Tema 34: Centro de comunicaciones

Se llaman radiocomunicaciones las que se realizan utilizando ondas de radio, llamadas también ondas radioeléctricas.

Las ondas de radio forman un grupo dentro del conjunto de las ondas electromagnéticas. Éstas son ondas producidas por la oscilación de un campo eléctrico y un campo magnético, entre las que se cuentan las ondas radioeléctricas, los rayos infrarrojos, la luz, los rayos ultravioletas, los rayos X, y otros tipos de radiación.

A diferencia de otros tipos de ondas, como el sonido o las olas, las ondas electromagnéticas no necesitan un medio para desplazarse, por lo que pueden transmitirse también del vacío. Para describir cualquier tipo de onda pueden usarse cuatro propiedades principales:

• frecuencia (f): la velocidad a la que se produce la oscilación, medida normalmente en ciclos por segundo, llamados habitualmente Hercios (símbolo: Hz)

• longitud de onda (λ): la mínima distancia física entre dos puntos de la onda en el mismo estado dentro de la oscilación. Se mide en metros

• velocidad (v): la rapidez con la que la onda se traslada. Se mide en metros por segundo.

Para las ondas electromagnéticas la velocidad es constante, independientemente de su frecuencia y amplitud (aunque puede variar en función del medio por el que se transmitan). La velocidad de la luz (y, por tanto, de cualquier onda electromagnética) en el vacío es una constante universal (c = 300.000.000 m/s)

• amplitud (A): la intensidad de la oscilación, que está directamente relacionada con la energía que puede transmitir la onda y, por tanto, con la potencia necesaria para emitirla. La unidad de medida depende del tipo de onda.

Es frecuente referirse a la amplitud de la onda con otros conceptos relacionados, como potencia, energía o intensidad.

Existe una relación física entre las tres primeras propiedades citadas: v = λ x f (la velocidad es igual a la longitud de onda por la frecuencia) Para las ondas electromagnéticas, al ser la velocidad invariable, esta igualdad indica que frecuencia y longitud de onda son inversamente proporcionales (es decir, a frecuencias más altas corresponden longitudes de onda mas pequeñas, y viceversa). Esta característica se utiliza para la clasificación de estas ondas por rangos de frecuencias (o, de forma equivalente, por rangos de longitud de onda), formando lo que se llama “espectro electromagnético”, que se muestra en la figura:

Dentro de las ondas de radio (con frecuencias entre los 3KHz y los 3000GHz o, lo que es lo mismo, longitudes de onda entre 100 Km y 0,1 mm) se hace también una clasificación por frecuencias / longitudes de onda.

Las radiocomunicaciones se basan en la generación de una onda de una frecuencia concreta en un punto (proceso conocido como “emisión”), su transmisión a través de cualquier medio que lo permita (el aire, o el vacío, son los más habituales), y su recepción en otro y otros puntos distantes. El hecho de que se utilicen frecuencias concretas permite realizar múltiples comunicaciones simultáneas si cada una de ellas utiliza una frecuencia distinta. Por el contrario, si se producen varias emisiones simultáneas usando la misma frecuencia, las ondas emitidas se solapan, produciéndose el fenómeno conocido como “interferencia”, que resulta en la imposibilidad de separar las diferentes emisiones en el momento de recepción, por lo que es imposible completar la comunicación.

Como puede verse, en las comunicaciones por radio resulta crítico definir de antemano las frecuencias que se van a utilizar en la transmisión y en la recepción, así como disponer de un proceso que permita a las emisoras y receptores, realizar un ajuste preciso para utilizar esta frecuencia, y no otras. Este ajuste de la frecuencia de emisión/recepción se llama sintonización.

Como se ha visto, para las radiocomunicaciones resulta imprescindible disponer de la capacidad de generar y captar ondas de radio de una frecuencia determinada. Esto, sin embargo, no es suficiente para transmitir información: el hecho de recibir una onda de radio sólo indica que existe una emisora que la está generando, pero no es posible extraer más información de una onda de amplitud y frecuencia constantes.

Para “introducir” información dentro de una onda, de modo que esa información pueda ser recuperada en el momento de la recepción, hay que realizar ciertas modificaciones sobre la onda básica (llamada “portadora”) en función de la señal que se quiere transmitir. Estas modificaciones deben realizarse usando algún mecanismo que permita al receptor, examinándolas, reproducir la señal original. Este proceso de modificación de la onda portadora para dotarla de información se llama modulación.

Por ejemplo, en el caso del mecanismo de amplitud modulada (AM) es la amplitud de la onda la que representa la señal que se quiere transmitir. Si se usa frecuencia modulada (FM) es la frecuencia de la onda (más concretamente, las variaciones en la frecuencia de la onda respecto a un valor de referencia) la que representa esta señal.

Cuando se usa la radio para comunicaciones bidireccionales (cada extremo de la comunicación puede emitir y recibir) una característica importante es el modo de transmisión:

• El modo SIMPLEX usa la misma frecuencia tanto para la recepción como para la transmisión. Se usa para comunicaciones directas de un equipo a otro, y sólo uno de los participantes en la red puede emitir en cada momento (si más de uno lo intenta, se produce interferencia entre las dos emisiones)

• El modo DUPLEX usa frecuencias diferentes para la emisión y la recepción. Esto permite que haya dos emisores simultáneos (uno en cada frecuencia), lo que en teoría permitiría una conversación en la que ambos participantes hablaran a la vez

• El modo SEMIDUPLEX usa dos frecuencias: una para la transmisión y otra para la recepción. Este modo se utiliza para las comunicaciones a través de repetidores. Éstos son equipos que actúan como receptores para recibir una señal, y como emisoras para volverla a emitir amplificada, pero en una frecuencia diferente. Aunque se usan dos frecuencias, su uso simultáneo por parte del repetidor impide su uso para dos transmisiones simultáneas. Es decir, la ventaja del modo semiduplex sobre el simplex no es la posibilidad de mantener más conversaciones, sino el mayor alcance de las señales que se consigue gracias al repetidor.

Las Redes de Comunicaciones para emergencias son sistemas, alternativos a los convencionales (telefonía fija y móvil, etc.), que han sido diseñados para su uso en emergencias como mecanismo de intercambio de información, mando y control entre los centros de coordinación y los intervinientes en la emergencia.

Los principales estándares usados en la actualidad en redes de radiocomunicaciones para emergencias son los sistemas TETRA, TETRAPOL, Digital Mobile Radio (DMR) y Radio analógica.

Cada uno de estos sistemas, cada uno con sus especificidades, permite cumplir los requisitos indicados antes: se minimiza la dependencia de infraestructuras terrestres, y se separan las comunicaciones de las del público en general. Además, estas tecnologías, si se despliegan adecuadamente, pueden ofrecer coberturas que faciliten la movilidad de los participantes en la emergencia.

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) es el estándar de radio digital aceptado para las comunicaciones críticas. TETRA es un estándar abierto, centrado en satisfacer las necesidades de comunicaciones críticas en el mercado de la Seguridad Pública y agencias gubernamentales de Seguridad.

Tiene las siguientes características:

• Es un sistema celular

• Es un sistema de banda estrecha

• Se suele instalar de forma independiente de las infraestructuras públicas de comunicaciones.

Su finalidad es unificar diversas alternativas de interfaces de radio digitales para la comunicación entre los profesionales de los servicios de emergencias y servicios públicos. Por ejemplo, los servicios de emergencia en Europa utilizan las siguientes bandas de frecuencia:

Al ser un sistema celular provee la ventaja de poder circular por toda la superficie de terreno y el sistema aporta el cambio automático de célula o celda. Es un sistema que se desarrolló en paralelo a la red telefónica GSM. Al utilizar bandas de frecuencia más bajas que la telefonía móvil no es necesaria la implantación de un número de celdas tan elevado como en esta.

Al ser un sistema de banda estrecha (25kHz) no está pensado para la transmisión masiva de datos como puede ser 3G o 4G en telefonía.

El principal servicio que provee es la voz y la utilización de datos cortos entre los que se encuentra la transmisión de datos de localización de los terminales pertenecientes a la red.

La alternativa más utilizada en España al sistema TETRA es la red TETRAPOL, pero en este caso no es un estándar abierto. En España, el sistema Tetrapol que usan los cuerpos de seguridad del estado es denominado SIRDEE (Sistema de radiocomunicaciones Digitales de Emergencia del Estado) siendo sus usuarios la Policía Nacional, la Guardia Civil y la UME (Unidad Militar de Emergencias).

El ayuntamiento de Zaragoza decidió la instalación de una red de comunicaciones TETRA en el año 2004 integrando la misma a todos los servicios de comunicaciones de emergencias de este ayuntamiento. El progresivo desarrollo de la misma ha permitido la mejora en cobertura tanto en el exterior y en la superficie del terreno como en el interior de edificios.

Actualmente, desde el año 2021, el Gobierno de Aragón ha realizado un plan de desarrollo de las comunicaciones de emergencia y se encuentra en un proceso de despliegue de una red TETRA que permita la cobertura por todo el territorio aragonés.

En el caso de la ciudad de Zaragoza la infraestructura de red TETRA es NEBULA, del fabricante aragonés Teltronic.

La infraestructura de red se basa en la existencia de uno o varios nodos centrales de red y el despliegue de estaciones base que proveen cobertura de radio conectadas al nodo central mediante sistemas de transmisión de datos de banda ancha, típicamente radioenlaces o conexiones punto a punto de fibra óptica. Todo el sistema se administra desde un NMS o sistema de gestión de red.

Nodo Central

El nodo de control de red, o por sus siglas en inglés SCN (Switching Control Node) es el responsable de dotar de inteligencia a la red, integrando la configuración de usuarios y el acceso a los servicios estándar PMR.

Estaciones base

Las estaciones base son los elementos que dan cobertura a los terminales móviles (o fijos), en el caso de la red NEBULA del término municipal de Zaragoza se tienen desplegadas estaciones base de diferentes tipos.

• SBS: Estación de base fija, esta estación base permite crear zonas de cobertura de la más amplia extensión, al mismo tiempo que ofrece los más avanzados servicios de comunicaciones TETRA además de otras destacadas funcionalidades. Entre otras características, cabe destacar cómo la triple diversidad en recepción de la SBS permite extender el área de cobertura creada, consiguiendo reducir el número de estaciones base necesarias para cubrir una zona específica. Por otro lado, la redundancia de componentes y de conectividad a la red de transporte, junto con la inclusión de un controlador LSC para habilitar el modo fallback en caso de fallo de la conexión con el nodo de control central del sistema, este LSC se sitúa en determinadas estaciones de la red. La flexibilidad es otro concepto estrechamente relacionado con la SBS de NEBULA.

Independientemente de la tecnología de la red de transporte, todas las estaciones base se pueden interconectar entre ellas y al nodo de control central del sistema en base a una gran variedad de topologías de conexión.

• MBS: Estación base de montaje en mástil. O bien para disminuir los costes de instalación o bien para permitir minimizar la instalación de equipos de interior en un emplazamiento se ha desplegado la instalación de MBS en la red del Ayuntamiento de Zaragoza. La MBS es una estación base de una portadora y funcionalidad completa, cuya finalidad es consolidar la cobertura en aquellos proyectos con áreas de sombra en los cuales no se estima necesario instalar una estación base estándar ya sea porque la densidad de usuarios en baja, porque el área de cobertura a cubrir es reducida, o porque sólo puede realizarse una instalación en intemperie. Las MBS poseen una portadora TETRA, pero pueden actualizarse hasta dos portadoras TETRA, mediante la instalación de una segunda unidad MBS adicional junto a la primera.

• MCBS – Estación Base Multi Portadoras es una estación base TETRA basada en tecnología multiportadora, que hace uso de técnicas SDR (Software Defined Radio) para proporcionar hasta 4 portadoras en una única unidad compacta y de reducido tamaño. La nueva unidad se presenta en diferentes configuraciones para adaptarse con flexibilidad a cualquier circunstancia en cuanto a números de suscriptores o carga de tráfico del sistema Esta estación base supone un significativo avance dentro de la industria radio de misión crítica, al ofrecer una potencia radiada de hasta 40W, muy superior a la que proporcionan otras estaciones bases en este formato outdoor. Con un grado de protección IP66, la MCBS está preparada para instalarse tanto en interiores como en intemperie.

Además, su reducido peso y dimensiones la hacen apta para cualquier escenario de despliegue: montaje en mástil, en pared, en vehículo para situaciones de respuesta rápida.

NMS- Sistema de Gestión de Red

El sistema de gestión de red desplegado en el término municipal de Zaragoza permite el control y la gestión dinámica de la misma. Gestión de flotas, administración técnica de los dispositivos, gestión de terminales, control de las comunicaciones y recepción de alarmas de todo tipo, desde interferencias hasta fallos de funcionamiento.

Red de transporte

La red de transporte es la que permite la interconexión de las estaciones base que proveen la cobertura de la red. En el caso de Zaragoza es una red de enlaces de fibra óptica y radioenlaces con múltiples VLAN configuradas en función del servicio que transportan. Es una red de topología en malla con RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) incorporado. Los enlaces de radio son punto a punto entre emplazamientos utilizando frecuencias licenciadas según las normas del espectro radioeléctrico. La transmisión de señal en una dirección privilegiada recibe habitualmente el nombre de transmisión punto a punto o LOS (Line Of Sight). Este es el mecanismo de propagación más habitual en los sistemas de comunicación modernos.

Cobertura de la Red

La cobertura provista por las 15 estaciones base instaladas cubre todo el término municipal y parte de las carreteras de acceso más relevantes teniendo en cuenta que en muchos polígonos industriales adyacentes al término municipal si que se realizan actuaciones de rescate, salvamento y extinción de incendios por el Servicio contra incendios del Ayuntamiento de Zaragoza. Las zonas de cobertura se establecen en función del terminal utilizado por el suscriptor, ya sea un terminal portátil (walkie), o terminal móvil instalado en el vehículo. No olvidemos que estos últimos disponen de mas potencia de transmisión y probablemente mejor antena para la recepción de señales. Por tanto, el objetivo no puede ser otro que dotar de cobertura a todos los tipos de terminales existentes, y en este caso los terminales portátiles más débiles en cuanto a potencia de salida y antena de recepción.

Los terminales TETRA pueden funcionar bajo la cobertura existente de cualquier tipo de red TETRA (NEBULA en el caso de Zaragoza) Marcas que fabrican terminales TETRA son, Sepura, Hytera. Motorola, EADS, etc. Los test que se realizan de interoperabilidad son los que garantizan este funcionamiento universal, si bien es cierto que cada tipo de terminal provee de funciones adicionales, así como cientos de parámetros configurables para dar ciertos servicios como: Localización, pertenencia a grupos estáticos y dinámicos, ISSI, GPS, Bluetooth, posibilidad de configuración Man/down, etc.

Actualmente los dos modelos de terminales empleados por el SCISyPC del Ayuntamiento de Zaragoza son el HTT-500, que es un modelo antiguo de la marca Teltronic y que se emplea principalmente para prácticas y los modelos nuevos de Sepura SC-20 que son los utilizados por el servicio en las intervenciones. Todos los bomberos intervinientes en los servicios disponen de su terminal para estar comunicados en todo momento entre ellos.

Las características mas importantes de estos modelos son:

• Audio de 2W con tecnología de fidelidad mejorada (EN-FI)

• Transmisión por radiofrecuencia de alta potencia de clase 3

• Tecnología háptica que facilita su uso con guantes

• Banda de frecuencia 380-430 MHz

• Baterías de polímero de litio de 7,4 V (nominal) y alta capacidad de 1880 mAh

• MODELO: SRG3900 (SEPURA)

PUERTA DE ENLACE DE OGD: Dispone de sistema DMO-Gateway que es la solución de extensión de rango TETRA más implementada del mundo. Se utiliza para unir TMO con cobertura DMO en puntos ciegos como edificios y túneles.

REPETIDOR DMO: Se utiliza como repetidor DMO para aumentar la cobertura DMO. El SRG3900 se utiliza para conectar dos usuarios de radio DMO

SEGURO: Diseñado para uso de misión crítica, es compatible con el cifrado de interfaz aérea y el cifrado de extremo a extremo recomendados por ETSI y SFPG

CAPACIDAD DE POSICIONAMIENTO AVANZADO: Posicionamiento GNSS de alta sensibilidad, incluida la compatibilidad con GPS y Glonass

• MODELO MDT-400 / DT-410 (TELTRONIC)

Gestión de Movilidad: selección inicial de red, re-selección de célula no declarada, re- selección de célula no anunciada / anunciada tipos 1,2 y 3

Seguridad: seguridad TETRA Clase 3 (autenticación del terminal / mutua, cifrado interface aire SCK /DCK / TEA2, TEA1) Códigos PIN / PUK, cifrado extremo a extremo

Gestión de Grupos: 1050 grupos (para TMO, DMO o ambos), escaneo de grupos, entrada tardía ( Late Entry S.S.), selección de área

Servicios de Voz : Llamada de Grupo, Llamada Broadcast (difusión), Llamada Individual semi duplex conseñalización Directa / Hook, Llamada Individual dúplex, Llamadas Telefónicas (PSTN/PABX), Transmisión de dígitos DTMF, Edición de los Gateways PSTN y PABX mediante MMI, Llamada de Emergencia (tipo y dirección destino programables), TPI and CLI (S.S.), Prioridad de llamada programable para todos los tipos de llamadas de voz

Migración: Migración Interface Aire, Múltiple MNC (Selección manual de red)

Servicios de Datos: Mensajes de Estado a direcciones individuales / grupo, SDS tipo 1, 2, 3 y 4 con o sin TL a direcciones individuales / grupo, SDS inmediatos, Interface PEI

Especificaciones físicas:

Material: policarbonato

Altavoz:

Impedancia: 8 Ohm Potencia: 2W máximo

Micrófono:

Micrófono electret omnidireccional con rechazo de agua Sensibilidad nominal: -40dB

Conectores:

Conector para auricular: jack de 3.5mm compatible con auriculares mono o estéreo

Impedancia de auricular: mínima de 16 Ohm

Medioambiental:

Rango temperatura operación: de -40°C a +85°C Índice de protección: IEC529 IP67

Ofrece un conector de audio de 3,5 mm y un conector nexux de alta resistencia (serie 4) para conectar auriculares y el intercraneal. También proporciona botones para control de volumen. Índice de protección IP65

Consiste en un sistema de escucha y habla con micrófono craneal. Contiene un micrófono de contacto que recoge y transmite la voz directamente desde la bóveda del cráneo. Este sistema está predestinado para ser utilizado junto con el casco y la máscara del E.R.A. que porta el bombero en los servicios. Este sistema está conectado a través de un cable flexible al terminal portátil que todo bombero lleva en los servicios mediante una conexión tipo Nexux.

El Centro de Comunicaciones es el lugar de trabajo desde el cual se gestionan todos los servicios que realiza el SCISyPC. También se controlan todas las llamadas telefónicas y de radio, la megafonía interna, las puertas de la nave de vehículos en los diferentes parques de zona, los accesos de entrada de personal y el control semafórico para las salidas de emergencia entre otras cosas.

Para la gestión de los servicios de manera global y completa, todos los operadores disponen en sus puestos el programa IPSIGE de gestión de los servicios, gestión de personal y gestión de los vehículos. Asimismo, y en CPUs diferentes disponen del sistema TETRA para la gestión de las comunicaciones vía radio y telefónica. Como complemento a todo ello disponen de software específico para el manejo de puertas, semáforos, accesos, megafonía, etc.

El nuevo Centro de Comunicaciones del Cuerpo de Bomberos fue renovado íntegramente durante el año 2021 e inaugurado oficialmente a principios de 2022.

En la sala se han dispuesto 4 puestos para operadores de comunicaciones y un puesto para el Jefe de Sala. Dispone también de un puesto para Telefonista- recepcionista encargado de atender llamadas no urgentes y atención de personal externo. Asimismo, la sala está comunicada con el despacho del jefe de Intervención para una mayor proximidad y comunicación con el mismo. Cada puesto de operador dispone de:

• una pantalla 32:9 SuperWide de 49 ́ ́

• dos pantallas táctiles de 24 ́ ́

• Teclado y ratón inalámbricos

• micrófono

La sala dispone de un frente de visualización (Videowall) con una unidad de control para gestión de la pantalla led y de las señales a visualizar, con unas dimensiones de 3x1,6 m aproximadamente..

Las CPU se encuentran en la sala de comunicaciones ubicada en sótano de las instalaciones.

Puesto de Mando Avanzado (PMA)

El vehículo PMA (Puesto de Mando Avanzado y Comunicaciones) está pensado para actuar como puesto de mando en grandes siniestros como un “centro de comunicaciones autónomo”. Además de ello su diseño está pensado para colaborar en búsquedas y rastreos donde trabajen unidades como la Unidad de Drones, UCAB, Unidad de Buceo y cualquier equipo de trabajo que tenga que desplazarse y necesite un centro de control in situ para el desarrollo óptimo de sus labores.

El habitáculo del vehículo cuenta con dos puestos de trabajo para que puedan trabajar simultáneamente dos operadores con los portátiles y sus extensiones a las pantallas frontales. Todo el mobiliario está diseñado para el máximo aprovechamiento del espacio y muebles y cajones cuentan con cerraduras anti-apertura.

El revestimiento interior cuenta con aislamiento térmico acústico y el suelo técnico con revestimiento antideslizante, El principal material de comunicaciones que cuenta es el siguiente:

• 2 ordenadores portátiles conectados a la red municipal y con acceso al programa de gestión de emergencias IPSIGE

• 2 emisoras TETRA Sepura SRG 3900

• 1 emisora Motorola DM 4600 para la comunicación con bomberos de DPZ o sala del 112 al no contar estas administraciones con sistema TETRA

• 6 terminales portátiles Sepura SC-20

• 1 router FORTINET Fortwifi 40F con tres puertos donde están conectados a la red municipal los dos PCs portátiles y el teléfono fijo del vehículo

• 2 teléfonos vía satélite

• 1 teléfono móvil Android OPPO A9

• 1 SAI que permite la puesta en marcha de emergencia de los aparatos conectados

• 1 impresora multifunción

Asimismo, el vehículo dispone de carpa con mesa y sillas para instalar el PMA en el exterior del vehículo cuando sea necesario para establecer un CECOP y/o CECOPAL.