El módulo 4 contiene información sobre algunos de los aspectos técnicos de las telecomunicaciones y las consecuencias operativas resultantes. Los estudiantes adquirirán un conocimiento básico de los elementos técnicos necesarios para seleccionar los medios más apropiados cuando se trata de elaborar planes de preparación; esa información les ayudará asimismo a utilizar de manera idónea los equipos y las redes que puedan tener a disposición en una situación de emergencia. Los estudiantes que tengan alguna formación en física elemental probablemente completarán con gran rapidez el trabajo relativo a este módulo y es posible que lo que más les interese sean los enlaces con la información sobre los aspectos más avanzados de la tecnología de las telecomunicaciones. En el anexo al presente módulo figuran algunas directrices básicas para el funcionamiento de las redes de radiocomunicación privadas.

4.1        ¿Qué se entiende por modos analógico y digital de telecomunicaciones?

En la red del servicio telefónico fijo, una señal vocal se transporta en forma de corriente eléctrica que cambia al ritmo de las ondas de sonido. Esta forma de transmisión se llama transmisión analógica, porque el contenido de información mantiene su forma original (ondas de sonido en el aire) incluso cuando se transporta por otro medio (corriente eléctrica por cables).

La información también se puede presentar en forma digital. Existe un ejemplo de este modo que, de hecho, es más antiguo que el servicio telefónico fijo: el código Morse, que se utilizaba ya en los primeros sistemas telegráficos, convierte letras en señales que consisten en una secuencia de impulsos, y el enlace telegráfico distingue solamente entre "corriente o no corriente". Expresado en términos matemáticos: los números uno y cero representan toda la información.

Los modos digitales tienen la ventaja de ser más adecuados para el tratamiento electrónico de la información, pero requieren la transformación o conversión del contenido en los extremos transmisor y receptor.

La transmisión de texto se realiza casi exclusivamente en modo digital. En muchos casos, como el de los teléfonos celulares, incluso la voz se convierte en señales digitales. Las complicaciones suplementarias que aparecen en los equipos se compensan con creces por la mayor eficacia de la red digital, y porque permite algunas funciones adicionales.

4.2        ¿Y qué se entiende por radiodifusión sonora?

Cuando le preguntaron a Albert Einstein cómo funcionaba la comunicación inalámbrica, respondió lo siguiente: "Vamos a ver, el telégrafo alámbrico es una especie de gato muy pero muy largo. Le tiro de la cola en Nueva York y maúlla en Los Ángeles. ¿Entiende? Pues bueno, la radiocomunicación funciona exactamente de la misma manera: se envían señales aquí y las reciben allá. La única diferencia es que no hay gato".

En realidad, las cosas son un poco más complicadas, pero para entender lo que puede o no hacer el equipo de radiocomunicaciones para asegurar las telecomunicaciones de emergencia es necesario comprender algunos principios básicos.

Las ondas de sonido se propagan como movimientos de las moléculas del aire. Las corrientes eléctricas viajan a través de materiales conductores, como los hilos metálicos. Las ondas de sonido no pueden abandonar la atmósfera ni viajar en el vacío, mientras que las ondas eléctricas, en determinadas circunstancias, pueden abandonar los hilos que transportan una corriente eléctrica. Esto último ocurre únicamente si la corriente cambia muy rápidamente de sentido; ese tipo de corriente se llama corriente alterna. La velocidad del cambio de sentido de la corriente es la llamada frecuencia de una onda radioeléctrica. El equipo que produce esa corriente que cambia tan rápidamente se denomina transmisor, y la antena de transmisión es el hilo de donde parten las ondas radioeléctricas. En el otro extremo de un enlace radioeléctrico, las ondas transmitidas producen una corriente eléctrica muy débil en un hilo similar, que es la antena de recepción. Otro elemento del equipo es el receptor, que amplifica esta corriente y la convierte en una señal, que entonces puede ser procesada.

Por el momento todo funciona bien. En el extremo receptor se obtendrá la información disponible, independientemente de que el transmisor esté o no conectado. Para poder utilizar las ondas radioeléctricas como portadoras de información, es preciso modularlas: debemos influir sobre sus características de tal manera que la información "escrita" en ellas en el extremo transmisor pueda ser "leída" en el extremo receptor. En las telecomunicaciones, las ondas radioeléctricas son como el papel de carta, y la información puede estar en diferentes lenguajes o códigos. La manera más fácil de imponer el mensaje en la onda radioeléctrica consiste en activar y desactivar el transmisor de manera que se transmiten impulsos, un código, cuyo significado es conocido en ambos extremos del enlace. Lo que tenemos ahora es lo que se solía llamar la "telegrafía inalámbrica", y el código Morse es un "lenguaje". [Ilustración 4.1]

Se puede sin embargo ir más allá de este método, variando las características de una onda radioeléctrica, por ejemplo, al ritmo de las ondas de sonido. Es lo que se solía llamar la "telefonía inalámbrica". Mediante la variación de la intensidad o amplitud de la señal radioeléctrica se obtiene la "modulación de amplitud" o AM, modo tan típico de la radiodifusión en ondas decamétricas que el término "AM" se utiliza comúnmente para designar las bandas de ondas cortas, medias y largas que se utilizan para esa transmisión.

La modificación de la frecuencia de una onda radioeléctrica al ritmo de la modulación da lugar a lo que se denomina "modulación de frecuencia" o FM. Todos utilizamos este término para la difusión en ondas métricas, sencillamente porque la modulación de frecuencia es el tipo de modulación que se utiliza más comúnmente para la radiodifusión de alta fidelidad o "Hi‑Fi". La mayoría de los equipos de comunicaciones utilizados en las redes de ondas métricas y decimétricas también utilizan la modulación de frecuencia, y la calidad del sonido es por tanto a menudo mejor que la de las redes de ondas cortas que utilizan la modulación de amplitud o sus derivados. La "banda lateral única" (BLU) es uno de esos modos y se utiliza en la mayoría de los enlaces de comunicaciones vocales por onda corta.

Los modos digitales son también muy eficaces en caso de transmisión por ondas radioeléctricas. Los rápidos cambios entre los dos estados de un enlace, la presencia o ausencia de ondas radioeléctricas o los cambios entre dos características como por ejemplo entre una amplitud o frecuencia alta y baja, son los elementos que utilizan los enlaces radioeléctricos digitales.

La frecuencia de una onda radioeléctrica también se puede expresar por su longitud de onda. Las ondas radioeléctricas se propagan a la velocidad de la luz, y su longitud de onda es la distancia que recorren por unidad de tiempo, dividida por el número de cambios durante el mismo periodo. Las frecuencias se miden en cambios o ciclos por segundo; un cambio por segundo se denomina "un Hertz", en honor al científico alemán Heinrich Hertz que fue el primero que describió las características de las ondas eléctricas. Se utilizan unidades más prácticas cuando se trata de ondas radioeléctricas, con las cuales se produce un número muy importante de ciclos por segundo: del mismo modo que para otras unidades del sistema métrico, el prefijo "kilo" se utiliza para denominar 1 000, y el prefijo "mega" para un millón. Las expresiones Kilohertz (kHz) y Megahertz (MHz) son las unidades utilizadas más comúnmente. [Ilustración 4.2]

La forma de propagación de las ondas radioeléctricas depende de su frecuencia o longitud de onda. Cuanto más elevada es la frecuencia más se aproximan sus características de propagación a las de la luz visible. Las ondas métricas, y más aún las decimétricas, se desplazan en línea recta y son reflejadas únicamente por objetos con características físicas específicas. Los obstáculos como colinas o edificios proyectan una "sombra" que forma una región dentro de la cual no se pueden recibir.

Las ondas en la gama del espectro radioeléctrico de ondas cortas siguen en cierta medida los contornos del terreno. Además, las capas superiores de la atmósfera de la Tierra reflejan esas ondas. El grado de reflexión depende del ángulo en el cual alcanzan las capas reflectoras, pero también de las características físicas de estas últimas. Éstas a su vez cambian según el momento del día, las estaciones y la actividad solar (como las manchas solares). La utilización eficaz del espectro de ondas cortas para las comunicaciones de larga distancia requiere un conocimiento básico de los factores que influyen en la propagación de las ondas radioeléctricas y la pericia de operadores experimentados. En condiciones favorables, las comunicaciones mundiales en ondas cortas son posibles sin más energía que la de una linterna. [Ilustración 4.3]

Incluso las ondas más largas, como las utilizadas por los servicios de radiodifusión en las bandas AM o de "onda media" y de "onda larga", no se reflejan en la atmósfera. La distancia que recorre la "onda terrestre" hasta que su energía es absorbida limita por tanto su alcance. Esta absorción depende una vez más de determinadas condiciones en la atmósfera y durante la noche el alcance de las ondas radioeléctricas más largas por lo general aumenta.

La utilización de una frecuencia diferente para cada enlace radioeléctrico permite que el receptor haga la distinción entre las señales procedentes de diferentes transmisores. El criterio principal para determinar la calidad de un receptor es no sólo su sensibilidad sino también su selectividad. Igualmente importante es la calidad de la antena y en el capítulo siguiente analizaremos ese aspecto.

4.3        Algunas consecuencias en la práctica

En el módulo 3 hemos analizado diferentes sistemas y sus aplicaciones. Con las explicaciones técnicas incluidas en el capítulo anterior podremos comprender mejor las razones por las que se utilizan esos diferentes sistemas para diferentes propósitos.

Un elemento indispensable para todas las radiocomunicaciones son las antenas apropiadas. Como hemos visto anteriormente, los equipos de ondas métricas suelen ser más pequeños y más livianos que los equipos de ondas cortas. Esto se aplica en particular a las antenas. Una antena debe tener dimensiones específicas para poder transmitir o recibir eficazmente ondas de una longitud de onda específica. El tamaño óptimo para una antena vertical es una longitud equivalente a la cuarta parte de una longitud de onda. En el caso de un transceptor de ondas métricas, el cumplimiento de este requisito da como resultado una longitud de 50 cm e incluso menos para las ondas decimétricas. Si se trata de una estación portátil o móvil de ondas cortas, esa antena vertical de un cuarto de longitud de onda puede no ser práctica, porque sus dimensiones físicas se situarían entre 2,5 y 25 metros.

Hay maneras de reducir las dimensiones físicas de una antena, pero ello reduce inevitablemente su eficacia. Las antenas cortas con revestimiento de caucho utilizadas habitualmente para transceptores manuales de ondas métricas son un ejemplo de tal compromiso: el cable de la antena real sigue teniendo de largo un cuarto de longitud de onda pero está enroscado en espiral alrededor de un tramo de varilla o tubo de caucho. Los teléfonos móviles utilizan técnicas similares para acortar la antena incluso hasta el extremo de que cabe dentro del propio teléfono, pero debido al gran número de estaciones de base de telefonía celular la pérdida de eficiencia resultante para esta antena suele ser aceptable. En el caso de un transceptor manual de ondas métricas, una antena recta de longitud total puede resultar menos conveniente, pero en todo caso mejorará notablemente el alcance de la comunicación.

Por otro lado, la utilización de antenas que concentran las ondas radioeléctricas en una misma dirección proporciona una ganancia real como la que se obtiene al aumentar la potencia del transmisor. En lo que se refiere a las longitudes de onda utilizadas en las comunicaciones en ondas métricas, esas antenas directivas no son prácticas para usos portátiles o móviles, pero pueden instalarse en estaciones de base para el tráfico en un sentido específico o con un rotor para cambiar su orientación. Las antenas directivas son igualmente útiles para la transmisión y la recepción, y la forma más conocida entre ellas es la antena común para televisión. La ganancia de antena también se puede obtener concentrando la radiación de la antena en sentido vertical; tales antenas emiten menos energía arriba en el cielo pero la enfocan en un ángulo horizontal manteniendo al mismo tiempo su carácter omnidireccional. Se emplean normalmente en las estaciones base y repetidora en ondas métricas. En frecuencias muy altas se podría utilizar incluso un reflector parabólico; una "parábola" de ese tipo concentra las ondas radioeléctricas de la misma manera que el reflector óptico o espejo concentra la luz en una linterna.

En las ondas cortas se aplican los mismos principios. Una antena que es físicamente más corta que por lo menos un cuarto de una longitud de onda, siempre tendrá menos eficacia que una antena de tamaño completo, y las antenas directivas pueden ampliar considerablemente el alcance de una estación. Entre las antenas de onda corta más eficaces figuran las llamadas antenas de haz, que parecen antenas gigantes de televisión: sus elementos tienen por lo general entre 5 y 20 metros de largo. Una variación especial de este tipo de antenas es la llamada antena log-periódica, que funciona con gran eficacia en una gama muy amplia de frecuencias. Las antenas de onda corta también se pueden fabricar a partir de hilos suspendidos entre mástiles, árboles o edificios.

Dos reglas básicas se aplican a todas las antenas:

Como todas regla tiene excepciones, existen antenas de banda ancha y en ciertos casos, si la antena de onda corta está situada a una altura más baja, ello podría mejorar la comunicación sobre una distancia específica. Sin embargo, las antenas de banda ancha son siempre el resultado de un compromiso entre la facilidad de explotación y el óptimo funcionamiento, y toda desviación del principio "cuanto más alto mejor" debe ser analizada por un técnico experimentado. Las excepciones con respecto a la segunda regla son las antenas utilizadas para la comunicación por satélite: la altura con respecto al suelo no es un factor importante, siempre y cuando en el trayecto hasta el satélite no haya obstáculos como edificios o formaciones topográficas.

En materia de fuentes de energía para los equipos de telecomunicaciones es necesario tener en cuenta consideraciones particulares cuando se prevé utilizar el equipo durante situaciones de emergencia. La infraestructura de la red de alimentación eléctrica en corriente alterna es vulnerable a las repercusiones físicas que puede tener una catástrofe sobre elementos como mástiles, hilos y cables. Los sistemas de seguridad automáticos controlan todas las funciones y, en determinadas circunstancias, interrumpirán también sectores no directamente afectados por la catástrofe. Una notable reducción repentina del consumo ocasionada por perturbaciones o una desconexión de partes de la red puede a su vez provocar una interrupción automática de los generadores, lo cual afectaría también las partes de una red no directamente afectadas por la repercusión del evento.

En todos estos casos, los sistemas de telecomunicación quedarán afectados a menos que tengan acceso a otras fuentes de energía. Las baterías son la alternativa más evidente, pero su capacidad y el tiempo durante el cual pueden suministrar corriente son limitados. La capacidad de una batería se calcula en "amperios‑hora (Ah)", el producto de la corriente disponible y el tiempo durante el cual se puede utilizar. La corriente eléctrica de una batería se mide en "Ah".

Cada uno de los dos tipos fundamentalmente diferentes de baterías tiene sus ventajas y sus desventajas por lo que se refiere al uso en situaciones de emergencia. El tipo conocido normalmente como "pilas de linterna eléctrica" no es recargable. Una reacción química en esas pilas crea una corriente eléctrica solamente hasta que las sustancias entre las que se produce la reacción se hayan agotado. En las baterías recargables, más conocidas como baterías de automóvil pero que también se utilizan para la mayoría de los teléfonos móviles y cuyo nombre más correcto es "acumuladores", el proceso químico es reversible: al usar o descargar un acumulador se invierte el proceso químico de carga sin afectar las sustancias reactivas de manera permanente. Sólo después de un gran número de ciclos de carga y descarga, un acumulador agotará gradualmente su capacidad de almacenar energía.

Las baterías no recargables son muy convenientes para usos muy ocasionales o como repuestos. Normalmente tienen una vida útil de varios años, y por consiguiente se pueden poner en uso inmediatamente. Para usos más frecuentes, como por lo general para las baterías de arranque de los vehículos, sin duda alguna son preferibles los acumuladores. Durante toda su vida útil pueden ser reutilizados miles de veces, siempre y cuando se recarguen con regularidad. Durante periodos de almacenamiento más largos, un acumulador perderá sin embargo lentamente su capacidad salvo si se recarga con regularidad. En caso de que se utilicen únicamente en situaciones de emergencia, los acumuladores necesitarán un mantenimiento periódico.

El tamaño y la capacidad de las baterías no recargables son limitados. Estas últimas sirven únicamente para equipos de telecomunicaciones pequeños, por lo general transceptores portátiles, manuales, de ondas métricas o decimétricas, en el caso de que esos equipos se vayan a utilizar exclusivamente para situaciones de emergencia. Para utilizar el equipo durante más de unas pocas horas, es imprescindible tener a disposición suficientes baterías de recambio. [ejemplo 4.3]

En la mayoría de los casos, también los equipos que necesitan muy poca potencia utilizan acumuladores. Para usos de emergencia, es preciso un mantenimiento periódico y, mediante recarga, pueden satisfacer las necesidades de energía durante largos periodos. Sin recargar, no tienen más utilidad que las baterías en un sentido, no recargables. Por este motivo, pero también debido a la capacidad limitada que tienen incluso los acumuladores muy grandes y pesados, es necesario prever otras fuentes de suministro de energía en caso de emergencia.

Los generadores alimentados por motores a explosión, pueden atender demandas mayores durante periodos más largos. Existen en todos los tamaños, desde generadores pequeños y portátiles que tienen una reserva de energía suficiente para alimentar algunas luces y demás artefactos pequeños, hasta el equipo estacionario que atiende todas las necesidades de consumo de energía de un gran edificio o las necesidades que se plantean en una situación de emergencia. Para seleccionar el tipo de motor es preciso tener en cuenta el suministro de combustible; es más seguro transportar y manipular el combustible diésel que la gasolina y, salvo para los generadores muy pequeños, es preferible optar por motores diésel.

Las fuentes alternativas de energía eléctrica tienen posibles aplicaciones en las telecomunicaciones de emergencia únicamente a largo plazo. La instalación de paneles solares o generadores eólicos requiere conocimientos y personal especializados de los que no se dispone normalmente en una situación de emergencia. Estas fuentes de energía gratuita y renovable son sin embargo una excelente opción para los equipos utilizados en lugares remotos durante un largo periodo. Las estaciones repetidoras en ondas métricas y decimétricas son ejemplos típicos de ello. Sus acumuladores se recargarán periódicamente, siempre que las condiciones meteorológicas lo permitan. Otras alternativas como los generadores pequeños, accionados a mano o a pedal, tienen una potencia muy limitada. Los generadores accionados a mano han encontrado aplicaciones recientes únicamente en la "radio a cuerda", un pequeño transistor receptor de radiodifusión alimentado por un generador equipado con una suerte de reloj de cuerda, y en pequeñas linternas de emergencia. También existe un pequeño generador manual para recargar el acumulador de un teléfono móvil.

Entre las nuevas tecnologías para producir energía figuran las células energéticas, que producen energía eléctrica mediante la combustión del hidrógeno y el oxígeno e incluso los generadores que funcionan mediante procesos nucleares. Cabe esperar que en los próximos años esos sistemas podrán utilizarse en las telecomunicaciones de emergencia. Por el momento son todavía demasiado complejos como para poder instalarlos rápidamente en una situación de emergencia.

4.4        Utilización de los equipos de telecomunicaciones de emergencia

Los aspectos técnicos básicos que se han descrito más arriba deberían sobre todo ayudar a seleccionar los equipos apropiados. Es posible que para el usuario de esos equipos tengan un interés limitado porque todo lo que este último desea son comunicaciones fiables.

El equipo de telecomunicaciones de emergencia debe ser fácil de utilizar. Gracias a los equipos de comunicaciones móviles personales toda persona se convierte en un posible usuario. Por consiguiente la formación, que resulta indispensable, se refiere menos a los aspectos técnicos que a los procedimientos operativos: el conductor de un vehículo no necesita saber mucho acerca de los detalles técnicos de su vehículo pero debe saber cómo funciona y conocer las reglas de la circulación. Es preciso contar con operadores profesionalmente capacitados únicamente para la maquinaria especializada, y un mecánico profesional se encarga de velar por la funcionalidad de un vehículo. El usuario de los equipos de telecomunicaciones de emergencia debe estar capacitado para utilizarlo y conocer las reglas que rigen el tráfico en la red. Sólo los equipos especiales, como las redes de datos o por satélite, requieren los conocimientos técnicos de un operador especializado, y los que se ocupan del mantenimiento de los equipos y la infraestructura de red son los expertos en telecomunicaciones.

[anexo 4.4]

Las reglas del tráfico son útiles únicamente si todo el mundo las aplica de la misma manera. Los ejercicios prácticos permiten a los usuarios asimilar su funcionamiento, con lo cual las comunicaciones pasan a ser una herramienta y no una carga, cuando el operador tiene que realizar una tarea en una situación de emergencia o de catástrofe.

Un sistema de telecomunicaciones de emergencia también será fácil de utilizar si se logra que funcione de la misma manera que los equipos que utilizamos a diario. Una red de datos en ondas métricas, decimétricas y decamétricas (ondas cortas) que utiliza equipos y programas de Internet normalizados permite al usuario aplicar los mismos procedimientos que utiliza corrientemente al conectarse con Internet desde cualquier ordenador personal, en su hogar o en la oficina. [Ilustración 4.4] [Ilustración 4.5]

A continuación, en el módulo número 5, examinaremos las leyes y reglamentos que rigen todas las telecomunicaciones, y sus consecuencias para la aplicación en diferentes situaciones. También examinaremos los temas abordados en los módulos anteriores y trataremos de elaborar unas directrices para poder aplicar en la práctica lo que hemos aprendido.