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Sistema de radio troncalizado

Un sistema troncalizado de control centralizado utiliza un canal de control (como se muestra). Otro tipo, los sistemas troncalizados basados ​​en escaneo (no mostrados), no disp...

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Un sistema troncalizado de control centralizado utiliza un canal de control (como se muestra). Otro tipo, los sistemas troncalizados basados ​​en escaneo (no mostrados), no disponen de canal de control. Las frecuencias se mencionan a modo de ejemplo y no corresponden a ningún sistema específico.

Un sistema de radio troncalizado ( TRS ) es un sistema de radio bidireccional que utiliza un canal de control para asignar automáticamente canales de frecuencia a grupos de radios de usuario. En un sistema de radio móvil terrestre semidúplex tradicional , un grupo de usuarios (un grupo de conversación ) con radios bidireccionales móviles y portátiles se comunican a través de un único canal de radio compartido, con un usuario hablando a la vez. Estos sistemas suelen tener acceso a múltiples canales, hasta 40-60, lo que permite que varios grupos en la misma área se comuniquen simultáneamente. En un sistema convencional (no troncalizado), la selección de canales se realiza manualmente; antes de su uso, el grupo debe decidir qué canal utilizar y cambiar manualmente todas las radios a ese canal. Esto supone un uso ineficiente de los escasos recursos de los canales de radio, ya que el grupo de usuarios debe tener el uso exclusivo de su canal independientemente de la cantidad de transmisión. Además, no existe ningún mecanismo que impida que varios grupos en la misma área elijan el mismo canal, lo que provoca conflictos e interferencias. Un sistema de radio troncalizado es una alternativa avanzada en la que la selección de canales se realiza automáticamente, evitando así conflictos y manteniendo la eficiencia de frecuencia en múltiples grupos de conversación. Este proceso lo gestiona un controlador central de tráfico de radio , una función que un sistema informático ejecuta automáticamente.

El trunking es un sistema de radio más automatizado y complejo, pero ofrece las ventajas de una menor intervención del usuario para operar la radio y una mayor eficiencia espectral con un gran número de usuarios. En lugar de asignar un canal de radio a un grupo de usuarios específico a la vez, los usuarios se asignan a una agrupación lógica, un grupo de conversación . Cuando un usuario de ese grupo desea comunicarse con otro usuario del mismo grupo, el sistema encuentra automáticamente un canal de radio libre y la conversación se lleva a cabo en ese canal. Pueden tener lugar varias conversaciones no relacionadas en un mismo canal, aprovechando el tiempo que de otro modo estaría inactivo entre conversaciones. Cada transceptor de radio contiene un microprocesador que gestiona el proceso de selección de canal. Un canal de control coordina toda la actividad de las radios del sistema. El ordenador del canal de control envía paquetes de datos para permitir que un grupo de conversación se comunique entre sí, independientemente de la frecuencia.

El propósito principal de este tipo de sistema es la eficiencia; muchas personas pueden mantener muchas conversaciones utilizando solo unas pocas frecuencias distintas. [ 1 ] El trunking es utilizado por muchas entidades gubernamentales para proporcionar comunicación bidireccional a los departamentos de bomberos , policía y otros servicios municipales, que comparten el espectro asignado a una ciudad , condado u otra entidad. Un beneficio secundario de un sistema de radio trunking es la facilidad con la que puede acomodar la interoperabilidad de radio y, con una planificación adecuada, agregar agencias usuarias autorizadas al sistema después de la implementación.

Principios de funcionamiento

Canales de control

En esencia, un sistema de radio troncalizado es una red informática de conmutación de paquetes . Las radios de los usuarios envían paquetes de datos a una computadora que opera en una frecuencia dedicada —denominada canal de control— para solicitar comunicación en un grupo de conversación específico. El controlador envía una señal a todas las radios que monitorean ese grupo de conversación, indicándoles que cambien automáticamente a la frecuencia indicada por el sistema para monitorear la transmisión. Una vez que el usuario termina de hablar, sus radios vuelven a monitorear el canal de control para recibir nuevas transmisiones.

Este sistema permite que varios grupos de usuarios compartan un pequeño conjunto de frecuencias de radio sin escuchar las conversaciones de los demás. Los sistemas troncalizados, principalmente, conservan frecuencias de radio limitadas y también ofrecen otras funciones avanzadas a los usuarios.

Grupos de conversación

Un grupo de conversación es un grupo lógico de usuarios asignado en un sistema de radio troncalizado. A diferencia de una radio convencional , que asigna a los usuarios una frecuencia específica , un sistema troncalizado utiliza varias frecuencias asignadas a todo el sistema. El canal de control coordina el sistema para que los grupos de conversación puedan compartir estas frecuencias sin problemas. El objetivo es aumentar drásticamente la capacidad del sistema mediante un uso óptimo de las frecuencias. Muchas radios tratan los grupos de conversación como si fueran frecuencias, ya que se comportan de esa manera. Por ejemplo, en un escáner de radio es común asignar grupos de conversación a bancos o bloquearlos, exactamente como con las frecuencias convencionales.

Mapas e identificaciones de flotas

Cada sistema se construye con varios grupos de conversación del sistema identificados según los requisitos de las agencias usuarias previstas, a los que se pueden añadir fácilmente nuevos grupos de conversación a medida que el sistema madura y se identifican nuevas agencias o nuevos requisitos. Para cada agencia usuaria, se asignan grupos de conversación en un "mapa de flota" de la agencia. El mapa de flota describe los distintos grupos de conversación que la agencia necesita para llevar a cabo sus operaciones con éxito. Por ejemplo, en el mapa de flota de un servicio de ambulancias habrá un grupo de conversación creado para cada una de las salas de urgencias hospitalarias con las que interactúan las ambulancias; grupos de conversación para comunicaciones con los centros de despacho, grupos de conversación para eventos especiales o desastres, un grupo de conversación para transporte médico aéreo y varios grupos de conversación que se comparten (con los controles adecuados) con otras agencias de primera respuesta, como la policía y los bomberos. A cada grupo de conversación se le asigna un ID digital único en el sistema para que el controlador pueda dirigir las transmisiones a las radios que deben recibirlas. Dentro del mismo sistema compartido puede haber una flota de ambulancias, una flota de usuarios policiales y una flota de bomberos. En la mayoría de los sistemas compartidos de seguridad pública/servicio público, ya sean municipales o estatales/provinciales, a menudo existen usuarios adicionales que comparten el sistema con una prioridad de servicio predeterminada más baja, como control de animales, obras públicas, mantenimiento de carreteras, servicios penitenciarios, recursos naturales, etc. El sistema también puede incluir grupos de conversación para agencias federales que operan dentro de la jurisdicción y, en algunos casos, usuarios comerciales que brindan asistencia a la seguridad pública en general. Estos mapas de flotas se consideran subflotas de los grupos de conversación reales. Las subflotas están programadas de forma intuitiva en las radios de los usuarios para que estos puedan encontrar fácilmente un grupo de conversación cuando necesiten cambiar de canal en una situación particular. Alternativamente, un operador de la consola de despacho del sistema troncalizado puede "conectar" dos grupos de conversación para crear un nuevo grupo de conversación "virtual" que permita a los usuarios de diferentes agencias comunicarse sin tener que cambiar de canal.

Generalmente, al planificar un sistema de radio troncalizado multiagencia, a cada agencia se le asigna un "bloque" de números de ID de grupo de conversación según la cantidad de grupos de conversación que prevé necesitar, más un excedente para futuras expansiones. Así, un bloque de ID de grupo de conversación para el servicio de policía podría comenzar con 102100 hasta 102199, y un bloque para el servicio de bomberos en el mismo sistema podría comenzar con 102200 hasta 102299. Esto identifica el sistema como 102XXX y proporciona cien ID de grupo de conversación para cada agencia. A los grupos de conversación compartidos entre agencias (a veces denominados de Ayuda Mutua o Interagenciales) se les puede asignar un bloque que comienza en 102500 hasta 102520, lo que permite veinte grupos de conversación compartidos que pueden ofrecerse para su uso por cualquier agencia autorizada. En muchos sistemas provinciales, es obligatorio para la participación en el sistema que las agencias usuarias incluyan todos los grupos de conversación compartidos autorizados y/o frecuencias simplex compartidas.

Exploración

La mayoría de los escáneres que pueden escuchar sistemas de radio troncalizados (denominados seguimiento de troncales) pueden escanear y almacenar grupos de conversación individuales como si fueran frecuencias. La diferencia radica en que los grupos se asignan a un banco específico en el que está programado el sistema troncalizado. En otras palabras, los grupos de conversación se almacenan en el banco troncalizado.

Comparación con la troncales telefónicas

El concepto de trunking (recursos compartidos) es bastante antiguo y proviene de la tecnología y las prácticas de las compañías telefónicas. Consideremos dos centrales telefónicas, una en la ciudad "A" y la otra en la ciudad vecina "B". Cada una de estas centrales tiene la capacidad teórica de gestionar diez mil números de teléfono individuales. (La central "A", con prefijo "123", dispone de 10 000 números, desde el 123-0000 hasta el 123-9999; la central "B", con prefijo "124", dispone de la misma cantidad).

Si los 10 000 abonados de "A" llamaran simultáneamente a los 10 000 abonados de "B", se necesitarían 10 000 líneas para conectar ambas ciudades. Sin embargo, es poco probable que esto ocurra, ya que el número de llamadas simultáneas suele ser mucho menor. La fórmula Erlang-B es una fórmula común que predice el número óptimo de líneas troncales necesarias en condiciones normales.

Este concepto se ha aplicado de forma sencilla a grupos de usuarios de radio para determinar el número óptimo de canales necesarios, en condiciones normales, para dar cabida a un número determinado de usuarios. En caso de una emergencia generalizada, como un gran terremoto, muchos más usuarios de lo habitual intentarán acceder tanto a los sistemas telefónicos como a los de radio. En ambos casos, una vez que se agote la capacidad de los sistemas de enlace troncal, todos los usuarios posteriores recibirán una señal de ocupado. En tal caso, la gestión de las comunicaciones se vuelve fundamental: solo las comunicaciones locales comparten frecuencias simples (no del sistema), mientras que las comunicaciones de mayor distancia comparten grupos de conversación de enlace troncal predefinidos y se regula el uso de los recursos para las comunicaciones esenciales.

En nuestro ejemplo de despacho policial, a los diferentes grupos de conversación se les asignan distintos niveles de prioridad del sistema, a veces con capacidad de "preemption", en un intento por garantizar que se mantenga la comunicación entre las unidades críticas.

Diferencias con la radio bidireccional convencional

Los sistemas de radio "troncalizados" se diferencian de los sistemas de radio "convencionales" en que un sistema de radio convencional utiliza un canal (frecuencia) dedicado para cada grupo individual de usuarios, mientras que los sistemas de radio "troncalizados" utilizan un conjunto de canales que están disponibles para muchos grupos diferentes de usuarios. [ 2 ]

Por ejemplo, si las comunicaciones policiales están configuradas de tal manera que se requieren doce canales convencionales para permitir el despacho en toda la ciudad según las zonas geográficas de patrullaje, durante los períodos de baja actividad de despacho, gran parte de esa capacidad de canal queda inactiva. En un sistema troncalizado, las unidades policiales de una zona geográfica determinada no tienen asignado un canal exclusivo, sino que forman parte de un grupo de conversación que puede utilizar los recursos comunes de un conjunto más reducido de canales.

Ventajas de la canalización

La radio troncalizada aprovecha la probabilidad de que, con un número determinado de usuarios, no todos necesiten acceso al canal simultáneamente; por lo tanto, se requieren menos canales de radio independientes. Desde otra perspectiva, con un número determinado de canales de radio, se puede dar cabida a un número mucho mayor de grupos de usuarios. En el caso del departamento de policía, esta capacidad adicional podría utilizarse para asignar grupos de conversación individuales a grupos especializados de investigación, control de tráfico o eventos especiales que, de otro modo, no tendrían acceso a comunicaciones privadas individuales.

Para el usuario, una radio trunking se ve como una radio "ordinaria": tiene un selector de canal para elegir el canal que desea usar. Sin embargo, en realidad, el selector de canal no cambia de frecuencia como en una radio convencional, sino que, al cambiarlo, activa un programa de software interno que transmite una nueva afiliación a un grupo de conversación en el canal de control. Esto identifica la radio específica ante el controlador del sistema como miembro de un grupo de conversación determinado, y dicha radio se incluirá en todas las conversaciones que involucren a ese grupo.

Esto también permite una gran flexibilidad en el uso de la radio : el mismo modelo de radio puede utilizarse para muchos tipos diferentes de usuarios del sistema (por ejemplo, policía, bomberos, obras públicas, control de animales, etc.) simplemente cambiando la programación del software en la propia radio.

Dado que los grupos de conversación transmiten constantemente en diferentes frecuencias, los sistemas de radio troncalizados dificultan que un oyente de escáner sin un escáner de seguimiento de troncales programado pueda seguir la conversación.

En 1997, aparecieron en el mercado escáneres de radio compatibles con sistemas troncalizados. Una de las primeras empresas en comercializar estos dispositivos, Uniden , registró la marca comercial del término "trunk tracking" el 5 de diciembre de 1997. [ 3 ]

Tipos de sistemas de radio troncalizados

Esta no es una lista de tipos de equipos de fabricantes, sino una lista de tipos de protocolos aéreos, a menos que se hayan realizado modificaciones significativas específicas del proveedor que infrinjan el estándar publicado.

Las tecnologías de radio troncalizadas se han dividido en tres tipos o "niveles" distintos. Estos no son "oficiales", pero están claramente definidos dentro de los tipos de protocolo:

Radio móvil especializada

La radio móvil especializada ( SMR ) puede ser un sistema de radio bidireccional troncalizado analógico o digital , operado por un proveedor de servicios en las bandas VHF, 220, UHF, 700, 800 o 900 MHz. Algunos sistemas con funciones avanzadas se denominan radio móvil especializada mejorada ( ESMR ). [ 4 ] Radio móvil especializada es un término definido en las regulaciones de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de EE. UU . El término es de origen regulatorio estadounidense, pero puede usarse en otras regiones para describir sistemas comerciales similares que ofrecen un servicio de radiocomunicaciones a empresas. 

Los SMR se crearon cuando la Comisión Federal de Comunicaciones comenzó a otorgar licencias  para sistemas de radio bidireccionales comerciales y empresariales de 800 MHz a finales de la década de 1970. [ 5 ]

Calidad del servicio

En los sistemas SMR, muchos factores afectan la calidad del servicio. Esto puede incluir la capacidad del sistema de radio en comparación con la cantidad de unidades de radio que lo utilizan. Una comunidad de usuarios muy comunicativa puede provocar señales de ocupado, mientras que un grupo de usuarios de SMR disciplinado y profesional puede mantener los canales libres.

Algunos sistemas experimentan picos estacionales. Por ejemplo, un sistema troncalizado en una zona agrícola utilizado por equipos de cosecha puede sobrecargarse y experimentar señales de ocupado durante los picos de recolección. Un sistema utilizado por una estación de esquí puede sobrecargarse durante un fin de semana festivo. Los expertos en planificación de desastres suelen decir que es probable que los usuarios de sistemas troncalizados escuchen señales de ocupado por primera vez cuando ocurre un desastre. Es probable que una inundación o un terremoto importante generen un nivel de tráfico de llamadas que sature el sistema. [ 6 ]

La ubicación del sistema influye en la cobertura: las antenas deben apuntar hacia el área de cobertura deseada. Las regulaciones de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) exigen que los sistemas que utilizan la misma frecuencia de radio estén separados por 112 kilómetros (70 millas) o que se realice un estudio de ingeniería para confirmar que no habrá interferencias al colocarlos a menor distancia.

Las prácticas de mantenimiento también pueden afectar la calidad. En algunos sistemas, el operador puede desconectar un canal de un sistema troncalizado para realizar reparaciones. En un sistema muy utilizado, esto podría provocar señales de ocupado.

La documentación técnica de estos sistemas sugiere que otra evaluación sería la calidad del audio . Esta mide la calidad del sonido en todos los componentes del equipo de comunicaciones, de principio a fin. El primer indicio de que esto podría ser un problema es que los usuarios de radio con audición normal tienen dificultades para entender a los demás cuando hablan por radio.

Nivel de entrada

Estos sistemas son relativamente sencillos en su funcionamiento y solo cumplen con los requisitos mínimos para ser definidos como un sistema de radio troncalizado. Generalmente no cuentan con funciones avanzadas como comunicación de datos o registro de actividad. Proporcionan únicamente funciones básicas de troncalización para llamadas de voz.

Estándar

Estos sistemas presentan algunas de las características de un sistema de radio troncalizado de alto nivel, pero no todas. Por lo tanto, son adecuados para implementaciones pequeñas donde se espera que los usuarios utilicen toda la red disponible (como un sistema privado que cubre un campus o una ciudad). Debido a la falta de funciones avanzadas, generalmente no son adecuados para implementaciones de misión crítica, operaciones de radio móvil de acceso público ( PAMR ) ni para usuarios compartidos no coordinados.

Los protocolos DMR/dPMR verdaderos de Nivel 3/Modo 3 están destinados a migrar eventualmente a la lista "Advanced Mature high end" que se encuentra a continuación, pero a partir de 2015No puede clasificarse como tal debido a importantes problemas de interoperabilidad, falta de un protocolo maduro y falta de un protocolo de interfaz de usuario claramente definido.

Sistemas avanzados

Algunos protocolos de radio troncalizados proporcionan mayor fiabilidad y seguridad.

El protocolo NXDN Common Air Interface (CAI) fue aprobado en la reunión del sector de radiocomunicaciones de la UIT-R (Unión Internacional de Telecomunicaciones) celebrada en noviembre de 2016 y se incluyó en el informe M.2014-3 , publicado en febrero de 2017. Se trata de un protocolo abierto y compatible con múltiples proveedores, ampliamente adoptado en aplicaciones de misión crítica en Japón, Estados Unidos y Europa continental.

Otros protocolos incluyen:

Notas

  1. ↑ Los grupos de conversación, el escaneo y las llamadas grupales se definen en la "Sección 2: Resumen de necesidades", Informe final de la Fase II de Arizona: Evaluación de las necesidades de interoperabilidad de radio en todo el estado, Macro Corporation y el Estado de Arizona, 2004, págs. 16.
  2. ↑ El documento "Informe comparativo de sistemas de radio convencionales y troncalizados" del Departamento de Seguridad Nacional analiza y compara los sistemas LMR convencionales, troncalizados e híbridos y proporciona definiciones de alto nivel de las alternativas de arquitectura asociadas con cada opción.
  3. ↑ Número de registro de la Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos 2407576, número de caso 75400608 , registrado a nombre de Uniden America Corporation.
  4. ↑ Véase el enlace externo: definición de SMR de la Comisión Federal de Comunicaciones a continuación.
  5. ↑ La fecha no está clara. El sitio web de la FCC tiene una página en la Oficina de Telecomunicaciones Inalámbricas que define el Servicio Especializado de Radio Móvil. Afirma que las licencias se emitieron por primera vez en 1979. Otra publicación sugiere que se emitieron por primera vez en 1976. Véase: "3.6.1 Overview", Statewide Radio Interoperability Needs Assessment, (Phoenix, Arizona: Macro Corporation y el Estado de Arizona, 2004), pág. 30.
  6. ↑ Los sistemas SMR no están diseñados ni construidos con los mismos estándares que los sistemas troncales gubernamentales utilizados para gestionar emergencias. Existen numerosos documentos que abordan este tema. Un artículo que trata este asunto es: «Coordinación e interoperabilidad intra e intercondados: acuerdos de cooperación existentes», Plan maestro de radio móvil de seguridad pública del condado de Contra Costa, Informe final, 18 de junio de 2002 (Fairfax, Virginia: Federal Engineering, Inc., 2002), pág. 25.
  • Definición de radio móvil especializada según la FCC.
  • Archivo PDF de la FCC que describe los servicios de radio privados de EE. UU.