Uso de redes celulares para comunicaciones inalámbricas

¿Qué son las Redes Celulares?

Las redes celulares son redes de radio o móviles que se dividen en unidades fundamentales llamadas celdas. Cada celda tiene una estación base funcional con potencia restringida que facilita la reutilización de frecuencias dentro de diferentes celdas sin interferencias. Por ejemplo, la frecuencia utilizada por una estación base en una celda puede ser utilizada por cualquier otra celda que esté separada por una distancia relativa. Las redes celulares son formas muy eficientes de aprovechar frecuencias escasas. Una celda sirve a un área en particular y su tamaño se basa en la cantidad de usuarios y varía según la cantidad máxima de usuarios que se atenderán en esa área en particular y el tráfico. El tamaño de las celdas en áreas densamente pobladas es comparativamente más grande que los grupos de celdas en lugares rurales. La forma de una celda puede ser cuadrada o hexagonal, aunque la hexagonal es la más recomendada para una mejor cobertura y cálculos matemáticos fáciles. Ejemplos populares de redes celulares son GSM (Sistema global para comunicaciones móviles), GPRS (Servicio general de paquetes de radio), CDMA (Acceso múltiple por división de código) y 3GSM. //

Figura 1: Reutilización de frecuencia en celdas

//

Características principales de las redes celulares

• Las redes celulares se desarrollaron como una alternativa a los sistemas de receptor/transmisor de alta potencia para sistemas móviles, redes inalámbricas, redes de área personal.
• Utilizan transmisores de corto alcance y baja potencia para la comunicación.
• Su comunicación siempre ocurre entre un móvil y una estación base; sin comunicación directa de móvil a móvil.
• Cada estación base tiene una colección dedicada de canales de radio o frecuencias dentro de una celda; una celda cubre un área geográfica particular.
• Como el área de cobertura está limitada a una celda en particular, estos canales/frecuencias de radio se pueden reutilizar entre varias celdas. Esto se llama reutilización de frecuencia.
• Las redes celulares manejan los niveles de interferencia en tolerancia.

Reutilización de frecuencias y sus aplicaciones

La reutilización de frecuencias consiste en utilizar las mismas frecuencias entre varias áreas de cobertura o celdas que están separadas por una distancia significativa para evitar interferencias. Los siguientes son los beneficios de la reutilización de frecuencias en las redes celulares:

• Las celdas cercanas pueden usar las mismas frecuencias sin interferencia
• El poder de escape está limitado a las celdas adyacentes
• La misma frecuencia se puede utilizar para varias conversaciones
• Permite de diez a cincuenta frecuencias por cada celda.

Si N es el número total de celdas y K es el número de frecuencias. La frecuencia de celda o frecuencia de cada celda se puede calcular mediante una fórmula matemática: K/N .

Funcionamiento de Redes Celulares

Las estaciones base que están presentes dentro de cada celda actúan como un centro para conectar todos los dispositivos móviles dentro de esa celda. Las señales de radiofrecuencia que transmiten los teléfonos móviles son recibidas primero por estas estaciones base; estas señales luego se retransmiten a los teléfonos móviles receptores correspondientes a través de estas estaciones base. Tanto la transmisión como la recepción se realizan en dos frecuencias diferentes. Cada estación base está conectada a otra estación base mediante un centro de conmutación central que es capaz de rastrear llamadas y transferirlas entre estaciones base de diferentes celdas. Cuando un usuario móvil se mueve de una celda a otra, de un área geográfica a otra, entonces hay una funcionalidad de estos centros de conmutación central. El proceso de transferencia de datos desde la estación base de una celda a la estación base de otra celda se denomina traspaso. Cada estación base también tiene conexión con la MTN (Red Telefónica Principal) para retransmitir llamadas móviles a teléfonos fijos. Una radio bidireccional en una red celular se refiere a su teléfono móvil de mano, ya que tiene tanto el receptor como el transmisor de baja potencia. La potencia de un transmisor móvil está en el rango de 0,6 a 3 vatios, que es relativamente baja en comparación con los transmisores de radio de modulación de amplitud que tienen una potencia de 50.000 vatios. La razón principal de la muy baja potencia en los teléfonos móviles es que transmiten solo dentro de un rango corto dentro de una celda. Las estaciones base juegan un papel importante en la transmisión de estas señales entre celdas para que los teléfonos móviles puedan operar con transmisores de muy baja potencia.

Aplicaciones de Redes Celulares

Comunicaciones de voz y datos

Las redes celulares se utilizan para transferir voz y datos, tanto de mensajería como de llamada, a través de diferentes dispositivos móviles.

Aplicaciones móviles inalámbricas

Las redes móviles han surgido en mayor medida en los últimos años y existe la necesidad de desplegar muchas aplicaciones en las redes móviles. La tecnología celular cierra la brecha entre las redes informáticas y las redes móviles.

Comunicación dúplex completo

Como tanto la transmisión como la recepción utilizan dos frecuencias diferentes, es posible que un usuario móvil envíe y reciba datos al mismo tiempo. Por ejemplo, uno puede recibir un mensaje de texto mientras habla con otra persona en su teléfono móvil.

Movilidad

El usuario puede viajar a través de diferentes ubicaciones geográficas sin ninguna interrupción en la comunicación.

Datos móviles para navegar por Internet

Las tecnologías como GPRS y las funciones modernas habilitadas por las tecnologías recientes 3G, 4G y 5G permiten que la navegación sea mucho más rápida.

Resumen de la lección

Las redes celulares son redes móviles que se dividen en pequeñas áreas funcionales llamadas celdas. Las estaciones base se encargan de las comunicaciones intracelulares e intercelulares en las redes celulares. Cuando el usuario se mueve de una celda a otra, se denomina traspaso e involucra redes de conmutación central. Las redes celulares se conectan a MTN para retransmitir llamadas de línea fija. Las principales aplicaciones de las redes celulares se encuentran en la comunicación móvil inalámbrica. Los teléfonos móviles también se denominan radios bidireccionales, ya que tienen transmisores (de baja potencia) y receptores que funcionan en diferentes frecuencias.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador