Congestión Celular en Estadios

Hace unas semanas fui al Gigante con mi hijo. Partido de Central, lo de siempre. Primer gol, gritamos, cantitos, saltamos!, Saco el celu para mandarle el video a un amigo que no fue y faaaa… el mensaje no sale. Nada. La crucecita roja de whatsapp: No se pudo enviar. Lo intento de nuevo. Nada. Todos iguales.

No no!. No es la operadora (bueno, no es solo…). No es el teléfono tampoco, algo más está pasando y te puedo contar qué.

Cómo funciona una red celular (rápido pero en serio)

Tu celular se comunica con una estación base (eNB en LTE, gNB en 5G), la «antena» usando radio frecuencias. Cada estación base cubre un área llamada celda y opera en una o más bandas de frecuencia. En Argentina como en cualquier país del mundo las bandas están reguladas. Para telefonía celuar son básicamente estas:

La regla es simple: a menor frecuencia, mayor alcance y mejor penetración pero menos ancho de banda disponible. A mayor frecuencia, más capacidad pero necesitás más antenas cerca. Por eso 5G en mmWave (26–28 GHz) es rapidísimo pero te lo tapan con la mano.

Ahora, un montón de celulares, todos juntos… ¿cómo se ponen de acuerdo el celular y la estación base para hablar al mismo tiempo sin pisarse? Acá entra el acceso al medio.

El acceso al medio: de TDMA a OFDMA

Las redes 2G (GSM) usaban TDMA(time division multiple access): dividían el tiempo en segmentos y cada usuario hablaba en «su turno». Es simplementó y alcanzó… durante un tiempo.

Luego vino el 3G (WCDMA/HSPA) usó CDMA: todos transmiten al mismo tiempo en la misma frecuencia pero con códigos ortogonales(la matemática detrás del nombre se la dejo a google, buscala) que permiten separar las señales. Funciona pero es complejo de gestionar.

LTE (4G) y 5G usan OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), que es la tecnología más interesante de todas y la que comparte base con WiFi 6 y 7. Es el enfoque moderno. Si en tu empresa empezaste a usar estas tecnologías seguro ya estas cosechando resultados.

Cómo funciona OFDMA

OFDMA toma el canal de radio disponible y lo divide en subportadoras de 15 kHz de ancho (en LTE; en 5G NR puede ser 15/30/60/120 kHz según el numerology). Un canal de 20 MHz tiene 1200 subportadoras útiles. Esas subportadoras se agrupan en bloques de 12 llamados Resource Blocks (RB), cada uno ocupando 180 kHz de espectro.

El cron de la eNB(la antena) hace esto cada milisegundo (TTI = Transmission Time Interval). Es dinámico y funciona muy bien, y permite que múltiples usuarios usen el espectro simultáneamente sin pisarse porque cada uno está en subportadoras ortogonales entre sí.

La conexión con WiFi 6 (802.11ax) y WiFi 7 (802.11be) es exactamente lo mismo. WiFi 6 introdujo OFDMA al mundo del WiFi (antes era OFDM, sin la A de Acceso Múltiple), permitiendo que un AP atienda varios dispositivos al mismo tiempo en lugar de uno por vez. WiFi 7 extiende esto con Multi-Link Operation (MLO) y canales de hasta 320 MHz. La base matemática es la misma: subportadoras ortogonales, asignación dinámica de resource units.

Entonces ¿qué pasa cuando entran 40.000 personas al Gigante?

El problema no es el ancho de banda de datos. El problema es el plano de señalización y en particular el RACH (Random Access Channel).

Antes de que la eNB te asigne ni un solo Resource Block, tu celular tiene que hacer el proceso de Random Access:

1. Tu celular elige una secuencia Zadoff-Chu(google it) al azar (Preamble)
   y la manda por el PRACH (Physical RACH)

2. La eNB responde con un RAR (Random Access Response)
   asignando un uplink grant temporal

3. Tu celular manda el RRC Connection Request

4. La eNB responde con RRC Connection Setup

5. Recién ahí empiezan los datos

Si si, muchas siglas y muy técnico pero a groso modo esto es lo que pasa.

El espacio de tiempo(slot) del PRACH en LTE ocurre cada 5ms o cada 10ms (según lo hayan configurado en la antena). En ese slot, todos los dispositivos que quieren conectarse eligen uno de 64 preambles posibles al azar(hay 64 formas de solicitar conexión a la antena). Si dos dispositivos eligen el mismo preamble en el mismo slot → colisión → ambos tienen que esperar y reintentar con backoff exponencial.

Con 200 dispositivos activos esto funciona perfectamente. Con 40.000 dispositivos todos intentando mandar el video del gol en los mismos 30 segundos, el PRACH colapsa. Las colisiones se vuelven constantes, el backoff crece, los intentos fallan. Tu teléfono aparece «conectado» (tiene señal, todas las barritas completas) pero no puede establecer una sesión de datos.

Esto es el efecto embudo: el cuello de botella no es la capacidad de datos sino la capacidad de gestionar nuevas conexiones.

Y hay un agravante: los estadios tienen multipath muy agresivo. Las señales rebotan en el acero de la estructura, en los cuerpos de las personas, en las pantallas LED. Esas reflexiones llegan al receptor con retardos diferentes y se interfieren entre sí. OFDMA maneja bien el multipath(señales viniendo de varios lados al mismo tiempo), pero cuando el multipath es muy intenso y la potencia de señal baja (porque la antena está a 2 km), todo tiene sus límites.

Los trucos de la tribuna

Modo avión

El truco del modo avión funciona como un reinicio forzado de conexión para engañar al sistema de asignación de la antena. Cuando activas y desactivas el modo avión, obligas a tu teléfono a pasar por un proceso técnico llamado «Location Update» o actualización de ubicación.

La base técnica de este truco:

Ventana de oportunidad: Te otorga unos segundos o minutos de prioridad absoluta en la red. Es el momento exacto que tenés que aprovechar para enviar ese mensaje de WhatsApp o realizar la llamada antes de que la antena te vuelva a meter en la cola de clientes.

Pérdida de prioridad: Cuando estás estático en un sector congestionado, la antena relega tu conexión a un estado latente o de baja prioridad para ahorrar recursos y dárselos a usuarios activos.

Solicitud de re-enganche: Al desactivar el modo avión, tu celular emite una ráfaga de señal con alta potencia hacia la torre para registrarse de nuevo en la red.

Salto de canal: La antena del estadio te procesa como un usuario «nuevo» y te asigna un canal de comunicación limpio y un bloque de recursos temporal que antes no tenías.

¿Por qué puede empeorar todo? Porque si los 15.000 que están al lado tuyo hacen lo mismo al mismo tiempo, tiraron 15.000 Detach seguidos de 15.000 Attach simultáneos al RACH. Imaginate el resto. Guardate este truco solo cuando haya pasado el pico del gol, unos minutos después.

Bajar a 3G o 2G

Forzar 3G en Ajustes también funciona: las celdas 3G y 2G están menos congestionadas porque la mayoría de los dispositivos modernos prefieren LTE automáticamente.

En 2g podés mandar un audio de WhatsApp o un texto pero para subir una foto de 4MB… mucha suerte. En 3G con HSPA+ podés llegar a 2-5 Mbps reales, suficiente para una foto.

DAS y COW

Los trucos de arriba son parches. Lo que realmente resuelve el problema es infraestructura.

DAS (Distributed Antenna System): En vez de depender de una celda externa que tiene que penetrar hormigón, acero y 40.000 personas, el DAS instala decenas o cientos de antenas más chicas distribuidas por todo el estadio: debajo de los asientos, en los pasillos, en el techo de las tribunas. Cada antena cubre 300-500 personas en vez de 40.000. El ancho de banda por persona sube dramáticamente.

Un DAS puede ser activo (cada unidad remota tiene su propia electrónica RF, conectadas por fibra a una unidad central) o pasivo (distribución por coaxial desde un único amplificador, más barato pero con más pérdidas). Los estadios que dan buena cobertura la tienen porque alguien invirtió en esto.(El Kempes por ejemplo, no sé si existe alguno más)

COW (Cell on Wheels): Cuando no hay DAS, las operadoras despliegan celdas temporales en camiones que se estacionan en los alrededores del estadio antes del evento. Una eNB completa, autónoma, con troncales por fibra o microondas. Hay que coordinarla con la TECO. No lo vas a ver en un partido pero quizás si en algún recital de Taylor Swift

El Gigante de Arroyito tiene capacidad para 46000 personas(seguro este año un poco más). Sin DAS, todo eso cae sobre las celdas externas del barrio de Arroyito. Hacer las cuentas es fácil. Que alguien invierta en eso es otra historia.

Laboratorio – Cómo medir la congestión por vos mismo

Cuando estés en la situación lo podes medir perfectamente con tu celu.

Primero la cobertura:

https://www.nperf.com/es/map/AR/3838583.Rosario/-/signal

Acá vas a poder ver la cobertura de antenas en tu zona.

Y desde tu celu vas a ver que cobertura tenés:

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.thumbstonelabs.signalfinder&hl=es_AR

Desde Android

Instalá Network Cell Info Lite (https://play.google.com/store/search?q=network+cell+info+lite&c=apps&hl=es_AR). Te muestra:

• RSRP (Reference Signal Received Power): potencia de la señal de referencia, en dBm. Valores buenos: -85 dBm o mejor. En un estadio congestionado vas a ver -95 a -110 dBm.
• RSRQ (Reference Signal Received Quality): calidad de la señal relativa a la interferencia. Valores buenos: -10 dB o mejor. En congestión: -15 a -20 dB.
• SINR: relación señal/interferencia+ruido. Cuanto más alto mejor.
• Banda activa: vas a poder ver si estás en B28, B7, LTE, 5G, etc.

Otro que está muy bueno es SigCapL o directamente el modo PRO de tu teléfono: marcá *#*#4636#*#* (en muchos Android funciona) → Phone Information → te muestra todo el estado de RF.

Lo interesante es ver cómo bajan el RSRQ y el SINR cuando el estadio se llena, incluso si el RSRP (potencia) se mantiene. Eso es la congestión de interferencia.

Conclusiones

La próxima vez que quedes con el video del gol en la mano, ya sabés exactamente qué pasó: 50.000 dispositivos peleando por 64 preambles en un slot de 5ms.

OFDMA es una tecnología brillante y tanto LTE como WiFi 6/7 la aprovechan al máximo. Pero ningúna tecnología moderna(todavía) resuelve el cuello de botella de cuando la densidad de usuarios es así de extrema. La solución es infraestructura DAS y eso requiere inversión que, en Argentina, todavía está pendiente en la mayoría de los estadios.

Mientras tanto, modo avión estratégico, bajar a 3G para ver si encontrás señal, y mandá el video cuando el estadio ya esté festejando un rato. O mejor: disfrutá el momento y subilo desde casa!.

→ «La red en el Gigante es como una caja de chocolates: nunca sabés si te va a tocar señal.» (Forrest Gump 1994)