Simplex vs. repetido vs. troncalizado: la diferencia real

La mayoría de los jefes operativos conocen estos términos de manera informal. Vale la pena un repaso breve, porque el lenguaje de la PON tiene que ser preciso.

Simplex (a veces llamado talkaround, directo, o DMO en sistemas digitales) es radio a radio. Sin torre. Sin repetidora. Sin infraestructura. Usted oprime el PTT, su radio portátil transmite en la misma frecuencia en la que recibe, y cualquier radio dentro del alcance de RF lo escucha. La potencia de salida es la que su portátil pueda entregar, tipicamente de 1 a 5 vatios en un radio de mano VHF o UHF.

Repetido significa que su portátil transmite en una frecuencia, la repetidora en una torre la recibe, y retransmite en una frecuencia distinta a mucha mayor potencia, entre 50 y más de 100 vatios desde un sitio de torre. Su radio recibe esa señal retransmitida. La cobertura se extiende de forma notable porque la torre alta tiene línea de vista hacia un área enorme.

Troncalizado es una red coordinada de repetidoras que asigna dinamicamente grupos de conversación a las frecuencias disponibles. P25 Fase I y Fase II son los estándares digitales troncalizados usados por la mayoría de los sistemas grandes de seguridad pública. Desde la perspectiva del usuario parece que hay canales, pero por dentro cada transmisión es una solicitud a un canal de control que asigna un canal de trabajo mientras dura esa transmisión.

Los sistemas troncalizados son excelentes. Comparten el espectro de manera eficiente, dan soporte a cientos de agencias en una sola infraestructura, y ofrecen cobertura de área amplia desde un radio portátil. El problema es que esas tres ventajas dependen de que el radio alcance la torre.

Por qué los sistemas troncalizados fallan en la escena de incendio

Un radio troncalizado que no puede comunicarse con la torre es un ladrillo. Es peor que un ladrillo, porque el usuario no siempre sabe que el radio ha perdido el sistema. Oprime el PTT, escucha un tono de rechazo o nada en absoluto, y asume que el mensaje se envío. No fue así.

Escenarios comunes de escena de incendio donde el sistema troncalizado falla:

• Sótanos y estructuras bajo el nivel del suelo. El concreto, la tierra y el acero de refuerzo atenuan la RF de forma agresiva. Un radio portátil en un sótano residencial puede tener entre 40 y 60 dB menos de señal que en el jardin frontal.
• Interiores de edificios medianos y altos. Los edificios con estructura de acero funcionan como una jaula de Faraday. La cobertura en el piso 1 puede ser buena. La cobertura en el foco del incendio en el piso 14 con frecuencia desaparece.
• Centros comerciales, tiendas de gran superficie y bodegas con techos metalicos. El techo metálico y los ductos de aire reflejan y absorben la RF.
• Colapso y rescate en espacios confinados. Un bombero atrapado bajo escombros estructurales tiene el peor entorno de RF posible: cerca del suelo, rodeado de masa, y probablemente con una antena dañada.
• Falla de torre o de sitio. El enlace de microondas falla. Se va la energía. El generador se queda sin combustible. El canal de control cae. Cualquiera de estos eventos deja al sistema troncalizado degradado o fuera de servicio en un área amplia.
• Canal ocupado / saturación del sistema. En un incidente mayor con ayuda mutua, el grupo de conversación puede llegar a una condición de ocupado. El radio pone su transmisión en cola. Usted no sabe que quedo en cola.

El simplex no tiene ninguno de esos modos de falla. Si dos radios están dentro del alcance de RF entre si, se comunican. La señal no tiene que subir una colina, llegar a una torre, ser decodificada, recibir asignación de un canal de trabajo y volver a bajar. Simplemente pasa.

La física de RF que nadie le explica

No necesita un titulo de ingeniería en RF para redactar la PON, pero si necesita la intuición física. Tres conceptos cubren la mayor parte de lo que importa a nivel operativo.

La perdida de trayecto está dominada por lo que hay entre usted y el otro radio

La perdida de trayecto en espacio libre es predecible y se comporta bien. La perdida de trayecto en el mundo real está dominada por los obstaculos. El drywall representa aproximadamente entre 2 y 4 dB por muro en VHF y UHF. El bloque de concreto es de 10 a 15 dB. El concreto reforzado es de 20 a 30 dB. El metal es en la práctica un muro que la señal debe rodear, no atravesar.

Ponga cuatro muros de concreto reforzado entre su bombero atrapado y la torre más cercana (a 24 kilometros) y su presupuesto de enlace desaparece. Ponga los mismos cuatro muros entre dos bomberos que están a 9 metros de distancia y todavía le sobra señal, porque la perdida en espacio libre en esa distancia es mínima.

VHF y UHF se comportan de manera distinta dentro de edificios

La mayor parte del simplex de escena de incendio en Estados Unidos opera en VHF (alrededor de 154 a 159 MHz) o 700/800 MHz. El VHF por lo general penetra mejor los edificios y alcanza más lejos al aire libre. El 700/800 MHz penetra razonablemente bien la estructura de madera y el drywall, pero sufre más en concreto pesado y acero. La contrapartida: las frecuencias más altas tienen longitudes de onda más cortas, así que pasan mejor por espacios pequeños (ventanas, puertas). No existe una banda universalmente “mejor”; depende del tipo de construcción de su jurisdicción.

Si su condado opera un sistema troncalizado P25 en 800 MHz y usted está en una jurisdicción rural llena de galpones metalicos y casas de campo antiguas, es posible que tenga mejor desempeño en simplex en un canal VHF heredado que en el talkaround de 800 MHz. Vale la pena probarlo antes de redactar la PON.

La posición de la antena importa más que la potencia

Duplicar la potencia de transmisión le da 3 dB. Pasar de una antena flexible de goma presionada contra su chaquetón de intervención a una posición de antena vertical despejada puede darle entre 10 y 20 dB. La absorción de RF por el cuerpo en VHF es real y considerable. Lo mejor que un bombero puede hacer por la confiabilidad del radio es sacar la antena de la axila y dejarla despejada del cuerpo.

Esto también explica por qué un radio portátil en simplex desde el interior de la estructura hacia una torre a 8 kilometros puede no funcionar, pero el mismo radio hacia otro radio portátil a 30 metros por el pasillo funciona sin problema.

Lo que realmente muestra el NIST y la investigación federal

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por sus siglas en inglés) ha estudiado durante años las comunicaciones de seguridad pública y el comportamiento de la RF en la escena de incendio. El programa Public Safety Communications Research (PSCR) del NIST ha publicado trabajos sobre cobertura de radio en estructuras, modelado de propagación para personal de primera respuesta, e implicaciones operativas de la perdida por penetración en edificios. La Oficina de Interoperabilidad y Compatibilidad del DHS ha publicado guías similares.

Los hallazgos consistentes en este conjunto de investigaciones son:

• La perdida dentro de los edificios es altamente variable y no se puede predecir de manera confiable a partir de modelos de cobertura al aire libre.
• Los mapas de cobertura de sistemas troncalizados basados en mediciones al aire libre exageran de manera consistente la confiabilidad dentro de los edificios.
• El simplex (modo directo / talkaround) ofrece una comunicación de corto alcance materialmente mejor dentro de las estructuras que los modos que dependen de infraestructura.
• La variable más grande en el desempeño del radio para una tripulación en el interior es el tipo de construcción y la profundidad dentro del edificio, no la potencia de transmisión ni la tecnología del sistema.

Nada de esto es novedad para los bomberos que trabajan en la calle. Sin embargo, si es novedad para muchos administradores municipales y comisionados del condado que aprobaron sistemas troncalizados con base en los mapas de cobertura del proveedor. Su trabajo como jefe o técnico de comunicaciones que redacta la PON es reconocer la física y escribir una política que la maneje.

NFPA 1561 y el estándar de cuidado

NFPA 1561 (Standard on Emergency Services Incident Management System and Command Safety) es el documento que rige de manera más directa lo que debe cumplir su plan de comunicaciones de escena de incendio. No exige el simplex de forma específica. Si exige que el sistema de manejo de incidentes incluya un plan de comunicaciones que respalde la rendición de cuentas, permita al comandante del incidente mantener conciencia situacional, y respalde el tráfico de emergencia y la transmisión de Mayday.

Leido con cuidado, los requisitos lo empujan hacia el simplex como opción operativa predeterminada para los canales tácticos:

• El plan de comunicaciones debe respaldar una comunicación PTT confiable entre el comandante del incidente y las tripulaciones que operan.
• Las transmisiones de Mayday deben poder ser recibidas por el comandante del incidente y por las demás tripulaciones en la escena de incendio.
• El comandante del incidente debe poder emitir ordenes de evacuación de emergencia y confirmar que todas las tripulaciones las recibieron.

Si su canal táctico es un grupo de conversación P25 que puede o no funcionar en el sótano, no puede cumplir esos requisitos con confianza. Si su canal táctico es una frecuencia simplex en la que están todas las tripulaciones presentes, y el comandante del incidente está en el puesto de mando dentro del alcance de RF de la estructura, si puede.

NFPA 1500 (seguridad ocupacional) y NFPA 1710 / 1720 (despliegue de bomberos de carrera y voluntarios) hacen referencia al mismo marco de manejo de incidentes. NFPA 1221 cubre la infraestructura de los sistemas de comunicaciones de seguridad pública. Ninguno de estos estándares exige el simplex por nombre, pero el estándar de cuidado en conjunto apunta hacia allá.

Un marco de PON simplex funcional

Aquí hay un marco que puede adaptar. Es deliberadamente corto. Entre más larga sea su PON, menos probable es que un bombero a las 3:00 a.m. en un incendio activo la ejecute correctamente.

Arquitectura de canales

Defina tres clases de canales y usalas de manera consistente:

• Despacho / llamada. Repetido o troncalizado. Se usa para el despacho, actualizaciones de estado al centro de comunicaciones, y solicitudes de recursos. Se requiere cobertura de área amplia.
• Comando. Repetido o troncalizado. Se usa entre el comandante del incidente y el personal de comando, entre comando y despacho, y para la coordinación interagencial en incidentes con múltiples agencias.
• Táctico (escena de incendio). Simplex. Lo usan todas las tripulaciones que operan en la escena de incendio: interior, exterior, RIT, suministro de agua. Este es el canal donde vive el Mayday.

La regla predeterminada

Escriba una sola frase en la PON que todos puedan citar: “Todas las tripulaciones que operan pasan al canal táctico simplex asignado al llegar. El tráfico de comando y despacho permanece en el canal de despacho asignado.” Esa es la PON en pocas palabras. Todo lo demás es detalle.

Asignación de canal por nivel de alarma o por incidente

Hay dos enfoques razonables:

• Preasignado por nivel de alarma. El primer motobomba en llegar a un incendio estructural va a TAC-1. La segunda alarma va a TAC-2 para las divisiones, y TAC-1 sigue como principal en la escena de incendio. Simple, fácil de recordar.
• Asignado por el despacho al crear el incidente. El centro de comunicaciones elige un táctico disponible de un conjunto y lo anuncia en el despacho. Más flexible, requiere disciplina del despachador.

Elija uno y manganse fieles a el. Los enfoques hibridos confunden a las tripulaciones y crean el temido ciclo de “¿en que canal están?” durante un incendio activo.

Mayday en el canal táctico

El Mayday va en el canal táctico (simplex). Punto. No exija que el bombero caído cambie a un grupo de conversación de emergencia separado. No lo hara. Esta boca abajo en un sótano con la alarma del SCBA sonando. El comandante del incidente y el RIT ya están monitoreando el táctico. Ahí es donde pertenece el Mayday.

El botón naranja de emergencia en el radio es una pregunta aparte. En la mayoría de los sistemas P25 envía una alerta de emergencia a un grupo de conversación designado. Defina la política sobre si las tripulaciones están entrenadas para usarlo además del Mayday por voz en el táctico, o si el Mayday por voz por si solo es el estándar. Elija lo que elija, entrenelo de manera consistente.

Plan de respaldo si el simplex falla

El simplex también puede fallar. Incidentes largos, edificios grandes, terreno que pone a las tripulaciones detrás de una colina entre si. Su PON debe nombrar el respaldo:

• Mover al comandante del incidente más cerca de la estructura para mantener el alcance de RF con las tripulaciones del interior.
• Posicionar una repetidora portátil (sistema de repetidora vehicular en el vehículo del jefe, o una repetidora de banda cruzada desplegable) si está disponible.
• Establecer un relevo designado: un miembro en una posición conocida cuya función es transmitir el tráfico entre el comandante del incidente y una tripulación distante.
• Recurrir al grupo de conversación táctico troncalizado si se agota el alcance del simplex, con un anuncio explicito a todas las tripulaciones.

Documente el plan de canales en el vehículo

Cada vehículo debe tener una referencia de canales impresa o plastificada: que posición física de canal corresponde a que canal lógico, en lenguaje sencillo. “TAC-1” no debería requerir traducción. Los oficiales deben saber sin pensarlo cual posición de la perilla es el canal táctico simplex del primer motobomba en llegar.

Entrenamiento, orden en los grupos de conversación y errores comunes

Redactar la PON es la parte fácil. Hacer que funcione en la práctica requiere entrenamiento constante. Errores comunes:

Las tripulaciones nunca cambian de canal en realidad

El error más común: el despacho envía una asignación estructural. El primer motobomba en llegar confirma en el despacho y arriba. Nadie cambia de canal. El comando intenta asignar un táctico y descubre que la mitad de los vehículos siguen en el despacho. Ahora el comando repite cada transmisión en dos canales. Entrene el cambio de canal como parte de la lista de verificación de respuesta. La primera acción del oficial al llegar, después de anunciar la llegada a la escena: “Todas las tripulaciones, cambien a TAC-1.”

El comandante del incidente se queda en el canal equivocado

Igual de común: el comandante del incidente establece el comando y se queda en el despacho porque ahí es donde escucha llegar los recursos. Mientras tanto, las tripulaciones del interior están en TAC-1 hablando al vacío. El canal principal del comandante del incidente durante operaciones activas en la escena de incendio es el canal táctico. El tráfico de despacho se monitorea o se canaliza a través de un ayudante de comando, no lo escucha directamente el comandante del incidente.

La ayuda mutua llega en los canales equivocados

La ayuda mutua es donde mueren las buenas PON. Es posible que los radios del departamento vecino no tengan programada su frecuencia simplex táctica, o que este programada en una posición de canal distinta. Soluciones:

• Estandarice un conjunto regional de canales simplex de interoperabilidad NIFOG (VFIRE21-26, VTAC11-14, UTAC41-43, 8TAC91-94 en 700/800 MHz). Estos están designados a nivel nacional. Todo radio de seguridad pública en Estados Unidos debería tenerlos. Están pensados explicitamente para uso en la escena del incidente sin necesidad de coordinación previa.
• Preprograme un táctico regional común y ensayelo con los socios de ayuda mutua.
• Lleve radios portátiles de repuesto en el vehículo del jefe programados con los canales de las agencias vecinas como capa de redundancia.

El entrenamiento solo ocurre con tripulaciones completas en un día despejado

Practique la transmisión simplex desde el interior de las estructuras a las que realmente responde. Coloque a un bombero nuevo con un radio portátil en el sótano del asilo de ancianos local y verifique si el comandante del incidente en la puerta principal lo escucha. Si la respuesta es no, su PON debe especificar que las tripulaciones del interior en esa clase de ocupación usen un relevo o que el comandante del incidente se reposicione. Averiguelo antes del incendio activo, no durante este.

Proliferación de grupos de conversación en sistemas troncalizados

Los sistemas troncalizados P25 facilitan la creación de docenas de grupos de conversación. Los departamentos terminan con TAC-1 hasta TAC-12, más FIRE-OPS, más EMS-OPS, más ADMIN, más media docena de grupos de ayuda mutua. Las tripulaciones no pueden recordar cual grupo de conversación es cual. Mantenga la lista activa corta. La mayoría de los departamentos necesitan entre 4 y 6 grupos de conversación en el radio para el uso diario. Cualquier cosa más allá de eso es una lista de referencia, no un canal de uso diario.

Si usted es un departamento pequeño o voluntario

La mayor parte de esta guía esta escrita asumiendo que usted está dentro de un sistema P25 del condado o regional y necesita integrar el simplex en ese entorno. Si usted es un departamento pequeño de carrera o voluntario que opera un sistema VHF heredado, el panorama es más sencillo y en cierto sentido mejor.

El simplex VHF en un solo canal autorizado, monitoreado por todos, ha sido el modelo de comunicaciones de escena de incendio funcional durante décadas. Funciona porque todos están en la misma frecuencia, los radios son sencillos, y no hay infraestructura que pueda fallar. Las desventajas son que se tiene menos espectro disponible y la coordinación interagencial requiere selección explicita de canal.

Si su condado está migrando a P25, lo peor que puede hacer es desechar el canal VHF simplex el mismo día en que el nuevo sistema entra en servicio. Manténgalo como respaldo. Programelo en los nuevos radios portátiles si son de doble banda, o mantenga suficientes radios VHF en los vehículos para cubrir a una tripulación del interior. El nuevo sistema fallara. Sepa a que recurrir.

Para un departamento pequeño, la PON puede ser aun más simple:

• Canal 1: Despacho (repetido, se comunica con el centro de comunicaciones).
• Canal 2: Simplex de escena de incendio. Todas las tripulaciones que operan van aquí al llegar.
• Canal 3: Simplex de ayuda mutua (canal regional o NIFOG).

Esa es la PON completa para un departamento de 25 miembros. Le servira mejor que un documento de 14 paginas copiado de una agencia metropolitana.

La conclusión para el jefe

Los sistemas P25 troncalizados son buena infraestructura. No son una solución táctica de escena de incendio. La escena de incendio es un entorno de corto alcance y hostil para la RF, donde los radios que necesitan comunicarse entre si suelen estar a unos cientos de metros, separados por muros y pisos en lugar de kilometros de aire despejado. El simplex es para lo que se diseño ese entorno.

Los cambios de PON que puede hacer este trimestre:

1. Designar uno o más canales simplex como el táctico predeterminado de la escena de incendio.
2. Redactar una PON de una pagina que indique que todas las tripulaciones que operan pasan al táctico al llegar.
3. Entrenar el cambio de canal en cada simulacro hasta que sea automático.
4. Practicar el Mayday en simplex desde posiciones interiores realistas en su jurisdicción de respuesta real.
5. Coordinar con los socios de ayuda mutua un canal simplex regional común.
6. Documentar el plan de respaldo cuando se agote el alcance del simplex.

Nada de esto requiere una solicitud de presupuesto. Nada requiere que el condado rehaga su sistema. Requiere política, tiempo de entrenamiento, y la disposición de poner por escrito algo que contradiga la impresión que un mapa de cobertura del proveedor les dio a los funcionarios electos que financiaron el sistema de radio.

Para seguir leyendo

• NFPA 1561 – Standard on Emergency Services Incident Management System and Command Safety
• Programa NIST Public Safety Communications Research (PSCR)
• CISA SAFECOM – National Interoperability Field Operations Guide (NIFOG)
• U.S. Fire Administration – guía operativa e informes posteriores a la acción