La Unidad de Radio Remota, o RRU por sus siglas en inglés, desempeña un papel fundamental en las redes celulares modernas al tomar las señales digitales que salen de la Unidad de Banda Base (BBU) y convertirlas en ondas de radio reales que podemos transmitir inalámbricamente. Cuando los operadores trasladan estos componentes de radiofrecuencia desde ubicaciones centrales y los colocan directamente junto a las antenas, reducen significativamente la degradación de la señal a lo largo de los largos cables que conectan las salas de equipos. Además, esto brinda a las empresas de telecomunicaciones mucha mayor flexibilidad al diseñar sus zonas de cobertura. ¿Qué hace exactamente una RRU? Entre otras funciones, amplifica señales débiles para que viajen más lejos, filtra el ruido de fondo no deseado que podría interferir con llamadas o transferencias de datos, y mantiene todo con una apariencia limpia y estable incluso al cambiar entre diferentes rangos de frecuencia, como la popular banda de 700 MHz utilizada para cobertura rural o el espectro más rápido de 3.5 GHz presente en entornos urbanos.
Las RRUs funcionan junto con las BBUs, que se encargan de todo el procesamiento digital y gestionan los protocolos. Esta configuración divide las tareas de manera que la mayor parte del procesamiento intensivo se realiza en la BBU, mientras que la RRU maneja las funciones de radiofrecuencia. Este diseño reduce considerablemente la latencia del sistema, aproximadamente a la mitad en comparación con los sistemas antiguos donde todo estaba integrado en una sola unidad. Otra ventaja es que facilita la ampliación del sistema y hace que las reparaciones sean menos complicadas cuando surge un problema. Sin embargo, como desventaja, estas RRUs consumen alrededor de dos tercios de la potencia total utilizada por una estación base. Esto significa que los diseñadores deben prestar especial atención a la gestión térmica, especialmente porque estas unidades suelen instalarse al aire libre en diversas condiciones climáticas.
Las estaciones base modernas constan de tres capas principales:
Al colocar el RRU junto a la antena, las pérdidas por cable coaxial—hasta 4 dB por cada 100 metros a 2,6 GHz—se reducen significativamente, mejorando tanto la cobertura como la eficiencia energética.
Al manejar tanto el tráfico de subida como el de bajada, las unidades de radio remotas funcionan tomando las señales ópticas que llegan a través de conexiones de fibra y convirtiéndolas en señales eléctricas. Estas señales se amplifican hasta niveles de transmisión que van de 20 a 80 vatios antes de ser dirigidas a través de matrices de antenas con fines de formación de haces. ¿El resultado? Se hacen posibles configuraciones avanzadas MIMO, lo que significa que estamos viendo aproximadamente tres veces mayor eficiencia espectral en áreas urbanas donde el espacio es limitado. Según mediciones de campo, los sitios equipados con RRUs mantienen la disponibilidad de señal alrededor del 98,4 %, muy por encima de los sistemas centralizados tradicionales que se mantienen cerca del 89,1 %. ¿Por qué la diferencia? Una mejor calidad de señal combinada con menores pérdidas a lo largo de las rutas de transmisión marca toda la diferencia aquí.
Al elegir una RRU, es importante que coincida con las bandas en las que la red opera actualmente, ya sea en frecuencias sub-6 GHz o en las sofisticadas frecuencias mmWave para el despliegue de 5G. El soporte para agregación de portadoras es prácticamente obligatorio hoy en día, ya que muchos operadores manejan todo tipo de asignaciones de espectro fragmentadas. El material del sustrato de la PCB también es relevante. Materiales de buena calidad ayudan a mantener estable el rendimiento en diferentes frecuencias. Algunos fabricantes afirman que sus sustratos optimizados reducen la frecuencia con la que los ingenieros deben reajustar los equipos al desplegar múltiples bandas juntas, en ocasiones entre un 20 y un 40 por ciento. Para quienes gestionan redes en entornos difíciles, tiene sentido considerar unidades con propiedades dieléctricas sólidas. Estos componentes suelen resistir mejor la degradación de la señal ante variaciones en la carga y condiciones climáticas extremas que inevitablemente se presentan en instalaciones del mundo real.
Para mantener las señales claras cuando el tráfico aumenta, las unidades de radio remotas de alto rendimiento deben alcanzar al menos 43 dBm en su punto de compresión de 1 dB. Si este umbral baja demasiado, la distorsión se convierte en un problema real durante los períodos de mayor actividad. En lo que respecta a la magnitud del vector de error, mantenerse por debajo del 3% es fundamental para una modulación precisa en diferentes canales. Los sistemas que superan los 60 vatios dependen mucho de buenas soluciones de refrigeración, ya que la acumulación de calor reduce realmente la calidad de la señal entre un 15% y un 30%. Este tipo de degradación se suma rápidamente en condiciones reales. Los equipos que incorporan amplificadores de ultra bajo ruido ofrecen a los operadores un aumento de aproximadamente 4 a 6 dB en las relaciones señal-ruido, lo que hace que estos LNA sean especialmente valiosos en zonas con muchas señales competidoras, como centros urbanos o áreas densamente pobladas.
Los cables coaxiales estándar pierden alrededor de medio decibelio por metro a frecuencias cercanas a 3.5 GHz, lo que hace poco eficiente su uso en distancias largas en la mayoría de los casos. Al instalar unidades de radio remotas más cerca de las antenas reales, se reduce la cantidad de cable necesaria y se pueden reducir aproximadamente en un 70 por ciento esos molestos problemas de intermodulación pasiva. En edificios con equipos montados en azoteas, el uso de kits de presurización se vuelve esencial, ya que evitan que el agua ingrese al interior de los cables, donde no tiene lugar. Otra medida inteligente consiste en combinar la fibra óptica con la tecnología RRU. Estos sistemas híbridos mejoran realmente el rendimiento, manteniendo las señales fuertes con una calidad del 98 por ciento incluso en distancias de hasta 500 metros, gracias a esas especiales conexiones ópticas de baja pérdida.
La correcta implementación de las RRUs depende realmente de qué tan bien se conecten físicamente y eléctricamente a las antenas. Cuando los ingenieros ajustan correctamente la impedancia, pueden reducir la potencia reflejada a menos de 0,5 dB, lo que ayuda a mantener las señales fuertes y claras. Avances tecnológicos recientes en áreas como la fotónica integrada y materiales especiales llamados metamateriales han hecho posible convertir señales analógicas a digitales más rápido que nunca: ahora hablamos de menos de 500 nanosegundos. Esta velocidad es muy importante para coordinar haces en tiempo real, algo necesario para que las redes 5G NR funcionen adecuadamente. Para operadores que gestionan despliegues a gran escala, este tipo de mejoras marca una gran diferencia al intentar mantener una temporización precisa en múltiples puntos y ajustar dinámicamente los haces conforme cambian las condiciones.
Las unidades de radio remotas de nueva generación vienen equipadas con configuraciones 64T64R (es decir, 64 transmisores combinados con 64 receptores), lo que hace posible el MIMO masivo. Esta configuración permite al sistema enviar datos a varios usuarios simultáneamente en lugar de uno por uno. Sistemas inteligentes de aprendizaje automático ajustan esos parámetros de formación de haces aproximadamente cada dos milisegundos, y pruebas en campo han demostrado que esto puede aumentar la capacidad para los usuarios en los bordes de las celdas en alrededor del cuarenta por ciento. Hablando de estándares, el 5G requiere que el equipo maneje ocho capas de multiplexación espacial. Cuando todas esas capas funcionan correctamente juntas, estamos hablando de velocidades potenciales que alcanzan hasta diez gigabits por segundo gracias a estos métodos de transmisión coordinados a través de diferentes antenas.
En áreas urbanas, el 60 % de los operadores despliegan RRUs distribuidos cerca de las antenas para minimizar la pérdida en el alimentador y la latencia. Aunque las configuraciones centralizadas de BBU-RRU siguen dominando en estadios (85 % de cuota de mercado) para un control coordinado de interferencias, los modelos distribuidos reducen la latencia en un 35 % en entornos de edificios altos al permitir el procesamiento de señales en el borde y simplificar las demandas de fronthaul.
Los sistemas de antenas distribuidas, o DAS por sus siglas en inglés, funcionan desplegando varias antenas junto con Unidades de Radio Remota (RRU) para mejorar la cobertura de señal en edificios grandes o estructuras complicadas. Estas RRU sirven como punto de conexión principal entre la Unidad de Banda Base (BBU) y las antenas reales. Al colocar estas RRU justo al lado de donde se instalan las antenas, se reduce considerablemente la pérdida en los cables coaxiales. Además, esta configuración permite diferentes diseños de red, como conectar todo en cadena o utilizar un patrón en estrella. ¿Qué hace que todo esto sea tan bueno? Pues que crea redes que pueden crecer fácilmente manteniendo una latencia muy baja, a menudo inferior a 2 milisegundos. Hemos visto que este método funciona particularmente bien en lugares con mucha gente en movimiento, por ejemplo, en estadios deportivos. Al centralizar la instalación de las RRU, los ingenieros logran simplificar bastante las cosas en el lado del fronthaul, aproximadamente a la mitad de la complejidad habitual según nuestros informes de campo.
Los sistemas DAS mejorados con RRU abordan importantes desafíos urbanos:
Estos sistemas distribuyen simultáneamente señales 4G y 5G, garantizando una infraestructura preparada para el futuro. Un estudio de campo de 2023 reveló que el DAS basado en RRU logró una fiabilidad de señal del 98,2 % en una zona urbana de 5 km², un 22 % más que las macroceldas independientes.
El consumo de energía de las RRU 5G aumenta entre un 30 y un 40 por ciento en comparación con sus versiones 4G, ya que manejan anchos de banda mucho más amplios y utilizan grandes matrices MIMO. Para mantener un funcionamiento fluido, los fabricantes han comenzado a implementar sistemas inteligentes de refrigeración, como métodos de enfriamiento líquido y materiales especiales para la disipación del calor, que logran mantener las temperaturas internas por debajo de los 45 grados Celsius incluso cuando hace un calor extremo en el exterior. Sin una gestión térmica adecuada, estas unidades duran considerablemente menos en lugares donde el sol incide todo el día. Hemos visto casos en los que un enfriamiento deficiente reduce a la mitad la vida útil de las RRU en zonas tropicales, razón por la cual invertir en buenas soluciones de refrigeración marca una gran diferencia tanto en la durabilidad del equipo como en su funcionamiento fiable día tras día.
Las unidades de radio remotas actuales necesitan manejar aproximadamente entre cuatro y seis bandas de frecuencia diferentes, que abarcan desde redes LTE hasta 5G New Radio y diversos protocolos de IoT. Esto permite que múltiples operadores compartan la misma infraestructura física en zonas urbanas concurridas donde el espacio es escaso. El resultado: una reducción significativa de la congestión en las torres, con estimaciones que sugieren entre la mitad y dos tercios menos instalaciones necesarias, sin comprometer la calidad de la señal, que se mantiene confiablemente fuerte la mayor parte del tiempo. Lo que hace tan valiosos a estos sistemas es su enfoque de diseño modular. Los operadores pueden simplemente insertar módulos de radio adicionales cuando adquieren nuevas licencias de espectro, en lugar de reemplazar equipos enteros. Esto no solo reduce los gastos de capital, sino que también minimiza las interrupciones del servicio durante las actualizaciones de red.
La tecnología de Red Virtual de Acceso por Radio básicamente separa el hardware RRU de esos componentes de software baseband propietarios, trasladando gran parte del procesamiento a plataformas en la nube. Lo que esto significa para la industria es que ahora necesitamos conexiones de fronthaul estándar, como eCPRI, junto con protocolos de temporización muy precisos si queremos cumplir con las exigentes demandas de latencia. Los informes de campo de empresas de telecomunicaciones muestran resultados bastante impresionantes también. Las redes que funcionan con RRUs compatibles con vRAN han reducido sus tiempos de implementación de servicios en aproximadamente un 40 por ciento, mientras que los gastos de mantenimiento han disminuido alrededor de un 35 por ciento. ¿Cuáles son las razones principales detrás de estas mejoras? Sistemas más adaptables combinados con procesos automatizados en toda la operación de red marcan toda la diferencia en el acelerado entorno actual de las telecomunicaciones.
¿Qué es un RRU?
Una RRU, o Unidad de Radio Remota, es un componente en las redes de telecomunicaciones que convierte señales digitales provenientes de la Unidad de Banda Base (BBU) en señales de radio para su transmisión.
¿Por qué se ubican las RRU junto a las antenas?
Colocar las RRU junto a las antenas reduce la pérdida de señal a lo largo de los trayectos de transmisión, mejorando la intensidad de la señal y la eficiencia de cobertura.
¿Cómo contribuyen las RRU a la eficiencia energética?
Al estar colocadas cerca de las antenas, las RRU reducen las pérdidas en los cables coaxiales, disminuyendo significativamente la atenuación de la señal y mejorando la eficiencia energética.
¿Cuál es la relación entre las RRU y las BBU?
Las RRU se encargan de las tareas de frecuencia de radio, mientras que las BBU realizan el procesamiento digital y la gestión de protocolos, creando así una arquitectura de sistema eficiente.
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