Sitio celular

Una estación base celular , torre de telefonía celular o torre base celular es un emplazamiento para dispositivos móviles con capacidad celular donde se colocan antenas y equipos de comunicaciones electrónicas en una estructura elevada (normalmente en un mástil de radio o torre ) para crear una celda, o celdas adyacentes, en una red celular . La estructura de la estación base suele soportar antenas y uno o más conjuntos de transmisores /receptores , procesadores de señales digitales , electrónica de control, un receptor GPS para sincronización (para sistemas CDMA2000 / IS-95 o GSM ), fuentes de alimentación eléctrica primaria y de respaldo, y protección. ^{[ 1 ]}

Algunas empresas ofrecen servicios de infraestructura para redes celulares, incluyendo la adquisición de emplazamientos, la construcción y el mantenimiento continuo. Estos proveedores externos pueden gestionar múltiples emplazamientos y coordinar las actualizaciones de la red, lo que ayuda a los operadores a ampliar la cobertura de forma eficiente. Dichos servicios son ofrecidos por empresas especializadas en la gestión de torres y el soporte de redes. ^{[ 2 ]}

Los distintos proveedores de telefonía móvil suelen ahorrar dinero instalando sus antenas en un mástil común; dado que los sistemas independientes utilizan frecuencias diferentes , las antenas pueden ubicarse cerca unas de otras sin interferir entre sí. Algunas compañías operadoras gestionan varias redes celulares y, de forma similar, utilizan estaciones base ubicadas en el mismo lugar para dos o más redes celulares ( por ejemplo, CDMA2000 o GSM ).

En ocasiones, se requiere que las estaciones base de telefonía celular sean discretas; ^{[ 3 ]} pueden integrarse con el entorno, ^{[ 4 ]} montarse en edificios ^{[ 5 ]} o torres publicitarias. ^{[ 6 ]} Los paisajes arbóreos protegidos a menudo permiten ocultar las torres de telefonía celular dentro de un árbol artificial o protegido. Estas instalaciones se conocen generalmente como estaciones base ocultas o sigilosas. ^{[ 3 ]}

Una red celular es una red de teléfonos móviles portátiles (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 (celda). El área de cobertura donde se presta el servicio se divide en un mosaico de pequeñas áreas geográficas llamadas "celdas", cada una atendida por 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 de un conjunto común de frecuencias utilizadas por el sistema.

El objetivo 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 se propagan mucho más allá de ella, por lo que los canales de radio pueden reutilizarse en celdas geográficamente separadas. Cuando un usuario móvil se desplaza de una celda a otra, su teléfono se transfiere 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 interrupción del servicio. Cada teléfono celular cuenta con un transceptor digital dúplex completo automatizado y se comunica con la antena celular a través de dos canales de radio digitales en la banda UHF o de microondas , uno para cada dirección de la conversación bidireccional, además de un canal de control que gestiona el registro del teléfono en la red, la marcación y el proceso de transferencia.

Normalmente, una torre de telefonía celular se ubica en el borde de una o más celdas y cubre múltiples celdas mediante antenas direccionales . Una geometría común consiste en ubicar la estación base en la intersección de tres celdas adyacentes, con tres antenas a 120° de ángulo, cada una cubriendo una celda. El tipo de antena utilizada para las estaciones base celulares (rectángulos blancos verticales en las imágenes) , denominada antena sectorial , generalmente consiste en una matriz colineal vertical de dipolos . Presenta un patrón de radiación plano en forma de abanico , ligeramente inclinado hacia abajo para cubrir el área de la celda, evitando la radiación en ángulos mayores que podría interferir con celdas distantes 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 lejos. En las antenas sectoriales modernas, la inclinación del haz generalmente se puede ajustar electrónicamente, evitando así la necesidad de que un técnico suba a la torre para inclinar mecánicamente la antena cuando sea necesario.

Torre de agua con antena de telefonía celular en la parte superior en Mauston, Wisconsin.

Torre de agua celular alrededor del cuello en Barrington, Illinois

Chimenea en Dannenberg, Alemania, que tras su modificación para convertirla en una estación base de telefonía móvil ya no puede utilizarse como chimenea.

Las antenas de las estaciones base celulares pueden instalarse en mástiles, torres y chimeneas existentes, siempre que estén disponibles y sean lo suficientemente estables para soportarlas. En ocasiones, las chimeneas se modifican para su uso en telefonía celular, de modo que ya no puedan utilizarse como chimeneas de humo. En zonas urbanas, las antenas de las estaciones base celulares suelen instalarse en pequeños mástiles en los tejados de los edificios e incluso, a veces, en farolas. También es posible instalarlas en la estructura de torres eléctricas, lo suficientemente lejos de los cables conductores. Las antenas de telefonía celular también pueden instalarse en torres de radio, que están aisladas de tierra y presentan tensión con respecto a tierra cuando un transmisor que opera en longitudes de onda más largas está en funcionamiento. Por lo tanto, el cable de la antena celular debe pasar por el interior de una bobina de bloqueo, que se conecta entre la tierra y el mástil de radio. Esta bobina, con un condensador adecuado conectado en paralelo, bloquea la frecuencia de transmisión del transmisor que utiliza el mástil aislado. Sin embargo, dado que el mantenimiento de las antenas de las estaciones base celulares es más complicado en estructuras aisladas energizadas, se evitan estas instalaciones siempre que sea posible.

Una torre de telefonía móvil construida con hormigón prefabricado en Alemania.

Una torre de telefonía móvil construida como una torre de celosía en Alemania.

Torre de alta tensión de una línea de 380 kV/110 kV con antenas de telefonía móvil en Alemania.

En muchos casos, es necesario instalar nuevas torres para estaciones base de telefonía móvil. La mayoría de estas torres son de celosía de acero autoportantes o de hormigón prefabricado. También se utilizan torres tubulares autoportantes. Los mástiles arriostrados requieren más espacio para sus cimentaciones y, por lo general, solo se instalan donde hay suficiente espacio disponible.

Estructuras especiales

Estructuras de madera

También existieron y existen algunas torres de telefonía celular de madera. Además de las torres históricas en Grosser Feldberg , Hesse, Alemania y Gliwice , Silesia, Polonia, existen y existieron las siguientes torres construidas de madera, que fueron diseñadas como torres de telefonía celular.

Torres con plataforma de observación

En algunos emplazamientos se instalaron torres de telefonía móvil con mirador. A diferencia de las torres de televisión abiertas al público, su mirador es accesible mediante escaleras y no con ascensor. Estas torres suelen ser de celosía de acero, aunque a veces se utilizan estructuras de postes o de madera.

Sitios camuflados

A menudo existe oposición local a la instalación de nuevos mástiles por motivos de seguridad y estética. Esta última se suele abordar camuflando el mástil como otra cosa, como un mástil de bandera, una farola , un árbol (por ejemplo, palmeras, pinos, cipreses), estructuras en azoteas o elementos urbanos como chimeneas o paneles. ^{[ 18 ]}

Estas estaciones base ocultas se distinguen por la forma del follaje y el tipo de corteza. El follaje de todas estas antenas está compuesto por hojas de material plástico diseñadas con precisión, considerando la cantidad, la forma y la disposición adecuadas para ocultar completamente las antenas y todos los accesorios de manera natural. Los materiales utilizados garantizan una transparencia radioeléctrica absoluta y resistencia a los rayos UVA. Algunos apodos incluyen " monopalma " para un monopolo disfrazado de palmera o "Pseudopinus telephoneyensis" para un mástil disfrazado de pino. ^{[ 19 ]} En los monopolos , las antenas direccionales a veces se ocultan en una carcasa de plástico cerca de la parte superior del mástil para que se puedan eliminar las barras transversales.

Las estructuras en azoteas, como chimeneas o paneles de ocultación de 6 a 12 metros de altura, pueden ocultar a uno o más operadores de telefonía móvil en la misma estación. Los paneles Roofmask se pueden fijar a las estructuras existentes en las azoteas, lo que permite renovar su estilo de forma rápida y económica.

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  Una antena pintada para mimetizarse con el edificio que la alberga, en Sopot, Polonia.
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  Monopalma camuflada, llamada "monopalma", en Arizona , EE. UU.
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  Un sitio oculto entre un pino, en una arboleda en Yvelines , Francia.

emplazamientos temporales

Aunque las antenas celulares suelen estar instaladas en estructuras permanentes, las operadoras también cuentan con flotas de vehículos, denominados celdas móviles (COW, por sus siglas en inglés), que funcionan como estaciones base temporales. Estos vehículos pueden incluir un generador para su uso en zonas donde no hay suministro eléctrico de la red, y el sistema puede disponer de un enlace inalámbrico que permite su uso en lugares donde no hay conexión por cable.

Las estaciones base móviles (COW) también se utilizan en emplazamientos celulares permanentes, como reemplazos temporales de equipos dañados, durante interrupciones programadas y para aumentar la capacidad, por ejemplo, durante eventos especiales como convenciones.

Por lo general, las estaciones base de telefonía móvil se abastecen de la red eléctrica pública; sin embargo, en algunos casos, cuando el suministro desde la red resulta demasiado costoso, se han implementado estaciones base con generación de energía propia, denominadas estaciones base fuera de la red . Además, algunas estaciones base importantes cuentan con un sistema de alimentación de respaldo , ya sea mediante una pila de combustible o un motor de combustión. El uso de un grupo electrógeno de combustión interna ^{[ 20 ] [ 21 ]} es menos eficiente que el uso de la energía de la red pública, aumenta los costos operativos y es una fuente de contaminación (atmosférica, acústica, etc.), lo cual es especialmente indeseable en áreas protegidas para la conservación del medio ambiente y el paisaje.

Las fuentes renovables , como la energía solar y la eólica, pueden estar disponibles donde se ubican las estaciones base. El primer mástil aislado de la red en el Reino Unido se instaló en 2022 en Eglwyswrw , Gales . ^{[ 22 ]} Esto puede reducir los costos de combustible para la estación base o torre de telecomunicaciones hasta en un 75 %. Pueden contar con un sistema de respaldo de generador de combustible que permite que la estación base funcione cuando las fuentes renovables no son suficientes. Un ejemplo de este sistema de producción de energía consiste en:

• generador de energía solar
• Generador eólico
• generadores de pilas de combustible electroquímicas

La energía eléctrica procedente de fuentes intermitentes se almacena en baterías secundarias , que suelen estar diseñadas para tener una autonomía media de dos días, lo que permite que el personal de mantenimiento tenga tiempo de llegar al lugar cuando sea necesaria una reparación.

Los sistemas de energía renovable suministran electricidad cuando está disponible. Las pilas de combustible se activan únicamente cuando las fuentes naturales no son suficientes para cubrir las necesidades energéticas del sistema. El suministro de energía de emergencia (las pilas de combustible) está diseñado para durar un promedio de diez días. De esta forma, la estructura es completamente autosuficiente, lo que permite al equipo de mantenimiento realizar pocas visitas al sitio, ya que suele ser de difícil acceso.

Los operarios de estaciones base de telefonía móvil se denominan escaladores de torres o técnicos de torres de transmisión. Estos técnicos suelen trabajar a alturas de hasta 460 metros (1500 pies) , realizando labores de instalación, mantenimiento y reparación para compañías de telefonía móvil y otras empresas de comunicaciones inalámbricas. 

Según documentos filtrados a Der Spiegel , la NSA vende una "estación base GSM activa" de 40.000 dólares para ser utilizada como herramienta para imitar una torre de telefonía móvil y así monitorear teléfonos celulares. ^{[ 23 ]}

En noviembre de 2014, The Wall Street Journal informó que el Grupo de Operaciones Técnicas de los Alguaciles de Estados Unidos utiliza dispositivos espía, conocidos como "cajas de interferencia", para imitar las potentes señales de las torres de telefonía celular. Estos dispositivos están diseñados para que los teléfonos móviles se conecten a la torre, ya que es la señal más fuerte disponible. Los dispositivos se colocan en aviones para crear una especie de "red de vigilancia", recopilando datos sobre los teléfonos mientras los aviones sobrevuelan zonas pobladas. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Investigadores de Alcatel-Lucent han desarrollado una estación base llamada lightRadio que cabe en la palma de la mano. ^{[ 26 ]} Tiene el tamaño de un cubo de Rubik . Es capaz de retransmitir señales 2G , 3G y 4G . Son más eficientes energéticamente y ofrecen banda ancha de forma más eficiente que las estaciones base actuales. Podrían utilizarse en zonas urbanas muy pobladas para liberar espacio para más cobertura de radio. ^{[ 27 ]}

• Red celular
• Nodo B
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• Radiación de teléfonos móviles y salud
• Compartición de infraestructura de telecomunicaciones
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• Cabezal de radio remoto
• Mástiles y torres de radio
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• Sistema de antenas distribuidas
• Arrendamiento de telecomunicaciones
• Título 47 del Código de Regulaciones Federales
• En el asunto de la solicitud de los Estados Unidos para obtener datos históricos de emplazamientos de telefonía móvil.
• escalador de torres

• Mapas de todas las torres del Reino Unido
• FCC: Información sobre licencias universales archivada el 28 de marzo de 2014 en Wayback Machine.
• FCC: Información sobre la exposición humana a campos de radiofrecuencia procedentes de transmisores de radio celulares y PCS.
• Estudio de estaciones base de la Agencia Australiana de Protección Radiológica y Seguridad Nuclear (ARPANSA) 2007-2011