Las células pequeñas son nodos de acceso por radio celular de baja potencia que tienen un alcance de entre 10 metros y unos pocos kilómetros. Son estaciones base con un bajo consumo de energía y un bajo costo. Pueden proporcionar altas velocidades de datos al implementarse densamente para lograr una alta eficiencia del espectro espacial. [1]
En los Estados Unidos, las órdenes recientes de la FCC han proporcionado pautas de tamaño y elevación para ayudar a definir más claramente los equipos de células pequeñas. [2] [3] Son "pequeñas" en comparación con una macrocelda móvil , en parte porque tienen un alcance más corto y en parte porque generalmente manejan menos llamadas o sesiones simultáneas. A medida que los operadores inalámbricos buscan "densificar" las redes inalámbricas existentes para satisfacer las demandas de capacidad de datos de 5G, las células pequeñas se consideran actualmente como una solución para permitir la reutilización de las mismas frecuencias, [4] [5] [6] y como un método importante para aumentar la capacidad, la calidad y la resiliencia de la red celular con un enfoque creciente en el uso de LTE Advanced .
Las células pequeñas pueden abarcar femtoceldas , picoceldas y microceldas . Las redes de células pequeñas también se pueden realizar mediante tecnología de radio distribuida utilizando unidades de banda base centralizadas y cabezales de radio remotos . La tecnología de formación de haces (que enfoca una señal de radio en un área muy específica) puede mejorar o enfocar aún más la cobertura de las células pequeñas. Todos estos enfoques para las células pequeñas cuentan con una gestión centralizada por parte de los operadores de redes móviles .
Las células pequeñas proporcionan una pequeña huella de radio, que puede ir desde 10 metros en zonas urbanas y en edificios hasta 2 km en zonas rurales. Las picoceldas y microceldas también pueden tener un alcance de unos pocos cientos de metros a unos pocos kilómetros, pero se diferencian de las femtoceldas en que no siempre tienen capacidades de autoorganización y autogestión.
Las celdas pequeñas están disponibles para una amplia gama de interfaces aéreas, incluidas GSM , CDMA2000 , TD-SCDMA , W-CDMA , LTE y 5G . En la terminología 3GPP , un nodo doméstico B (HNB) es una femtocelda 3G. Un eNodo doméstico B (HeNB) es una femtocelda LTE. Wi-Fi es una celda pequeña, pero no opera en un espectro con licencia y, por lo tanto, no se puede gestionar de manera tan eficaz como las celdas pequeñas que utilizan espectro con licencia. Las implementaciones de celdas pequeñas varían según el caso de uso y la tecnología de radio empleada.
La forma más común de células pequeñas son las femtoceldas. Inicialmente fueron diseñadas para uso residencial y de pequeñas empresas, con un alcance corto y una cantidad limitada de canales. Las femtoceldas con un mayor alcance y capacidad generaron una proliferación de términos: metroceldas, femtoceldas metropolitanas, femtoceldas de acceso público, femtoceldas empresariales, superfemtos, femtos de clase 3, femtos mayores y microceldas. El término "células pequeñas" es utilizado frecuentemente por analistas y la industria como un término general para describir las diferentes implementaciones de femtoceldas y para aclarar cualquier confusión de que las femtoceldas están limitadas a usos residenciales. Las células pequeñas a veces también se utilizan, incorrectamente, para describir sistemas de antenas distribuidas (DAS) que no son nodos de acceso de baja potencia.
Las células pequeñas se pueden utilizar para proporcionar servicios inalámbricos en interiores y exteriores. Los operadores móviles las utilizan para ampliar la cobertura de sus servicios y/o aumentar la capacidad de la red .
ABI Research sostiene que las células pequeñas también ayudan a los proveedores de servicios a descubrir nuevas oportunidades de ingresos a través de su información de ubicación y presencia . Si un usuario registrado ingresa a una femtozona, la red recibe una notificación de su ubicación. El proveedor de servicios, con el permiso del usuario, podría compartir esta información de ubicación para actualizar el estado del usuario en las redes sociales, por ejemplo. Abrir las API de las células pequeñas al ecosistema móvil más amplio podría permitir un efecto de cola larga .
La cobertura rural es también un mercado clave que se ha desarrollado a medida que los operadores móviles han comenzado a instalar metroceldas de acceso público en áreas remotas y rurales que tienen sólo cobertura 2G o ninguna cobertura en absoluto. Las ventajas de costo de las celdas pequeñas en comparación con las celdas macro hacen que sea económicamente factible proporcionar cobertura a comunidades mucho más pequeñas, desde unas pocas decenas hasta unos pocos cientos. El Small Cell Forum ha publicado un informe técnico que describe los aspectos tecnológicos y de análisis de negocio. [7] Los operadores móviles tanto en países en desarrollo como desarrollados están probando o instalando tales sistemas. El pionero en proporcionar cobertura rural utilizando celdas pequeñas fue SoftBank Mobile , el operador móvil japonés, que ha instalado más de 3000 celdas pequeñas 3G de acceso público en oficinas de correos en todo el Japón rural. En el Reino Unido, el programa Rural Open Sure Signal de Vodafone y el esquema rural 3G/4G de EE aumentan la cobertura geográfica.
Las células pequeñas son una parte integral de las redes LTE. En las redes 3G, las células pequeñas se consideran una técnica de descarga. [8] En las redes 4G, se introduce el principio de red heterogénea (HetNet), donde la red móvil se construye con capas de células pequeñas y grandes. [9] En LTE, todas las células se autoorganizarán, aprovechando los principios establecidos en el actual Home NodeB (HNB), el término 3GPP para las femtoceldas residenciales.
Las innovaciones futuras en el diseño de acceso por radio introducen la idea de una arquitectura casi plana donde la diferencia entre una celda pequeña y una macrocelda depende de cuántos cubos se apilan juntos.
La señal de transmisión de la estación base macro (MBS) se debilita rápidamente una vez que llega al interior. Las femtoceldas ofrecen una solución a las dificultades presentes en los sistemas basados en macroceldas. Por lo tanto, la cobertura de la red de la estación base femto (FBS) es una de las principales preocupaciones en el entorno interior para obtener una buena calidad de servicio (QoS). [10]
En diciembre de 2017 se habían desplegado en todo el mundo un total de más de 12 millones de células pequeñas y se prevé que para 2025 se llegue a un total de 70 millones. [11]
Se necesita una red de retorno para conectar las celdas pequeñas a la red central, Internet y otros servicios. Para uso en edificios, se puede utilizar la Internet de banda ancha existente. En espacios abiertos urbanos, los operadores móviles consideran que esto es más complicado que la red de retorno de macroceldas porque a) las celdas pequeñas suelen estar en lugares de difícil acceso, cerca del nivel de la calle, en lugar de en lugares más abiertos, por encima de los tejados, y b) la conectividad de nivel de operador debe proporcionarse a un coste por bit mucho menor. Se han propuesto muchas tecnologías inalámbricas y cableadas diferentes como soluciones, y se ha acordado que se necesitará una caja de herramientas de ellas para abordar una variedad de escenarios de implementación. El Small Cell Forum ha publicado una opinión consensuada de la industria sobre cómo las diferentes características de la solución se ajustan a los requisitos. [12] La solución de red de retorno está influenciada por una serie de factores, incluida la motivación original del operador para implementar celdas pequeñas, que podría ser para una capacidad específica, cobertura interior o exterior. [13]