Fundamentos de la red celular

Fundamentos de las telecomunicaciones celulares / móviles Incluye:
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La red constituye el corazón de cualquier sistema de telefonía celular. La red celular cumple muchos requisitos. La red celular no sólo permite el enrutamiento de las llamadas hacia y desde los teléfonos móviles, así como el mantenimiento de las llamadas cuando el teléfono celular se desplaza de una célula a otra, sino que también permite otras operaciones esenciales como el acceso a la red, la facturación, la seguridad y mucho más. Para cumplir todos estos requisitos, la red celular consta de muchos elementos, cada uno de los cuales tiene su propia función que cumplir.

La parte más evidente de la red celular es la estación base. Las antenas y los equipos asociados, a menudo situados en un contenedor inferior, se ven salpicados por todo el país, y especialmente al lado de las autopistas y autovías. Sin embargo, la red es mucho más que eso, ya que el sistema debe tener elementos de control central y también debe conectarse con el sistema de telefonía fija PSTN para permitir que se realicen llamadas desde y hacia los teléfonos fijos, o entre redes.

Los diferentes estándares celulares suelen adoptar enfoques ligeramente diferentes para la red celular requerida. A pesar de las diferencias entre los distintos sistemas celulares, los conceptos básicos son muy similares. Además, los sistemas celulares como el GSM tienen una estructura bien definida, y esto significa que los productos de los fabricantes pueden ser estandarizados.

Estructura básica de la red celular

Una red celular global contiene una serie de elementos diferentes, desde la propia estación transceptora base (BTS) con su antena, pasando por un controlador de estación base (BSC) y un centro de conmutación móvil (MSC), hasta los registros de localización (HLR y VLR) y el enlace con la red telefónica pública conmutada (PSTN).

De las unidades de la red celular, la BTS proporciona la comunicación directa con los teléfonos móviles. Puede haber un pequeño número de estaciones base conectadas a un controlador de estación base. Esta unidad actúa como un pequeño centro para dirigir las llamadas a la estación base requerida, y también toma algunas decisiones sobre cuál de las estaciones base es la más adecuada para una llamada en particular. Los enlaces entre la BTS y el BSC pueden utilizar líneas terrestres o incluso enlaces de microondas. A menudo, las torres de antena de la BTS también soportan una pequeña antena parabólica de microondas utilizada para el enlace con el BSC. El BSC suele estar ubicado junto a una BTS.

El BSC interactúa con el centro de conmutación móvil. Esto toma decisiones más amplias sobre el enrutamiento de las llamadas y las interfaces con la PSTN basada en la línea terrestre, así como el HLR y el VLR.

Estación transceptora base, BTS

La estación o sistema transceptor base, BTS, consta de varios elementos diferentes. El primero es la sección electrónica, normalmente situada en un contenedor en la base de la torre de la antena. Contiene la electrónica para la comunicación con los terminales móviles e incluye amplificadores de radiofrecuencia, transceptores de radio, combinadores de radiofrecuencia, control, enlaces de comunicación con el BSC y fuentes de alimentación con respaldo.

La segunda parte de la BTS es la antena y el alimentador para conectar la antena a la propia estación transceptora base. Estas antenas son visibles en la parte superior de los mástiles y edificios altos, lo que les permite cubrir el área requerida. Por último, está la interfaz entre la estación base y su controlador más arriba en la red. Esto consiste en la lógica de control y el software, así como el enlace por cable con el controlador.

Las BTS se instalan en una variedad de lugares. En las ciudades, las antenas características se ven a menudo en la parte superior de los edificios, mientras que en el campo se utilizan mástiles separados. Es importante que la ubicación, la altura y la orientación sean correctas para garantizar la cobertura necesaria. Si la antena está demasiado baja o en una mala ubicación, la cobertura será insuficiente y habrá un «agujero» de cobertura. Por el contrario, si la antena está demasiado alta y mal orientada, la señal se oirá mucho más allá de los límites de la célula. Esto puede provocar interferencias con otra célula que utilice las mismas frecuencias.

Los sistemas de antenas utilizados con las estaciones base suelen tener dos conjuntos de antenas de recepción. Éstas proporcionan lo que a menudo se denomina recepción de diversidad, permitiendo elegir la mejor señal para minimizar los efectos de la propagación multitrayecto. Las antenas receptoras están conectadas a un cable de bajas pérdidas que dirige las señales hacia un multiacoplador en el contenedor de la estación base. Aquí, un multiacoplador divide las señales para alimentar los distintos receptores necesarios para todos los canales de RF. Del mismo modo, la señal transmitida desde el combinador se dirige hasta la antena de transmisión utilizando un cable de bajas pérdidas para garantizar una señal transmitida óptima.

Centro de conmutación móvil (MSC)

El MSC es el centro de control del sistema celular, que coordina las acciones de los BSC, proporciona un control general y actúa como conmutador y conexión a la red telefónica pública. Como tal, tiene una variedad de enlaces de comunicación que incluyen enlaces de fibra óptica, así como algunos enlaces de microondas y algunos cables de cobre. Esto le permite comunicarse con los BSC, enrutando las llamadas hacia ellos y controlándolos según sea necesario. También contiene los registros de localización de hogares y visitantes, las bases de datos que detallan las últimas localizaciones conocidas de los móviles. También contiene las instalaciones para el Centro de Autenticación, que permite a los móviles entrar en la red. Además, contendrá las instalaciones para generar la información de facturación para las cuentas individuales.

En vista de la importancia del MSC, contiene muchos circuitos de respaldo y duplicados para asegurar que no falle. Obviamente, los sistemas de energía de reserva son un elemento esencial para evitar la posibilidad de un fallo de energía importante, ya que si el MSC dejara de funcionar, toda la red se colapsaría.

Aunque la red celular no es vista por el mundo exterior y su funcionamiento es un misterio para muchos, la red celular está en el centro mismo del sistema celular global y el éxito de todo el sistema de extremo a extremo depende en gran medida de su rendimiento.

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