Un sitio celular , torre de telefonía celular , torre base celular o estación base celular es un sitio de dispositivo móvil con capacidad celular donde se colocan antenas y equipos de comunicaciones electrónicas (generalmente en un mástil de radio, torre u otra estructura elevada) para crear una celda. , o celdas adyacentes, en una red celular . La estructura elevada generalmente soporta la antena [ se necesita aclaración ] y uno o más conjuntos de transmisores/receptores , transceptores , procesadores de señales digitales , electrónica de control, un receptor GPS para sincronización (para sistemas CDMA2000 / IS-95 o GSM ), energía eléctrica primaria y de respaldo. fuentes y refugio. [1] [ se necesita fuente de terceros ]
Varios proveedores de telefonía celular a menudo ahorran dinero al montar sus antenas en un mástil común compartido; Dado que los sistemas separados utilizan frecuencias diferentes, las antenas se pueden ubicar juntas sin interferir entre sí. Algunas empresas proveedoras operan múltiples redes celulares y de manera similar utilizan estaciones base colocadas para dos o más redes celulares ( CDMA2000 o GSM , por ejemplo).
A veces se requiere que los sitios celulares pasen desapercibidos; se pueden mezclar con el área circundante [2] o montarse en edificios [3] o torres publicitarias. [ cita necesaria ] Los paisajes arbóreos preservados a menudo pueden ocultar torres de telefonía celular dentro de un árbol artificial o preservado. Estas instalaciones generalmente se denominan sitios de células ocultas o sitios de células furtivas.
Una red celular es una red de teléfonos móviles portátiles (teléfonos celulares) en la que cada teléfono se comunica con la red telefónica mediante ondas de radio a través de una antena local en una estación base celular (sitio celular). El área de cobertura en la que se proporciona el servicio se divide en un mosaico de pequeñas áreas geográficas llamadas "células", cada una de las cuales cuenta con un transceptor multicanal de baja potencia y una antena independientes en una estación base. Todos los teléfonos celulares dentro de una celda se comunican con el sistema a través de la antena de esa celda, en canales de frecuencia separados asignados por la estación base a partir de un conjunto común de frecuencias utilizadas por el sistema.
El propósito de la organización celular es conservar el ancho de banda de radio mediante la reutilización de frecuencias ; Las señales de radio de baja potencia utilizadas dentro de cada celda no viajan mucho más allá de la celda, por lo que los canales de radio se pueden reutilizar en celdas geográficamente separadas. Cuando un usuario móvil pasa de una celda a otra, su teléfono se "entrega" automáticamente a la antena de la nueva celda, se le asigna un nuevo conjunto de frecuencias y posteriormente se comunica con esta antena. Este proceso de transferencia en segundo plano es imperceptible para el usuario y puede ocurrir en medio de una llamada telefónica sin ninguna interrupción del servicio. Cada teléfono celular cuenta con un transceptor digital automatizado full duplex y se comunica con la antena del celular a través de dos canales de radio digital en la banda UHF o microondas , uno para cada sentido de la conversación bidireccional, más un canal de control que se encarga de registrar el teléfono en la red. marcación y el proceso de transferencia.
Normalmente, una torre de telefonía celular está ubicada en el borde de una o más celdas y cubre varias celdas mediante antenas direccionales . Una geometría común es ubicar el sitio de la celda en la intersección de tres celdas adyacentes, con tres antenas en ángulos de 120°, cada una cubriendo una celda. El tipo de antena utilizada para las estaciones base celulares (rectángulos blancos verticales en las imágenes) , llamada antena sectorial , generalmente consiste en una matriz colineal vertical de dipolos . Tiene un patrón de radiación plano en forma de abanico , que está ligeramente inclinado hacia abajo para cubrir el área de la celda sin irradiar en ángulos más altos hacia células más alejadas que reutilizan las mismas frecuencias. El ángulo de elevación de la antena debe ajustarse cuidadosamente para que el haz cubra toda la celda sin irradiar demasiado. En las antenas sectoriales modernas, la inclinación del haz generalmente se puede ajustar electrónicamente, para evitar la necesidad de que un liniero suba a la torre para inclinar mecánicamente la antena cuando es necesario realizar un ajuste.
El alcance de trabajo de una base celular (el alcance al que los dispositivos móviles se conectan de manera confiable a la base celular) no es una cifra fija. Dependerá de una serie de factores, que incluyen, entre otros:
Generalmente, en áreas donde hay suficientes sitios celulares para cubrir un área amplia, el alcance de cada uno se establecerá en:
En la práctica, los sitios celulares se agrupan en áreas de alta densidad de población, con los usuarios más potenciales. El tráfico de telefonía celular a través de un único sitio está limitado por la capacidad de la estación base; Con una señal de -56 dBm, hay un número finito de llamadas o tráfico de datos que una estación base puede manejar a la vez. Esta limitación de capacidad es comúnmente el factor que determina el espaciamiento de los sitios de los mástiles celulares. En áreas suburbanas, los mástiles suelen estar espaciados entre 2 y 3 km (1,2 a 1,9 millas) y en áreas urbanas densas, los mástiles pueden estar a una distancia de entre 400 y 800 m. [5]
El alcance máximo de un mástil (cuando no esté limitado por la interferencia con otros mástiles cercanos) depende de las mismas consideraciones. En cualquier caso, el factor limitante es la capacidad de un teléfono celular personal de baja potencia para transmitir al mástil. Como guía aproximada, basándose en un mástil alto y un terreno plano , es posible recorrer entre 50 y 70 km (31 y 43 millas). Cuando el terreno es montañoso, la distancia máxima puede variar desde tan solo 6 a 8 km (3,7 a 5,0 millas) debido a la invasión de objetos intermedios en la amplia zona central de Fresnel de la señal. [6] Dependiendo del terreno y otras circunstancias, una torre GSM puede reemplazar entre 3 y 80 km (2 y 50 millas) de cableado para redes inalámbricas fijas. [7] Además, algunas tecnologías, como GSM, tienen un alcance máximo absoluto adicional de 35 km (22 millas), que está impuesto por limitaciones técnicas . CDMA e IDEN no tienen dicho límite definido por tiempo.
El concepto de alcance "máximo" es engañoso en una red celular. Las redes celulares están diseñadas para soportar muchas conversaciones con un número limitado de canales de radio (porciones de espectro de radiofrecuencia necesarias para realizar una conversación) que tienen licencia para un operador de un servicio celular. Para superar esta limitación, es necesario repetir y reutilizar los mismos canales en diferentes ubicaciones. Así como la radio de un automóvil cambia de una estación local a una estación local completamente diferente con la misma frecuencia cuando viaja a otra ciudad, el mismo canal de radio se reutiliza en una antena celular a sólo unas pocas millas de distancia. Para ello, la señal de un mástil de telefonía móvil se mantiene intencionadamente a baja potencia y, en muchos casos, se inclina hacia abajo para limitar su alcance. Esto permite cubrir un área lo suficientemente pequeña como para no tener que soportar más conversaciones de las que pueden transportar los canales disponibles. Debido a la disposición sectorizada de las antenas en una torre, es posible variar la intensidad y el ángulo de cada sector dependiendo de la cobertura de otras torres en el área.
Es posible que un teléfono celular no funcione a veces porque está demasiado lejos de un mástil o porque el teléfono está en un lugar donde las señales del teléfono celular se ven atenuadas por paredes gruesas de edificios, colinas u otras estructuras. Las señales no necesitan una línea de visión clara , pero una mayor interferencia de radio degradará o eliminará la recepción. Cuando muchas personas intentan utilizar la antena de telefonía móvil al mismo tiempo, por ejemplo, durante un atasco de tráfico o un evento deportivo, aparecerá una señal en la pantalla del teléfono, pero no podrá iniciar una nueva conexión. El otro factor limitante para los teléfonos celulares es la capacidad de enviar una señal desde su batería de baja potencia al sitio celular. Algunos teléfonos móviles funcionan mejor que otros con poca energía o batería, generalmente debido a la capacidad de enviar una buena señal desde el teléfono al mástil.
El controlador de la estación base (una computadora central que se especializa en realizar conexiones telefónicas) y la inteligencia del teléfono celular realizan un seguimiento y permiten que el teléfono cambie de un mástil al siguiente durante la conversación. A medida que el usuario se mueve hacia un mástil, selecciona la señal más fuerte y suelta el mástil cuya señal se ha debilitado; ese canal en ese mástil pasa a estar disponible para otro usuario.
La geolocalización celular es menos precisa que mediante GNSS (por ejemplo, GPS), pero está disponible para dispositivos que no tienen receptores GPS y donde el GNSS no está disponible. La precisión de este sistema varía y es mayor cuando son posibles métodos avanzados de enlace directo y es menor cuando sólo se puede alcanzar un único sitio celular, en cuyo caso sólo se sabe que la ubicación está dentro de la cobertura de ese sitio.
Un enlace directo avanzado es cuando un dispositivo está dentro del alcance de al menos tres sitios celulares y donde el operador ha implementado el uso del sistema de cronometraje.
Otro método es utilizar el ángulo de llegada (AoA) y ocurre cuando el dispositivo está dentro del alcance de al menos dos sitios celulares, lo que produce una precisión intermedia. El GPS asistido utiliza señales tanto de satélite como de telefonía móvil.
En los Estados Unidos, para el servicio de llamadas de emergencia que utiliza datos de ubicación (llamado localmente " 911 mejorado "), se requería que al menos el 95% de los teléfonos celulares en uso al 31 de diciembre de 2005 admitieran dicho servicio. Muchos operadores no cumplieron con este plazo y fueron multados por la Comisión Federal de Comunicaciones . [10]
Según la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU.: "Los datos de medición obtenidos de diversas fuentes han indicado consistentemente que las densidades de energía a nivel del suelo en el 'peor de los casos' cerca de las torres celulares típicas son del orden de 1 µW/cm² (o 10 mW/m²) o menos (generalmente significativamente menos)". [11]
Los teléfonos móviles, las torres de telefonía móvil, la conexión Wi-Fi, los medidores inteligentes, los teléfonos de telecomunicaciones inalámbricos mejorados digitales, los teléfonos inalámbricos, los monitores para bebés y otros dispositivos inalámbricos emiten radiofrecuencias no ionizantes, que la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha clasificado como " "potencial" carcinógeno, [12] Según el Instituto Nacional del Cáncer de EE. UU ., "No se ha identificado ningún mecanismo por el cual los ELF-EMF o la radiación de radiofrecuencia puedan causar cáncer". [13]
Según la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU ., "El consenso científico muestra que la radiación no ionizante no es carcinógena y, en o por debajo de los límites de exposición a radiofrecuencia establecidos por la FCC, no se ha demostrado que la radiación no ionizante cause ningún daño a gente." [14]
Aunque las antenas celulares normalmente están unidas a estructuras permanentes, los operadores también mantienen flotas de vehículos, llamados células sobre ruedas (COW), que sirven como sitios celulares temporales. Se puede incluir un generador para su uso cuando no hay energía eléctrica de red disponible, y el sistema puede tener un enlace de retorno inalámbrico que permite su uso donde no hay un enlace por cable disponible.
Los COW también se utilizan en sitios celulares permanentes, como reemplazo temporal de equipos dañados, durante cortes planificados y para aumentar la capacidad, como durante las convenciones.
Los trabajadores de los sitios celulares se llaman escaladores de torres o trabajadores de torres de transmisión. Los trabajadores de las torres de transmisión suelen trabajar a alturas de hasta 460 m (1500 pies), realizando trabajos de instalación, mantenimiento y reparación para empresas de telefonía celular y otras comunicaciones inalámbricas.
Según documentos filtrados a Der Spiegel, la NSA vende una "estación base GSM activa" por 40.000 dólares para utilizarla como herramienta para imitar una torre de telefonía móvil y así controlar los teléfonos móviles. [15]
En noviembre de 2014, The Wall Street Journal informó que el Grupo de Operaciones Técnicas de los Alguaciles de EE. UU. utiliza dispositivos de espionaje, conocidos como "cajas de basura", para imitar potentes señales de las torres de telefonía móvil. Estos dispositivos están diseñados para hacer que los teléfonos móviles cambien a la torre, ya que es la señal más potente a su alcance. Los dispositivos se colocan en aviones para crear efectivamente una "red draga", recopilando datos sobre los teléfonos mientras los aviones viajan sobre áreas pobladas. [16] [17]
Un sitio celular fuera de la red no está conectado a la red eléctrica pública . Generalmente el sistema está fuera de la red debido al difícil acceso o a la falta de infraestructura. Se agregan celdas de combustible u otros sistemas de energía de respaldo a los sitios de celdas críticas para proporcionar energía diaria y de emergencia. Tradicionalmente, los sitios han utilizado grupos electrógenos accionados por motores de combustión interna, [18] [19] sin embargo, al ser menos eficientes que la energía pública, aumentan los gastos de operación y son una fuente de contaminación (atmosférica, acústica, etc.) y algunas Se encuentran en zonas protegidas por la conservación del medio ambiente y el paisaje.
Es posible que haya fuentes renovables , como la energía solar y la energía eólica, disponibles donde se ubican los sitios celulares. El primer mástil aislado de la red del Reino Unido se instaló en 2022 en Eglwyswrw , Gales . [20] Esto puede reducir el costo del combustible para el sitio celular o la torre de telecomunicaciones hasta en un 75%. Pueden estar respaldados por un sistema generador de combustible que permite que el sitio celular funcione cuando las fuentes renovables no son suficientes. Uno de esos sistemas de producción de energía consta de:
La energía eléctrica de fuentes intermitentes se almacena en baterías secundarias que generalmente están diseñadas para tener un promedio de dos días de autosuficiencia, también conocida como autonomía, para dar tiempo al personal de mantenimiento a llegar al sitio cuando se necesita una reparación.
Los sistemas de energía renovable suministran energía eléctrica cuando está disponible. Las pilas de combustible se activan sólo cuando las fuentes naturales no son suficientes para suministrar la energía que necesita el sistema. El suministro eléctrico de emergencia (las pilas de combustible) está diseñado para durar una media de diez días. De este modo, la estructura es completamente autosuficiente: esto permite al equipo de mantenimiento realizar pocas visitas al lugar, ya que normalmente es de difícil acceso.
A menudo existe oposición local a los nuevos mástiles por razones de seguridad y apariencia. Esto último a veces se soluciona disfrazando el mástil como otra cosa, como un asta de bandera, una farola o un árbol (por ejemplo, palmeras, pinos, cipreses) o estructuras de tejados o elementos urbanos como chimeneas o paneles.
Estos sitios celulares ocultos pueden distinguirse por la forma del follaje y el tipo de corteza. El follaje de todas estas antenas está compuesto por hojas de material plástico cuidadosamente diseñadas teniendo en cuenta cantidad, forma y disposición adecuadas para ocultar completamente las antenas y todos sus accesorios de forma natural. Los materiales utilizados garantizan absoluta transparencia radioeléctrica y resistencia a los rayos UVA. Los apodos incluyen " monopalm " para un monopolo disfrazado de palmera o "Pseudopinus Telephoneyensis" para un mástil disfrazado de pino. [21] En los monopolos , las antenas direccionales a veces están ocultas en una carcasa de plástico cerca de la parte superior del poste para que se puedan eliminar las barras transversales.
Las estructuras en los tejados, como chimeneas o paneles de ocultación, de 6 a 12 metros de altura, podrán ocultar uno o más operadores de telefonía móvil en una misma estación. Los paneles Roofmask se pueden fijar a estructuras de tejados existentes, remodelándolas de forma rápida y económica.
Investigadores de Alcatel-Lucent han desarrollado un sitio celular llamado lightRadio que cabe en la palma de la mano. Tiene el tamaño de un cubo de Rubik . Es capaz de transmitir señales 2G , 3G y 4G . Son más eficientes energéticamente y ofrecen banda ancha de manera más eficiente que los sitios celulares actuales. Podrían utilizarse en zonas urbanas muy pobladas para dejar espacio a más espacio de radio. [22]
Las empresas de telefonía móvil firman contratos de arrendamiento con los gobiernos locales para colocar antenas móviles en torres de agua . [23]
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