Los sistemas TETRA como pasarela de redes IP



Los sistemas TETRA han evolucionado hasta constituirse en auténticas redes WAN sin hilos que permiten la interconexión de los terminales móviles de los diferentes servicios de radiotelefonía (tren-tierra, estaciones, seguridad, mantenimiento...) con las redes LAN/WAN tanto corporativas como exentas.
Según explicó Jesús Vadillo, responsable de la Unidad de Ingeniería de Instalaciones y Obras del Metro de Madrid, esta evolución se ha centrado básicamente en infraestructura de gestión y conmutación sobre arquitectura IP y servicios de transmisión de datos por paquetes.
La arquitectura IP presenta múltiples ventajas por prestaciones y fiabilidad. Mejora en la conectividad e integración y supone un estándar adoptado mundialmente para la mayoría de nuevas aplicaciones. Abre la puerta a la utilización de equipos IP disponibles en el mercado a bajo coste y transporta conjuntamente sin distinción todo tipo de información, a la vez que ofrece facilidad para una plena integración.
Todo tipo de información se divide en paquetes IP y se encaminan en la red IP, incluyendo voz, datos, información de control e información de gestión de red.
Una de las ventajas de las redes IP es la resistencia a fallos, ya que el direccionamiento de los paquetes permite a los “enrutadores” hablar entre ellos. No necesitan tantos enlaces físicos para un mismo grado de fiabilidad por lo que la red es mucho más resistente a errores. Por otro lado, mejora el tiempo de conexión ya que el establecimiento de las llamadas es más rápido e independiente de la ruta. Otra ventaja es que se pueden añadir nuevos elementos sin interrupción del servicio.
La arquitectura IP facilita la creación de VPN (Virtual Private Networks) que permiten establecer conexiones seguras entre dos partes de una red privada que utilizan una misma red compartida/pública. En definitiva, múltiples departamentos u organizaciones pueden compartir la red trunking digital de forma que cada agencia tiene su propia red virtual en la que los usuarios no “ven” fuera de su red, y desde fuera las redes no son “vistas”.
En lo que se refiere a redes multiservicio, algunos usuarios finales tienden a subcontratar el servicio de comunicaciones móviles a operadores, debido a que el enfoque se centra en su actividad principal o como una política de reducción de costes. Los planes de negocio de los operadores están basados en grandes redes que dan servicio a múltiples familias de usuarios, pero se necesita una total separación entre las comunicaciones de los diferentes servicios.
La transmisión de datos por paquetes constituye el por qué del trunking digital. El futuro está en las aplicaciones tales como localización automática de vehículos, acceso a bases de datos remotas, transmisión de imágenes, videovigilancia, información a pasajeros, telemedida de datos técnicos, telecontrol de instalaciones, etc.
La estructura del protocolo en estos casos se basa en el estándar TETRA, que es el que especifica el direccionamiento IP. En realidad la capa de transporte es un protocolo extremo a extremo entre el host fijo y el host móvil.
Estándar Winsock (TCP o UDP), se recomienda UDP. Hay una relación fija entre la dirección IP del Host Móvil y la dirección ISSI del terminal Radio. En el servicio de datos por paquetes (multi slot) la velocidad de transmisión puede ser incrementada hasta cuatro veces combinando hasta cuatro slots en un único canal de datos por paquetes.

Explotación y mantenimiento de sistemas TETRA. Protocolos de acceso múltiple
Las técnicas de compartición del medio físico permiten un mejor aprovechamiento de los recursos. Se distinguen cuatro técnicas, según la componente escogida para proporcionar la separación entre transmisiones:
• División de frecuencia (Frequency Division Multiple Access, FDMA), donde a cada usuario se le asigna una fracción del ancho de banda total. Son canales de banda estrecha sin ISI de baja complejidad que permiten la transmisión continua y la estimación de canal; sin embargo, en comunicaciones móviles existen múltiples cabeceras de radio en estaciones base y mecanismos de traspaso complejos en transmisión continua. Son canales dedicados, en los que si un usuario no transmite, la capacidad se desperdicia y surgen dificultades para acomodar varios canales para un usuario.
• División de Tiempo (Time Division Multiple Access, TDMA) en la que cada usuario ocupa el ancho de banda durante una fracción de tiempo. Se trata de cabeceras de radio comunes para todos los usuarios y permite la transmisión discontinua (a ráfagas), lo que supone mayor facilidad para realizar traspasos y la reducción de la potencia consumida. También facilita la asignación de múltiples canales a un usuario. Sin embargo, se requiere una gran sincronización y el multitrayecto hace perder la ortogonalidad entre slots, ya que las transmisiones a ráfagas complican el diseño del igualador y requieren mecanismos de cancelación de ISI.
• División de Código (Code Division Multiple Access, CDMA): permite separar usuarios transmitiendo en la misma frecuencia y al mismo tiempo mediante la asignación de códigos ortogonales. No hay límite superior al número de usuarios en el sistema; en realidad, el número de usuarios máximo lo determina la interferencia. Las técnicas de reducción de la interferencia pueden incrementar la capacidad. No se requiere sincronización y se pueden asignar múltiples canales a cada usuario sin más que modificar las longitudes de los códigos. Sin embargo es de una gran complejidad.
• División espacial (Space Division Multiple Access, SDMA): separación mediante antenas multihaz. Los sistemas de acceso múltiples por división de espacio son complementarios a los anteriores y permiten incrementar el alcance y capacidad reduciendo la interferencia entre comunicaciones. El sistema se basa en el control de antenas inteligentes emitiendo la estación base el diagrama de radiación adecuado a la posición del usuario, evitando la radiación en el resto de la celda. Este sistema mejora su capacidad al reducir la interferencia, pero es caro y complejo.

Sistemas de posicionamiento por satélite
El problema de la localización con satélite actual estriba en la falta de precisión. Las causas que dió Pedro Luis Molinero, director de control de satélites de Hispasat, se fundamentan en tres errores: del receptor, de propagación en el medio, y del propio satélite.
Un error del receptor se puede producir por una posible desviación del reloj de referencia, ruido térmico (phase/ code tracking errors) que pueden afectar a la medida de tiempo y distancia al satélite, y dependen del diseño y componentes del receptor. El segundo tipo de error, de propagación en el medio, se puede producir con retardo ionosférico, retardo troposférico o multitrayecto. Los errores ionosféricos pueden eliminarse con modelos de propagación actualizados permanentemente con estaciones de referencia en tierra. Por último, el propio funcionamiento del satélite puede producir problemas por una desviación del reloj de referencia de abordo, posición y órbita del satélite. Afectan a la medida de tiempo y distancia y dependen del tipo de reloj de abordo, y otros elementos de transmisión de la señal de navegación.
Específicamente en la prestación de servicios de localización y posicionamiento con los sistemas de navegación por satélite se consigue una precisión con un margen de un metro, llegando a 10 cm con la ayuda de elementos locales. El sistema también ofrece integridad —ya que aporta información al usuario sobre estado del sistema de satélites de posicionamiento— y disponibilidad, minimizando así los tiempos de fallo o la no disponibilidad del sistema. La robustez de la señal se enfrenta a interferencias, encriptado, antispoofing, antijamming, etc.
Los Sistemas de Navegación Global por Satélite (GNSS), basados en señales de satélites para localización y posicionamiento de elementos móviles y fijos, continúan con la supremacía de GPS (USA), actualmente en proceso de renovación y mejora tecnológica, en contraposición con GLONASS (Rusia), para el que se desconocen planes de renovación de la flota. La Unión Europea busca su independencia en sistemas de navegación en dos fases: en una primera fase EGNOS como un complemento civil a GPS y GLONASS. La segunda fase, Galileo, tras pasar por un proceso en el que incluso se ha contemplado el abandono del proyecto, ha fijado definitivamente un calendario para estar operativo en 2013. En cuanto a los sistemas complementarios de navegación por satélite (SBAS) ofrecen fiabilidad y seguridad en aplicaciones críticas y corrección de las señales de GPS Y GLONASS, para integridad e incremento de la precisión con infraestructura terrena y satélites geoestacionarios (WAAS/ USA, EGNOS/ Europa, MSAS/ Japón, GAGAN/ India, etc.).