Aspectos Técnicos de las Comunicaciones y Transmisiones

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Manuales universitarios de Teleformación Grado en Seguridad y Control de Riesgos

Luís Juan Santacreu Ríos

Aspectos Técnicos de las Comunicaciones y Transmisiones

2013

Manuales universitarios de Teleformación Grado en Seguridad y Control de Riesgos

17 • Aspectos Técnicos de las Comunicaciones y Transmisiones

© del texto: Luís Juan Santacreu Ríos

© de la edición: Vicerrectorado de Profesorado y Planificación Académica UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

Primera edición, 2013 ISBN: 978-84-9042-063-8

Depósito Legal: GC 1049-2013

Diseño y maquetación: Servicio de Publicaciones y Difusión Científica UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

Impresión: Servicio de Reprografía, Encuadernación y Autoedición UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA

Impreso en España. Printed in Spain

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Índice

PRESENTACIÓN ................................................................................................................................11 INTRODUCCIÓN DE LA ASIGNATURA ............................................................................................13 UNIDAD DE APRENDIZAJE 1. LAS TELECOMUNICACIONES EN LA SEGURIDAD Y RIESGOS: CONCEPTOS Y NORMATIVA ........................................................................................15 PRESENTACIÓN ..................................................................................................................................17 OBJETIVOS ..........................................................................................................................................17 ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS ......................................................................................................18 EXPOSICIÓN DE LOS CONTENIDOS ..................................................................................................18 1. Introducción..................................................................................................................................18 2. El medio utilizado: el espectro radioeléctrico, un recurso limitado......................................19 3. Organismos de normalización y regulación ............................................................................20 3.1. Necesidad de la normalización y regulación de las telecomunicaciones ....................20 3.2. Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) ......................................................21 3.3. Instituto Europeo de Estandarización de Las Telecomunicaciones (ETSI) ................22 3.4. Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR)............................23 4. Marco español de las telecomunicaciones ................................................................................23 4.1. Evolución de la liberalización del sector ..........................................................................23 4.2. Instituciones reguladoras ....................................................................................................24 4.3. La Ley General de Telecomunicaciones ..........................................................................27 4.4. El Reglamento de Radiocomunicaciones y el Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (C.N.A.F.) ..............................................................................28 5. Telecomunicaciones en la Seguridad y Emergencias ..............................................................30 6. REMER. Modelo de gestión de las radiocomunicaciones en las catástrofes......................31 6.1. Estructura..............................................................................................................................32 6.2. Dependencia ........................................................................................................................33 6.3. Normativa reguladora ........................................................................................................33

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ACTIVIDADES ......................................................................................................................................34 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................................35 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ..................................................................................................36 SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ..................................................................39 GLOSARIO DE TÉRMINOS............................................................................................................................40 UNIDAD DE APRENDIZAJE 2. SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS (I) ............................................41 PRESENTACIÓN ..................................................................................................................................43 OBJETIVOS ..........................................................................................................................................43 ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS ......................................................................................................43 EXPOSICIÓN DE LOS CONTENIDOS ..................................................................................................44 1. Conceptos......................................................................................................................................44 1.1. Onda ......................................................................................................................................44 1.2. Longitud de onda, amplitud, periodo y frecuencia ........................................................44 1.3. Propagación de las ondas de radio....................................................................................47 1.4. Espectro radioeléctrico, bandas de frecuencias ..............................................................50 1.5. Bandas de uso habitual en seguridad y emergencias ......................................................52 1.6. Sistema de radiocomunicaciones básico ..........................................................................56 1.7. Modulación ..........................................................................................................................58 ACTIVIDADES ......................................................................................................................................62 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................................63 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ..................................................................................................64 SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ..................................................................67 GLOSARIO DE TÉRMINOS............................................................................................................................68 UNIDAD DE APRENDIZAJE 3. SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS (II)............................................69 PRESENTACIÓN ..................................................................................................................................71 OBJETIVOS ..........................................................................................................................................71 ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS ......................................................................................................71 EXPOSICIÓN DE LOS CONTENIDOS ..................................................................................................72 1. Conceptos......................................................................................................................................72 1.1. Antena....................................................................................................................................72 1.2. Diferentes modelos de antenas..........................................................................................74 1.3. Transmisión radiada y transmisión guiada ......................................................................78 1.4. Estación radioeléctrica ........................................................................................................79 1.5. Estación repetidora o repetidor ........................................................................................79 1.6. Fuentes de alimentación ....................................................................................................80

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1.7. Sensibilidad ..........................................................................................................................81 1.8. Cobertura ..............................................................................................................................81 1.9. Cobertura de frecuencias ....................................................................................................81 1.10. Canal ....................................................................................................................................82 1.11. Potencia ..............................................................................................................................82 1.12. Interferencia........................................................................................................................83 1.13. Ruido....................................................................................................................................83 1.14. Distorsión ..........................................................................................................................84 1.15. Sistemas de selectividad ....................................................................................................84 1.16. Alcance y propagación ......................................................................................................86 2. Clasificación de los Sistemas de Transmisión, Radioeléctricos o de Radiocomunicaciones ................................................................................................................86 2.1. En función del carácter de la transmisión........................................................................86 2.2. En función del tipo de señal transmitida ........................................................................87 2.3. En función de la banda de frecuencia utilizada para la transmisión ............................87 ACTIVIDADES ......................................................................................................................................88 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................................................................89 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ..................................................................................................90 SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ..................................................................93 GLOSARIO DE TÉRMINOS............................................................................................................................94 UNIDAD DE APRENDIZAJE 4. REDES Y SISTEMAS DE COMUNICACIONES Y TERMINALES DE RADIOCOMUNICACIONES: TIPOS Y UTILIZACIÓN ........................................95 PRESENTACIÓN ..................................................................................................................................97 OBJETIVOS ..........................................................................................................................................97 ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS ......................................................................................................97 EXPOSICIÓN DE LOS CONTENIDOS ..................................................................................................98 1. Repetidores y redes ......................................................................................................................98 1.1. Redes de canal directo ........................................................................................................98 1.2. Redes con repetidores semidúplex ....................................................................................99 1.3. Redes con repetidores semidúplex radioenlazados ......................................................100 2. Sistemas de comunicaciones por radio ..................................................................................102 2.1. PMR (Private Mobile Radio o Redes Privadas Móviles)..............................................102 2.2. Sistema Voting: red especial de PMR ............................................................................108 2.3. GMDSS ..............................................................................................................................109 2.4. Servicio Móvil Marítimo ..................................................................................................111 2.5. Comunicaciones vía satélite..............................................................................................111

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2.5.1. Comunicaciones y sistemas de navegación por satélite ......................................112 2.5.2. Tipos de órbitas ........................................................................................................113 2.5.3. Algunos sistemas comercializados..........................................................................115 2.5.4. Los sistemas de navegación por satélite ................................................................118 2.6. Sistemas de Radionavegación ..........................................................................................125 2.7. Telefonía móvil ..................................................................................................................125 2.7.1. Estrategias en las redes celulares ............................................................................125 2.7.2. Las generaciones de la telefonía móvil ..................................................................130 ACTIVIDADES ....................................................................................................................................133 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................134 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ................................................................................................135 SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ................................................................139 GLOSARIO DE TÉRMINOS ........................................................................................................................140 UNIDAD DE APRENDIZAJE 5. REDES Y SISTEMAS DE COMUNICACIONES Y TERMINALES DE RADIOCOMUNICACIONES: TIPOS Y UTILIZACIÓN (TRUNKING ANALÓGICO VERSUS TRUNKING DIGITAL) ............................................................141 PRESENTACIÓN ................................................................................................................................143 OBJETIVOS ........................................................................................................................................143 ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS ....................................................................................................144 EXPOSICIÓN DE LOS CONTENIDOS ................................................................................................144 1. Trunking analógico (MPT-13XX)............................................................................................144 1.1. Arquitectura de red............................................................................................................147 1.2. Calidad de servicio ............................................................................................................149 1.3. Protocolo de señalización ................................................................................................149 1.4. Ventajas de los sistemas trunking frente a los sistemas convencionales ..................149 1.5. Terminales ..........................................................................................................................150 1.6. Programación ....................................................................................................................150 2. Trunking digital. Sistema TETRA ..........................................................................................151 2.1. Servicios de voz ................................................................................................................151 2.2. Servicios de datos ..............................................................................................................152 2.3. Terminales ..........................................................................................................................152 2.4. Bandas de frecuencias ......................................................................................................152 2.5. TETRAPOL ......................................................................................................................153 2.6. Sistemas de Comunicaciones Móviles para Seguridad y Emergencias del Gobierno de Canarias (TETRA) ....................................................................................154 2.6.1. Servicios de comunicaciones ..................................................................................154

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2.6.2. Modos de operación ................................................................................................157 2.6.3. Interconexión con otras redes ................................................................................157 2.6.4. Unidades autónomas transportables ......................................................................157 2.6.5. Seguridad y privacidad de las comunicaciones......................................................158 ACTIVIDADES ....................................................................................................................................160 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................161 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ................................................................................................162 SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ................................................................165 GLOSARIO DE TÉRMINOS ........................................................................................................................166 UNIDAD DE APRENDIZAJE 6. CARACTERÍSTICAS DEL LENGUAJE RADIOELÉCTRICO, SEGURIDAD Y PRIVACIDAD EN LAS COMUNICACIONES, AUTOPROTECCIÓN Y ASPECTOS TÉCNICOS ......................................................................................................................167 PRESENTACIÓN ................................................................................................................................169 OBJETIVOS ........................................................................................................................................170 ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS ....................................................................................................170 EXPOSICIÓN DE LOS CONTENIDOS ................................................................................................170 1. Características del lenguaje radioeléctrico ..............................................................................170 1.1. Codificación de letras........................................................................................................171 1.2. Codificación de cifras........................................................................................................172 1.3. Normas o directrices para hablar por radio ..................................................................173 2. Seguridad y privacidad en las comunicaciones ......................................................................175 2.1. Protección de las telecomunicaciones ............................................................................176 3. Autoprotección y aspectos técnicos ........................................................................................177 3.1. Antenas................................................................................................................................177 3.2. Recomendaciones para operar con los equipos de radiocomunicaciones ................178 3.3. Contingencias o incidencias técnicas ..............................................................................178 4. Una filosofía para la gestión de la seguridad y emergencias: proyectos tecnológicos ..............................................................................................................................179 4.1. Protocolo de respaldo mutuo entre regiones: Istmo....................................................180 4.2. Protocolo de respaldo mutuo entre 012 y 1-1-2 ..........................................................181 4.3.Videollamada: enriquecimiento del canal de información............................................181 4.4. Helicóptero no tripulado ..................................................................................................182 4.5. Avión no tripulado (VANT 1) ........................................................................................182 4.6. Globo de comunicaciones................................................................................................184 4.7. Software específico para Incendios Forestales y Fenómenos Meteorológicos Adversos ................................................................................................185

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4.8. Sistemas Expertos para la Ayuda a la Toma de Decisiones en caso de Incendios Forestales y Fenómenos Meteorológicos Adversos ..................................185 ACTIVIDADES ....................................................................................................................................187 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................188 EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ................................................................................................190 SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN ................................................................193 GLOSARIO DE TÉRMINOS ........................................................................................................................194

Presentación

Hace mil años se fundaron las primeras universidades en Europa y algunas de ellas aún perduran, demostrando su capacidad de pervivencia y adaptación a lo largo del tiempo. La Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, sin embargo, no es una institución de enseñanza superior que hunda sus raíces en el Medievo. Desde su creación en 1989, la ULPGC se ha convertido en una universidad pública consolidada, en cuyas aulas se pueden estudiar todas las grandes áreas del saber, como muestra la amplia oferta académica de títulos de grado, posgrado y doctorado.

La relativa juventud de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria le ha permitido avanzar con paso decidido en la implantación de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Mientras otras universidades españolas con mayor tradición aún no han hecho más que tímidos avances en la incoporación de las TIC como apoyo a la enseñanza presencial, nuestra Universidad, desde hace ya varios años, no sólo ha apostado por su utilización, sino que incluso, ha sabido aprovechar estos progresos tecnológicos para ofertar algunas enseñanzas en modo no presencial.

El resultado es ya bien conocido por los cientos de estudiantes, tanto nacionales como extranjeros, que están cursando algunas de las titulaciones oficiales que la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria oferta a través de su Estructura de Teleformación. En la actualidad, la ULPGC oferta titulaciones oficiales en la modalidad no presencial, que han permitido acercar nuestra Universidad a aquellos estudiantes que, por razones geográficas o por falta de disponibilidad horaria, no pueden acercarse de forma presencial a nuestras aulas. Paralelamente, se ha ido incrementando la oferta de estudios de posgrado y los títulos propios, también en la modalidad de enseñanza no presencial.

A pesar de los avances tecnológicos en el acceso a la información por parte de los estudiantes, somos conscientes de que los manuales y las guías docentes constituyen una pieza clave en el sistema de enseñanza universitaria no presencial. Nuestra Universidad ha sabido apostar por la edición de estos materiales didácticos, realizados por los expertos universitarios que imparten estas materias en el Campus Virtual de la ULPGC. No quiero dejar pasar la oportunidad para agradecer a sus autores la profesionalidad y el empeño que han puesto en la realización de estas obras.

Nadie puede asegurar cuántas de las universidades actuales pervivirán, no ya dentro de mil años, sino siquiera dentro de unas decenas de años. Pero no me cabe la menor duda de que, en el inmediato futuro que nos aguarda, aquellas instituciones universitarias que no sepan

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rentabilizar la utilización de las Tecnologías de la Información y la Comunicación, pueden comprometer seriamente su desarrollo inmediato. En este sentido, desde la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, podemos sentirnos satisfechos por el trabajo realizado hasta la fecha, aunque somos conscientes de que el camino por recorrer en los próximos años es prometedor.

José Regidor García RECTOR

Introducción de la asignatura

PRESENTACIÓN La Comisión Investigadora de los atentados del 11 de septiembre de 2001 en el World Trade Center, complejo ubicado en la isla de Manhattan de Nueva York, Estados Unidos, donde se situaban las Torres Gemelas, vuelve a poner de actualidad la importancia de las comunicaciones y transmisiones en la gestión y coordinación de situaciones de emergencias y seguridad, de grave riesgo, catástrofe y calamidad pública.

Los medios de comunicación hacían eco de la noticia provocando en la opinión pública, incertidumbre e inseguridad sobre la eficacia de los servicio de emergencias y seguridad, y concretamente de la coordinación de la mayor catástrofe en la historia de New York.

Hoy en día, nadie es capaz de poner en duda, la necesidad de que cualquier tipo de sociedad disponga de sistemas para lograr una adecuada atención a los ciudadanos que se puedan ver involucrados en cualquier situación de seguridad y emergencias. La constante amenaza de desastres de cualquier tipo, se refleja en la importancia de tener comunicaciones seguras y rápidas entre los profesionales que trabajan en el sector, existiendo una necesidad creciente de mayor información a todos los niveles, mayor seguridad en el flujo de la información y menor tiempo de respuesta ante las llamadas de auxilio.

Un plan eficaz contra las catástrofes, combinado con la utilización eficaz de las telecomunicaciones, ayudará a minimizar el impacto de las catástrofes naturales, facilitar la ayuda a las víctimas y a que los países se repongan lo más pronto posible.

“Después de cualquier gran desastre, uno de los indicadores más obvios de éxito o fracaso de los servicios de seguridad y emergencias, ha sido la capacidad de comunicarse eficazmente entre ellos”.

Durante el transcurso de la asignatura iremos analizado con detalle los diferentes sistemas de comunicaciones y transmisiones más utilizados en seguridad y emergencias, un sector profesional cuyo desarrollo es demandado cada vez con más fuerza por parte de la sociedad.

OBJETIVOS • Aspectos Técnicos de las Comunicaciones y Transmisiones persigue como objetivo, instruir al alumno para que adquiera los conocimientos básicos que le permitan manejar con des-

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treza los sistemas de telecomunicaciones más empleados en seguridad y emergencias y de esta manera ser capaz de analizar las vulnerabilidades de cada sistema y así conocer la mejor forma de optimizar su rendimiento.

ESQUEMA DE LOS CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA

Las telecomunicaciones en la seguridad y riesgos: conceptos y normativa

Sistemas radioeléctricos (I)

Sistemas radioeléctricos (II)

Aspectos técnicos de las comunicaciones y transmisiones

Redes y sistemas de comunicaciones y terminales de radiocomunicaciones: tipos y utilización

Redes y sistemas de comunicaciones y terminales de radiocomunicaciones: tipos y utilización (trunking analógico versus trunking digital) Características del lenguaje radioeléctrico, seguridad y privacidad en las comunicaciones, autoprotección y aspectos técnicos