Europa y Estados Unidos llevaron la radio de seguridad pública a la troncalización digital en la década de 1990, y las formas distintas en que lo hicieron plantearon problemas distintos para los treinta años siguientes. Europa escribió TETRA a través del ETSI y lo ubicó en una banda armonizada para servicios de emergencia justo por debajo de 400 MHz. Estados Unidos escribió P25 a través de sus usuarios y lo montó sobre un sistema de licencias con muchas bandas y miles de licenciatarios independientes. Este artículo compara esos dos puntos de partida y explica cuánto del historial de interoperabilidad de cada región se deriva de ellos.

Dos estándares de una misma década: lo que el ETSI y el esfuerzo P25 se propusieron construir

El Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) se fundó en 1988, y su trabajo sobre un estándar digital de radio troncalizada (trunked) para usuarios profesionales comenzó hacia 1990. El estándar se llamó primero Trans-European Trunked Radio y más tarde Terrestrial Trunked Radio, con lo cual conservó la sigla TETRA y abandonó la pretensión geográfica. Los estándares centrales de voz y datos se publicaron a mediados de la década de 1990. La seguridad pública fue el usuario previsto más visible, aunque TETRA se escribió para la radio móvil profesional en general, de modo que los sistemas de transporte, las empresas de servicios públicos, los aeropuertos y los sitios industriales también lo adoptaron. En lo técnico, TETRA divide una portadora de 25 kHz en cuatro ranuras de tiempo, lo que da cuatro canales de voz por portadora, e incluye un modo directo para que los terminales hablen entre sí sin infraestructura.

El Proyecto 25 (Project 25, P25) empezó en 1989 como un esfuerzo liderado por APCO junto con directores estatales de telecomunicaciones y agencias federales, y sus estándares se publican a través de la Telecommunications Industry Association como la serie TIA-102. La historia de su origen, incluido el problema de la troncalización propietaria que buscaba corregir, tiene su propio artículo en esta sección, así que aquí solo resumo la forma técnica. La Fase 1 usa acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), con un canal de voz en un canal de 12.5 kHz, y funciona tanto en sistemas convencionales como troncalizados. La Fase 2 usa acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) de dos ranuras dentro de ese mismo canal de 12.5 kHz para operación troncalizada, con lo cual alcanza la misma eficiencia espectral por canal de voz que TETRA logra con cuatro ranuras en 25 kHz.

Las comparaciones entre fabricantes suelen detenerse en estas decisiones, pero la comparación que explica los resultados está fuera de los documentos de los estándares. El ETSI escribía para una región que estaba a punto de armonizar una banda para servicios de emergencia, de modo que un terminal TETRA podía diseñarse en torno a un solo rango de frecuencias. Los comités de P25 escribían para un país donde una agencia podía estar en banda baja, VHF, UHF, banda T, 700 u 800 MHz según su historia, lo cual obligó a que P25 funcionara en todas ellas y le permitió estandarizar únicamente la interfaz aérea, nunca la frecuencia. Mi propio trabajo ha estado del lado de P25, incluida la referencia que escribí sobre sistemas P25, así que describo TETRA a partir del registro publicado y no de tiempo dedicado a operar uno.

Una banda armonizada cerca de 400 MHz: lo que realmente fue el “mandato” europeo

Un atajo común sostiene que Europa impuso TETRA en todo el continente, y eso es un mito tal como suele enunciarse, porque ninguna ley europea obligó a un país a adoptar un estándar de radio determinado. Lo que ocurrió fue más acotado y más útil. A través de la CEPT, la conferencia europea de administraciones de correos y telecomunicaciones, las administraciones miembros acordaron a mediados de la década de 1990 designar 380 a 385 MHz pareados con 390 a 395 MHz para sistemas digitales de radio móvil terrestre al servicio de los organismos de emergencia. Ese rango había sido en buena parte militar, y hacer disponible una parte requirió también el acuerdo del sector de defensa. Qué estándar se instalaba en la banda quedó a cargo de la contratación de cada país.

La mayoría de los países eligió TETRA, aunque no todos. Francia construyó sus redes nacionales de policía y gendarmería sobre TETRAPOL, un estándar digital competidor desarrollado en Francia, y la red Polycom de Suiza para sus servicios de seguridad y rescate también se basa en TETRAPOL. Quien escribe que “toda Europa” usa TETRA borra esos sistemas, que atienden a grandes poblaciones nacionales. La afirmación exacta es que Europa armonizó una banda y que la mayoría de las administraciones nacionales instaló TETRA en ella.

Aun así, la armonización hizo una enorme cantidad de trabajo. Como los servicios de emergencia de la mayor parte de Europa se ubican en la misma franja estrecha del espectro, un fabricante puede vender esencialmente un solo diseño de radiofrecuencia en muchos mercados nacionales, y un terminal de un país puede sintonizar físicamente las frecuencias que se usan en el país vecino. La propagación en esa banda se comporta de forma similar en todas partes, por lo que los métodos de planificación de cobertura se trasladan de un lado a otro de las fronteras. La banda además llegó temprano en la transición digital, antes de construir las redes nacionales, de modo que los países llenaban una asignación despejada para ese fin y no apretaban un sistema nuevo entre ocupantes ya existentes.

Estados Unidos no tenía nada comparable. Su espectro de seguridad pública se acumuló banda por banda a lo largo de casi un siglo, y cada banda se añadía cuando la anterior se llenaba, como describe el artículo de esta sección sobre el informe PSWAC de 1996. Cuando llegó P25, no había una banda única para la cual diseñar ni perspectivas de trasladar a todas las agencias a una sola.

Una red por país: cómo una banda común se volvió sistemas nacionales

El espectro armonizado hizo viable que un país construyera una sola red para todos sus servicios de emergencia, y muchos lo hicieron. La red Airwave del Reino Unido transporta el tráfico de policía, bomberos y ambulancias sobre TETRA. La radio digital de Alemania para sus autoridades de seguridad pública funciona sobre TETRA bajo una agencia federal, BDBOS, creada para administrarla. Los Países Bajos construyeron C2000, Bélgica construyó ASTRID y Finlandia construyó VIRVE. La propiedad y la operación varían, pues algunas redes las administra el gobierno y otras las entrega un contratista bajo un acuerdo de servicio de largo plazo, pero el patrón de una infraestructura nacional única que atiende a la mayoría o a la totalidad de los usuarios de emergencia es frecuente.

Ese diseño convierte la mayor parte de la interoperabilidad interna en una cuestión de configuración. Cuando una patrulla de policía y una tripulación de ambulancia están registradas en la misma red y en la misma banda, que puedan hablar depende de cómo se aprovisionan de forma centralizada los grupos de conversación (talkgroups) y los permisos, y el equipo de radio no es un obstáculo. Un operador nacional puede definir una sola vez grupos de conversación estándar entre agencias y enviarlos a cada terminal del país. El arreglo equivalente en Estados Unidos exige acuerdos entre agencias con licencias separadas, cada una con su propio dueño del sistema, su presupuesto y sus prácticas de programación, que es el tema del artículo de esta sección sobre por qué el memorando de entendimiento (memorandum of understanding, MOU) es más difícil que el equipo.

El costo de ese diseño es la concentración. Una sola red nacional significa que la contratación, la operación y el eventual reemplazo se manejan cada uno como un proyecto nacional único, normalmente con un solo operador que tiene el contrato. El programa del Reino Unido para reemplazar Airwave con una Emergency Services Network basada en LTE lleva años de retraso respecto de su calendario original, y los informes de la National Audit Office han documentado esos retrasos y el costo de prolongar Airwave mientras tanto. Quien quiera el estado actual debe ir a esos informes y no a los resúmenes de prensa, porque las fechas y las cifras se han movido repetidamente. El punto de fondo es estructural: un país que se consolidó en una sola red también consolidó su exposición a un solo contrato y a un solo programa.

Muchas bandas y muchos licenciatarios: el terreno sobre el que P25 tuvo que apoyarse

En Estados Unidos, la FCC licencia a los usuarios no federales de seguridad pública de a un licenciatario por vez, con solicitudes que pasan por coordinadores de frecuencias certificados, y la NTIA administra el espectro separado que usan las agencias federales. En un solo condado, el alguacil, el cuerpo de bomberos de la ciudad, la patrulla estatal y una autoridad regional de transporte pueden ser cada uno un licenciatario distinto, y cada uno toma sus propias decisiones sobre banda, proveedor y momento de reemplazo, limitado sobre todo por el espectro disponible y por lo que su presupuesto permite. Los sistemas troncalizados estatales, los de condado, los de ciudad y los repetidores convencionales independientes coexisten, a veces cubriendo el mismo territorio. No hay un operador nacional, y ninguna agencia federal tiene autoridad para decirle a una ciudad a qué sistema unirse.

P25 se construyó para ese entorno, y por eso especifica la interfaz aérea común y las interfaces de sistema sin atar ninguna de ellas a una frecuencia. El equipo P25 está disponible en las principales bandas de radio móvil terrestre, y un radio de Fase 1 de un fabricante puede operar en un canal P25 instalado por otro, siempre que ambos estén en la misma banda. Esa salvedad es donde vive la mayor parte de la historia de interoperabilidad en Estados Unidos. Dos radios P25 en bandas distintas no pueden escucharse, igual que no podrían hacerlo dos radios analógicos en bandas distintas, porque el estándar regula lo que se transmite y no el lugar donde se transmite.

Los portátiles multibanda, que cubren dos o más bandas en un solo radio, han reducido el problema para las agencias que pueden costearlos y que los programan con cuidado. No lo eliminan, ya que un radio multibanda sigue necesitando los canales, grupos de conversación y permisos correctos cargados antes de llegar a la escena. El único caso en que Estados Unidos sí ató una banda a un estándar obligatorio fueron los canales nacionales de interoperabilidad de 700 MHz, donde la FCC adoptó P25 por recomendación del National Coordination Committee después de 1999. Esa decisión abarcó un conjunto de canales de interoperabilidad designados dentro de una banda, una huella mucho menor que una banda nacional armonizada para todos los servicios de emergencia.

Una interfaz aérea común: lo que resuelve y lo que deja sin tocar

La interfaz aérea común resolvió el problema que P25 se escribió para resolver. Antes de P25, los sistemas troncalizados en Estados Unidos eran en gran medida propietarios, de modo que una agencia que compraba el sistema de un fabricante quedaba atada de hecho a los radios de ese fabricante durante toda la vida del sistema, y dos sistemas troncalizados en la misma banda podían no funcionar juntos en absoluto. P25 hizo posible comprar radios de más de un proveedor para el mismo sistema y dio a cada radio P25 un vocoder común y una forma común de operar en canales digitales convencionales. El DHS estableció después el Compliance Assessment Program (Programa de Evaluación de Cumplimiento) para que las agencias que gastaban fondos federales tuvieran una manera de contrastar las afirmaciones de cumplimiento P25 de los fabricantes con resultados de pruebas, lo que atendía un problema real: que “compatible” se usara con ligereza en la literatura de ventas.

Lo que la interfaz aérea deja sin tocar es todo lo que está por encima de ella. Los sistemas P25 troncalizados controlan qué radios pueden registrarse, y un radio externo debe aprovisionarse con los identificadores del sistema antes de afiliarse. Los grupos de conversación cifrados exigen el mismo algoritmo y las mismas llaves, lo que a su vez requiere que alguien acuerde cómo se comparten y se administran las llaves. La división entre Fase 1 y Fase 2 importa siempre que una flota más antigua se encuentra con un sistema más nuevo. El codeplug de cada radio, es decir, la programación que decide a qué canales y grupos de conversación puede acceder, lo define el taller de radio de cada agencia y con frecuencia es la razón por la que la interoperabilidad falla en la práctica aunque todos los radios en la escena cumplan el estándar.

Los usuarios de TETRA se topan con casi los mismos problemas una vez que se elimina la cuestión de la banda. Un terminal TETRA debe aprovisionarse en la gestión de abonados de una red antes de poder registrarse, así que un terminal de una red nacional no se une sin más a otra red porque las frecuencias coincidan. El cifrado en TETRA depende igualmente del algoritmo y de la gestión de llaves, y el modo directo necesita canales y ajustes acordados. La banda armonizada eliminó una gran barrera para Europa, y las barreras restantes son reconociblemente los mismos problemas administrativos y de configuración que maneja un administrador de radio en Estados Unidos, que aparecen a otra escala.

ISI e ISSI: conectar sistemas cuando una sola red no alcanza

Ambos estándares tuvieron que definir al final cómo se conectan infraestructuras separadas, porque ninguna región terminó con un sistema único que cubriera a todos. TETRA tiene la Interfaz entre Sistemas (Inter-System Interface, ISI) para conectar una red TETRA con otra. P25 tiene la Interfaz entre Subsistemas de RF (Inter RF Subsystem Interface, ISSI) para conectar sistemas troncalizados P25, junto con una interfaz de consola que permite que los puestos de despacho de un fabricante trabajen con infraestructura de otro. Ambas interfaces están pensadas para transportar llamadas entre sistemas conservando funciones como la identificación de unidad y, donde esté configurado, el cifrado.

El lugar donde se usan esas interfaces difiere porque los mapas de red difieren. En buena parte de Europa, el número de redes nacionales es más o menos el número de países, así que las conexiones que importan están sobre todo en las fronteras y entre redes nacionales. Hasta donde muestra el material publicado que he leído, los enlaces ISI entre redes nacionales han llegado despacio y mediante proyectos bilaterales o regionales específicos y no como algo por defecto, y quien necesite detalle actual debe dirigirse a los operadores o a TCCA, la asociación de la industria que surgió del grupo original del MoU de TETRA. En Estados Unidos, la necesidad de conexión entre sistemas existe en casi cada límite de condado, entre los condados y el sistema estatal, y entre los sistemas locales y los usuarios federales, de modo que el volumen de enlaces potenciales es mucho mayor.

Cuando no existe un enlace basado en estándares, ambas regiones recurren al mismo conjunto de soluciones alternas. Un usuario puede llevar un segundo radio, se puede aprovisionar un terminal o radio invitado en el sistema vecino, o se puede conectar el audio entre sistemas mediante una consola o un dispositivo de pasarela. Las conexiones de audio (patches) son comunes en Estados Unidos porque funcionan entre bandas y entre estándares, incluido el analógico, pero normalmente transportan audio y poco más, de modo que se pierde la identificación de unidad y el cifrado de extremo a extremo se rompe en el punto de la conexión. Los enlaces ISSI conservan más, aunque implican licenciar funciones en ambos sistemas, trabajo de configuración por parte de ambos dueños de sistema y un acuerdo escrito sobre quién puede acceder a quién, por lo que el papeleo suele tardar más que la ingeniería.

La frontera, el contrato y el límite del condado: dónde cayeron los problemas de cada región

Al juntar las piezas, la mayor parte de la diferencia en los resultados de interoperabilidad se deriva del lugar donde se desplegó cada estándar y no de los estándares en sí. Europa combinó un estándar común con una banda común y luego, en muchos países, con un solo operador nacional, de modo que el problema de interoperabilidad interna quedó resuelto en gran parte por diseño antes de que saliera el primer terminal. Los problemas que quedaron estaban en los bordes de ese diseño, principalmente la comunicación a través de las fronteras nacionales, la dependencia de una red y un contrato por país, y los programas de reemplazo muy grandes que siguen cuando una red nacional llega al final de su vida útil. La migración de la voz TETRA hacia la banda ancha de misión crítica es ahora uno de esos programas nacionales en varios países, y sus dificultades son las de un único proyecto de gran tamaño.

Estados Unidos combinó una interfaz aérea común con un espectro y un sistema de licencias fragmentados que el estándar no tenía autoridad para cambiar. P25 hizo posible la contratación con varios fabricantes y dio a las agencias vecinas en la misma banda un lenguaje técnico común, lo que fue una mejora genuina frente a la troncalización propietaria. No pudo poner a un condado en VHF y a una ciudad en 800 MHz en las mismas frecuencias, ni lograr que cinco agencias independientes se pusieran de acuerdo sobre grupos de conversación compartidos, gestión de llaves o quién paga un enlace. El problema de interoperabilidad en Estados Unidos permaneció por eso en el plano local, y se resuelve región por región mediante acuerdos escritos y la programación de los radios de cada agencia.

Ningún arreglo es simplemente mejor, y yo desconfiaría de cualquier relato que los clasifique solo por interoperabilidad. El modelo europeo concentra tanto su fortaleza como su exposición, de modo que una red nacional bien administrada ofrece una interoperabilidad interna que una región de Estados Unidos solo puede aproximar, mientras que un programa nacional en problemas afecta a todo un país a la vez. El modelo estadounidense reparte su exposición entre miles de licenciatarios, de modo que ningún contrato puede paralizar a la nación, a costa de dejar la interoperabilidad en manos de una gobernanza local de calidad muy variable. Una agencia estadounidense que estudie las redes TETRA debería tomar de ellas el valor de diseñar de forma centralizada, en toda una región, los grupos de conversación compartidos y los permisos, algo que la gobernanza local puede hacer sin ningún cambio en la política de espectro.

Afirmaciones de seguridad y los hallazgos de 2023 sobre TETRA: lo que esta comparación no resuelve

Esta comparación no dice nada sobre cuál estándar es más seguro, y yo no aceptaría una afirmación general en ninguna dirección de parte de un proveedor, un consultor o un conferencista. La seguridad de cualquier sistema de radio digital depende del algoritmo de cifrado en uso, de cómo se generan y distribuyen las llaves, de si el cifrado está realmente activado en el tráfico que lo necesita y de cómo se protegen las interfaces de gestión del sistema. Dos sistemas construidos sobre el mismo estándar pueden diferir enormemente en todos esos puntos. El artículo de esta sección sobre cómo comprobar si su cifrado realmente está activado trata la falla práctica más común, que es el tráfico sensible saliendo en claro en un sistema plenamente capaz de cifrarlo.

Como nota con fecha, en julio de 2023 investigadores de la firma neerlandesa Midnight Blue publicaron un conjunto de vulnerabilidades que llamaron TETRA:BURST, relativas a los algoritmos de cifrado de la interfaz aérea de TETRA y a funciones relacionadas. El ETSI y TCCA emitieron respuestas públicas, y los hallazgos son todavía lo bastante recientes como para que sus consecuencias prácticas para redes particulares dependan de qué algoritmos y configuraciones use cada red. Los operadores de sistemas TETRA deben seguir la orientación de su autoridad nacional y de su proveedor, que será más actual que cualquier cosa que yo pueda escribir. Estos hallazgos conciernen a los algoritmos propios de TETRA y nada nos dicen sobre cómo se compara P25.

P25 ha tenido su propio escrutinio publicado. Un estudio de 2011 de investigadores de la Universidad de Pensilvania examinó P25 tal como lo usaban las agencias federales y se centró en gran parte en la frecuencia con que el tráfico que los usuarios creían protegido salía en claro, y en la exposición del protocolo a la interferencia, tema que dejaré en ese nivel de simple conocimiento. La eficiencia espectral es otra afirmación que separa poco a los dos estándares, ya que las cuatro ranuras de TETRA en 25 kHz y las dos ranuras de P25 Fase 2 en 12.5 kHz equivalen ambas a un canal de voz por cada 6.25 kHz. Una decisión de contratación entre estándares digitales en Estados Unidos es en la práctica una decisión P25 para la mayoría de las agencias de seguridad pública, determinada por lo que usan los vecinos y por las reglas de interoperabilidad de 700 MHz, y una comparación honesta con TETRA es útil sobre todo por lo que muestra acerca del espectro y la gobernanza.

Qué hacer en su agencia

• El administrador de radio debe redactar este mes una tabla de una página que liste cada agencia vecina con la que el departamento trabaja de forma rutinaria, la banda y la fase P25 del sistema principal de esa agencia, y si la conexión entre los dos sistemas es un enlace ISSI, una conexión por consola, un grupo de conversación compartido programado o nada, de modo que la posición real de la agencia en el mapa de bandas quede por escrito.
• El director de comunicaciones debe pedir al dueño del sistema o al proveedor una declaración escrita de cuáles interfaces de sistema P25, incluidas la ISSI y la interfaz de consola, están licenciadas y activas en el sistema que usa la agencia, y archivar esa declaración con la documentación de interoperabilidad de la agencia.
• El taller de radio debe extraer el codeplug de un radio de cada modelo de la flota y confirmar si ese modelo puede operar en el sistema de cada vecino según lo registrado en la tabla del administrador, y luego informar sobre cualquier radio que sea solo de Fase 1 en un sistema donde los vecinos usan grupos de conversación de Fase 2.
• El director de comunicaciones debe añadir un punto a la próxima reunión del comité regional de radio o de interoperabilidad que ya exista: para cada enlace entre sistemas de la región, nombrar la agencia que es responsable del acuerdo escrito y la fecha de su última revisión.
• El coordinador de subvenciones o el encargado de compras debe revisar la especificación vigente de contratación de radios y confirmar que pide a los proveedores la documentación del Compliance Assessment Program de cada modelo de radio ofrecido, en lugar de aceptar por sí sola la frase “compatible con P25”.
• El oficial de capacitación debe añadir un segmento de diez minutos al próximo repaso de radio programado, en el que explique que un estándar compartido no hace interoperables dos sistemas, usando como ejemplo la tabla de vecinos de la propia agencia.

Puntos clave

• TETRA se escribió a través del ETSI desde alrededor de 1990 y P25 mediante un esfuerzo liderado por APCO desde 1989, de modo que los dos estándares provienen de la misma década pero se escribieron para entornos de espectro muy distintos.
• Europa no impuso TETRA por ley; la CEPT armonizó una banda cercana a 380 a 395 MHz para los servicios de emergencia, la mayoría de los países eligió TETRA para ella, y Francia y Suiza construyeron en cambio redes nacionales sobre TETRAPOL.
• Una banda armonizada permitió a muchos países europeos construir una red nacional para la mayoría de los usuarios de emergencia, lo que convirtió la interoperabilidad interna en una cuestión de diseño central de grupos de conversación y permisos.
• P25 tuvo que funcionar en muchas bandas de Estados Unidos y con miles de licenciatarios independientes, así que estandarizó la interfaz aérea y las interfaces de sistema y dejó la frecuencia, el acceso al sistema y los acuerdos a la decisión local.
• Dos radios P25 en bandas distintas no pueden hablar entre sí, y la banda, la fase, el aprovisionamiento, las llaves y los codeplugs explican la mayoría de las fallas de interoperabilidad en Estados Unidos entre radios que cumplen todos el estándar.
• Los problemas que persisten en Europa están en las fronteras nacionales y en la concentración del servicio de radio de cada país en una red y un contrato, como ilustran los retrasos del programa de reemplazo de Airwave en el Reino Unido.
• Ninguno de los dos estándares puede calificarse como más seguro en una afirmación general, y los hallazgos TETRA:BURST publicados en julio de 2023 conciernen a los algoritmos de cifrado propios de TETRA y deben seguirse a través de las autoridades nacionales y los proveedores.