Small cell o celda pequeña es un concepto que se utiliza para describir un sistema de transmisión inalámbrica (o pequeña estación base), de corto alcance y baja potencia que cubre áreas geográficas pequeñas o espacios interiores y exteriores muy próximos. De tamaño compacto -de ahí su nombre-, su razón de ser es extender la cobertura de las redes móviles en zonas concretas.
En otras palabras, son nodos intermedios de acceso de radio de baja potencia que se suelen utilizar en áreas urbanas densamente pobladas para aumentar el alcance y la capacidad para la próxima evolución de los estándares móviles, como las redes 5G.
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Cómo funciona la tecnología de las small cells
Las small cells sirven para conectar terminales móviles convencionales a las redes de las operadoras por medio de conexiones de banda ancha como fibra óptica o ADSL, y manteniendo la tecnología de red móvil existente (actualmente ya 4G o 5G). Una vez conectadas a las redes de las operadoras telefónicas, amplifican la señal y ofrecen una conexión inalámbrica de corto alcance para que los usuarios puedan navegar con sus dispositivos móviles.
Las celdas pequeñas controladas por el operador se pueden implementar en interiores o exteriores en un espectro con licencia, compartido o sin licencia. Transfieren datos utilizando espectro de banda baja, media y alta. También utilizan múltiples frecuencias espectrales para aumentar el ancho de banda de la red, aumentar la transmisión de datos y mejorar la velocidad. Sin embargo, el alcance de las celdas pequeñas está limitado de 10 metros a 2 kilómetros.
Para su transmisión, operan utilizando técnicas avanzadas como MIMO, formación de haces y ondas milimétricas.
Estas pequeñas estaciones base o transceptores pueden instalarse en interiores para aplicaciones en entornos indoor, así como en exteriores en diferentes elementos del mobiliario urbano o en fachadas de edificios.
Diferencia entre small cells y macrocells
No hay que confundir las small cells con las macrocells. Cuando hablamos de macroceldas nos referimos a las tradicionales torres de telefonía encargadas de cubrir extensas áreas con una sola base.
Así pues, la principal diferencia con las small cells es la amplitud de cobertura y la potencia de estas. Las celdas pequeñas únicamente ofrecen cobertura a una zona geográfica delimitada y en un corto radio.
Las small cells permiten extender la cobertura de las redes móviles en zonas concretas
No obstante, estos puntos de acceso radio en miniatura disfrutan de todas las mismas características que las clásicas estaciones base utilizadas por los operadores de telecomunicaciones desde hace varios años. Sin embargo, son particularmente capaces de gestionar, para la banda ancha móvil, altas velocidades de datos y para la Internet de las cosas (IoT), altas densidades de dispositivos de baja velocidad y bajo consumo. Esta característica las hace perfectas para la implementación y el despliegue de la 5G, que promete velocidades ultra altas, cientos de miles de dispositivos por kilómetro cuadrado y latencias de milisegundos.
Las redes de small cells. Impacto en 5G
Las small cell son una tecnología clave en el desarrollo de las redes móviles de quinta generación. Antes de la llegada de 5G, las small cells ya se utilizaban, pero con la eclosión de esta tecnología la demanda de datos móviles y velocidad aumentaron por lo que estas estaciones base de baja potencia se convirtieron en el aliado perfecto para la implementación de estas redes móviles.
Al igual que las generaciones anteriores de redes celulares, 5G dependerá de celdas pequeñas en áreas de demanda de tráfico hiperdensa. Las tecnologías de small cells 5G también permiten una implementación escalable y de bajo coste sin la necesidad de grandes habilidades técnicas.
Como hemos explicado, mientras que las torres de macroceldas de alta potencia transmiten señales fuertes a grandes distancias, las celdas pequeñas aumentan la cobertura en entornos densamente desarrollados. Este enfoque ayuda a ofrecer experiencias mejoradas al usuario final al fortalecer las velocidades de transferencia de datos y eliminar la necesidad de que los dispositivos compitan por el ancho de banda.
Si bien existen limitaciones técnicas en las small cells, estarán en el corazón de los puntos de acceso 5G en entornos urbanos.
De hecho, ya se utilizan en redes 5G conectadas a través de una macro celda, antes de enviar los datos de una celda pequeña a otra en un relé. Esto permite que las señales se transmitan a distancias sean mucho mayores y que las operadoras ofrezcan a los usuarios una conectividad mucho más estable.
Tipos de small cells
Dentro de la tecnología de small cells podemos encontrar básicamente tres tipos que se distinguen por su tamaño y las necesidades comunicativas o área de cobertura. A saber: femtoceldas (hogar), picoceldas (empresas) y microceldas (urbano/rural).
Existen tres tipos de small cells: femtoceldas, picoceldas y microceldas
Femtocells o femtocelda
Las femtocells son las small cells con menor alcance y potencia, por ello son comunes en el uso doméstico u oficinas pequeñas para mejorar la cobertura interior.
Una vez instaladas, proporcionan conectividad sobre un radio aproximado de 10 metros -como los routers inalámbricos-, y soportan entre 4 y 16 dispositivos, en función de si es una femtocelda para un entorno doméstico o empresarial.
Por estas cualidades, por lo general se suelen implementar en interiores.
Picocells o picocelda
Las picocells tienen un alcance mucho mayor pudiendo llegar hasta los 200 metros y pueden soportar un máximo de 100 usuarios.
Son especialmente útiles en entornos empresariales o edificios como hoteles, hospitales, aeropuertos, centros comerciales o estaciones de tren donde la cobertura es débil. Además, en los últimos años se han ido incorporando a los aviones para facilitar y extender la cobertura a los usuarios.
Microcells o microceldas
Las microcells se utilizan para ampliar la cobertura o mejorar el servicio en zonas con alta densidad de usuarios y, por tanto, alta demanda de conectividad.
Su amplitud es mucho mayor pues alcanzan hasta 2 kilómetros de distancia. Dada esta peculiaridad, suelen emplearse en eventos deportivos o conciertos, por ejemplo. Y puede cubrir barrios o grandes edificios.
Un lugar habitual en el que podemos encontrarlas es en semáforos o señales de tráfico.
Ventajas de las small cells
La tecnología de small cell proporciona capacidad en entornos de alta concentración de personas y cobertura en áreas o edificios con bajo nivel de señal. Son el complemento ideal de los actuales despliegues de red de estaciones base de los operadores.
A grandes rasgos, las ventajas de las redes de nodos de small cell incluyen una cobertura mejorada, una huella muy pequeña, un coste más bajo y una mayor flexibilidad que los sistemas de antenas distribuidas (DAS).
Cobertura mejorada
Principalmente, las small cells vienen a solucionar los problemas de cobertura en zonas de alta densidad de usuarios y en puntos muertos, cubriendo áreas específicas con gran precisión.
Con elementos de densificación de la red, estas soluciones proporcionan una cobertura de telecomunicaciones a medida. Esto permite una excelente conectividad móvil en enclaves en los que se concentra un gran número de usuarios, como estadios, rascacielos, centros comerciales, zonas exteriores concurridas o aeropuertos. Esta característica permite descongestionar las redes metropolitanas, minimizando las saturaciones.
Las small cells ofrecen una mejor cobertura, mayor flexibilidad y escalabilidad y un menor coste en su instalación
Pero también brindan una excelente cobertura en espacios subterráneos como túneles, aparcamientos o estaciones de tren.
Fácil instalación a bajo coste
Rápidas y fáciles de instalar, dado su tamaño podemos encontrar small cells en multitud de lugares como farolas, semáforos, marquesinas de autobús o fachadas de edificios. Es decir, que pueden instalarse en casi cualquier elemento del mobiliario urbano, pero también en el interior de edificios. Esto hace que sea mucho más económico recurrir a estos elementos que construir y mantener torres de telefonía. Y no sólo más económico, también más sencillo -no se precisan grandes habilidades técnicas para desplegarlas-, y estético en tanto en cuento se colocan de forma discreta en diferentes enclaves.
Flexibilidad y escalabilidad
En relación al anterior punto, al poder instalarse con facilidad y bajo coste permite a las operadoras adaptar la cobertura de red según las necesidades de cada área geográfica y ampliarla cuando sea necesario.
Mejor calidad y experiencia de usuario
Las small cells admiten nuevos servicios y brindan una experiencia de usuario mejorada al permitir que la banda ancha inalámbrica de alta velocidad y todo lo que ello implica (mejor conectividad y cobertura), esté disponible en más lugares tanto en interiores como en exteriores, fábricas o zonas rurales.
Eficiencia energética
Ni que decir tiene que las small cells son unidades de baja potencia por lo que tienen un consumo inferior a las macroceldas tradicionales teniendo un menor impacto sobre el medio ambiente. A ello hay que añadir que prolonga la duración de la batería de los dispositivos móviles.
Problemas de las small cells
Las small cells llevan disponibles desde hace años, tanto en 2G como en 3G, pero sus despliegues fueron bastante reducidos por cuestiones como los altos precios de los dispositivos, el propio recelo de los consumidores y operadoras para financiarlos, la dificultad en su instalación y posterior operación y mantenimiento, la gestión de frecuencias e interferencias o la seguridad de las comunicaciones.
A día de hoy, algunas de estas problemáticas se han ido solventando, pero no todas. El tema de la seguridad sigue estando sobre la mesa. Al ser dispositivos instalados en lugares públicos y de un “relativo” fácil acceso, los riesgos de ser hackeados o robados son cuanto menos inquietantes.
Sea como fuere, para desplegar 5G, la red debe densificarse. Dicha densificación implica más sitios móviles en más ubicaciones y acercar la señal a los usuarios. Esto se traduce en un número significativamente mayor de small cells.
En este sentido, los problemas con la implementación de celdas pequeñas tienen que ver fundamentalmente con cuatro aspectos: ubicación (dónde se van a colocar estas estaciones), backhaul (debe estar conectada al resto de la red); energía (estos elementos necesitan energía eléctrica y, en algunos casos, una batería de respaldo); y espectro (pueden o no usar el mismo que las macroceldas en la misma zona, dependiendo de la arquitectura y de la situación de los operadores móviles).
Casos de uso, aplicaciones de las small cells
Hoy en día encontramos diferentes casos de uso de aplicaciones de small cells, tanto en entornos urbanos como rurales.
Lugares con gran afluencia de público
Ambientes muy densificados son el escenario idóneo para que las micro celdas hagan su función. Es el caso, por ejemplo, de polideportivos, centros comerciales, campos de fútbol o salas de conciertos, es decir, localizaciones donde miles de usuarios deben conectarse en un espacio cerrado.
Más allá de su uso en entornos con gran afluencia de público, las small cells tienen interesantes aplicaciones en interiores y zonas rurales
Y es que, en estas situaciones las small cells se instalan para aliviar la congestión de red debida a la alta demanda de datos móviles. De esta manera, mejoran el servicio y solucionan el problema cuando la demanda superar a la capacidad de dotar de conectividad a tantos y tantos usuarios
Smart cities
En el ámbito de las ciudades inteligentes o smart cities, las celdas pequeñas tienen gran acogida. Instaladas en semáforos o farolas, por ejemplo, proporcionan una mejor cobertura a las áreas metropolitanas, garantizando que la cobertura de red sea óptima.
Industria 4.0
Otro caso de uso de small cell es la Industria 4.0. Se están instalando redes privadas 5G en muchas empresas para proporcionar cobertura global de IoT y otros servicios ligados a esta revolución industrial.
Espacios interiores con problemas de cobertura
Otro caso de uso de las small cells es en interiores. Estos transceptores se instalan dentro de edificios con problemas de cobertura, eliminando puntos muertos.
Áreas rurales
Pero las small cells no sólo tienen cabida en las metrópolis, también tienen mucho que aportar en las zonas rurales donde la cobertura de las torres de telecomunicaciones tradicionales es limitada o de poca calidad. En tales casos, estas estaciones base ofrecen acceso a la red móvil, proporcionando en estos entornos una conectividad de calidad gracias a su bajo coste de instalación y su cobertura dedicada.
