vea.

Las compañías Bell extendieron MTS a otras ciudades durante los años siguientes, con el mismo diseño básico de un solo sitio grande y una operadora que conectaba cada llamada. Para quienes trabajan en radio, la comparación moderna más cercana es una estación base convencional con un acoplador telefónico (phone patch), que es en esencia lo que el suscriptor estaba alquilando, con la diferencia importante de que compartía el canal con desconocidos en lugar de compartirlo con un despachador y una flota. Esa diferencia explica la mayor parte del resto de esta historia, porque a los desconocidos no se les podía ordenar que se mantuvieran fuera del aire cuando alguien necesitaba el canal.

Pulsar para hablar y pedirle el número a la operadora: cómo funcionaba una llamada MTS

MTS era semidúplex (half duplex): el suscriptor mantenía oprimido el botón de pulsar para hablar (push to talk) para transmitir y lo soltaba para escuchar, exactamente como en una radio de despacho. Para hacer una llamada, el suscriptor primero escuchaba el canal, y si estaba libre, accionaba el botón y le pedía a la operadora móvil el número deseado, que ella marcaba por el lado de la red fija y registraba para la facturación. Si el canal estaba ocupado, el suscriptor podía probar otro canal del área de servicio, siempre que la radio tuviera uno y estuviera libre, y de lo contrario la única opción era esperar.

Una llamada hacia el vehículo seguía el camino contrario a través de la misma operadora: quien llamaba desde la red fija pedía el servicio móvil, la operadora señalizaba al vehículo por el canal de radio y el suscriptor contestaba accionando el botón. A la persona del lado fijo no se la oía mientras el móvil transmitía, de modo que los usuarios telefónicos corrientes tenían que aprender a turnarse, un hábito que los despachadores y las unidades de campo ya tenían. Además, una llamada MTS nunca podía avanzar más rápido que la fila de la operadora en el conmutador, que tendía a estar más ocupado en los mismos periodos en que el canal de radio estaba congestionado.

MTS no ofrecía privacidad, porque cualquier otro suscriptor que monitoreara el canal mientras esperaba a que se desocupara podía oír ambos lados de la conversación, igual que cualquiera con un receptor sintonizado en la frecuencia. Un canal abierto de ese tipo servía mucho mejor para llamadas logísticas cortas que para algo confidencial, que es más o menos el uso que la seguridad pública dio después al acoplador telefónico en sus propios sistemas, donde el acoplador era la excepción ocasional y el despacho por voz en el canal de la agencia seguía siendo lo rutinario.

Para el suscriptor, la experiencia combinaba las incomodidades de la radio y las del teléfono, ya que necesitaba un canal libre y una operadora libre y tenía que aceptar que la llamada era pública. La comodidad por la que pagaba era llegar a la red telefónica desde un vehículo en movimiento, algo que para una empresa con camiones en la carretera a finales de los años cuarenta valía bastante, incluso en esas condiciones.

Un puñado de canales por ciudad: el origen de las listas de espera

Cada canal MTS, y más tarde cada canal IMTS, llevaba una sola conversación a la vez en toda el área de cobertura, de modo que la capacidad de una ciudad era simplemente su número de canales. Varias razones se combinaron para mantener ese número bajo: el espectro VHF donde operaba la telefonía móvil lo compartían la policía, los bomberos, los taxis, las empresas de servicios públicos y otros usuarios de radio móvil terrestre, todos en crecimiento después de la guerra; los canales de los años cuarenta eran anchos según los estándares posteriores, porque los transmisores y receptores de la época necesitaban una separación generosa para no interferirse con los vecinos; y las estaciones base operaban con alta potencia desde sitios elevados, de manera que un canal usado en una ciudad no podía reutilizarse en una cercana sin interferencia, lo cual impedía empaquetar las mismas pocas frecuencias de forma densa en toda una región.

Los canales que existían se repartían entre dos tipos de operador: hacia finales de los años cuarenta, la FCC había dividido los canales de telefonía móvil entre las compañías telefónicas de red fija y los operadores independientes de radio comunes (radio common carriers). Los operadores independientes construyeron servicios competidores en muchas ciudades y a menudo operaban también radiobúsqueda (paging). Esa división entre operadores de red fija y operadores ajenos a ella se trasladó a las licencias celulares de principios de los años ochenta, y por eso cada mercado celular temprano tenía una licencia reservada para la compañía telefónica local y otra para una compañía distinta.

Una vez fijado el número de canales, la única manera de que un operador mantuviera el servicio utilizable era limitar el número de suscriptores. Con unos pocos canales y unos cientos de clientes, la probabilidad de encontrar todos los canales ocupados durante la jornada laboral ya era alta, y cada suscriptor adicional empeoraba la situación para todos, por lo cual los operadores mantenían listas de espera, y en las ciudades más grandes se suele describir que la espera por el servicio llegaba a durar años.

La cifra que más se repite corresponde al servicio del Bell System en Nueva York en 1976: unos doce canales, algo más de 540 suscriptores y aproximadamente 3.700 personas en lista de espera. Aparece en muchas historias, con el número de suscriptores dado como 543 en unas y 545 en otras, y no la he rastreado hasta un documento primario del Bell System, por lo que la trato como aproximadamente correcta, ya que su escala concuerda con lo que predice el cálculo de canales para un área metropolitana atendida por unos doce canales, cada uno con una sola llamada.

IMTS desde mediados de los años sesenta: marcación, dúplex completo y el mismo techo

El Bell System comenzó a ofrecer el Servicio Mejorado de Telefonía Móvil (Improved Mobile Telephone Service, IMTS) a mediados de los años sesenta, y la mayoría de las historias dan 1964 como año de introducción. IMTS corrigió las partes de MTS que los suscriptores encontraban más incómodas: era dúplex completo (full duplex), con frecuencias separadas de transmisión y recepción para que ambas partes pudieran hablar a la vez como en un teléfono de red fija, y además el suscriptor podía marcar llamadas locales directamente desde el vehículo sin operadora, mientras que quienes llamaban desde la red fija podían marcar el número propio del vehículo.

El cambio que más le importa a un administrador de radio es la selección automática de canal. La estación base marcaba un canal libre con un tono, el móvil exploraba los canales de su banda y se enganchaba al marcado, y la identidad del suscriptor y los dígitos marcados se enviaban como señalización de tonos de audio. En la práctica, IMTS era un sistema troncalizado (trunked), porque cualquier suscriptor podía usar cualquier canal libre en lugar de esperar por un canal asignado. La teoría estándar de troncalización muestra que un conjunto de canales compartido de esta manera transporta más tráfico con el mismo nivel de bloqueo que los mismos canales usados por separado. Esa ganancia era real, pero un conjunto de pocos canales sigue siendo un conjunto pequeño, y una mejor eficiencia no podía compensar la escasez de canales.

IMTS operaba en la banda alta de VHF cerca de los 150 MHz y, en algunas áreas, en la banda UHF cerca de los 450 MHz, y conservaba la arquitectura de MTS de un solo sitio de alta potencia por área de servicio. Un suscriptor que salía de esa área perdía el servicio, y usar el teléfono en otra ciudad significaba por lo general volver a pasar por una operadora bajo el arreglo que tuvieran los operadores entre sí. El servicio IMTS duró en algunas zonas rurales mucho después de la llegada del celular, porque un solo sitio elevado podía cubrir territorios poco poblados a los que los primeros sistemas celulares aún no llegaban.

Un memorando de 1947 y una larga espera por los 800 MHz: el concepto celular y su demora

La idea que reemplazó al sitio único de alta potencia es más antigua de lo que mucha gente espera: en diciembre de 1947, Douglas H. Ring, de Bell Telephone Laboratories, escribió un memorando interno que describía un sistema móvil construido con muchas áreas pequeñas de cobertura, cada una con su propio sitio de baja potencia, donde las mismas frecuencias se reutilizarían en áreas suficientemente alejadas como para no interferir. Se suele atribuir a W. Rae Young, de Bell Labs, junto con Ring, el trazado hexagonal que después se usó para dibujar las celdas. El concepto atacaba directamente el problema de la reutilización, puesto que un canal confinado a una celda pequeña podía usarse de nuevo a unas pocas celdas de distancia en lugar de una sola vez por área metropolitana.

El memorando no produjo un servicio funcional durante más de treinta años, porque un sistema celular necesitaba más espectro del que ofrecían las asignaciones de telefonía móvil en VHF y UHF, y también necesitaba una manera de pasar una llamada de un sitio celular al siguiente mientras el vehículo avanzaba, lo cual exigía una central de conmutación capaz de seguir cada llamada activa y ordenarle a un móvil que cambiara de frecuencia en mitad de una conversación. La electrónica de conmutación y control para hacerlo a un costo razonable llegó con la conmutación telefónica controlada por computador y, más tarde, con el microprocesador en la unidad móvil.

El espectro salió de la banda UHF de televisión. A finales de los años sesenta, la FCC abrió un proceso sobre la reasignación de espectro en el rango de 800 MHz al servicio móvil terrestre, y AT&T presentó su propuesta de un sistema celular de alta capacidad a comienzos de los años setenta. Las decisiones de asignación de la Comisión se extendieron a lo largo de esa década, y su orden de 1981 fijó el marco de licenciamiento, que preveía dos sistemas celulares en cada mercado, cada uno con 20 MHz, uno reservado para la compañía telefónica local de red fija y otro para un operador ajeno a ella. El mismo proceso de 800 MHz también abrió espectro a usuarios privados de radio móvil terrestre, incluidos los sistemas troncalizados, y muchos sistemas troncalizados de seguridad pública se construyeron después allí. Para los números de expediente y las fechas de las decisiones, consulte los propios registros de la FCC sobre el proceso de 800 MHz de radio móvil terrestre en lugar de confiar en resúmenes, incluido este.

Los relatos de la industria telefónica suelen atribuir la brecha entre 1947 y 1983 a la demora de la FCC, y el proceso regulatorio fue innegablemente largo, pero mi lectura es que ambos factores pesaron: la disputa por el espectro ocupó la mayor parte de los años setenta, mientras la electrónica de control que hizo económico el traspaso (handoff) seguía madurando en esos mismos años. El registro no permite asignar la demora limpiamente a una causa o a la otra.

Chicago 1978 y octubre de 1983: cómo fechar la prueba, el lanzamiento y los mitos

Varias fechas de esta historia se confunden entre sí, y la confusión suele producir un falso primer lugar. La primera es el sistema experimental de AMPS alrededor de Chicago, que AT&T e Illinois Bell construyeron para probar el diseño del Advanced Mobile Phone Service bajo tráfico real. La mayoría de los relatos describen pruebas de equipos desde 1977 y servicio a clientes de prueba que pagaban desde 1978, con un número de clientes de unos pocos miles. He visto el inicio del servicio al cliente dado en distintos meses de 1978, y no pondría un día sin una fuente primaria. El número de enero de 1979 del Bell System Technical Journal se dedicó a AMPS y es el mejor lugar para leer el diseño tal como lo describieron sus ingenieros.

La segunda fecha es el lanzamiento comercial: Ameritech Mobile Communications abrió el servicio celular comercial en Chicago el 13 de octubre de 1983, y era el brazo celular de la sociedad de cartera del medio oeste que se estaba formando antes de la disolución del Bell System, la cual entró en vigor el 1 de enero de 1984. El 13 de octubre de 1983 es la fecha que la mayoría de las historias estadounidenses usan para el inicio del servicio celular comercial en Estados Unidos, y me siento cómodo con ella en esa forma estrecha. Una prueba separada en el área de Washington y Baltimore, realizada por una compañía ajena a la red fija con equipos de Motorola, precedió al servicio comercial en ese mercado, que abrió pocos meses después de Chicago.

Un mito común sostiene que Chicago tuvo la primera red celular del mundo en 1983, y esa afirmación es falsa, porque NTT abrió un servicio celular en Tokio en 1979 y el sistema Nordic Mobile Telephone comenzó su operación comercial en 1981, de modo que lo defendible para Chicago es el primer servicio celular comercial de Estados Unidos. Un segundo error recurrente trata la llamada de Martin Cooper del 3 de abril de 1973, hecha con un prototipo portátil de Motorola en una calle de Nueva York, como el comienzo del servicio celular, cuando esa llamada demostró una unidad portátil una década antes de que existiera cualquier sistema celular comercial en Estados Unidos y es históricamente importante en esos términos. Un tercer error describe el servicio de St. Louis de 1946 como un celular temprano, lo cual no era así, ya que MTS no tenía celdas, ni reutilización de frecuencias, ni traspaso.

Reutilización, traspaso y una central: lo que AMPS cambió en términos de ingeniería

AMPS conservó la voz analógica en FM sobre canales de 30 kHz en la banda de 800 MHz, de modo que el lado de radio de una conversación le habría resultado familiar a un ingeniero de IMTS, y el cambio estaba en la arquitectura que lo rodeaba: un mercado se dividía en celdas, cada una atendida por un sitio de baja potencia, y los canales se asignaban a las celdas en un patrón repetitivo, de manera que un canal en uso en una celda se reutilizaba en otra lo bastante lejana como para mantener la interferencia en un nivel tolerable. Los planificadores solían dibujarlo como una cuadrícula de hexágonos, y la reutilización de siete celdas es el ejemplo habitual de los libros de texto.

Cada sitio celular se conectaba a una Central de Conmutación de Telefonía Móvil (Mobile Telephone Switching Office), y la central asumía un trabajo que la estación base y la operadora de IMTS nunca habían hecho: al establecerse una llamada, asignaba un canal de voz en la celda que atendía, y mientras la llamada seguía activa vigilaba los reportes de señal de los sitios vecinos, de modo que podía ordenarle al móvil que se sintonizara en un canal de la celda siguiente cuando el vehículo cruzaba el límite y trasladar la llamada sin cortarla. Ese proceso es el traspaso (handoff). El establecimiento de la llamada corría por canales de control dedicados que llevaban señalización digital, así que el suscriptor marcaba como en un teléfono de casa y el sistema manejaba la asignación de canales sin que se viera.

La consecuencia en capacidad hizo de AMPS una ruptura real con IMTS: en IMTS la capacidad quedaba fijada por el número de canales licenciados en el área, mientras que en AMPS la capacidad podía crecer dividiendo las celdas congestionadas en otras más pequeñas y reutilizando los mismos canales más veces en todo el mercado, a costa de construir más sitios. La asignación original daba a cada uno de los dos operadores de un mercado 333 canales, y cada uno pasó a 416 cuando la FCC agregó espectro más adelante en la década, mientras que una ciudad grande con IMTS podía tener unos doce canales.

Las primeras unidades de suscriptor de AMPS iban en su mayoría instaladas en vehículos. El portátil DynaTAC 8000X de Motorola recibió la aprobación de la FCC en 1983 y llegó a los clientes en 1984. El celular temprano era caro tanto en equipos como en tiempo aire, así que, como MTS, se difundió primero entre usuarios empresariales, y su crecimiento estaba limitado por la rapidez con que los operadores podían construir sitios y vender servicio, y ya no por un número fijo de canales en cada ciudad.

La radio como el enlace que las agencias controlaban: cómo los años de la telefonía móvil moldearon la doctrina

Durante todo el periodo de MTS e IMTS, una agencia solo podía instalar un teléfono en el carro de un jefe de bomberos o en el vehículo de un supervisor de policía si el operador tenía espacio, y aun entonces los canales se ocupaban justo en los momentos en que un incidente grande generaría tráfico. El servicio dependía de una operadora del proveedor, de una estación base del proveedor y de la decisión del proveedor sobre cuántos suscriptores admitir, y la agencia no controlaba ninguno de esos elementos. Sus propios canales de radio licenciados, que la seguridad pública venía construyendo desde finales de los años veinte, eran canales que la agencia podía planificar y reparar por sí misma, y además hacían algo que la telefonía móvil nunca hizo, que era poner una sola voz frente a todas las unidades a la vez.

Esa experiencia moldeó la doctrina. En los procedimientos operativos estándar (standard operating procedures, SOP) de comunicaciones que revisé como consultor, el patrón común asigna el tráfico táctico y de despacho a la radio y trata los teléfonos, incluido el celular, como administrativos o complementarios. Pienso que ese razonamiento le debe bastante a una generación de supervisores para quienes un teléfono de vehículo era un servicio escaso y dependiente de una operadora. La propiedad de uno a muchos importa tanto como la capacidad, porque una escena de incendio o una persecución necesita que todas las unidades oigan la misma transmisión, y una llamada telefónica punto a punto, por clara que sea, entrega la información a una sola persona.

El celular resolvió el problema de capacidad bajo carga normal, pero conservó la propiedad que hacía poco confiable a MTS en emergencias: la agencia comparte una red comercial cuya capacidad está diseñada para la demanda ordinaria. Cuando un desastre manda a todos a sus teléfonos a la vez, o deja sin energía y sin transporte de datos los sitios celulares, las llamadas se bloquean casi como en una docena de canales IMTS. Los programas federales de prioridad para llamadas de red fija e inalámbricas, junto con la prioridad y la preferencia (priority and preemption) de FirstNet, existen por esa propiedad. Otros artículos de esta sección tratan la Banda 14 (Band 14), el pulsar para hablar sobre celular y el registro de Katrina, así que les dejo el detalle a ellos.

El equilibrio ha cambiado desde 1983 más de lo que admiten muchos SOP: en muchas agencias, los terminales de datos móviles (mobile data terminals, MDT), la localización automática de vehículos (automatic vehicle location, AVL), las alertas de estación y el pulsar para hablar sobre celular ahora viajan por redes comerciales, y la dependencia de un operador que los primeros planificadores de radio evitaron ha regresado por el lado de los datos. La lección práctica que saco de los años de la telefonía móvil es saber qué funciones dependen de un operador y cuál es el respaldo por radio para cada una cuando la red de ese operador se bloquea o falla.

Qué hacer en su agencia

• Este mes, el administrador del sistema de radio debería sacar el reporte de ocupados y colas del controlador troncalizado para la hora más ocupada del mes pasado, y para el incidente más grande del último año si esos registros aún existen, y llevar un resumen de una página a la próxima reunión ordinaria del comité de comunicaciones.
• El director de comunicaciones debería escribir una lista de una página con cada función operativa que hoy depende de un operador comercial, incluidos los datos de los MDT, la AVL, las alertas de estación y cualquier pulsar para hablar sobre celular, y anotar junto a cada una el procedimiento por radio que usan las tripulaciones cuando ese operador está fuera de servicio.
• El director de gestión de emergencias debería obtener, de quien los administre, el listado vigente de teléfonos de la agencia inscritos en Wireless Priority Service y del personal que tiene tarjetas GETS, y confirmar que cada persona incluida sigue ocupando el cargo que justificó la inscripción.
• El oficial de capacitación debería agregar un segmento al próximo simulacro programado con varias compañías en el que las tripulaciones ejecuten el escenario sin celulares ni MDT, y registrar en el informe posterior a la acción (after-action report) cualquier tarea que se haya detenido sin ellos.
• La persona que mantiene el SOP de comunicaciones debería leer su sección sobre el uso del teléfono y, si todavía califica el celular de complementario mientras los datos de despacho ya dependen de él, escribir un párrafo que ponga esa sección en línea con la forma en que la agencia realmente opera.
• Quien mantenga las diapositivas de capacitación y la página de historia en el sitio web de la agencia debería revisar cualquier afirmación de un primer lugar en telefonía móvil o celular para la ciudad local, y adjuntar una fuente documentada o eliminar la afirmación.

Puntos clave

• La historia corporativa de AT&T fecha el Servicio de Telefonía Móvil del Bell System el 17 de junio de 1946, en St. Louis, y ese primer lugar solo es defendible cuando se enuncia de forma estrecha, como servicio comercial de telefonía móvil terrestre del Bell System.
• MTS era semidúplex, conectaba cada llamada a través de una operadora y cualquiera en el canal podía oírla, lo que lo hacía muy parecido a alquilar un acoplador telefónico en una estación base compartida.
• Cada canal MTS o IMTS llevaba una llamada en toda un área metropolitana, de modo que la capacidad era igual al número de canales, y los operadores controlaban el bloqueo manteniendo a los solicitantes en listas de espera.
• La cifra de Nueva York de 1976, ampliamente repetida, de unos doce canales, 543 o 545 suscriptores y unas 3.700 personas en espera, aparece en muchas historias con ligeras diferencias y debe citarse como aproximada.
• IMTS, introducido hacia 1964, agregó marcación directa, dúplex completo y selección automática de canal libre, lo que lo convirtió en un pequeño sistema troncalizado sin elevar el techo de canales.
• El concepto celular se remonta a un memorando de Bell Labs de diciembre de 1947 escrito por Douglas H. Ring, y la larga brecha antes del servicio refleja tanto un extenso proceso de la FCC sobre el espectro de 800 MHz como el tiempo necesario para contar con electrónica de conmutación y control asequible.
• El sistema experimental de AMPS en Chicago atendió clientes de prueba desde 1978, y el lanzamiento de Ameritech del 13 de octubre de 1983 fue el primer servicio celular comercial de Estados Unidos, mientras que Tokio en 1979 y el sistema nórdico NMT en 1981 llegaron antes.
• Durante los años de la telefonía móvil las agencias aprendieron a confiar en la radio que licenciaban y controlaban, y la misma pregunta se aplica hoy a cada función que depende de un operador comercial.