celular

En ingeniería eléctrica y telecomunicaciones, celular describe una arquitectura de red donde un área geográfica se divide en pequeñas regiones, cada una atendida por su propio transceptor de radio y estación base. Un dispositivo móvil que se mueve a través de estas regiones transfiere su conexión de un transceptor a otro, manteniendo el servicio sin interrupción. El término proviene del patrón similar a un panal que estas zonas de cobertura forman en un mapa, asemejándose a las células biológicas.

El enfoque celular resolvió un problema fundamental en la radio móvil: la reutilización del espectro. Los primeros sistemas móviles utilizaban un único transmisor potente que cubría una ciudad entera, lo que limitaba severamente el número de llamadas simultáneas posibles. Al dividir el territorio en celdas típicamente de 1 a 20 kilómetros de ancho (dependiendo del terreno y el diseño del sistema), las mismas frecuencias de radio pueden usarse en celdas no adyacentes sin interferencia. Esta multiplicación de capacidad fue esencial para las redes de telefonía móvil prácticas.

El traspaso (handoff) entre celdas es el núcleo técnico de la operación celular. A medida que un usuario se mueve, la intensidad de la señal de la estación base que lo atiende disminuye, mientras que la intensidad de una estación adyacente mejora. La red monitorea estas mediciones y cambia la llamada a la nueva celda antes de que la conexión original falle. Los primeros sistemas analógicos requerían una sintonización cuidadosa para evitar llamadas caídas; los sistemas digitales modernos manejan los traspasos de manera más confiable y pueden ocurrir entre celdas de diferentes operadores en escenarios de roaming.

Variantes y bandas de frecuencia

Las diferentes generaciones celulares utilizan distintas asignaciones de frecuencia y tecnologías. Los sistemas de segunda generación como GSM operaban alrededor de 900 MHz y 1800 MHz en Europa y Asia. Los sistemas de tercera generación (3G) como UMTS añadieron bandas por encima de 2 GHz. Los sistemas LTE de cuarta generación ocupan de 800 MHz a 2.6 GHz dependiendo de la región y el operador. Los sistemas 5G de quinta generación introducen bandas de ondas milimétricas alrededor de 28 GHz y 73 GHz, que requieren celdas mucho más pequeñas debido a una mayor pérdida de trayectoria.

El tamaño y la disposición de las celdas dependen de la densidad de la demanda y el terreno. Las áreas urbanas utilizan celdas pequeñas (microceldas, picoceldas) espaciadas a cientos de metros para manejar la carga de tráfico. Las áreas rurales utilizan macroceldas más grandes de kilómetros de ancho donde el tráfico es escaso. Las colinas y los edificios crean zonas de sombra que requieren celdas adicionales para llenar los huecos. Los planificadores de red utilizan modelos de propagación basados en la frecuencia, la altura de la antena y el tipo de terreno para predecir la cobertura y diseñar la disposición de las celdas en consecuencia.

La interferencia y la capacidad siguen siendo desafíos fundamentales. Incluso con la reutilización de frecuencias, la interferencia de canal adyacente puede degradar la calidad de la señal si las celdas están demasiado cerca. Los sistemas modernos utilizan modulación avanzada, corrección de errores y cancelación de interferencias para tolerar patrones de reutilización de frecuencias más ajustados. El crecimiento del tráfico de datos ha impulsado la densificación, con operadores desplegando celdas pequeñas, agregación de portadoras y técnicas dúplex completo para extraer más capacidad del espectro limitado.