Las celdas pequeñas son uno de los componentes clave de la infraestructura digital para 5G y adoptan una variedad de formas, incluidas una microcélula, una picocélula y una femtocélula. En lugar de reemplazar las macroceldas tradicionales (torres de telefonía celular), las celdas pequeñas complementan esta infraestructura para mejorar la cobertura y la capacidad de la red en lugares urbanos concurridos y dentro de edificios.
Las celdas pequeñas son puntos de acceso de radio celular o “nodos” de baja potencia utilizados para transmisión de voz, video y datos, que están diseñados para mejorar la cobertura y la capacidad de la red en áreas urbanas densas. Estos nodos se colocan tanto en exteriores como en interiores, donde se consume el 80% de todo el tráfico de datos móviles.
Centro Infra proporciona una descripción detallada de las células pequeñas, incluidos los tres tipos principales: microcélulas, picocélulas y femtocélulas. Además, comparamos las celdas pequeñas con las torres de telefonía más conocidas, que se denominan macroceldas. Finalmente, Centro Infra destaca ejemplos de femtoceldas ofrecidas a los consumidores por los proveedores de servicios inalámbricos Verizon, AT&T y T-Mobile, que mejoran la cobertura 4G LTE para el hogar u oficina de un usuario final.
¿Qué son las células pequeñas?
Las celdas pequeñas son puntos de acceso de radio celular de baja potencia que se utilizan para transmisión de voz, video y datos, y que están diseñados para brindar cobertura de red a áreas más pequeñas. Estos puntos de transmisión o “nodos” se ubican cerca de los usuarios finales, tanto en interiores como en exteriores, y operan en espectro con licencia, compartido o sin licencia.
En general, las celdas pequeñas son una forma crítica de infraestructura para manejar demandas de tráfico de voz, video y datos muy densos porque brindan capacidad, lo que permite un servicio inalámbrico más rápido y confiable.
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Energía y backhaul para celdas pequeñas
Las celdas pequeñas requieren energía de entrada, conectividad de retorno separada y una ubicación adecuada de sus radios dedicadas para brindar una cobertura óptima:
- Energía: las celdas pequeñas instaladas al aire libre en la infraestructura de la ciudad, como farolas, postes de servicios públicos y postes de luz, a menudo ya tendrán infraestructura de energía instalada. Mientras que las celdas pequeñas implementadas en interiores pueden obtener energía del edificio en el que brindan servicio.
- Backhaul: el método utilizado para transportar tráfico de voz, video y datos desde una celda pequeña dependerá de las capacidades del operador inalámbrico o del operador de infraestructura. Si bien la tecnología de transmisión basada en fibra como GPON y XGS-PON es óptima, a menudo solo están disponibles los estándares de tecnología híbrida de fibra-coaxial (HFC), como DOCSIS 3.0 o DOCSIS 3.1. En entornos al aire libre, las conexiones inalámbricas de microondas también se pueden utilizar para fines de retorno de celdas pequeñas.
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Macrocell (torre celular) versus celda pequeña
Las macrocélulas, también conocidas como torres de telefonía móvil, son estructuras altas y de alta potencia que mantienen fuertes las señales de las redes inalámbricas a lo largo de grandes distancias y áreas amplias. En cambio, las células pequeñas prestan servicios en zonas densamente pobladas, como centros urbanos y estadios, que tienen necesidades de capacidad específicas.
Macrocelda/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 macrocélulas suelen tener entre 100 y 400 pies de altura, mientras que las células pequeñas se colocan a alturas de menos de 100 pies – y a menudo más cercanas a los 20 pies.
Además, las celdas pequeñas ofrecen mayor rendimiento y velocidades de datos para los usuarios finales, lo que, a su vez, proporciona capacidad adicional a una macro red inalámbrica.
Finalmente, los costos de construcción de un solo nodo de celda pequeña y su correspondiente fibra son menos de $100,000, lo que hace que estas implementaciones sean más rentables que una sola macrocelda (torre celular); sin embargo, sería necesario construir varias celdas pequeñas para siquiera aproximarse a la cobertura de una macrocelda.
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¿Cuántas células pequeñas hay en los Estados Unidos?
En Estados Unidos, hay 450.000 nodos al aire de células pequeñas, utilizados principalmente por los proveedores de servicios inalámbricos Verizon, AT&T y T-Mobile. Estas pequeñas células han sido construidas por proveedores de infraestructura como Crown Castle y ExteNet Systems, o por los propios proveedores de servicios inalámbricos, lo que se conoce como autodesempeño.
¿Cuántas células pequeñas se necesitan para 5G?
En Estados Unidos, se espera que 5G sea la tecnología de red dominante para 2030, momento en el que se necesitarán un total de 900.000 a 1 millón de nodos de celdas pequeñas en el aire para 5G. Como tal, se prevé que la industria de las células pequeñas crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de ~11% con respecto a los niveles actuales.
Para ello, Airspan Networks, proveedor de equipos de redes de acceso radioeléctrico (RAN), destaca cómo los despliegues de 4G utilizan un 80% de macrocélulas y un 20% de microcélulas (células pequeñas), mientras que los despliegues de 5G emplearán lo inverso, un 20% de macrocélulas y un 80% de microcélulas.
Fuente: Airspan Networks. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen.
Además, a medida que se implemente un espectro de banda más alta, como sub-6 gigahercios (GHz) y ondas milimétricas (mmWave) para 5G (barras de color azul claro a continuación), se necesitarán más radios y, por lo tanto, celdas más pequeñas. Esto se debe a que estos activos de espectro 5G tienen características de propagación más limitadas (consulte la línea de cobertura a continuación) en comparación con el espectro de banda inferior que históricamente se ha implementado en macrocélulas.
Densificación de red en entornos 4G y 5G
Fuente: Airspan Networks. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen.
Tipos de células pequeñas: microcélula, picocélula, femtocélula
Hay tres tipos principales de células pequeñas: microcélulas, picocélulas y femtocélulas. Estas estaciones base celulares generalmente cubren un área pequeña y se utilizan para extender cobertura a áreas o para agregar capacidad de red en lugares con un uso muy denso de teléfonos celulares, como hoteles.
Tipos de células pequeñas: microcélula, picocélula, femtocélula
Fuente: Airgain. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta imagen.
Cada tipo de célula pequeña, ya sea microcélula, picocélula o femtocélula, tiene estaciones base autónomas, que son responsables de la transmisión y recepción de radio “hacia” o “desde” la estación móvil.
A continuación se muestra un desglose de las principales diferencias entre una microcélula, una picocélula y una femtocélula, que incluyen la ubicación de la implementación, el rango de cobertura, la cantidad de usuarios simultáneos admitidos, el suministro de energía al nodo y el costo:
Diferencias clave de las células pequeñas: microcélula, picocélula, femtocélula
| Celdas pequeñas | Microcélula | Picocélula | Femtocélula |
| Ubicación | Al aire libre | Interior (grandes superficies) | Interior (áreas pequeñas) |
| Gama | 600 pies a 3000 pies | 300 pies a 1000 pies | menos de 100 pies |
| Usuarios | 100 a 2000 | 30 a 100 | 1 a 32 |
| Poder | 2 a 20 vatios | 250 milivatios a 2 vatios | 100 a 200 milivatios |
| Costo | $$$ | $$ | $ |
¿Qué es una microcélula?
Las microcélulas brindan la mayor cobertura y admiten la mayor capacidad para los usuarios entre los tipos de celdas pequeñas. Por lo general, las microcélulas se instalan al aire libre en la infraestructura de la ciudad, como farolas, postes de servicios públicos, postes de luz y postes delgados. Sin embargo, dado su alcance de 600 pies a 3000 pies, las microcélulas pueden servir tanto en espacios interiores como exteriores simultáneamente.
Fuente: Verizon.
Por lo general, las microcélulas se implementan en entornos urbanos densos para cubrir una cuadra de la ciudad de alta demanda donde la cobertura de macrocélulas (es decir, torres de telefonía celular) puede no ser suficiente. Una microcélula puede admitir de 100 a 2000 usuarios y normalmente tiene niveles de potencia de transmisión de 2 a 20 vatios.
Las microcélulas son propiedad de proveedores de servicios inalámbricos como Verizon, AT&T y T-Mobile u operadores de infraestructura como Crown Castle y ExteNet Systems. Mientras que el transporte de tráfico de voz, vídeo y datos, también conocido como backhaul, desde la microcélula utiliza conexiones cableadas (por ejemplo, fibra) o inalámbricas (por ejemplo, microondas).
En general, de los diferentes tipos de celdas pequeñas, las microceldas son las más costosas de implementar y requieren instalación profesional y aprobaciones de permisos y zonificación. Aún así, las microcélulas ofrecen beneficios únicos, como la capacidad de utilizar conexiones definidas por software para hacer frente a una línea de visión limitada en entornos urbanos desafiantes. Como tales, las microcélulas son componentes críticos para el futuro de las redes 5G.
¿Qué es un Picocell?
Las picocélulas, que también pueden denominarse metrocélulas, brindan un rango de cobertura de 300 pies a 1,000 pies, que es más pequeño que las microcélulas pero mayor que las femtocélulas (ver más abajo). Normalmente, las picoceldas se instalan en interiores, en lugares grandes, incluidos aeropuertos, hoteles, hospitales, oficinas y universidades.
Fuente: Airspan Networks.
Por lo general, las picocélulas se implementan en estos espacios interiores de alto tráfico, donde una única área de cobertura tiene múltiples picocélulas. Una sola picocélula puede admitir de 30 a 100 usuarios y tiene niveles de **potencia de transmisión “media” de 250 milivatios a 2 vatios.
Las picoceldas son propiedad de la empresa o del propietario del lugar donde se implementan. Mientras que el transporte de tráfico de voz, video y datos (backhaul) desde la picocell utiliza una conexión cableada, como por ejemplo fibra.
En general, la implementación de las picoceldas cuesta menos que las microceldas, dado que el tamaño de su equipo es más pequeño y evitan ciertos costos asociados con la instalación profesional y la zonificación y aprobaciones de permisos.
¿Qué es una femtocélula?
Las femtocélulas, a las que los proveedores de servicios inalámbricos se refieren como minitorres de telefonía móvil, proporcionan el rango de cobertura más corto y admiten la capacidad más pequeña para los usuarios entre los tipos de células pequeñas. Específicamente, las femtoceldas son equipos compactos instalados en interiores para uso doméstico y en pequeñas oficinas, que brindan un rango de cobertura de menos de 100 pies.
Fuente: Nokia.
En total, una sola femtocelda puede admitir de 1 a 32 usuarios y tiene los niveles de potencia de transmisión más bajos entre los tipos de celdas pequeñas de 100 a 200 milivatios. En última instancia, el objetivo principal de una femtocélula es mejorar la calidad de la señal.
Las femtoceldas son propiedad del usuario final o suscriptor, a menudo un individuo, que compra el equipo directamente o lo recibe como subsidio de su proveedor de servicios inalámbricos, como parte de su plan de servicio. Mientras que el transporte de tráfico de voz, video y datos (backhaul) desde femtoceldas depende de la conexión de banda ancha Ethernet por cable del usuario final, aprovechando la línea de abonado digital (DSL), la fibra coaxial híbrida (HFC) o la fibra óptica, confiando así en Internet para el transporte.
En general, de los diferentes tipos de celdas pequeñas, las femtoceldas son las más baratas de implementar (cuestan sólo cientos de dólares) dado que se configuran solas y tienen un factor de forma pequeño. Con este fin, el tamaño condensado de una estación base de femtocelda suele ser similar en forma a un enrutador Wi-Fi.
Femtocélulas de consumo de Verizon, AT&T y T-Mobile
Cada uno de los principales proveedores de servicios inalámbricos, incluidos Verizon, AT&T y T-Mobile, ofrece femtocélulas específicas del operador con el fin de mejorar la cobertura 4G LTE existente para el hogar u oficina de un suscriptor. Generalmente, estas femtocélulas cuestan unos cientos de dólares y tienen la capacidad de admitir hasta 16 usuarios simultáneos.
A continuación encontrará más detalles sobre LTE Network Extender de Verizon, Cell Booster y Cell Booster Pro de AT&T y 4G LTE CellSpot de T-Mobile.
Extensor de red Verizon LTE
Verizon markets su LTE Network Extender, que es una femtocelda o “mini torre celular” que mejora la cobertura 4G LTE existente para el hogar u oficina de un suscriptor. En particular, el dispositivo admite simultáneamente hasta 16 usuarios activos con una potencia de transmisión baja de 50 milivatios. Actualmente, Verizon valora el extensor de red LTE en $ 249,99.
El extensor de red Verizon LTE tiene un buen rendimiento de radiofrecuencia (RF) y proporciona un rango de cobertura de 50 pies con su antena interna.
Extensor de red Verizon LTE – Femtocell
Fuente: Verizon.
Además, el dispositivo femtocell de Verizon se conecta a la conexión a Internet de alta velocidad existente del usuario y solo requiere velocidades de descarga mínimas de 10 megabits por segundo (Mbps) y velocidades de carga de 5 Mbps. Sin embargo, Verizon recomienda tener una conexión a Internet con velocidades de descarga de 20 Mbps y velocidades de carga de 10 Mbps o más.
Anteriormente, Verizon también ofrecía femtocélulas conocidas simplemente como Network Extender o MicroCell; sin embargo, estos productos han sido descontinuados y ya no están disponibles para su compra.
AT&T Cell Booster y Cell Booster Pro
AT&T mercados sus Cell Booster y Cell Booster Pro, que son femtocélulas o “minitorres de telefonía celular” que mejoran las señales celulares mediante el uso de la conexión a Internet de un suscriptor. Específicamente, el amplificador crea una señal celular 4G LTE para una mejor cobertura interior, así como velocidades de llamadas de voz, mensajes de texto y datos más confiables. Actualmente, AT&T valora el Cell Booster en $229,99 y el Cell Booster Pro en $699,00.
Amplificador de células AT&T – Femtocélula
Fuente: AT&T.
En general, el alcance máximo del Cell Booster de AT&T es de 3000 pies cuadrados, mientras que el Cell Booster Pro de la compañía tiene un alcance de 15,000 pies cuadrados.
Anteriormente, AT&T también ofrecía femtoceldas conocidas como AT&T MetroCell y AT&T MicroCell; sin embargo, estos productos han sido descontinuados y ya no están disponibles para su compra.
Punto móvil 4G LTE de T-Mobile
T-Mobile mercados su 4G LTE CellSpot, que es una femtocelda o “mini torre celular” que crea una señal 3G, 4G y 4G LTE para ofrecer una cobertura interior superior, llamadas de voz más confiables y velocidades de datos consistentes. Este dispositivo reside en el hogar o la pequeña oficina de un usuario y puede conectar hasta 16 usuarios simultáneos (8 en 4G LTE y 8 en 3G/4G UMTS).
El CellSpot 4G LTE de T-Mobile utiliza una conexión a Internet de alta velocidad, que requiere velocidades de descarga mínimas de 2 Mbps, velocidades de carga de 0,5 Mbps y ping (latencia) de 200 milisegundos o menos.
*** CellSpot 4G LTE de T-Mobile - Femtocélula ***
Fuente: T-Mobile.
En general, el alcance máximo del CellSpot 4G LTE de T-Mobile es de aproximadamente 3000 pies cuadrados.
