Cuando se está realizando la ampliación de cobertura de la red de telefonía móvil, es necesario instalar casetas de telefonía en lo alto de edificios para cubrir una determinada área o en su defecto, contenedores de intemperie autoprotegidos, que proporcionen un determinado nivel de cobertura y de calidad, pero esta estación de telefonía móvil debe de estar conectada con el resto de la red de telefonía móvil.

Para conseguir esta cobertura nos podemos encontrar dos situaciones típicas:

1. Podemos conectar una/varias fibras ópticas como líneas dedicadas en nuestra estación base, porque hay cobertura por dicho medio de transmisión hacia una central telefónica.
2. Si nos encontramos en una zona de baja densidad urbana o de mucha dificultad para llevar hasta allí una línea dedicada (leased line en inglés), se recurre a la utilización de radioenlaces que van a suministrarnos los enlaces de transmisión necesarios para comunicar la estación base a la central de conmutación de móviles.

Normalmente, cada estación base solía disponer en el radioenlace instalado, con al menos 1 enlace digital PDH de 2 Mbit/s (conocido como E1); desde él se realizará la gestión y por otros enlaces E1/E3 adicionales, se llevará el tráfico desde esta estación base a otra estación base que a su vez nos va a generar otro/s enlace/S E1/E3, que a su vez son retransmitidos a otra estación, desde la que posiblemente tengamos cobertura por cable hacia la central de conmutación. Un esquema sencillo aparece en los documentos que se anexan.

Los radioenlaces que habitualmente se han utilizado desde los años 90 hasta hace unos cuantos años, eran fundamentalmente fabricados por Alcatel, Ericsson y Harris, entre otros. Coloquialmente se les denominaba "Melodies" y "Minilink" respectivamente a los equipos de radio de Alcatel y a los de Ericsson. Estos radioenlaces trabajaban fundamentalmente en las bandas de frecuencia cercanas a los 18 Ghz, por varios motivos: era de las pocas bandas de frecuencias de radio disponibles con alta capacidad de tráfico y, ajustando la potencia de transmisión de estos equipos, se conseguían alcances de varios kilómetros, que ha sido el uso que mayoritariamente le dieron dos operadoras dominantes de móviles en España.

Estos radioenlaces de pequeña capacidad están siendo sustituidos desde hace años por equipos de Huawei, Alcatel y Ericsson de última generación aunque dado que se han instalado muchos radioenlaces de Huawei, los incluyo aquí, puesto que sirven como modelo de referencia.

Los equipos Huawei, con sus bandas base BBU3900 y BBU5900, constituyen la base de la red 5G de al menos uno de los operadores de telefonía móvil dominantes; las unidades de radio RRU y las antenas activas con MIMO, conocidas como AAU, serían la parte de radio.

Tanto los radioenlaces Ericsson, Alcatel y Harris, utilizan dos módulos bien diferenciados: Uno es la unidad de exterior, conocida como ODU (outdoor unit) y que contiene el módulo de radio y la antena integrada (el radomo de protección es opcional) y otro es conocido como IDU (indoor unit) y contiene el módulo banda base, que recibe las comunicaciones telefónicas/datos de la BTS y los transmite en formato PDH o SDH hacia la ODU.

Las ODU´s de la izquierda de la imagen incorporan una antena de media ganancia con radomo de protección y las del lado derecho, tienen una antena de pequeña ganancia.

Armazón de banda base de 2/8/16 Mbit/s PDH

El armazón de banda base de la ODU de los equipos Minilink, es un armazón de medidas reducidas: unos 9 cms o 2U de altura, con una profundidad de unos 34 cms o 9,5 pulgadas aproximadamente, como se puede ver en la siguiente imagen con la tapa de protección quitada para ver los diferentes conectores:

La parte trasera de esta IDU se encuentra totalmente cerrada para evitar problemas de conexionado. El back-pannel no se utiliza nada más que para interconectar los módulos insertados en la parte delantera y es bastante robusto:

Los datos llegan de la IDU a la ODU, que se encuentra en lo alto de la torre de comunicaciones, por medio de un cable coaxial de alta calidad; normalmente la señal recibida de la ODU hacia la IDU se modulan en una frecuencia baja, por ejemplo 140 Mhz (para tener menor atenuación la señal recibida) y la señal que se envía de la IDU hacia la ODU se transmite en la banda alta, que podría ser por ejemplo, 350 Mhz. Cada fabricante normalmente especifica los valores según el tráfico que se vaya a cursar, la tecnología utilizada, etc. 

Módulo de radio de intemperie (Outdoor Data Unit)

El módulo de radio de estos radioenlaces de pequeña y mediana capacidad, recibe la señal de banda base modulada a través del cable coaxial y se encarga de modularla en la banda de microondas para su transmisión.

La señal modulada que se envía desde la unidad o armazón de banda base (IDU) está modulada en una banda alta hacia la ODU; la señal recibida, que puede tener ruido, interferencias, etc., se transmite desde la ODU hacia la IDU en una banda de frecuencias más baja, con lo cual sufre menos atenuación y se puede regenerar en la IDU con mayor calidad.

De esta manera, al incorporar la transmisión de microondas en un equipo situado al lado de la antena (de pequeño diámetro, por trabajar en frecuencias de > 12 Ghz), las pérdidas de potencia por guiaondas, cables, etc., son mínimas.

Si transmitimos +27 dBm, que es una valor típico en estos equipos de microondas, al estar el transmisor al lado de la antena, las pérdidas por guiaondas son muy bajas.

Una vista de una ODU con su cableado, toma de tierra y herrajes de fijación y la antena separada del equipo (situada en lo alto del soporte de hormigón), convenientemente protegido el guiaondas con cinta vulcanizada, es la que aparece en la fotografía:

Otro modelo de la ODU de un Minilink incorpora una antena con radomo de 60 cms, con lo cual presenta mayor ganancia. Este es su aspecto:

En el equipo situado en el mástil de hormingón, la antena que tiene esta ODU se sitúa en la parte superior del poste de hormigón. Para unir la antena con la ODU normalmente se utiliza un adaptador de guiaondas rectangular a guiaondas elíptico, que , como indiqué anteriormente, se envuelve en un macarrón termorretráctil que a su vez se envuelve en cinta vulcanizada.

Este adaptador guiaondas rectangular a elíptico, es similar al de la fotografía, que incluye una tuerca para el tubo de presurización. El presurizador es un dispositivo utilizado para que en el tubo guiaondas, si se ha introducido agua o humedad, poder eliminarla, llenando el guiaondas de aire.

Sería, de una manera burda como inflar un globo de aire y cerrarlo. Si tiene fugas veremos el volumen de aire disminuir. En el caso del guiaondas, si hay fugas por, por ejemplo haber recibido perdigonazos de escopeta, el suministro de aire continuo del presurizador activaría las alarmas en el sistema de gestión de red de la operadora de telefonía.

El guiaondas rectangular tiene una junta tórica para presurizar la guía rectangular y evitar que entre humedad en su interior; en el otro extremo se desatornillaría la funda plástica, se fijaría el guiaondas elíptico y se atornillaría todo el conjunto.

En otras situaciones, la mayoría diría yo, se sitúa la ODU en la parte superior de una torre, fijada sobre un tubo galvanizado de 70-80 mm de diámetro que a su vez está fijado a la torre, como se ve en la imagen siguiente, junto a otros tubos listos para su uso:

En esta otra fotografía, se aprecia mejor este detalle:

En la fotografía inferior se puede ver el módulo IDU de Minilink, mostrada anteriormente sin tapar, protegido esta vez por una tapa frontal,  salvo una unidad MMU que aparece por encima de la falsa tapa, situado al lado de otro armazón de banda base BBU de Huawei, junto a todo el cableado etiquetado de cada módulo:

La ODU suele ser un equipo terminal de un enlace de corto alcance como se indicó anteriormente, por ejemplo para cubrir una distancia de varios kilómetros con otra estación remota, igualmente equipada con otra ODU, formando entre ambas un enlace de microondas, pudiendo encadenarse entre sí o formar redes de varios radioenlaces repetidores hacia un nodo.

Una fotografía de una ODU real equipada con antena compacta, utilizada para un enlace de TDT, (retransmite la señal de TV Digital Terrena a zonas remotas, de baja cobertura y reemite en los canales de TV normales con equipos de emisión de televisión), podría ser la que aparece en la fotografía:

Se puede observar en la parte inferior, el cable coaxial envuelvo en cinta vulcanizada, los leds indicadores de estado de alarma y de alimentación y un terminal con una tapa roscada de protección, para medir el nivel de señal recibido, que se mide con un minivoltímetro: a más nivel mejor orientación. Este nivel de señal está calibrado en fábirca y en los manuales de instalación del fabricante figuran los niveles de tensión con su equivalente en dBm de señal recibida.

Se puede observar el conector N de antena completamente cubierto por cinta vulcanizada, para evitar que se produzca la entrada de agua en el cable/conector. Antes del montaje, su aspecto es el de la imagen:

Se puede encontrar también la antena separada de la ODU y en todos los casos, se suele incluir una pegatina que indica la polaridad del radioenlace: Vertical u Horizontal. La antena de la ODU que antes aparecía casi en el suelo, es la de la derecha.

Un videotutorial en el que se muestran todos estos elementos en servicio, junto a un sistema de alimentación de 48 Vdc, es el que se puede observar en este video de Youtube:

La señal digital que se transmite y recibe en estos radioenlaces, se transmite a través del cable coaxial semirígido que se ve paralelo al poste: un cable por cada antena. Así, la transmisión utiliza la banda alta de la señal que se modula y transmite por el cable, y la recepción, la banda baja de la señal que se demodula de la radio, con el objeto de que tenga menores pérdidas y reducir en la medida de lo posible la señal de ruido.

Los radioenlaces actuales ya no trabajan con tramas de 2 Mbit/s, dado que al extenderse el uso de Internet en el móvil, con varios abonados conectados a datos, quedaría la estación base sin capacidad de tráfico. Los radioenlaces son ya de una capacidad mayor (de 34 Mbit/s o superior, según la tecnología utilizada), ocupando mucho mayor ancho de banda, con lo que la asignación de radioenlaces se debe de estudiar más concienzudamente que antes por parte de la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones

Puede verse en las fotografías que se adjuntan (ver "radioenlaces para nodos de BTS"), una torre con más de 12 ODU´s que corresponden con otras tantas BTS enlazadas a esta BTS, que actúa como nodo de concentración o como RNC (Radio Network Controller); posiblemente de esta BTS salgan una o varias líneas de fibra óptica para enlazar con la Matriz de Conmutación de Móviles (MSC) de la operadora. Las IDU´s que no caben en la caseta estandarizada, el operador las ha instalado en el armario de intemperie del que se observa la canaleta rejibán por donde pasan los cables que enlazan las IDU´s con las ODU´s en otra de las fotografías.

El uso de este sistema de transmisión vía radio, supone un ahorro en plazos de instalación de una estación base de móviles, ya que evitas la realización de una obra civil de canalización entre estaciones base, pero puede suponer un problema si hay un nivel de lluvia excesivo por la atenuación que introduce la lluvia en las ondas de radio, pudiendo cortarse el tráfico en determinados momentos si se produce una lluvia torrencial y la frecuencia del radioenlace es próxima a la frecuencia de resonancia del oxígeno (20 Ghz).

En uno de los ficheros adjuntos (se puede ver también en el esquema de red que aparece arriba), se puede ver como sería una red de estaciones base conectadas entre sí por medio de un sistema de radioenlaces, que van "creciendo" en capacidad conforme nos acercamos a la central de conmutación de móviles. Los radioenlaces utilizados son los Minilink de Ericsson, con capacidades de 2 x 2 Mbit/s,  4 x 2 Mbit/s, 8 x 2 Mbit/s y 16 x 2 Mbit/s (en el módulo MMU de radio).

Cada estación base va añadiendo sus enlaces digitales PDH tipo E1 (o si es un sistema SDH, su enlace equivalente OC-3 o similar), de tal manera que la siguiente estación tiene un radioenlace de mayor capacidad, así hasta llevar todos los enlaces digitales hasta la central de conmutación. 

Cuando se ha ido evolucionando hacia redes 3G, integrando nuevas tecnologías (SDH, LTE, Frame Relay, ATM, etc.), han surgido redes móviles tan complejas como la que tenemos en este póster. Si además nos fijamos en el acceso a Internet a través de móvil, la evolución se puede ver aquí. Se han añadido estas imágenes como ficheros adicionales.

Todas estas estaciones base estaban gestionadas o supervisadas de forma remota, por medio de routers convenientemente configurados, para transmitir alarmas utilizando el protocolo snmp, de forma que en el Centro de Operación de Red (NOC en inglés), pudiéndose supervisar entre otros parámetros:

• Detección de intrusión en la estación base (apertura de la puerta).
• Caída de la alimentación externa de 220 Vac, alarma de batería baja.
• Alarma de SIA procedente de otra estación base (si hay enlaces asociados).
• Alarma de fallo del aire acondicionado.
• Alarma por alta tasa de error (BER elevado de 10^-3), permanente o esporádico.
• Otras alarmas programadas.
• Equipos que están averiados, pero no provocan cortes de servicio.
• Equipos que están provocando alarmas esporádicas.

Con la evolución de las redes 3G, se puede ver en el mapa de "evolución de las redes móviles 2G a 3G", como el Centro de Gestión de Red, que aparece como OMC, supervisa toda la red utilizando el protocolo X25, dada la seguridad y fiabilidad que requiere la red de gestión que supervisa la red de comunicaciones móviles, al igual que el sistema de facturación (billing center).

Lógicamente todas estas arquitecturas están evolucionado constantemente, con lo cual en cualquier momento, la obsoleta red X25, será sustituida por otra tan segura y fiable como élla.

Ficheros adicionales

• Red telefonía móvil con radioenlaces
• Radioenlaces para nodo de BTS
• Módulos de banda base de nodo de radioenlaces
• Contenedor de IDU´s en nodo de BTS
• Evolución de los servicios de Internet en el móvil
• Evolución de las redes móviles 2G a 3G
• Conexión IDU-ODU en radioenlaces fijos
• Configuración de hardware y software de radioenlaces
• Detalle de unidades ODU's en torre de estación base