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Comunicaciones críticas, clave para el futuro de las Smart Cities
Ya hemos hablado en otras ocasiones de las Comunicaciones Críticas. Pero desde entonces hasta ahora, los cambios tecnológicos se han sucedido con rapidez, con nuevos jugadores en la arena de las soluciones. La urgencia es máxima, y los tiempos de desarrollo y de toma de decisiones se acortan mientras la tecnología acelera sus procesos de innovación.
Barcelona acogió, del 19 al 21 de mayo de 2015, la decimoséptima edición del evento CCW (Critical Communications World). Además, paralelamente, se celebraron otras dos conferencias: Tetra World Congress y la tercera edición del eLTE Alliance Summit.
La organización detrás de este evento es la TCCA (TETRA and Critical Communications Association), y cada año supone añadir elementos a una feria en la que hasta hace poco la tónica general era la tradición y la continuidad.
TETRA, TETRApol, P25 y otros sistemas de comunicaciones PMR (Private o Professional Mobile Radio) basados en tecnologías de comunicaciones Trunked Radio, han sido las soluciones por antonomasia para los servicios de seguridad y emergencias durante décadas en campos como la energía, infraestructuras, transporte, gobierno, fuerzas armadas, obras públicas o sanidad entre otras. Entre sus ventajas podemos destacar su fiabilidad, la operación en frecuencias bajas con alcances mayores que otras redes de comunicaciones. Es posible comunicarse en grupos, con tecnologías como Push to Talk, y con la posibilidad de comunicarse directamente de dispositivo a dispositivo en caso de necesidad. Las comunicaciones están encriptadas, y los equipos de comunicaciones son robustos y con tolerancias altas a condiciones extremas.
Datos, más datos
En los últimos años, sin embargo, la proliferación de las redes de comunicaciones de alta velocidad ha hecho que la tecnología TETRA y otras de tipo Trunked Radio muestren sus escasas habilidades para la transmisión de datos. Al menos a alta velocidad. Ni siquiera las mejoras de las especificaciones de TETRA como TEDS (TETRA Enhanced Data Service) permiten un uso de datos holgado, con un límite entre 80 kbps y 157 kbps dependiendo de la redundancia que se necesite aplicar a la transmisión de datos.
En TETRA, el uso de las frecuencias y el ancho de banda de cada canal de comunicaciones está dimensionado para comunicaciones de voz y servicios muy concretos, como el acceso a bases de datos para cotejar números de matrícula o de identificación. Pero la tecnología ha avanzado en la dirección de la digitalización de los servicios, y la seguridad no es una excepción, con planteamientos para soluciones de seguridad muy exigentes en cuanto al uso de datos, integrando tanto la voz como elementos multimedia y analítica de datos en tiempo real, lo cual precisa de redes de datos con un mayor ancho de banda. Además, hay que tener en cuenta que en una ciudad inteligente automatizada, los sistemas IoT o SCADA, para automatización y control de sistemas, deben contar con sistemas de comunicación más cercanos a los escenarios de comunicaciones críticas que a las redes de comunicaciones convencionales. En caso de que una red de comunicaciones se caiga por causas naturales o por un atentado, deben mantenerse activas y operativas las redes de comunicaciones que sustentan sistemas básicos para el funcionamiento de servicios esenciales para la ciudad. Y esas redes deben estar sujetas a protocolos robustos y resilientes. TETRA, P25 o TETRAPOL son robustas y resilientes, pero no contemplan el uso intensivo de datos.
La tecnología ha avanzado en la dirección de la digitalización de los servicios, y la seguridad no es una excepción
LTE, ¿la solución?
De momento, la solución que se ha estado barajando es la de usar redes móviles para la transmisión de datos. En especial, LTE se posiciona como una propuesta teóricamente ideal por sus especificaciones en cuanto a velocidad de transmisión. Pero en la práctica es una solución que no encaja con las necesidades de las redes de comunicaciones críticas, que deben ofrecer un nivel de resiliencia muy por encima de la que presentan las redes de comunicaciones móviles. Tampoco estamos ante un estándar preparado para soportar funcionalidades como las que demandan los servicios de seguridad, como las conversaciones en grupo, Push to Talk o la comunicación directa entre terminales aún en el supuesto de que la red se caiga. El alcance de las estaciones base LTE actuales es pequeño comparado con el de las estaciones de las redes TETRA, que emplean frecuencias en un rango menor del orden de los 400 o 700 MHz, y la securización de las estaciones de transmisión es mucho más compleja que en el caso de las redes tradicionales para comunicaciones críticas.
Es cierto que hay proyectos de éxito que combinan LTE con TETRA, como los puestos en marcha por Airbus, basados en tecnología de comunicaciones de Alcatel-Lucent (ahora propiedad de Nokia Networks) en la banda de 400 MHz, con tasas de transferencia de hasta 2 Mbps a 20 Km de distancia. También Motorola cuenta con equipos de comunicaciones que integran TETRA y comunicaciones LTE eNodeB para desplegar redes de comunicaciones críticas allí donde se necesite, pero sin emplear redes de comunicaciones LTE públicas. Pero estas soluciones siguen siendo provisionales hasta que LTE integre de forma nativa las tecnologías necesarias para ser un sustituto de TETRA, P25, TETRAPOL o cualquier otra forma de Trunked Radio en redes PMR.
En cualquier caso, el aspecto fundamental está en la distribución de los canales de comunicaciones, que en TETRA, TETRAPOL o P25 está entre 10 y 25 KHz, mientras que las necesidades de ancho de banda actuales precisan canales de 5 MHz o 10 MHz. 10 MHz es el ancho de banda que parece que acabará por ser el que se reserve en las bandas de 700 MHz para comunicaciones críticas.
Otros fabricantes ‘tradicionales’ como Motorola están optando por desarrollar soluciones que combinan soluciones LTE públicas a través de dispositivos 4G similares a los terminales de comunicaciones estándar, pero capaces de comunicarse mediante tecnologías de corto alcance como Bluetooth con los dispositivos TETRA. Al mismo tiempo, integra sensores que miden desde la composición del aire hasta la temperatura, o si se desenfunda un arma dependiendo del área donde se trabaje, mandando alertas básicas a través de los servicios de datos de TETRA para mantener un canal seguro y robusto, al tiempo que se envía información multimedia a través de LTE si está disponible.
Soluciones Huawei eLTE Broadband Trunking
El fabricante asiático Huawei ha tomado la iniciativa en este punto, desarrollando soluciones profesionales alrededor de LTE, aunque integrando funcionalidades similares a las que se encuentran en tecnologías Trunked Radio. De este modo se combinan funcionalidades como Push To Talk, la comunicación directa entre terminales o la comunicación en grupo a través de voz, junto con servicios de datos con un ancho de banda capaz de transportar contenidos multimedia como vídeo y audio en tiempo real, así como imágenes o archivos. En cualquier caso, de momento se trata de soluciones profesionales que precisan de infraestructuras, equipos de comunicaciones y dispositivos lejos de los estándares habituales que encuentran su escenario de aplicación en proyectos verticales en sectores como el transporte, la logística o la organización de las ciudades inteligentes.
El pasado mes de mayo, durante la celebración del evento CCW 2015, Huawei acogió la tercera edición del eLTE Industry Alliance Summit del 18 al 21 de mayo de 2015 en el Hotel Porta Fira de Barcelona. Esta organización tiene una vida breve, pero intensa. Con un año de antigüedad cuenta con decenas de miembros y una actividad frenética en aras de la estandarización de las propuestas de eLTE dentro de 3GPP, encargada de definir las especificaciones de las comunicaciones móviles, especialmente las que tratan de llevar la tecnología de Trunked Radio a las comunicaciones móviles de banda ancha.
Entre los ponentes del evento estaban directivos de Huawei como Leon He, President of Western Europe Enterprise Business Unit Huawei Technologies Co., o Norman Frisch, Senior Marketing Director of Enterprise Wireless Domain Huawei Technologies, así como representantes de proyectos en marcha donde eLTE es el soporte tecnológico. Por parte de España, se contó con la presencia de José Manuel Antelo, Senior Wireless Solution Manager en Indra, que ya cuenta con proyectos piloto donde eLTE permite ofrecer soluciones de comunicaciones críticas sin renunciar a un ancho de banda adecuado para trabajar con contenidos multimedia. En la intervención de apertura, Leon He dejó clara la intención de Huawei de trabajar en la estandarización dentro de 3GPP de los protocolos de seguridad necesarios para dotar a LTE de las tecnologías apropiadas para su uso en escenarios de comunicaciones críticas. Una declaración de intenciones que se corroboraría a lo largo de todo el evento.
Tuvimos la ocasión de visitar el booth de Huawei en la feria CCW 2015, así como conversar con Norman Frisch, quien apuesta por la estandarización dentro de 3GPP como paso fundamental para conseguir una solución de comunicaciones segura, sin necesidad de desplegar redes propietarias. Los equipos de red en las infraestructuras de comunicaciones móviles desplegadas en las ciudades contarán con la tecnología para ofrecer servicios tanto para usos comerciales como para soluciones de seguridad, transporte, logística o energía en el contexto de las ciudades inteligentes.
La demanda de soluciones de seguridad acordes a los procesos de digitalización se debe afrontar con urgencia
Es un proceso lento, y de momento se prevé que TETRA, TEDS y las soluciones híbridas junto con LTE privado o comercial sigan siendo soluciones válidas y operativas, junto con proyectos basados en eLTE durante una década, año arriba o año abajo. 3GPP trabaja en la actualidad con las revisiones 11, 12 y 13, mientras que muchos de los dispositivos de red desplegados cumplen con la revisión 9 del estándar. 3GPP ha mostrado especial interés por la integración de tecnologías válidas para adoptar soluciones de comunicaciones críticas como parte del estándar de comunicaciones móviles del futuro, pero es un proceso lento con implicaciones en muchos aspectos, tanto tecnológicos como económicos.
De momento, el campo de aplicación natural de eLTE está en proyectos adhoc, tales como redes de metro en ciudades, compañías dentro del sector del oil&gas, infraestructuras energéticas o logística entre otras. Dependiendo del número de usuarios, de la cobertura que se necesite abarcar o los datos que se vayan a manejar, será necesario dimensionar la capacidad de los sistemas de comunicaciones, desde decenas de suscriptores hasta miles. Huawei cuenta incluso con unidades móviles eLTE que, en cuestión de 15 minutos, permiten tener lista una red con varios kilómetros de cobertura para situaciones de emergencia tales como accidentes en localizaciones de difícil acceso o rescates en condiciones extremas.
Comunicaciones críticas y ‘smart cities’
Para articular una ‘smart city’ es necesario contar con una sólida, segura y rápida infraestructura de comunicaciones. De momento, las redes de comunicaciones móviles ofrecen velocidades excelentes (con el permiso de la futura 5G), pero no son sólidas ni seguras. Sí a un nivel comercial, pero no desde la perspectiva de la organización de una ciudad inteligente. Los despliegues de sensores y otras tecnologías como los sistemas de control de iluminación o incluso el tráfico son vulnerables ante situaciones excepcionales, tales como fenómenos naturales o problemas de orden público. Las redes de comunicaciones críticas actuales están dimensionadas para acomodar voz, pero no datos, con lo que no es posible pensar en su adaptación para conectar sensores, ni sistemas SCADA, como los que se usan para la automatización de infraestructuras y servicios en campos como el transporte, la industria o la logística.
Estamos en un momento clave, en el que al fin se ha detectado la necesidad de adoptar soluciones de comunicaciones críticas, tanto para la voz como para los datos, usando tecnologías mucho más resilientes que LTE. Y para hacer frente a esta necesidad hay que coordinar tanto a las empresas que ya ofrecen soluciones tradicionales como a los nuevos jugadores tal que Huawei con eLTE, Alcatel Lucent (ahora Nokia Networks) o Ericsson con sus soluciones híbridas Trunked Radio/LTE. Y sin olvidar a organismos como 3GPP encargados de definir los estándares de comunicaciones.
Objetivo: pasar de una solución propietaria a otra estándar apta para su integración en todos los equipos de comunicaciones
La urgencia es máxima, y los tiempos de desarrollo y toma de decisiones se acortan en tanto que la tecnología acelera sus procesos de innovación. Aun así, expertos como Phil Kidner, CEO of the TCCA, y Tero Pesonen, Chairman of the TCCA Critical Communications Broadband Group, barajan periodos de tiempo de varios años antes de que soluciones como TETRA o TETRAPOL dejen de existir para dejar paso a los nuevos estándares de comunicaciones críticas.
De momento, a la hora de adoptar soluciones para comunicaciones críticas en ciudades o en proyectos puntuales, es necesario tener en cuenta diferentes opciones, lo cual complica un poco más el trabajo de los CIOs, asesores y consultores encargados de apoyar los procesos de toma de decisiones a nivel gubernamental o local en diputaciones o ayuntamientos. Eventos como CCW (Critical Communications World) son un buen punto de referencia para conocer de un modo global el panorama de soluciones para las comunicaciones críticas y cómo conviven las tecnologías tradicionales con las nuevas.
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