Las redes inalámbricas transmiten señales de voz y datos a través de millas de torres de telefonía celular, utilizando una gama de ondas de radiofrecuencia, que pueden llegar al teléfono celular de un cliente a varios kilómetros de distancia. En última instancia, hasta dónde se extiende la radio de cobertura de una torre celular determina si el teléfono celular de un cliente recibe o no servicio inalámbrico de proveedores como Verizon, AT&T y T-Mobile.
En promedio, el alcance máximo utilizable de una torre de telefonía celular es de 25 millas. Si bien la radio de cobertura típica de una torre celular es de 1 a 3 millas y en entornos urbanos densos, una torre celular generalmente alcanza de 0,25 millas a 1 milla antes de transferir la conexión de un usuario a otro sitio celular cercano.
Centro Infra proporciona una descripción general completa que detalla hasta dónde pueden llegar las torres de telefonía celular, incluidas aquellas que operan con estándares de telecomunicaciones inalámbricas 4G LTE y 5G, así como la gama de formas alternativas de infraestructura digital como las células pequeñas 5G.
¿Cuál es el alcance de una torre de telefonía móvil?
En promedio, el rango utilizable máximo de una torre de telefonía celular es de 25 millas (40 kilómetros) y, en algunos casos, las señales de radio de la torre de telefonía celular pueden alcanzar hasta 45 millas (72 kilómetros) de distancia. Sin embargo, debido a una serie de factores, la radio de cobertura típica de una torre celular es de sólo 1 a 3 millas (1,6 a 5 kilómetros) y en entornos urbanos densos, una torre de telefonía celular generalmente alcanza 0,25 millas a 1 milla (0,4 a 1,6 kilómetros) antes de transferir la conexión de un usuario a otro sitio celular cercano.
Comprensión de la funcionalidad de las torres de telefonía móvil.
Las torres de telefonía celular son estructuras verticales, que varían de 100 a 400 pies de altura, que utilizan antenas para transmitir una señal de radio desde la torre al dispositivo móvil de un cliente. Como se muestra a continuación, al colocar múltiples antenas en lo alto del aire, las torres de telefonía celular pueden brindar cobertura inalámbrica en un área (o radio) amplia.
Las torres de telefonía móvil brindan cobertura inalámbrica en un área amplia
Fuente: Castillo de la Corona.
En general, varios factores afectan la distancia que puede alcanzar la señal de una torre de telefonía celular, lo que significa que los clientes fuera del alcance de una torre de telefonía celular no pueden recibir el servicio inalámbrico. El alcance de una torre de telefonía celular no es una distancia fija y varios factores afectan la distancia que puede alcanzar una torre de telefonía celular, que incluyen:
- Espectro: Ondas de radiofrecuencia con licencia para proveedores de servicios inalámbricos, como Verizon, que utilizan el espectro para transmitir señales de comunicaciones inalámbricas desde sus sitios celulares. Diferentes frecuencias de radio pueden viajar a una distancia más corta o más grande.
- Capacidad de red: La demanda de aplicaciones de gran ancho de banda y mayor calidad de servicio da como resultado un rango cada vez más reducido en el que las torres de telefonía celular pueden transmitir señales de radio.
- Terreno: Las obstrucciones naturales y artificiales, como montañas, colinas, valles, árboles y edificios, pueden bloquear, absorber y reflejar señales de radio.
- Potencia de transmisión: La radio de una torre celular transmite una señal impulsando una corriente en una antena, lo que influye en qué tan lejos puede llegar esa señal.
A continuación brindamos más detalles sobre cada uno de estos cuatro factores que impactan hasta dónde puede llegar la señal de una torre celular:
El espectro influye en el alcance de las torres de telefonía móvil.
Como regla general, las señales de radio de frecuencia más alta transportan tráfico de voz, video y datos desde y hacia las torres de telefonía celular a lo largo de una distancia más corta antes de disiparse. Mientras que las señales de frecuencia más baja viajan una distancia mayor, lo que proporciona a las torres de telefonía celular un rango (o radio) de cobertura mayor.
A continuación se muestra una ilustración del radio de cobertura de una torre celular utilizando espectro de banda alta o de onda milimétrica (mmWave) en entornos urbanos densos, espectro de banda media en ubicaciones metro y espectro de banda baja para cobertura a nivel nacional (es decir, área amplia).
Radio de cobertura de la torre celular por banda de espectro
Fuente: T-Mobile.
A continuación se destacan distinciones importantes entre el espectro de banda baja, banda media y banda alta (mmWave):
| espectro | banda baja | banda media | banda alta |
| Frecuencias | 600MHz 700MHz 850MHz | Banda C de 2,5 GHz y CBRS de 3,45 GHz | 24 GHz 27,5 a 31 GHz 37, 39, 47 GHz |
| Rango de torres celulares | Hasta 25 Millas (40 kilómetros) | 1 a 12 millas (1,6 a 19 kilómetros) | 50 a 2000 pies (15 a 600 metros) |
| cobertura | ancho | Moderado | Limitado |
| Capacidad | Bajo | Medio | Alto |
| Ubicaciones | Rural / Suburbano / Urbano | Suburbano/Urbano | Urbano / Urbano Denso |
Para comprender mejor cómo el espectro influye en el alcance de las torres de telefonía celular, podemos analizar qué tan lejos llegarían las diferentes bandas de frecuencia, desde una torre de telefonía celular, en el “espacio libre”. Específicamente, a continuación se muestra un diagrama que muestra el radio de cobertura de las torres de telefonía celular, utilizando frecuencias de banda baja (600 MHz, 700 MHz, 800 MHz), frecuencias de banda media (2,0 GHz, 2,5 GHz, 3,7 GHz) y frecuencias de banda alta (onda milimétrica/mmWave).
Radio de cobertura de la torre celular con banda baja, media y alta
Fuente: Castillo de la Corona.
Como se muestra arriba, una torre de móvil celular que transmite espectro de banda baja de 600 MHz tendría una radio de referencia de 1,00, lo que significa que sus señales tienen el mayor alcance. En comparación con 600 MHz, otras frecuencias de banda baja, media y alta que se transmiten desde torres de telefonía celular no viajan tan lejos, con sus rangos relativos como sigue:
- 700 MHz: 86 % del alcance de la torre de telefonía móvil, en comparación con 600 MHz
- 800 MHz: 71% del alcance de la torre celular, en relación con 600 MHz
- 2,0 GHz: 30 % del radio de la torre de telefonía móvil, en relación con 600 MHz
- 2,5 GHz: 24 % de la distancia desde una torre de telefonía móvil, en relación con 600 MHz
- 3,7 GHz (banda C): 17 % del alcance de la torre de telefonía móvil, en comparación con 600 MHz
- Onda milimétrica (mmWave): 2% del alcance de la torre celular, en relación con 600 MHz
En general, las señales de frecuencia más baja, como 600 MHz, alcanzan una distancia mayor, lo que proporciona a las torres de telefonía móvil un rango (o radio) de cobertura mayor. Mientras que las señales de frecuencia más alta, como las de 2,5 GHz, recorren una distancia mucho más corta antes de disiparse.
Para reiterar este punto, a continuación se muestra una ilustración de cómo una torre de telefonía celular que utiliza frecuencias de banda C (3,7 GHz) solo podrá transmitir sus señales a un 65% de la distancia, en comparación con el uso de frecuencias de 2,5 GHz.
Radio de cobertura de la torre celular con 2,5 GHz y banda C (3,7 GHz)
Fuente: T-Mobile. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen.
Además, debido a que las señales de frecuencia más alta viajan una distancia más corta, la huella de cobertura de las torres de telefonía celular que utilizan estas frecuencias deberá ser más densa (ver a la derecha de la imagen arriba), para poder brindar el mismo nivel de servicio a los clientes.
Finalmente, a continuación se demuestra el espectro que influye en el alcance de las torres de telefonía celular, utilizando mapas de cobertura del mundo real en un entorno urbano, con torres de telefonía celular que transmiten frecuencias de 600 MHz, 2,5 GHz y 3,7 GHz (banda C). Las torres de telefonía celular (puntos blancos con anillos azules) brindan cobertura (el rojo indica una intensidad de señal fuerte) en diferentes distancias, dependiendo de la frecuencia que se utilice.
Mapas de cobertura de torres de telefonía móvil con 600 MHz, 2,5 GHz y 3,7 GHz (banda C)
Fuente: Castillo de la Corona.
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La capacidad de la red da forma al radio de la torre celular
Una red inalámbrica está diseñada para satisfacer un cierto nivel de demanda de tráfico de voz, video y datos, así como también una densidad de suscriptores. Debido a que cada transmisión de señal desde una torre celular requiere una cierta cantidad de radiofrecuencia, la capacidad de una red inalámbrica está limitada por la cantidad de frecuencia disponible.
A finales de la década de 1990 y principios de la de 2000 (es decir, hace 20 o 25 años), cuando los teléfonos móviles se utilizaban principalmente para hacer llamadas telefónicas, se podían colocar antenas en la parte superior de torres de telefonía móvil de 300 pies que transmitían señales de radio hasta 5 millas, proporcionando cobertura para toda el área. Sin embargo, la gente empezó a utilizar sus teléfonos móviles para algo más que llamadas telefónicas, específicamente, para aplicaciones como mensajes de texto, Internet móvil y correo electrónico – todos los cuales utilizaban más datos que los servicios de voz.
Como resultado, el radio que una torre de telefonía celular podría teóricamente cubrir seguía siendo de 5 millas, pero solo las personas en las primeras 2,5 millas podían recibir suficiente espectro y, por lo tanto, servicio celular en sus teléfonos. A continuación se muestra una analogía para describir con más detalle la radio de contracción de una torre de telefonía móvil:
Una manguera de jardín puede transportar agua de un extremo a otro. Sin embargo, si se hacen agujeros en la manguera de jardín, el agua comenzará a filtrarse. Si se crean suficientes agujeros al comienzo de la manguera de jardín, entonces no llegará agua al final de esa manguera de jardín.
De manera similar, si una torre de telefonía celular transmite una señal de radio, pero las personas dentro de la primera parte del radio de la estructura están utilizando esa señal, entonces la señal no llegará a las personas en los bordes exteriores de la radio de transmisión de esa torre de telefonía celular. A su vez, una torre de telefonía celular que teóricamente podría cubrir 5 millas, solo sirve a personas en las primeras 2,5 millas.
Radio de la torre celular: curva de intensidad de la señal
A medida que los dispositivos móviles se han vuelto más avanzados, utilizando tecnología 4G LTE y 5G, la creciente demanda de aplicaciones de alto ancho de banda y una mayor calidad de servicio da como resultado un rango cada vez más reducido en el que las torres de telefonía celular pueden transmitir señales de radio. Como se muestra en la siguiente curva de intensidad de la señal, la radio de una torre de telefonía celular se reduce junto con la proliferación de teléfonos inalámbricos avanzados (es decir, teléfonos inteligentes):
Fuente: Torre Americana. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen.
En general, a medida que las redes inalámbricas pasaron de 3G a 4G y ahora a 5G, la radio de celda de cada torre en general ha disminuido. Esto significa que una torre de telefonía celular, que antes era capaz de atender a clientes a una distancia de 5 Millas, ahora puede atender de manera eficiente solo a aquellos que se encuentran dentro de una distancia de 2,5 Millas o menos.
¿A qué distancia están las torres de telefonía móvil entre sí?
Debido a la reducción de la radio de las torres de telefonía móvil, se han construido más torres de telefonía móvil, especialmente en las principales ciudades de Estados Unidos. Esto ha dado como resultado que la mayoría de los sitios celulares en entornos urbanos están a una distancia de 0,25 millas a 1 milla de distancia. Dicho de otra manera, en las ciudades, la radio de una torre de telefonía celular combinada se ha reducido a 0,25 millas, 0,5 millas o 1 milla, en lugar de 2,5 millas o 5 millas históricamente.
El terreno afecta la distancia que puede alcanzar una torre de telefonía móvil
Las torres de telefonía móvil prestan servicio a clientes que viven en diferentes tipos de terreno, que pueden presentar obstrucciones tanto naturales como artificiales. Por ejemplo, elementos naturales como montañas, colinas, valles y árboles pueden bloquear la señal de radio de una torre de telefonía móvil. Mientras que las estructuras hechas por el hombre, como los edificios, pueden absorber o reflejar señales de radio, particularmente en entornos urbanos.
Como tal, las torres de telefonía celular altas, que pueden albergar antenas a gran altura, son particularmente importantes para transmitir señales de radio en diversos paisajes. Con este fin, los sitios celulares altos rodeados de terreno plano son capaces de transmitir señales de radio a una distancia de hasta 72 kilómetros (45 millas). Por el contrario, en terrenos montañosos o montañosos, el alcance máximo de una torre de telefonía móvil puede ser de sólo unos pocos kilómetros.
Transmisión de energía impulsa la gama de torres celulares.
La radio de una torre de móvil celular transmite una señal impulsando una corriente a través de sus antenas, y el alcance de esta señal, vital para mantener la intensidad y claridad de las señales de los teléfonos celulares, está influenciado por la potencia de la corriente. Para evitar interferencias con sitios celulares cercanos y con multas regulatorias, las torres de telefonía celular a menudo transmiten deliberadamente señales de radio a niveles de potencia más bajos, lo que significa que sus señales de radio no llegan tan lejos.
Por ejemplo, CBRS (3,5 GHz) es una banda de espectro con límites de potencia de salida impuestos porque tiene el potencial de interferir con los sistemas de radar de la Marina de los EE. UU. en áreas costeras. Estos límites de salida de energía, si bien son cruciales para evitar dicha interferencia, también reducen el rango del espectro CBRS, lo que posteriormente afecta la distancia a través de la cual las señales de los teléfonos celulares pueden transmitirse efectivamente hacia y desde la torre celular más cercana.
¿Hasta dónde llega una torre celular 4G LTE?
El alcance de una torre celular 4G LTE es de 2 a 4 millas (3 a 6,5 kilómetros) cuando transmite espectro de banda baja y media. Ejemplos de bandas de espectro 4G LTE utilizadas por las torres de telefonía celular son Cellular (824 MHz a 894 MHz), SMR (854 MHz a 940 MHz), PCS (901 MHz a 941 MHz), AWS (1695 MHz a 2200 MHz) y WCS (2305 MHz a 2310 MHz).
¿Cuál es el alcance de una torre celular 5G?
El alcance de una torre celular 5G es de 1 a 3 millas (1,6 a 5 kilómetros) cuando transmite espectro de banda baja y media. Ejemplos de bandas de espectro utilizadas por las torres de telefonía móvil 5G son 600 MHz, 700 MHz, 850 MHz, 2,5 GHz, 3,5 GHz (CBRS) y 3,7 GHz (banda C).
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¿Cuál es el alcance de una celda pequeña 5G?
El alcance de una celda pequeña 5G es de 50 a 2000 pies (15 a 600 metros) cuando transmite espectro de banda alta o de ondas milimétricas (mmWave), suponiendo que no haya obstrucciones. Ejemplos de bandas de espectro 5G utilizadas por células pequeñas son 24 GHz, 27,5 GHz a 31 GHz, 37 GHz, 39 GHz y 47 GHz.
Las celdas pequeñas son puntos de acceso de radio celular de baja potencia utilizados para transmisión de voz, video y datos, que están diseñados para brindar cobertura de red y capacidad a áreas más pequeñas que las torres de telefonía celular.
Torre celular (izquierda) y celda pequeña (derecha)
Fuente: Qorvo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen.
En términos de estructura, las celdas pequeñas generalmente se colocan a alturas de menos de 30 metros (100 pies) – y a menudo más cercanas a los 6 metros (20 pies). Se instalan al aire libre en la infraestructura de la ciudad, como farolas, postes de servicios públicos, postes de luz y postes de líneas delgadas.
¿Cuántas millas cuadradas cubre una torre de telefonía móvil?
Una torre de telefonía celular puede cubrir de 3 a 50 millas cuadradas, según una radio de cobertura típica de 1 a 4 millas para torres de telefonía celular 4G LTE y 5G. Esta área de cobertura supone que la torre de telefonía celular está equipada con un conjunto de antenas típicas de tres lados, que proporciona una cobertura de 360 grados desde el sitio.
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