Introducción a bandas de frecuencia 3G

Esta red de distribución de frecuencias móviles (3G) de tercera generación, lanzada comercialmente a principios de los años 2000, cambió fundamentalmente la comunicación inalámbrica mediante la entrega de velocidades de banda ancha móvil, soporte multimedia y capacidades de itinerancia global. A diferencia de los sistemas 2G anteriores, 3G fue diseñado alrededor de un estándar mundial unificado conocido como International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), establecido por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).

Tecnologías 3G globales: UMTS, CDMA2000 y TD-SCDMA

Antes de sumergirse en bandas regionales, es esencial entender las tres principales familias de interfaz de aire 3G. El Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS), basado en WCDMA, fue adoptado por el 3GPP y se convirtió en el estándar dominante en Europa, Asia y gran parte del resto del mundo. CDMA2000, desarrollado por 3GPP2, evolucionado de 2G CDMA (IS-95) y se mantuvo fuerte en América del Sur, y algunas partes de Asia.

Asignaciones de bandas de frecuencia por región

En el cuadro que figura a continuación se resumen las bandas de frecuencias básicas utilizadas para las redes 3G en las seis principales regiones geográficas.

  • América del Norte: 850 MHz (Band 5), 1900 MHz (Band 2), 1700/2100 MHz AWS (Band 4), 800 MHz (Band 0 for CDMA)
  • Europa: 900 MHz (Band 8), 1800 MHz (Band 3), 2100 MHz (Band 1)
  • Asia-Pacífico (excluida China): 850 MHz, 900 MHz, 2100 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz AWS (algunos mercados)
  • China: 850 MHz, 900 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz (para TD-SCDMA: 1900-1920 MHz y 2010–2025 MHz)
  • África: 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz
  • América Latina: 850 MHz, 900 MHz, 1900 MHz, 2100 MHz

América del Norte

En los Estados Unidos y Canadá, los despliegues de 3G se dividieron entre los operadores de CDMA2000 y UMTS debido a las posesiones históricas del espectro. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) e Industry Canada subastaron espectro en bandas que más tarde se convirtieron en la base para 3G.

  • 850 MHz (Band 5): Originalmente utilizado para la celular AMPS, esta banda fue removida tanto para CDMA2000 (por ejemplo, Verizon, Sprint) como UMTS (AT celular y T-Mobile después de la rebanada) y proporciona una excelente cobertura en áreas rurales y suburbanas debido a sus características de propagación, en el núcleo de la banda UG 389.
  • 1900 MHz (Band 2): La banda PCS (1850–1990 MHz) fue subastada en los años noventa y se convirtió en la banda principal para operadores de CDMA2000 como Sprint y Verizon en mercados urbanos densos. Los operadores de UMTS también utilizaron la Banda 2 para sobrecapas de capacidad.
  • 1700/2100 MHz AWS (Band 4):] Las bandas avanzadas de servicios inalámbricos (1710–1755 MHz uplink, 2110–2155 MHz downlink) fueron introducidas en la subasta FCC 2006. T-Mobile USA adoptó fuertemente AWS para su lanzamiento de 3G UMTS, permitiendo servicios de datos de banda ancha 1900 sin interferenciar.
  • 800 MHz (Band 0):] Usado por algunos operadores de CDMA2000 para la rebanada Digital AMPS (por ejemplo, la jubilación de Sprint iDEN). Se superpone con la parte inferior de la banda celular en algunos países pero es menos estandarizada.

El funcionamiento entre los operadores estadounidenses a menudo requiere dispositivos de banda múltiple debido al uso de bandas fragmentadas. Por ejemplo, un teléfono AT disminuyeamp;T 3G necesitaba 850/1900 MHz UMTS, mientras que un teléfono Verizon 3G necesitaba 800/1900 MHz CDMA2000. La falta de una sola banda panamericana de 3G llevó a acuerdos complejos de itinerancia y requisitos de soporte para dispositivos.

Europa

Europa encabezó el estándar UMTS bajo el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI). La Comisión Europea armonizó el espectro para 3G a través de la Directiva UMTS, asignando el 2100 MHz (Band 1) como la banda principal (1920-1980 MHz uplink, 2110–2170 MHz downlink).

  • 900 MHz (Band 8): inicialmente reservado para GSM, se abrió la banda de 900 MHz (entrelace de 925 y 960 MHz) para el proceso de reflexión de los MTS en el interior de la GSM/UMTS. La Comisión de Vodafone, Orange y otros principales transportistas europeos desplegaron 3G a 900 MHz en 2008,
  • 1800 MHz (Band 3):] Esta banda (1710–1785 MHz uplink, 1805–1880 MHz downlink) fue utilizada originalmente para GSM1800 (DCS). Con el aumento de la demanda 2G, algunos operadores retuvieron una pequeña porción para la capacidad UMTS en áreas urbanas densas, aunque se mantuvo más común para LTE más adelante.
  • 2100 MHz (Band 1): Casi todos los operadores europeos lanzaron UMTS en la Banda 1. Sigue siendo la banda 3G predeterminada para muchos países, ofreciendo hasta 384 kbps inicialmente, luego evolucionando a HSPA+ con hasta 42 Mbps (dual-carrier). Sin embargo, su limitación de cobertura en las zonas rurales condujo la necesidad de refarma de 900 MHz.

Las redes europeas 3G fueron típicamente de tecnología única (UMTS/HSPA), pero a partir de 2010 la mayoría de los operadores desplegó LTE como capa separada. La puesta de sol 3G comenzó alrededor de 2020, con portadores en Suiza, el Reino Unido, y Alemania reforzando el espectro de LTE y 5G.

Asia y el Pacífico

Asia-Pacífico presenta un conjunto diverso de asignaciones de banda debido a entornos regulatorios y preferencias tecnológicas variables.

  • Japón: NTT DoCoMo lanzó la primera red comercial 3G del mundo en 2001 utilizando WCDMA en 2100 MHz (Band 1). SoftBank y KDDI también desplegaron 3G en la misma banda.
  • Corea del Sur:[FLT: 1] Corea Telecom (KT) y SK Telecom lanzaron originalmente CDMA2000 1xEV-DO en 800 MHz (Band 0) y posteriormente desplegaron WCDMA en 2100 MHz (Band 1)
  • Australia: Telstra, Optus y Vodafone utilizaron una combinación de 850 MHz (Band 5) para UMTS en las zonas rurales y 2100 MHz (Band 1)] para la capacidad urbana.
  • India: Inicialmente, los operadores indios lanzaron UMTS en 2100 MHz (Band 1) después de que el gobierno subastara el espectro 3G en 2010. Más tarde, algunos operadores reanudaron 900 MHz (Band 8)

Asia-Pacífico también vio el uso de 1500 MHz (Band 21) para UMTS en Japón (KDDI) y 2300 MHz (Band 40) para implementaciones TD-LTE limitadas que no afectaron a 3G.

China

China LLT2 y su banda móvil, respectivamente, fueron los siguientes:

África

La implantación 3G de África dependía en gran medida de los programas de donantes y las decisiones reglamentarias.

  • 900 MHz (Band 8):] Se utiliza en todo el continente para UMTS, aprovechando la infraestructura GSM850/900 existente. Muchos operadores lanzaron 3G inicialmente en 2100 MHz en ciudades y posteriormente agregaron 900 MHz para la expansión rural.
  • 2100 MHz (Band 1):] Deplorado en la mayoría de las capitales africanas por todos los principales operadores, incluyendo MTN, Airtel, Vodacom y Orange.
  • 850 MHz (Band 5):] Se utiliza en varios países de África occidental y del África meridional (por ejemplo, Nigeria, Ghana, Sudáfrica) para UMTS y CDMA2000. Zain y otros desplegaron CDMA2000 en 850 MHz en algunos mercados de África oriental.
  • 1800 MHz (Band 3):] Menos común para 3G, pero algunos operadores rearme esta banda en los 2010s para la capacidad 3G, especialmente en Sudáfrica.

La cobertura de la red 3G de África sigue siendo desigual, y muchos países siguen dependiendo de 2G/3G para la conectividad rural. La puesta de sol 3G es más lenta a medida que la región pasa a 4G y 5G.

América Latina

América Latina exhibe una mezcla de influencias norteamericanas y europeas. Las bandas dominantes para 3G son:

  • 850 MHz (Band 5): Principales implementaciones en Brasil, México, Argentina y Chile por operadores como Claro, Telcel y Movistar. Esta banda permitió una buena cobertura en vastas áreas geográficas.
  • 1900 MHz (Band 2):] Se utiliza en México y en algunos mercados centroamericanos por Telefonica y América Móvil para UMTS.
  • 900 MHz (Band 8): Común en países andinos y sur de América (por ejemplo, Perú, Colombia, Chile).
  • 2100 MHz (Band 1):] Despliegues urbanos en muchas ciudades capitales por operadores como Vivo (Brasil) y Claro (Argentina).
  • 1700 MHz AWS (Band 4):] Se utiliza en Chile, Colombia y Ecuador para UMTS, siguiendo la asignación AWS en las Américas.

La puesta de sol 3G de América Latina ya está en marcha, con muchos operadores refarmando estas bandas para LTE y 5G.

Consideraciones técnicas: Propagación, Velocidad de Datos y Capacidad

La opción de la banda de frecuencias afecta directamente a la experiencia del usuario. Frecuencias inferiores (por ejemplo, 700–900 MHz) propagan más lejos y penetran edificios mejor, haciéndolos ideales para la cobertura en áreas suburbanas y rurales. Frecuencias superiores (por ejemplo, 1800–2100 MHz) ofrecen más ancho de banda por portador (hasta 5 MHz para UMTS) y pueden soportar mayores densidades de usuario reducidas

  • Coverage vs. Capacity: Una célula 3G de 900 MHz puede tener un radio de hasta 30 km en entornos rurales, mientras que una célula de 2100 MHz en zonas urbanas sólo puede alcanzar 2-3 km debido a una pérdida e interferencia de caminos más altos.
  • ]A través de datos: UMTS con HSPA+ (Dual-Cell) puede entregar hasta 42 Mbps en 5 MHz de espectro. Usando un despliegue de 10 MHz (por ejemplo, doble carrier) en 2100 MHz permitió mayores velocidades, pero la disponibilidad de espectro limitado esto.
  • Interferencia y Reutilización: Las frecuencias inferiores son más susceptibles al ruido de las células adyacentes, requiriendo una cuidadosa planificación de frecuencias. Los operadores utilizaron patrones de reutilización 1:3 o 1:1 dependiendo de la banda y el tráfico.
  • ]Multimode Dispositivos: Para recorrer regiones, los teléfonos 3G necesitaban soportar múltiples bandas. Un teléfono 3G global a menudo soportaba Bands 1, 2, 5 y 8. El iPhone 4S, por ejemplo, apoyó UMTS Bands 1, 2, 5, 8. Esta complejidad condujo el desarrollo de radios definidas por software.

Conductores Reguladores y Económicos

Las opciones de banda de cada región fueron fuertemente influenciadas por las asignaciones del espectro histórico y subastas regulatorias. En Europa, la subasta UMTS de 1998 aumentó más de 109 mil millones de euros, pero el alto costo de 2100 licencias MHz retrasaron las inversiones en cobertura rural. En los EE.UU., los caps del espectro de FCC y el aumento de CDMA2000 llevó a un paisaje fragmentado.

  • Recomendaciones de la UIT: El documento de la UIT-R M.1036 define los arreglos de frecuencia preferidos para el IMT-2000, pero no es obligatorio, lo que permite la flexibilidad regional.
  • GSMA Harmonization Efforts: El GSMA empujó a bandas armonizadas para reducir los costos de vagabundeo, pero luchó fuera del núcleo de 2100 MHz.
  • Refarming of 2G Bands: A finales de los años 2000, los reguladores de Europa, África y Asia permitieron a los operadores refarmar frecuencias GSM para UMTS. Esto redujo los costos de implementación pero creó riesgos de interferencia si no se coordina.
  • Spectrum Trading: En mercados como los Estados Unidos, los mercados de espectro secundario permitieron a los operadores comprar o arrendar frecuencias adicionales (por ejemplo, AT plagaamp;T adquiriendo espectro de Verizon en 850 MHz).

Impacto en la rotación internacional

La variedad de bandas 3G plantearon desafíos para los itinerantes globales. Un viajero de Europa (Bands 1, 8) no pudo conectarse a una red de 3G de América del Norte si el dispositivo carecía de Banda 5 o Banda 2. Los fabricantes lo abordaron creando "móviles del mundo" que incluyeron múltiples bandas, pero este costo añadido. Por ejemplo, el Nokia N95 tenía GSM de banda cuadra pero sólo acuerdos de doble UMTS (2100/1900/2).

Reflexión de 3G y espectro

A partir de 2018, muchos operadores comenzaron a cerrar sus redes 3G para recuperar el espectro de LTE y 5G. Esta puesta de sol es impulsada por el tráfico 3G, aumentando la penetración de dispositivos LTE/5G, y el deseo de desplegar anchos de banda más amplios.

  • Australia:] El Optus y Vodafone cerraron 3G para 2024; Telstra durante 2024.
  • Estados Unidos:] ATplamp;T cerró su red de UMTS 3G en febrero de 2022; Verizon cerró CDMA2000 en 2022; T-Mobile evitó el 3G de Sprint en 2023.
  • Europa: Muchos operadores en Suiza (Swisscom, 2021), el Reino Unido (Vodafone, 2023), y Alemania (Deutsche Telekom, 2022) tienen puesta de sol 3G. La banda de 2100 MHz está siendo removida para LTE (Band 1) y 5G (n1). 900 MHz se está reutilizando para LTE (LTE)
  • Asia: El NTT DoCoMo de Japón cerró 3G en 2023; SK Telecom en Corea del Sur terminó 3G en 2022; China Mobile abandonó TD-SCDMA en 2016.
  • África: Algunos operadores (por ejemplo, MTN Sudáfrica, Airtel Nigeria) han anunciado un plazo de puesta de sol de 3G para 2025–2027, pero muchos mercados rurales pueden retener más 3G debido a una cobertura limitada de los LTE.

Refarming libera un valioso espectro de banda baja (850/900 MHz) que es muy solicitado para la cobertura 5G. La banda 2100 MHz también es valiosa para la capacidad 5G en áreas urbanas densas. Sin embargo, la transición debe ser gestionada cuidadosamente para evitar perturbar el legado IoT y los servicios de emergencia que todavía dependen de 3G.

Conclusión

Las bandas de frecuencia utilizadas para las redes 3G en diferentes regiones son un producto de historia, tecnología, regulación y fuerzas de mercado. La mezcla de América del Norte de 850/1900/1700 MHz, la dependencia de Europa en 2100/900 MHz, el patchwork de Asia-Pacífico, el uso pesado de África de 900/2100 MHz y las diversas asignaciones del fabricante de América Latina ilustran la falta de verdadera armonización global.