Se están implementando redes de células pequeñas y sistemas de antenas distribuidas (DAS) en ciudades y pueblos de todo Estados Unidos para aumentar las torres. De hecho, mucha gente se pregunta: i) ¿Qué son las Small Cells y los Sistemas de Antenas Distribuidas?, y ii) ¿Qué hacen?
A continuación respondemos a estas importantes preguntas. Específicamente, las celdas pequeñas y los sistemas de antena distribuida (DAS) afectan su capacidad para permanecer conectado a la red y utilizar los servicios de su teléfono inteligente que más le importan.
Células pequeñas y sistemas de antenas distribuidas – Clasificación
Las celdas pequeñas también se conocen como sistemas de antena distribuida para exteriores (DAS). Sin embargo, para mayor claridad, este artículo distinguirá a las celdas pequeñas como aquellas que brindan cobertura y capacidad en exteriores.
Los Sistemas de antenas distribuidas (DAS) también se conocen como sistemas de antenas distribuidas en interiores (DAS). Sin embargo, para mayor claridad, este artículo se referirá a todas las formas de cobertura y capacidad interiores simplemente como Sistemas de antena distribuida (DAS).
En general, las celdas pequeñas y los sistemas de antenas distribuidas (DAS) representan una forma específica de mejorar la cobertura y la capacidad de la red. De hecho, ambos sistemas constan de antenas individuales, colocadas a baja altura en relación con el usuario inalámbrico. Además, las celdas pequeñas y los sistemas de antenas distribuidas (DAS) permiten la densificación de las redes inalámbricas. Esto permite la [adopción-de-redes inalámbricas 5G] generalizada(/articulos/explaining-the-key-differences-between-4g-and-5g/).
Capacidad y cobertura de la red – Estudio de caso – Phoenix, Arizona
A continuación, analizamos un ejemplo de Phoenix, Arizona, para ayudar a responder la pregunta común: ¿Por qué necesitamos celdas pequeñas y sistemas de antena distribuida? Específicamente, este caso de estudio utiliza el ejemplo de celdas pequeñas, en un ambiente al aire libre. Sin embargo, las mismas conclusiones de las celdas pequeñas se aplican a los sistemas de antenas distribuidas (DAS) en un ambiente interior.
Fuera del centro de la ciudad, Phoenix en Arizona y sus suburbios circundantes, incluidos Chandler y Scottsdale, son comunidades en gran medida residenciales. De hecho, estos suburbios de Phoenix tienen numerosas torres de telefonía celular que brindan cobertura inalámbrica de voz y datos a sus respectivas comunidades.
Para este ejemplo, nos centramos en una torre de telefonía móvil, en un suburbio de Phoenix. En esta torre hay varias antenas de proveedores de servicios inalámbricos, como Verizon, AT&T y T-Mobile, que dan servicio a Phoenix. Estas antenas transmiten y captan señales de los dispositivos de los residentes y transmiten los datos que reciben a equipos adyacentes, cerca de la torre. Posteriormente, una conexión por cable transmite la información a Internet o al sistema telefónico.
Cuando esta torre se construyó originalmente, hace más de 20 años, sirvió bien a los residentes de Phoenix. De hecho, la gente usaba teléfonos móviles para hablar y enviar mensajes de texto sin apenas problemas. Además de experimentar algunas “zonas muertas” y áreas de cobertura limitada, esta torre en Phoenix brindó un servicio bueno y confiable que mantuvo a sus residentes conectados.
Sin embargo, hoy en día, los dispositivos de los residentes de Phoenix no siempre se conectan a la red
La población de Phoenix ha crecido a lo largo de los años y sus residentes han comenzado a notar que incluso cuando su dispositivo muestra que tiene señal, no siempre pueden conectarse a la red. Hace años, los usuarios de teléfonos móviles en Phoenix no tenían problemas para conectarse a las redes de los proveedores de servicios inalámbricos. Sin embargo, a medida que más personas utilizan más datos, algunos usuarios no pueden conectarse a la red.
¿Qué pasó con la red de Phoenix?
En primer lugar, hoy en día la gente tiene teléfonos inteligentes más potentes y utiliza muchos más datos. Específicamente, los usuarios transmiten música en Spotify, realizan videoconferencias con amigos o compañeros de trabajo a través de Zoom y ven y publican videos de gran tamaño en YouTube.
En segundo lugar, muchos residentes de Phoenix también tienen múltiples dispositivos que ahora se conectan a la red celular. Estos dispositivos no son sólo teléfonos inteligentes, sino también tabletas, relojes inteligentes y automóviles conectados.
Entonces, ¿por qué esto está causando problemas ahora? La cobertura y la capacidad son la respuesta.
Cobertura y Capacidad
En particular, la cobertura y la capacidad son dos conceptos importantes para brindar a los usuarios inalámbricos un servicio óptimo. Si bien estos dos conceptos están relacionados, las causas y soluciones de cada uno pueden diferir.
Cobertura
La cobertura es el área que cubre un tipo de infraestructura digital en particular, es decir, hasta dónde llega la señal. Usando el ejemplo de la torre de Phoenix, esta puede enviar su señal a través de cientos de hogares en un radio de 1 a 2 millas. De hecho, hay algunas zonas con colinas y edificios altos que pueden provocar una caída de la señal. Sin embargo, la cobertura de Phoenix, en general, no cambia.
Capacidad
La capacidad se vuelve evidente si alguna vez tuvo barras de señal llenas en su dispositivo pero no puede realizar una llamada o cargar una página web. De hecho, esto significa que tienes cobertura, pero no capacidad. Esto se debe a que no tiene problemas para conectarse a la red, pero por alguna razón sus datos no llegan.
¿Por qué sucede esto? La respuesta es un concepto llamado “densidad inalámbrica”.
Fuente: Castillo de la Corona
Densidad inalámbrica
Las señales inalámbricas que conectan la torre al dispositivo de un residente en Phoenix solo son capaces de transportar una cantidad limitada de datos a la vez. Este es el concepto de densidad inalámbrica. De hecho, cuantos más datos y dispositivos utiliza la gente en la red, más lentas se vuelven las conexiones de todos. Para resolver este problema, las redes que dan servicio a Phoenix necesitan más densidad inalámbrica.
Células pequeñas: solución para agregar más densidad inalámbrica en Phoenix
Dados los desafíos de densidad inalámbrica que enfrenta Phoenix, esta es una situación ideal para el despliegue de una red de celdas pequeñas. Específicamente, una red celular pequeña consta de una serie de antenas pequeñas de baja potencia, a menudo llamadas nodos, que brindan cobertura y capacidad de manera similar a una torre, con algunas diferencias importantes.
Las celdas pequeñas siempre están conectadas mediante cable de fibra óptica y unidas a la infraestructura de la ciudad, como farolas, postes de servicios públicos, postes de luz y postes de líneas delgadas. De hecho, es muy probable que hayas pasado por estas pequeñas células antes y ni siquiera te hayas dado cuenta.
Fuente: Castillo de la Corona
A su vez, las células pequeñas son más discretas para los vecinos de la zona, a la vez que las acercan a los smartphones y otros dispositivos, lo que mejora tanto la cobertura como la capacidad. Sin embargo, de manera similar a una torre, los pequeños nodos celulares se comunican de forma inalámbrica a través de ondas de radio y luego envían las señales a Internet o al sistema telefónico. Un beneficio adicional de las celdas pequeñas es que, debido a que están conectadas con fibra (a diferencia del cobre), pueden manejar cantidades masivas de datos a velocidades rápidas.
Mejoras en la capacidad: densidad inalámbrica
Con las bandas de frecuencia que los operadores utilizan actualmente para transmitir sus señales, si hay demasiadas personas conectadas a la vez, las velocidades de datos pueden disminuir. Al agregar nodos de celdas pequeñas, Phoenix puede aumentar significativamente su densidad inalámbrica y puede manejar muchas más conexiones simultáneas.
Cada nodo de celda pequeña es capaz de enviar y recibir la misma cantidad de datos que la torre. Sin embargo, dado que cada celda pequeña cubre un área geográfica más pequeña, es mucho menos probable que cualquier nodo de celda pequeña tenga una capacidad limitada. Por lo tanto, con celdas pequeñas, la capacidad de la red en Phoenix mejora.
Mejoras en la cobertura: densidad inalámbrica
Las celdas pequeñas también brindan el beneficio de mejorar la cobertura de las redes inalámbricas. Históricamente, la red en Phoenix se originó en un lugar: la torre celular. De hecho, la torre cubría una amplia geografía, pero en ciertas áreas de Phoenix, como detrás de un edificio, la señal se perdía.
Sin embargo, después de implementar una red celular pequeña, la señal de la red, en Phoenix, se origina en muchos lugares distintos. Específicamente, estos son los nodos celulares pequeños, la mayoría de los cuales están mucho más cerca de los dispositivos del usuario final que de las torres. A su vez, esta proximidad a los dispositivos de los usuarios proporciona una cobertura mucho más consistente en todo Phoenix.
Células pequeñas: infraestructura de host neutral o compartida
Las celdas pequeñas son una forma de infraestructura compartida, lo que significa que varios proveedores de servicios inalámbricos como Verizon, AT&T y T-Mobile se pueden acomodar en el mismo poste. De hecho, esto maximiza los beneficios para los residentes, independientemente de qué proveedor obtengan su servicio inalámbrico. Con una red celular pequeña, los residentes de Phoenix ahora pueden usar sus dispositivos y adoptar plenamente las tecnologías más nuevas como 5G.
Células pequeñas: descripción general de la infraestructura digital
Las celdas pequeñas son antenas pequeñas y de baja potencia, también conocidas como nodos. De hecho, las celdas pequeñas están conectadas a través de un cable de fibra óptica que normalmente se implementa en configuraciones densas y más cerca de los clientes inalámbricos que los sitios de torre. Específicamente, ejemplos de células pequeñas incluyen microcélulas, picocélulas y femtocélulas.
LEER MÁS: Small Cells – Comparación de microcélulas, picoceldas y femtocélulas
En general, las celdas pequeñas tienen hasta 15 pies de altura y están ubicadas más cerca de donde los clientes móviles necesitan conectarse a la red. Es importante destacar que las celdas pequeñas llevan señales inalámbricas a áreas que necesitan mejor cobertura o más capacidad.
Las celdas pequeñas pueden brindar cobertura a más de 100 usuarios en un radio de aproximadamente 1000 pies. Considerando que, un sitio de torre celular puede admitir más de 1000 usuarios en un radio de 1 a 2 millas. Por lo tanto, los emplazamientos de las torres proporcionan una “cobertura general”. Posteriormente, las implementaciones de celdas pequeñas pueden aumentar la cobertura general de la torre, en áreas de alta densidad de población, donde existen necesidades de capacidad específicas.
Activo físico: células pequeñas
Las células pequeñas consisten en antenas y radios desplegadas a lo largo de una cuadra de la ciudad o un corredor de viaje. Específicamente, las celdas pequeñas se montan en farolas, postes de servicios públicos, postes de luz y postes de líneas delgadas. En términos de radiofrecuencias, las células pequeñas tienen antenas que operan en espectro de banda media y banda alta (u onda milimétrica).
Las celdas pequeñas suelen tener un diseño que les permite integrarse con la infraestructura de la ciudad. De hecho, esto hace que sea más fácil para las autoridades locales aceptarlos en áreas urbanas desde una perspectiva de zonificación. Finalmente, las celdas pequeñas requieren que las radios se ubiquen cerca de cada antena, lo que difiere del DAS.
Clientes – Celdas pequeñas
Las celdas pequeñas son particularmente aptas para soportar implementaciones de operadores inalámbricos de espectro en frecuencias de banda alta (ondas milimétricas). De hecho, en estas frecuencias, las torres tradicionales no pueden maximizar la capacidad. Específicamente, esto se debe a que estas señales de mayor frecuencia viajan distancias más cortas, lo que significa que la antena o el nodo debe estar más cerca del usuario final. Por lo tanto, las celdas pequeñas son más óptimas que las torres para soportar despliegues de espectro de banda alta (ondas milimétricas).
Operadores inalámbricos
Los proveedores de servicios inalámbricos, incluidos Verizon, AT&T y T-Mobile, utilizan celdas pequeñas como un medio eficaz tanto para la cobertura como para la capacidad. Las aplicaciones de cobertura para celdas pequeñas se encuentran en áreas exteriores muy específicas que necesitan servicio. Además, la cobertura de celdas pequeñas puede complementar las áreas exteriores, que tienen restricciones de zonificación difíciles para las torres. Por ejemplo, algunas ciudades dificultan demasiado la obtención de la aprobación de zonificación para una torre.
Debido a que las antenas de celdas pequeñas son antenas individuales en estructuras de baja elevación, en lugar de conjuntos altamente visibles (es decir, torres de telefonía celular), las autoridades de zonificación que se resisten a las torres suelen aceptar mejor las celdas pequeñas. Esto se debe a que las celdas pequeñas son más fáciles de integrar en la estética de una ciudad. Además, en ciudades muy densas como Nueva York, las limitaciones de espacio impiden la instalación de equipos más grandes como torres, en el medio de la ciudad. Por lo tanto, las células pequeñas que son físicamente más pequeñas pueden implementarse a nivel de calle.
Capacity-offload, es otra aplicación para celdas pequeñas, que reduce la cantidad de datos que transportan las torres de telefonía celular y los traslada a celdas pequeñas. A su vez, las celdas pequeñas mejoran la capacidad general en las áreas de redes inalámbricas donde la demanda de datos es mayor.
Compañías de cable
Comcast, a través de Xfinity Mobile y Charter Communications, a través de Spectrum Mobile, son dos compañías de cable que son clientes de celdas pequeñas. De hecho, estas compañías de cable utilizan celdas pequeñas para aumentar sus servicios inalámbricos.
Términos del contrato: celdas pequeñas
En general, las células pequeñas tienen contratos, similares a los DAS, que suelen tener una duración inicial de entre 10 y 15 años o más. Además, estos contratos de celdas pequeñas tienen múltiples renovaciones de 5 años y escaleras mecánicas de alquiler incorporadas del 1% al 1,5% anual.
Proveedores – Células pequeñas
Las celdas pequeñas requieren una importante inversión de capital inicial para construir la fibra, los equipos de radio y suministrar energía al sitio. Por lo tanto, los proveedores de servicios inalámbricos de EE. UU. a menudo dependen de proveedores externos independientes para una parte importante de sus implementaciones de células pequeñas. Ejemplos de los principales proveedores de celdas pequeñas en los Estados Unidos incluyen:
- Crown Castle: 50.000 nodos de celdas pequeñas en el aire, que se elevan a 70.000 celdas pequeñas, incluidas aquellas bajo contrato, pero que aún no están construidas.
- ExteNet Systems: 32,3k nodos (principalmente sitios DAS, pero incluye celdas pequeñas) y 430 redes
- Verizon: en 2020, Verizon implementó 10.000 celdas pequeñas para utilizar más de su espectro de banda alta (onda milimétrica), para lo que denomina 5G Ultra Banda ancha
- Grupo Zayo: 2,5k+ nodos
- Uniti Group: 2,4k nodos instalados o en cartera
- Grupo Freshwave: ~5k nodos en el Reino Unido y ~150 redes
Sistemas de antenas distribuidas (DAS): descripción general de la infraestructura digital
Los sistemas de antena distribuida (DAS) abordan los requisitos de cobertura y capacidad, desde una perspectiva interior. De hecho, estos sistemas reducen la carga de la red en las torres de telefonía móvil, lo que mejora el rendimiento general de la red. Los sistemas de antenas distribuidas varían desde pequeños sistemas de una sola portadora, una sola banda y de baja capacidad para su uso en edificios empresariales hasta grandes sistemas de múltiples portadoras y múltiples bandas para su uso en lugares públicos de alta capacidad.
Activo físico: sistemas de antena distribuida (DAS)
Los sistemas de antenas distribuidas son una red inalámbrica estructurada como una serie de antenas que se conectan y distribuyen señales desde una estación base común, a través de fibra. Específicamente, los sistemas de antenas distribuidas se implementan dentro de una ubicación, edificio, lugar o estructura discreta.
La estación base actúa como una cabecera (es decir, contiene los componentes electrónicos) para una huella de antenas. En concreto, la radio de la estación base es una única unidad que se conecta vía fibra a las antenas DAS. De hecho, esta estación base puede ubicarse en un sitio remoto debido a la mínima pérdida de señal a través de la fibra. Recuerde que las celdas pequeñas son diferentes del DAS y requieren que las radios se ubiquen cerca de cada antena.
Los sistemas de antenas distribuidas (DAS) se implementan en lugares de alta demanda. Específicamente, estos lugares incluyen estadios, hoteles, hospitales, centros comerciales, casinos, hipódromos, centros de convenciones, aeropuertos, estaciones de metro y túneles. De hecho, se puede considerar que los sistemas de antenas distribuidas tienen dos propósitos únicos, para implementaciones en edificios:
- Cobertura baja: un ejemplo es una estación de metro
- Alta Densidad: un ejemplo es un estadio deportivo
American Tower – Sistemas de antena distribuida (DAS) – Estudio de caso
American Tower instaló sistemas DAS en cinco de las pistas de carreras para deportes de motor del International Speedway. En particular, el International Speedway alberga la Daytona 500 NASCAR Cup Series. Dependiendo del evento y del tamaño del lugar particular de la carrera, podría haber entre 20.000 y 100.000 personas asistiendo a un evento en una sola pista.
En general, la mayoría de las personas que asisten a estos hipódromos querrán conectividad celular. De hecho, las soluciones DAS de American Tower ayudan a los usuarios a recibir una cobertura óptima en la pista de carreras.
Edificio de oficinas – Sistemas de antena distribuida (DAS) – Estudio de caso
A continuación se muestra un ejemplo de un edificio de oficinas típico, que ayuda a explicar con más detalle los componentes clave de los sistemas de antenas distribuidas (DAS) y cómo se implementan estas redes. Los sistemas de antena distribuida en el edificio de oficinas tienen cuatro componentes clave:
(1) Sala de equipos
La sala de equipos es un bastidor de telecomunicaciones que entrega energía y señal al armario de telecomunicaciones, mientras devuelve el tráfico a la red móvil.
(2) Armario de telecomunicaciones
El Telecom Closet es un rack independiente o montado en la pared para administrar e interconectar el cableado entre dispositivos celulares/Wi-Fi y la sala de equipos.
(3) Celular
El dispositivo celular es una antena única que admite múltiples operadores inalámbricos y bandas de frecuencia para comunicaciones de voz celular, 4G/LTE y 5G.
(4) Wi-Fi
El dispositivo Wi-Fi es un despliegue de un solo cable que transporta energía de bajo voltaje y datos de alta velocidad, alcanzando hasta 100 metros del Telecom Closet.
Clientes – Sistemas de antena distribuida (DAS)
Al igual que las celdas pequeñas, los proveedores de servicios inalámbricos, incluidos Verizon, AT&T y T-Mobile son los clientes clave de los sistemas de antena distribuida. Como generalmente hay pocas opciones para brindar cobertura competitiva en edificios, los niveles de arrendamiento de DAS en interiores varían entre 2 y 4 operadores en los Estados Unidos. Por lo tanto, Verizon, AT&T y T-Mobile a menudo pueden compartir el mismo equipo en el mismo edificio.
Agrupaciones de clientes por lugar: sistemas de antena distribuida (DAS)
Los sistemas de antenas distribuidas normalmente se clasifican en cuatro tipos diferentes de redes. De hecho, esto depende del tipo de edificio al que el sistema de antena distribuida debe proporcionar cobertura y capacidad.
(1) DAS independiente
Los DAS independientes son miniestaciones base autónomas. Estos se aplican, por ejemplo, a edificios como el hogar y la sucursal. De hecho, el propósito de estos sistemas es brindar soporte para 1 usuario y hasta 100 usuarios. Además, estos sistemas pueden albergar de 1 a 4 bandas de frecuencia o operadores inalámbricos diferentes.
(2) C-RAN DAS
C-RAN DAS es donde la mayor parte del procesamiento de banda base se encuentra en una ubicación central, en un controlador de banda base que proporciona capacidad. Al mismo tiempo, numerosos puntos de radio repartidos por todo el edificio “distribuyen” y dan cobertura. Esto se aplica, por ejemplo, a hospitales y edificios de oficinas de gran altura. De hecho, el objetivo de estos sistemas es dar soporte a hasta 10.000 usuarios. Además, estos sistemas pueden albergar de 1 a 5 bandas de frecuencia o operadores inalámbricos diferentes.
(3) DAS empresarial
Enterprise DAS resuelve la necesidad de comunicaciones móviles robustas, escalables y de múltiples operadores, con cobertura y capacidad para empresas y grandes espacios. Específicamente, Enterprise DAS utiliza una arquitectura de cableado estructurado de fibra óptica y Ethernet, común a muchas empresas y edificios comerciales. A su vez, esto hace que Enterprise DAS sea más fácil de implementar para los profesionales de TI.
Por ejemplo, estos se aplican a edificios que incluyen centros comerciales y centros de convenciones. De hecho, el objetivo de estos sistemas es brindar soporte a decenas de miles de usuarios. Además, estos sistemas pueden albergar hasta 6 bandas de frecuencia o operadores inalámbricos diferentes.
(4) DAS
DAS es donde se produce la distribución de la señal a través de una unidad de banda base de torre, una estación transceptora base con radiofrecuencia o una interfaz de radio pública común (CPRI).
Esto se aplica, por ejemplo, a edificios como los principales aeropuertos y grandes estadios. De hecho, el objetivo de estos sistemas es brindar soporte a cientos de miles de usuarios. Además, estos sistemas pueden albergar más de 6 bandas de frecuencia o operadores inalámbricos diferentes.
Términos del contrato: sistemas de antena distribuida (DAS)
En general, las redes de sistemas de antenas distribuidas (DAS) tienen contratos, similares a las células pequeñas, que suelen tener una duración inicial de entre 10 y 15 años o más.
Proveedores – Sistemas de antena distribuida (DAS)
Los sistemas de antenas distribuidas también requieren una importante inversión de capital inicial para construir la red. Por lo tanto, proveedores externos independientes realizan una parte importante de las implementaciones de sistemas de antenas distribuidas. Ejemplos de los principales proveedores de sistemas de antenas distribuidas en los Estados Unidos incluyen:
- Boingo Wireless: opera 40,8k nodos DAS y 73 redes DAS. De hecho, esto convierte a Boingo en el mayor operador de redes DAS interiores del mundo
- ExteNet Systems: 32,3k nodos (principalmente sitios DAS, pero incluye celdas pequeñas) y 430 redes
- American Tower: posee 1.774 nodos DAS y ~500 redes DAS. En concreto, 407 de estos nodos DAS están en Estados Unidos, 1.079 en India y 231 en Latinoamérica, estando el resto en África y Europa.
