Hedy Lamarr, la precursora de la telefonía 3G

Tras la puesta en marcha del buscador de patentes de Google, han empezado a circular informaciones sobre las patentes realizadas por famosos del mundo del espectáculo; siguiendo esta línea, voy a hablar de Hedy Lamarr, una hermosisima mujer que, ademas de actriz, era una gran ingeniera. Hedy inventó la tecnología en la que se basa el Wifi y la telefonía 3G. Sirvan estas líneas de homenaje a una mujer tan inteligente como valiente.

De nacionalidad austríaca, su nombre real era Hedwig Eva Maria Kiesler, era hija de un banquero y cursó estudios de ingeniería, pero los abandonó para dedicarse a su verdadera pasión: el cine. Así, comenzó una primera etapa trabajando como actriz en Europa, que terminó con “Extasis”, película checa en la que Hedy aparece desnuda; fue la primera vez que una actriz se desnudaba en una película comercial. El escándalo que provocó esta película forzó su retirada del cine.

Hedy Lamarr
Hedy Lamarr (cortesía Wikipedia)

Tras retirarla del cine, su padre la obligó a casarse con un industrial alemán pronazi, que la mantuvo practicamente secuestrada durante cuatro años hasta que, en una historia digna de una película de aventuras, la joven escapó de su marido huyendo primero París, luego a Londres y finalmente a los Estados Unidos.

Hay que decir que los años de su matrimonio los aprovecho para continuar sus estudios de ingeniería, y para recopilar toda la información que pudo sobre los clientes y amigos de su marido, información que posteriormente entregaría a las autoridades estadounidenses.

En aquella época, uno de los problemas mas graves a los que se enfrentaban los militares era la fragilidad de las comunicaciones por radio. Por un lado, el enemigo podía escuchar los canales utilizados por sus tropas, lo que les permitía, ademas de enterarse de sus comunicaciones, triangular el origen de la transmisión y así localizar al emisor. Ademas, el enemigo, en el momento en que detectaba una transmisión, podía enviar una señal parásita en ese mismo canal, lo que interfería y anulaba la transmisión.

Este problema era especialmente grave en el caso de los espias, que cada vez que enviaban una transmisión no solo estaban delatando su posición, sino que las interferencias enemigas podían hacer su trabajo inutil. Ademas, el problema de la fragilidad de las comunicaciones por radió también tenía paralizados los proyectos para crear misiles y torpedos teledirigidos, ya que la facilidad para interferir las señales de radio hacía a estas armas totalmente inviables.
Una vez en Estados Unidos, ademas de retomar su carrera como actriz, empezaría a trabajar en una solución para el problema de las comunicaciones por radio; para ello, inventó unos equipos de radio que iba cambiando de canal continuamente, con lo que al enemigo le resultaba imposible seguir la señal.

En el aparato diseñado por Hedy, el cambio de frecuencias seguía un patrón fijo que estaba grabado en un tambor; tanto el transmisor como el receptor debían conocer este patrón y estar adecuadamente sincronizados. Hedy patentaría este aparato en 1941, bajo el nombre de “sistema de comunicaciones secreto”; sería la patente número 2.292.387, que podemos ver completa en esta página de Google Patents.

En los años 90 del pasado siglo, los ingenieros que trabajaban en el desarrollo de las redes informáticas inalámbricas se encontraron con el problema de evitar que los equipos que integraban la red se interferirieran entre si. El problema estaba claro, si dos aparatos emiten a la vez por el mismo canal, sus señales se interfieren y a los receptores no les llega nada; la solución obvia es hacer que los equipos estén escuchando el canal y emitan unicamente cuando no hay nadie mas emitiendo, pero esto tiene un problema: ¿Que pasa si dos equipos empiezan a emitir simultaneamente? Este problema es muy real, ya que los equipos informáticos funcionan a unas velocidades muy altas, de manera que en las milésimas de segundo que tarda una señal de radio en recorrer la distancia que le separa de alguno de sus compañeros de la red, este último tiene tiempo de comprobar el canal y realizar su propia emisión.

En general, se observó que los esquemas basados en regular el tráfico para evitar que varios aparatos emitieran a la vez eran muy ineficientes. En este punto, se puso sobre la mesa la invención de Hedy Lamarr; en este caso, la idea era que los equipos, en lugar de utilizar un único canal, utilizarían un rango de canales de radio, y a la hora de transmitir elegirían uno de ellos al azar, e irían cambiando de frecuencia también de forma aleatoria. Por supuesto, seguía existiendo el problema de que dos aparatos emitieran a la vez por el mismo canal en el mismo momento, pero se observó que las probabilidades de que esto ocurriera eran muy bajas, con lo que las pérdidas de datos derivadas eran lo bastante pequeñas como para ser manejadas mediante un protocolo convencional de detección y corrección de errores.

El único problema que tenía esta tecnología era la necesidad de que el receptor pudiera escuchar simultaneamente en todos los canales utilizados, algo que en aquel momento ya era perfectamente posible (cuando Hedy inventó su aparato no lo era), pero con un coste mucho mas elevado de lo que los compradores estarían dispuestos a pagar, así que la idea tuvo que quedarse en el congelador hasta los primeros años del presente siglo, en que la tecnología ya se había abaratado lo suficiente como para que el cambio aleatorio de frecuencia se pudiera utilizar en equipos comerciales.

Así, todas las tecnologías inalámbricas de que disponemos en la actualidad, tanto la telefonía de tercera generación como el Wifi o el BlueTooth, se basan en el cambio aleatorio de canal. Como dato curioso, la telefonía de segunda generación (el archiconocido GSM), también también es digital, aunque en este caso el problema de las interferencias se solucionò mediante un esquema de turnos, en el que la central telefónica hace de master y determina en que orden han de emitir los teléfonos; este esquema es mucho menos eficiente que el salto de frecuencias, pero la tecnología utilizada es mucho mas barata.

Y así es como una inventora que huyó de un marido déspota y que trabajó para el ejército estadounidense durante la II G.M. sentó las bases de los sistemas de comunicaciones digitales modernos.

ACTUALIZACIÓN: Me han pedido que explique un poco mejor el problema de las interferencias. Cuando tenemos varios aparatos de radio que tienen que emitir de forma continua, aquí no hay ningún problema; simplemente, se asigna un canal de radio a cada equipo y problema solucionado. Pero, ¿Que pasa si los aparatos no tienen que emitir de forma continua? Este es el caso de todos los equipos digitales (incluidos los teléfonos móviles); este tipo de aparatos funcionan a ráfagas; es decir, necesitan emitir a intervalos de tiempo irregulares, y cuando emiten lo hacen durante un periodo de tiempo muy corto; el resultado es que la mayor parte del tiempo el canal está sin usarse, con lo que resulta un desperdicio asignarle un canal completo; es decir, lo eficiente es que varios equipos compartan el canal. Aquí es donde aparece el problema de las interferencias, y la necesidad de establecer un protocolo que evite las colisiones.

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