Evolución de las Comunicaciones Móviles (2ª parte)

De hecho, alguno de los parámetros a tener en cuenta entre un sistema de radiotelefonía móvil de despacho frente a un sistema de radiotelefonía pública son¹:

• El tiempo medio de ocupación de llamada es más corto, típicamente 15 segundos. (Y 741-2 del CCIR)
• El tráfico se desarrolla dentro de un determinado grupo, compuesto por un parque de vehículos controlados desde posiciones fijas por uno o varios operadores.
• Las comunicaciones más usuales son de despacho a grupos de móviles.
• El ámbito de cobertura suele ser local, provincial o regional.
• No es necesaria la comunicación a la red telefónica pública.

Bien es cierto que, con la evolución de los sistemas públicos de telefonía hacia el LTE, o la introducción de la tecnología ‘Push-to-Talk over cellular’ (pulsar para hablar) que convierten un teléfono móvil al funcionamiento similar de los ‘walkie-talkie’, los sistemas públicos están absorbiendo algunos de los usuarios típicos de la PMR.

Los sistemas de radio PMR para soluciones de radio analógica, actualmente estan empezando a ser sustituidos por los nuevos sistemas digitales.

A estos sistemas también se les llama comunicaciones de despacho, porque se diseñan en ámbitos restringidos para el establecimiento de comunicaciones entre flotas de vehículos y un centro de control (despacho) tales como:

• Policías y cuerpos de seguridad.
• Bomberos, ambulancias o servicios de asistencia médica.
• Flotas de taxis, transportes, distribución y reparto.
• Empresas constructoras, ayuda en carretera
• Puertos y aeropuertos.
• otros servicios.

Estas redes se caracterizan también porque su cobertura es local o regional, y no están conectadas a la red pública conmutada.

Una estación radioeléctrica situada en una buena ubicación, puede dar cobertura a una zona muy amplia, y junto con la utilización de una o más frecuencias portadoras, puede dar servicio a un gran número de usuarios que pueden acceder a la misma. En los sistemas tradicionales, el acceso a los recursos espectrales por parte de los terminales de los usurarios, se realiza mediante asignaciones rígidas de canales (acceso múltiple tipo FDMA de banda estrecha).

1.1. Parámetros de diseño

La Ley de ordenación de las telecomunicaciones (LOT), define el marco y clasifica los diferentes servicios de telecomunicaciones asignados. Los sistemas de comunicaciones móviles que utilizan estas bandas representan una gama muy amplia del espectro radioeléctrico, que varía desde los 30 MHz. hasta los 3 GHz. Para cada segmento de banda existen parámetros totalmente diferentes que afectan a las características de propagación, ancho de banda, ruido, etc. Es por ello que cada sistema requiere de un estudio de ingeniería previo.

Un sistema privado de comunicaciones móviles (PMR) consta de los siguientes elementos:

• Estaciones fijas, que no están previstas para utilización en movimiento.
• Estaciones repetidoras, también se consideran estaciones fijas que transmiten las señales por ellas recibidas, permitiendo mediante su ubicación estratégica el logro de una mayor cobertura del sistema.
• Estaciones móviles, están previstas para su utilización en vehículos, también incluye los terminales portátiles o de mano.
• Elementos de control, son todos los elementos o dispositivos necesarios para el gobierno de las estaciones base, la generación y recepción de llamadas, localización de terminales, señalización el canal, etc.

La configuración más extendida es la de los sistemas con uno o más repetidores en semidúplex.

Un sistema privado de comunicaciones móviles consta de estaciones fijas, estaciones repetidoras, estaciones móviles y elementos de control.

Los sistemas de control en PMR se utilizan principalmente para asegurar la protección permanente del radiocanal. Es decir, no basta abrirlo, sino que debe mantenerse activado durante la conversación. Esto se efectúa mediante un tono subaudio permanente, sistema CTCSS (Continuous Tone Squelch Control).

Otro tipo de señalización se utiliza para la identificación o direccionamiento de la llamada. Existen dos sistemas típicos:

• Analógico, empleando ráfagas de tonos de diferentes frecuencias alojados en intervalos de tiempo preestablecidos. La duración de los intervalos suele estar estandarizada por diversas normas (DTMF, ZVEI, EIA, CCIR etc.), siendo la duración de los tonos de 30 a 100 ms. dependiendo del estándar.
• Digital, que utiliza impulsos digitales que modulan la portadora en FSK o PSK a velocidades de 1200 o 2400 bits/s.

1.2. Sistemas Trunking

La evolución de los sistemas PMR ha sido hacia los denominados sistemas Trunking o sistemas de radiotelefonía de Grupo Cerrado (RTGC), donde todos los recursos de la red están a disposición de los usuarios solo durante el tiempo que lo necesiten y sin ningún tipo de asignaciones fijas, como ocurría en los sistemas tradicionales. Aunque los usuarios comparten los recursos del sistema, cada usuario (Grupo Cerrado) dispone de su propia red virtual de radiocomunicaciones.

En una Red Trunking, aunque los usuarios comparten los recursos del sistema, cada usuario dispone de su propia red virtual de radiocomunicaciones.

La comunicación de la señalización entre el controlador y las estaciones móviles, se realiza mediante un diálogo semiduplex (dúplex en el controlador y semiduplex en los móviles), mediante un radiocanal de control compartido por todos los usuarios y al que se accede mediante un protocolo de acceso múltiple ALOHA ranurado. El diálogo se realiza a una velocidad de 1200 baudios con modulación FFSK (Fast Frequency Shift Keying), de subportadora 1200 Hz para el ‘1’ binario, y 1800 Hz para el ‘0’ binario, con una diferencia de amplitud de 1,5 dB.

La transmisión del mensaje se organiza en paquetes de 128 bits, es decir slots de 106,7 mseg. de duración.

Las estaciones móviles se sincronizan con la señal de control emitida por la Estación Base, mediante parte de esta señal dedicada a la sincronización, adoptado bajo las normas MPT 13XX, emitida inicialmente en el Reino Unido por la división de radiocomunicaciones del departamento de Comercio e Industria.

Una de las ventajas más importantes de utilizar un sistema Trunking, es la posibilidad de transmitir datos, ya que con la misma infraestructura se pueden ampliar la oferta de las radiocomunicaciones a las empresas usuarias introduciendo la gestión de flotas, localización de vehículos, telemetría y telemando, acceso a base de datos entre otras aplicaciones.

A pesar de que en el año 1994, la Administración Española adjudicó las primeras licencias para la explotación de servicios de Grupo Cerrado a nivel Regional. Este servicio ha desaparecido y solo se implantan redes privadas.

En 1988, la Comisión Europea y el Instituto de Estándares Europeos de Telecomunicación (ETSI, European Telecomunicactions Standars Institute) decidieron preparar un conjunto de estándares europeos para cubrir las nuevas necesidades de los usuarios PMR y que evolucionaron hacia el TETRA, (Trans European Trunked Radio).

Los principales factores que impulsaron el estándar TETRA fueron:

• La desregularización europea.
• Los nuevos operadores PAMR (Public Acces Mobile Radio).
• La aparición de la tecnología digital para la radio móvil (GSM, DECT etc.).
• Necesidades más amplias y mejores de los usuarios
• Congestión del espectro radioeléctrico, especialmente dentro de las bandas de PMR de V-UHF.

Los dos estándares V+D y DO utilizan un canal de control común y se intenta que los mismos terminales de radio puedan utilizar las dos aplicaciones.

El TETRA soporta cuatro servicios portadores de datos y uno de voz, además de teleservicios y servicios suplementarios.

Los teleservicios son servicios de telecomunicación que permiten la comunicación entre usuarios basándose en protocolos establecidos por acuerdo entre los operadores de la Red, por ejemplo, la llamada individual, llamada de grupo, mensaje de datos sin conexión, mensaje de radiodifusión).

Los servicios suplementarios, son aquellos que modifican o complementan un servicio portador a un teleservicio. En consecuencia, no pueden ofrecerse a un usuario por sí solo, por ejemplo (Llamada en espera, llamada prioritaria, escucha discreta, escucha de ambiente, ‘call back’ automático)

Mientras que el estándar TETRA es utilizado en Europa, África y la mayoría de países de Asia, existe otro estándar el Project 25 (P25) que es adoptado por Estados Unidos de América, América Latina y algún país de Asia.

Los dos estándares proporcionan una eficiente utilización del espectro, mientras que P25 utiliza canales de 12,5 kHz con tecnología FDMA, el TETRA utiliza Canales de 25 kHz y modulación 4:1 TDMA.

La evolución de los sistemas P25 pasan por aumentar la eficiencia espectral utilizando canales de 6,25 kHz, mientras que la evolución del TETRA pasa por aumentar la velocidad de transmisión de los datos con un nuevo estándar del ETSI el (TEDS) Tetra Enhaced Data Service, TEDS está basado en la combinación de uno a seis canales de 25 kHz que utilizando modulaciones digitales consigan velocidades de 30 a 240 kilobits por segundo (kbps).

Tanto el P25 como el TETRA se han concebido para redes de emergencia y seguridad de ámbito regional o estatal, es por ello que, junto a los elevados costes de implantación y mantenimiento de estas redes, la evolución de los sistemas PMR convencionales se dirigen a los nuevos estándares del ETSI, el DMR y DPMR.

Los sistemas TETRA soportan cuatro servicios portadores de datos y uno de voz, además de teleservicios y servicios suplementarios.

1.3. Sistemas DMR y DPMR

El DMR² (Digital Mobile Radio) es un nuevo estándar definido por el ETSI en el 2006 y que poco a poco se ha ido implantando en las redes privadas analógicas. Se ha centrado en desarrollar áreas como:

• La mejora de la eficiencia del espectro.
• La encriptación de las comunicaciones.
• Servicios de texto.
• Servicios de localización.

La norma³ se compone de tres niveles, el nivel (tier) I está diseñado para ser compatible con los equipos PMR446 en la banda de frecuencias 446,1 MHz a 446,2 MHz en modo simplex y canalización de 12,5 KHz.

Los niveles II y III pueden trabajar en los rangos de frecuencia que van de 30 MHz a 1 GHz, el sistema DMR utiliza una modulación 4FSK, modulación extremadamente robusta, el tipo de acceso es de 2-slots TDMA con un ancho de banda de 12,5 kHz de canal (aunque también podría trabajar con canalización 6,25 KHz).

El protocolo DMR proporciona una considerable flexibilidad en los modos de operación disponibles. Esta flexibilidad se logra dividiendo las comunicaciones en bloques de señalización y puede soportar tanto comunicaciones simplex en una sola frecuencia, comunicaciones dúplex a una frecuencia, comunicación simplex utilizando dos frecuencias (que facilitan el funcionamiento del repetidor simplex) o dúplex. También puede ofrecer la funcionalidad de Trunking.

El DMR proporciona servicios de voz y datos como:

• Llamadas de voz individuales, de grupo o broadcast
• Datos I.P. y mensajes cortos sobre PDP (Packet Data Protocol).

El DPMR⁴ (Digital Private Mobile Radio) es una tecnología de comunicaciones de radio digital de banda ultra-estrecha de 6,25 kHz, eficaz en cuanto a espectro, para su aplicación en la radio móvil privada (PMR). Fue desarrollado por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) en 2007 para dirigirse específicamente a soluciones altamente funcionales y eficientes en cuanto a espectro, empleando tecnología de acceso múltiple por frecuencia (FDMA) de bajo costo y baja complejidad para satisfacer los futuros requisitos reglamentarios para la equivalencia de canales de 6.25kHz.

Al igual que el DMR se compone de tres niveles, y proporciona los mismos servicios. El coste elevado de transformar una red PMR en una DPMR al tener que modificar los equipos para funcionar en FDMA a 6,25Khz frente a la utilización de los 2-slot TDMA de los DMR, están haciendo que sea esta tecnología (DMR) la que parece tener más futuro actualmente entre los usuarios del PMR.

Aunque como hemos visto, los sistemas PMR se diferencian en sus necesidades a los sistemas de telefonía pública, habrá que esperar si la rápida evolución de estos últimos sistemas puede ofrecer una alternativa sólida a los usuarios de la PMR. Es posible que los nuevos sistemas como el LTE (long Term Evolution) pueden dar servicios similares a las grandes redes TETRA o P25, pero aún se augura un largo periodo para las redes PMR tradicionales ya sean con las tecnologías DMR o DPMR o sus evoluciones futuras.

1. J.M. Hernando Rabanos, Comunicaciones de radio móviles, curso 1992.
2. Tom Mockride, DMR Standars Move Forward, RadioResource Internationl Quarter 4, 2013
3. ETSI TR102393 Technical Report, ETSI (European Telecomunications Standars Institute), V1.3.1, 2013
4. www.dpmr-mou.org