El estándar TETRA tiene una muy buena aceptación a nivel mundial en el sector Transporte; especialmente en autobuses, tranvías y metros. La tecnología GSM-R fue seleccionada hace ya varios años como solución de radio para los ferrocarriles europeos. Sin embargo, TETRA incluye toda la funcionalidad y prestaciones requeridas
por este sector. El TETRA Rail Forum (Foro TETRA de Ferrocarriles) recién conformado por la TETRA Association cuida los intereses de los suministradores de TETRA en este sector y analiza cómo cumplir y seguir cumpliendo con todos los requerimientos más exigentes de sistemas de trenes.
José Manuel Martín Espinosa, Director Comercial, Teltronic Peter Clemons, Director de Comunicación, Teltronic



Los sistemas de radiocomunicación para ferrocarril se actualizan en Europa
El sector de ferrocarriles presenta una serie de desafíos para los servicios de radiocomunicación. Las comunicaciones de voz siguen siendo críticas en el área de construcción, mantenimiento y shunting de los coches para ofrecer seguridad y evitar cualquier tipo de incidentes. La transmisión de datos vía radio está en pleno aumento en las comunicaciones profesionales pero conviene identificar dos tipos de servicios de datos distintos según el grado de seguridad y privacidad exigido:
* Los servicios críticos requieren la transmisión en tiempo real pero anchos de banda más bajos: señalización, alarmas, control automático de trenes (ATP/ATC)
* Los servicios menos críticos como CCTV, anuncios, video etc. exigen un ancho de banda más elevado pero pueden sufrir demoras ligeras en su transmisión sin causar incidentes.
El origen de la actualización de los sistemas de radiocomunicación en el sector europeo de ferrocarril surge a partir de los años noventa a raíz de uno de los objetivos principales fijados por la Unión Internacional de Ferrocarriles (UIC) de “permitir que los trenes puedan cruzar las fronteras nacionales sin cambio de equipamiento”, y por supuesto de la necesidad de ofrecer una seguridad absoluta en el transporte de pasajeros y carga cumpliendo metas de puntualidad y servicio a clientes cada vez más exigentes. Surge el sistema de gestión de tráfico europeo, ERTMS y la necesidad de una armonización europea en base a un sistema de control (ETCS o European Train Control System) y un estándar de comunicaciones (GSM-R).

¿Por qué se eligió GSM-R en Europa?
El ETCS exige a cualquier tecnología de radio que cumpla con una serie de requisitos en calidad de servicio contemplando velocidades de hasta 500 km/h. Dichos requisitos:
* Establecimiento de llamada en menos de 5 segundos (95% del tiempo)
* Probabilidad de fallo de conexión menor a 0,001
* Bit Error Rate (BER) menor a 0,0001 (90% del tiempo)
* Retardo máximo menor a 0,5 segundos (95% del tiempo)
* Probabilidad de pérdida de conexión menor a 0,0001
* Interrupción máxima en handover (cambio de célula) menor a 300 milisegundos
* Disponibilidad de red superior a 99,95%
* Interfaz ISDN PRI; interfaz V.24 a bordo (no obligatorio)
A mediados de los años 90 ya se debatió los méritos de GSM-R (basado en el estándar GSM establecido) y la nueva norma digital de radio todavía en desarrollo, TETRA. En ese entonces se eligió GSM-R. El criterio de selección tecnológica se basó en la madurez, la disponibilidad de espectro y ciertas características de la estandarización.
GSM-R se basa en el estándar ETSI GSM. La versión modificada, GSM-R se desarrolló para cumplir los requisitos básicos de la UIC. Funcionando en la banda de frecuencias 876-880/921-925 MHz, GSM-R se adapta para ofrecer varios servicios de voz: llamadas de grupo “broadcast”, direccionamiento dependiente de la posición, prioridades de llamada y seguridad de las comunicaciones.

TETRA surge como solución viable para trenes
TETRA (Terrestrial Trunked Radio en inglés) proporciona comunicaciones simultáneas de voz y datos mediante un método TDMA con 4 canales equivalentes en una portadora de 25 kHz con una modulación /4 DQPSK de 36 kb/s. La velocidad de datos oscila entre 4,8 kb/s para datos en paquete de un slot hasta 28,8 kb/s en el caso de datos por circuitos usando los 4 slots disponibles. El tiempo de establecimiento de llamada es inferior a 300 milisegundos y se dispone de cifrado por aire (air interface encryption) estandarizado o de cifrado desde un extremo al otro (end-to-end encryption) mediante soluciones propietarias.
A finales de 2006, la TETRA Association creó el Foro TETRA de Ferrocarril (TETRA Rail Forum), reconociendo que el estándar de ETSI tiene ciertas características que favorece su implementación en sistemas a bordo de trenes. Hoy en día, prácticamente el 100% de nuevos sistemas de radio digital para Metros y Ferrocarriles Urbanos se basan en TETRA y el sector Transporte representa más del 25% del mercado mundial TETRA.

Las ventajas de TETRA frente a GSM-R
TETRA se compara muy favorablemente con GSM-R al considerar los requisitos del ECTS. No sólo los cumple sino que TETRA los supera en muchos casos.
* Mejora las prestaciones de datos (alcanzando 19200 bps en modo paquete)
* Trabaja en la banda de frecuencias 380-470 MHz de forma que requiere menos de la mitad de estaciones base que GSM-R.
* Tiene doble eficiencia espectral (4 canales en 25 kHz)
* Ha demostrado su funcionamiento pleno durante las pruebas de Alstom en Francia en 2007 cuando un tren de SNCF alcanzó una velocidad récord de 574,8 km/h
Los fabricantes de equipos TETRA acometen el proceso de obtención de las certificaciones de seguridad, SIL (Safety Integrity Level) en base a SCs (Safety Cases), que comprenden 6 documentos que son necesarios para la aceptación de los sistemas. El concepto de “Euro-Radio” incluye campos FEC (Forward Error Correction) y disminuye la probabilidad de errores y mejora la tasa de transmisión de datos.

Modelo de red TETRA para ferrocarril
Las redes TETRA modernas se basan en IP y en una red de transporte asíncrona que permiten la integración de TETRA con otros sistemas mediante interfaces API y una matriz de conmutación para la conexión con redes de radio analógica. Se puede configurar los sistemas de manera distinta dependiendo del grado de redundancia que se requiere. Dentro de un mismo coche se puede instalar dos racks de comunicaciones TETRA y VHF conectadas a consolas MMI diseñadas especialmente para su uso en vehículos desplazándose a alta velocidad. Estos racks de comunicaciones se conectan al sistema de control de los trenes para permitir la activación de una gran variedad de comandos.
Los terminales embarcados tienen un alto nivel de personalización para adaptarse a diferentes fabricantes de ferrocarriles, diferentes tensiones de alimentación o de señalización interna además de los distintos procedimientos y preferencias de cada usuario.
TETRA es tan confiable para este tipo de operaciones que ya se ha implementado en el caso de metros automatizados. Sistemas TETRA basados en protocolos de mensajería SDS TL (short data services) generan una gran cantidad de comandos de seguridad, explotación y mantenimiento para operar los trenes sin intervención humana si fuera necesario.

¿Y el futuro?
El futuro de radiocomunicación en ferrocarriles en la Comunidad Europea, por lo menos a corto plazo, será GSM-R. Sin embargo, al pasar de los años, surgirán nuevas soluciones que competirán para la atención de usuarios y autoridades, y que permitirán el avance del abanico de servicios que se podrá ofrecer dentro del sistema ferroviario.
Ya se está desarrollando aplicaciones basadas en la fusión de TETRA con WiMAX. La evolución de WiMAX para permitir un mayor grado de movilidad (Mobile WiMAX) dará lugar al desarrollo de generaciones futuras de terminales duales, combinando video de alta calidad con bases de datos y comunicaciones seguras de voz y datos.
Por el lado del mercado masivo de soluciones celulares, surgen soluciones complementarias a GSM como GPRS y UMTS (3G), que evoluciona hacia la transmisión cada vez más veloz de datos en redes avanzadas HSDPA/HSUPA y LTE (Long Term Evolution). Sin embargo, estas soluciones para el mercado masivo no se adaptan fácilmente a las necesidades de usuarios profesionales y escenarios como sistemas ferroviarios. En este caso, la normalización se basa en soluciones especializadas “profesionales” como TETRA y TEDS con un “overlay” para datos veloces como WiMAX móvil. Sin el apoyo de un gran número de fabricantes es difícil creer que soluciones basadas en GSM-R sobrevivan en la próxima generación. En este caso, un TETRA maduro y robusto se hará cada vez más viable para los ferrocarriles del siglo XXI.