Definición de Red celular (o red móvil)
Una red celular o red móvil es una red de comunicación en la que el último enlace es inalámbrico. La red está distribuida en áreas terrestres llamadas celdas, cada una de las cuales cuenta con al menos un transceptor de ubicación fija, pero normalmente tres sitios de celdas o estaciones base de transceptores.
Estas estaciones base proporcionan a la célula la cobertura de red que puede ser utilizada para la transmisión de voz, datos y otros tipos de contenido. Una célula suele utilizar un conjunto de frecuencias diferente al de las células vecinas, para evitar interferencias y garantizar la calidad de servicio dentro de cada célula.
Cuando se unen, estas células proporcionan cobertura de radio en una amplia área geográfica. Esto permite que un gran número de transceptores portátiles (por ejemplo, teléfonos móviles, tabletas y computadoras portátiles equipadas con módems de banda ancha móvil, buscapersonas, etc.) se comuniquen entre sí y con transceptores y teléfonos fijos en cualquier lugar de la red, a través de estaciones base, incluso si algunos de los transceptores se mueven a través de más de una célula durante la transmisión.
Estas redes celulares han evolucionado a lo largo de los años, pasando por diferentes generaciones como la 2G, 3G, 4G y actualmente la 5G. Cada una de estas generaciones ha mejorado significativamente la velocidad de las comunicaciones y la calidad de servicio que se puede ofrecer a los usuarios.
La tecnología celular permite una amplia gama de servicios, tales como llamadas telefónicas, envío de mensajes de texto, acceso a internet, transmisión de video en tiempo real, entre otros. Estos servicios están disponibles para los usuarios mediante el uso de tarjetas SIM, que son las que autentican y registran el dispositivo móvil en la red.
Una característica importante de las redes celulares es su capacidad de ser escalables. Esto significa que la infraestructura de la red puede adaptarse y crecer según la demanda de los usuarios. Esto se logra mediante la adición de nuevas celdas y estaciones base en áreas con alta concentración de usuarios, lo que permite mantener un buen nivel de calidad en el servicio.
Además, las redes celulares también están diseñadas para ser resilientes y confiables, incluso en situaciones de emergencia. Esto se logra mediante el uso de redundancia en la infraestructura de red y la capacidad de conmutación automática de llamadas y datos a través de múltiples rutas.
En resumen, las redes celulares son fundamentales en nuestra vida diaria, permitiéndonos estar conectados en todo momento y lugar. Gracias a ellas, podemos comunicarnos con otras personas, acceder a información y disfrutar de una amplia gama de servicios. El continuo avance tecnológico en este campo promete ofrecer aún más mejoras en la velocidad, cobertura y calidad de las comunicaciones móviles.
Características de las redes celulares
Las redes celulares ofrecen una serie de características deseables:
- Más capacidad que un solo transmisor de gran tamaño, ya que la misma frecuencia puede utilizarse para múltiples enlaces siempre y cuando estén en celdas diferentes.
- Los dispositivos móviles utilizan menos energía que con un solo transmisor o un satélite, ya que las torres de telefonía móvil están más cerca.
- Zona de cobertura más amplia que la de un solo transmisor terrestre, ya que pueden añadirse torres de comunicaciones adicionales indefinidamente y no están limitadas por el horizonte.
Los principales proveedores de telecomunicaciones han desplegado redes celulares de voz y datos en la mayor parte de la superficie terrestre habitada de la Tierra. Esto permite que los teléfonos móviles y los dispositivos informáticos móviles se conecten a la red telefónica pública conmutada y a Internet pública. Las redes celulares privadas pueden ser utilizadas para la investigación o para grandes organizaciones o flotas como el envío a agencias locales de seguridad pública o a una compañía de taxis.
Torre celular.
Conceptos básicos sobre las redes celulares
En un sistema de radio celular, la superficie terrestre que se ha de suministrar con el servicio de radio se divide en celdas, en un patrón que depende del terreno y de las características de recepción, pero que puede consistir en formas aproximadamente hexagonales, cuadradas, circulares o algunas otras formas regulares, aunque las celdas hexagonales son las que más se emplean. Cada una de estas células está asignada con múltiples frecuencias (f1 - f6) que tienen sus correspondientes estaciones base de radio. El grupo de frecuencias puede reutilizarse en otras células, siempre que no se reutilicen las mismas frecuencias en células adyacentes vecinas que las que causarían interferencia cocanal.
La mayor capacidad de una red celular, en comparación con una red con un solo transmisor, proviene del sistema de conmutación de comunicaciones móviles desarrollado por Amos Joel de Bell Labs, que permite a varios usuarios de la misma zona utilizar la misma frecuencia, conmutando las llamadas realizadas con la misma frecuencia a la torre celular disponible más cercana que tuviera esa frecuencia disponible, y del hecho de que la misma radiofrecuencia puede ser reutilizada en una zona diferente para una transmisión completamente diferente. Si hay un solo transmisor plano, sólo se puede utilizar una transmisión en una frecuencia determinada. Inevitablemente, existe cierto nivel de interferencia de la señal de las otras células que utilizan la misma frecuencia. Esto significa que, en un sistema FDMA estándar, debe haber al menos un espacio de una célula entre las células que reutilizan la misma frecuencia.
Veamos un caso simple de una compañía de taxis, cada radio tiene una perilla de selección de canal operada manualmente para sintonizar diferentes frecuencias. A medida que los controladores se mueven, cambian de canal en canal. Los conductores saben qué frecuencia cubre aproximadamente qué área. Cuando no reciben una señal del transmisor, prueban otros canales hasta que encuentran uno que funciona. Los taxistas sólo hablan de uno en uno, cuando el operador de la estación base los invita. En cierto sentido, se trata del acceso múltiple por división en el tiempo (AMDT).
La primera red celular comercial, la generación 1G, fue lanzada en Japón por Nippon Telegraph and Telephone (NTT) en 1979, inicialmente en el área metropolitana de Tokio. En cinco años, la red NTT se había ampliado para cubrir a toda la población de Japón y se había convertido en la primera red 1G a nivel nacional.
Ejemplo de factor o patrón de reutilización de frecuencia 1/4.
Codificación de la señal de celular
Para distinguir las señales de varios transmisores diferentes, se desarrolló el acceso múltiple por división en el tiempo (AMDT), el acceso múltiple por división en frecuencia (AMDF), el acceso múltiple por división en código (AMDC) y el acceso múltiple por división en frecuencia ortogonal (AMDF).
Con el AMDT, las franjas horarias de transmisión y recepción utilizadas por diferentes usuarios en cada célula son diferentes entre sí.
Con la FDMA, las frecuencias de transmisión y recepción utilizadas por diferentes usuarios en cada célula son diferentes entre sí. En un sistema de taxi simple, el taxista sintonizaba manualmente una frecuencia de una célula elegida para obtener una señal fuerte y evitar la interferencia de las señales de otras células.
El principio de CDMA es más complejo, pero logra el mismo resultado; los transceptores distribuidos pueden seleccionar una célula y escucharla.
Otros métodos disponibles de multiplexación, como el acceso múltiple por polarización y división (PDMA), no pueden utilizarse para separar señales de una célula a otra, ya que los efectos de ambos varían según la posición, lo que haría prácticamente imposible la separación de señales. El AMDC se utiliza en combinación con AMDF o AMDC en varios sistemas para proporcionar múltiples canales dentro de la zona de cobertura de una sola célula.
La característica clave de una red celular es la capacidad de reutilizar frecuencias para aumentar tanto la cobertura como la capacidad. Como se ha descrito anteriormente, las células adyacentes deben utilizar frecuencias diferentes, sin embargo, no hay problema con que dos células suficientemente distantes funcionen en la misma frecuencia, siempre que los mástiles y los equipos de los usuarios de la red celular no transmitan con demasiada potencia.
Movimiento de célula a célula
En un sistema de taxi primitivo, cuando el taxi se alejaba de una primera torre y se acercaba a una segunda torre, el taxista cambiaba manualmente de una frecuencia a otra cuando era necesario. Si una comunicación se interrumpía debido a la pérdida de una señal, el taxista pedía al operador de la estación base que repitiera el mensaje en una frecuencia diferente.
En un sistema celular, a medida que los transceptores móviles distribuidos se mueven de célula a célula durante una comunicación continua en curso, el cambio de una frecuencia de célula a una frecuencia de célula diferente se realiza electrónicamente sin interrupción y sin un operador de estación base o cambio manual. Esto se llama el traspaso o handoff. Normalmente, se selecciona automáticamente un nuevo canal para la unidad móvil en la nueva estación base que la servirá. La unidad móvil cambia automáticamente del canal actual al nuevo canal y la comunicación continúa.
Los detalles exactos del movimiento del sistema móvil de una estación base a otra varían considerablemente de un sistema a otro.
Redes celulares móviles
El ejemplo más común de una red celular es una red de teléfonos móviles (celulares). Un teléfono móvil es un teléfono portátil que recibe o hace llamadas a través de un sitio celular (estación base), o torre de transmisión. Las ondas de radio se utilizan para transferir señales hacia y desde el teléfono celular.
Las redes modernas de telefonía móvil utilizan células porque las radiofrecuencias son un recurso limitado y compartido. Los sitios de celulares y teléfonos móviles cambian de frecuencia bajo control de la computadora y usan transmisores de baja potencia de modo que el número usualmente limitado de radiofrecuencias pueda ser usado simultáneamente por muchas personas que llaman con menos interferencia.
El operador de telefonía móvil utiliza una red celular para lograr tanto cobertura como capacidad para sus abonados. Las grandes áreas geográficas se dividen en celdas más pequeñas para evitar la pérdida de señal en la línea de visión y para soportar un gran número de teléfonos activos en esa área. Todos los sitios celulares están conectados a centrales telefónicas (o conmutadores), que a su vez se conectan a la red telefónica pública.
En las ciudades, cada sitio de células puede tener un alcance de hasta aproximadamente 0,80 km, mientras que en las zonas rurales, el alcance puede ser de hasta 8,0 km. Es posible que en áreas despejadas, un usuario pueda recibir señales de un sitio celular a 25 millas (40 km) de distancia.
Dado que casi todos los teléfonos móviles utilizan tecnología celular, incluyendo GSM, CDMA y AMPS (analógico), el término "teléfono celular" se utiliza en algunas regiones, especialmente en Estados Unidos, de forma intercambiable con "teléfono móvil". Sin embargo, los teléfonos satelitales son teléfonos móviles que no se comunican directamente con una torre celular en tierra, pero pueden hacerlo indirectamente por medio de un satélite.
Hay una serie de tecnologías celulares digitales diferentes, entre ellas: Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM), Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS), cdmaOne, CDMA2000, Evolution-Data Optimized (EV-DO), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT), Digital AMPS (IS-136/TDMA), e Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
La transición de la norma analógica existente a la digital siguió un camino muy diferente en Europa y los EE.UU. Como consecuencia, surgieron múltiples normas digitales en los EE.UU., mientras que Europa y muchos países convergieron hacia la norma GSM.
Estructura de la red celular de telefonía móvil
Una vista simple de la red de radiocomunicaciones móviles celulares consiste de:
- Una red de estaciones de radio base que forman el subsistema de estaciones base.
- La red de conmutación de circuitos básicos para el manejo de llamadas de voz y texto
- Una red de conmutación de paquetes para el tratamiento de datos móviles
- La red telefónica pública conmutada para conectar a los abonados a la red telefónica más amplia.
Esta red es la base de la red del sistema GSM. Hay muchas funciones que son realizadas por esta red para asegurar que los clientes obtengan el servicio deseado, incluyendo la gestión de la movilidad, el registro, la configuración de llamadas y la entrega.
Cualquier teléfono se conecta a la red a través de una RBS (Radio Base Station) en una esquina de la celda correspondiente que a su vez se conecta al centro de conmutación móvil (MSC). El MSC proporciona una conexión a la red telefónica pública conmutada (RTPC). El enlace de un teléfono a la RBS se llama enlace ascendente, mientras que en el otro sentido se denomina enlace descendente.
Los canales de radio utilizan efectivamente el medio de transmisión mediante el uso de los siguientes esquemas de multiplexación y acceso: acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), acceso múltiple por división de tiempo (TDMA), acceso múltiple por división de código (CDMA) y acceso múltiple por división de espacio (SDMA).
Resumen: Red celular
Una red celular es una red de comunicación inalámbrica distribuida en áreas llamadas celdas. Cada celda tiene estaciones base que brindan cobertura para la transmisión de voz, datos y otros contenidos. Cuando se conectan, estas células permiten la comunicación entre dispositivos móviles y fijos en cualquier lugar de la red.
¿Cuál es la diferencia entre una red celular y una red móvil?
Una red celular y una red móvil son términos intercambiables, ambos se refieren a una red de comunicación en la que el último enlace es inalámbrico. En una red celular, la cobertura se divide en áreas terrestres llamadas celdas, mientras que una red móvil se refiere al uso de dispositivos móviles para acceder a esta red.
¿Cuál es la función de las estaciones base en una red celular?
Las estaciones base son la base física de una red celular. Son responsables de proporcionar la cobertura de red a cada celda. Cada estación base tiene al menos un transceptor de ubicación fija y normalmente tres sitios de celdas. Estas estaciones base permiten la transmisión de voz, datos y otros tipos de contenido dentro de cada célula.
¿Por qué una célula utiliza un conjunto de frecuencias diferente al de las células vecinas?
El uso de diferentes conjuntos de frecuencias en cada célula permite evitar interferencias entre ellas. Si todas las células usaran las mismas frecuencias, se produciría una congestión y una degradación del servicio. Al asignar diferentes frecuencias a cada célula, se garantiza una mejor calidad de servicio y una menor interferencia entre las células vecinas.
¿Cómo garantiza una red celular la calidad de servicio?
Una red celular garantiza la calidad de servicio mediante la asignación de recursos de manera eficiente. Esto incluye la asignación de frecuencias, el control de la potencia de transmisión y el manejo de congestiones. Además, las redes celulares también implementan tecnologías de mejora de la calidad de servicio, como la gestión de la capacidad y el enrutamiento inteligente.
¿Puedo usar mi celular en cualquier parte del mundo?
En teoría, sí puedes usar tu celular en cualquier parte del mundo siempre y cuando la red móvil sea compatible con tu dispositivo y tu proveedor de servicios tenga acuerdos de roaming con operadores en otros países. Sin embargo, es importante verificar la compatibilidad de bandas de frecuencia y los acuerdos de roaming antes de viajar para asegurarte de que tendrás cobertura en el destino.
¿Cuál es la diferencia entre una red 4G y una red 5G?
La principal diferencia entre una red 4G y una red 5G es la velocidad y capacidad de transmisión de datos. Mientras que la red 4G ofrece velocidades de descarga promedio de hasta varios megabits por segundo, la red 5G puede ofrecer velocidades de descarga de gigabits por segundo, lo que significa una conexión mucho más rápida. Además, la red 5G también tiene una menor latencia y una mayor capacidad para soportar una mayor cantidad de dispositivos conectados simultáneamente.
Autor: Leandro Alegsa
Actualizado: 01-08-2023
¿Cómo citar este artículo?
Alegsa, Leandro. (2023). Definición de Red celular. Recuperado de https://www.alegsa.com.ar/Dic/red_celular.php
