El establecimiento automático de enlace , comúnmente conocido como ALE , es el estándar mundial de facto para iniciar y mantener digitalmente comunicaciones de radio HF . [1] ALE es una característica de un sistema transceptor de radio de comunicaciones HF que permite a la estación de radio hacer contacto o iniciar un circuito entre ella y otra estación o red de estaciones de radio HF. El propósito es proporcionar un método rápido y confiable para llamar y conectarse durante la propagación ionosférica de HF en constante cambio, la interferencia de recepción y el uso del espectro compartido de canales de HF ocupados o congestionados.
Una radio ALE independiente combina un transceptor de radio HF SSB con un microprocesador interno y un módem MFSK . Está programado con una dirección ALE única , similar a un número de teléfono (o en generaciones más nuevas, un nombre de usuario). Cuando no está en contacto activo con otra estación, el transceptor HF SSB escanea constantemente una lista de frecuencias HF llamadas canales , escuchando cualquier señal ALE transmitida por otras estaciones de radio. Decodifica llamadas y sondeos enviados por otras estaciones y utiliza la tasa de error de bits para almacenar una puntuación de calidad para esa frecuencia y dirección del remitente.
Para llegar a una estación específica, la persona que llama ingresa la dirección ALE. En muchas radios ALE esto es similar a marcar un número de teléfono. El controlador ALE selecciona el mejor canal inactivo disponible para esa dirección de destino. Después de confirmar que el canal está inactivo, envía una breve señal de llamada selectiva que identifica al destinatario previsto. Cuando la estación de escaneo distante detecta actividad ALE, detiene el escaneo y permanece en ese canal hasta que pueda confirmar si la llamada es para ese canal o no. Los controladores ALE de las dos estaciones se conectan automáticamente para confirmar que se ha establecido un enlace de calidad suficiente y luego notifican a los operadores que el enlace está activo. Si el destinatario no responde o el protocolo de enlace falla, el nodo ALE de origen generalmente selecciona otra frecuencia al azar o haciendo una suposición de diversa sofisticación.
Tras la vinculación exitosa, la estación receptora generalmente emite una alarma audible y muestra una alerta visual al operador, indicando así la llamada entrante. También indica el indicativo de llamada u otra información de identificación de la estación vinculada, similar al identificador de llamadas . Luego, el operador activa el silencio de la radio y responde la llamada, luego puede hablar en una conversación normal o negociar un enlace de datos mediante voz o el formato de mensaje de texto corto integrado ALE. Alternativamente, los datos digitales se pueden intercambiar a través de un módem incorporado o externo (como un módem de tonos serie STANAG 5066 o MIL-STD-188-110B ) según las necesidades y la disponibilidad. La función de mensajería de texto incorporada de ALE se puede utilizar para transferir mensajes de texto cortos como un "cable de pedido" para permitir a los operadores coordinar equipos externos como conexiones telefónicas o enlaces digitales no integrados, o para mensajes tácticos cortos. [2] [3]
Un sistema de radio ALE permite la conexión para conversaciones de voz, alertas, intercambio de datos, mensajes de texto, mensajería instantánea, correo electrónico, transferencia de archivos, imágenes, seguimiento de posición geográfica o telemetría. Cuando un operador de radio inicia una llamada, el proceso normalmente demora unos minutos hasta que el ALE elija una frecuencia HF que sea óptima para ambos lados del enlace de comunicación. Señala a los operadores de forma audible y visual en ambos extremos, para que puedan comenzar a comunicarse entre sí de inmediato. A este respecto, se elimina la antigua necesidad en la radio HF de realizar llamadas repetitivas en horarios predeterminados o la tediosa monitorización estática. Es útil como herramienta para encontrar canales óptimos para comunicarse entre estaciones en tiempo real. En las comunicaciones modernas de HF, ALE ha reemplazado en gran medida a los gráficos de predicción de HF, las balizas de propagación, las sirenas chirriantes, el software de predicción de propagación y las conjeturas fundamentadas de los operadores de radio tradicionales. ALE se utiliza más comúnmente para conectar operadores para contactos de voz en SSB ( modulación de banda lateral única ), conectividad a Internet HF para correo electrónico, mensajes de texto telefónicos SMS , chat en tiempo real a través de texto HF, informes de posición geográfica y transferencia de archivos. Se puede utilizar el Protocolo de Internet de alta frecuencia o HFIP con ALE para acceder a Internet a través de HF.
La esencia de las técnicas ALE es el uso de selección automática de canales, escaneo de receptores, llamadas selectivas , protocolo de enlace y módems de ráfaga robustos. [4] Un nodo ALE decodifica todas las señales ALE recibidas que se escuchan en los canales que monitorea. Utiliza el hecho de que todos los mensajes ALE utilizan redundancia de corrección de errores directa (FEC). Al observar cuánta corrección de errores se produjo en cada mensaje recibido y decodificado, un nodo ALE puede detectar la "calidad" del camino entre la estación emisora y él mismo. Esta información se combina con la dirección ALE del nodo emisor y el canal en el que se recibió el mensaje, y se almacena en la memoria de Análisis de calidad del enlace (LQA) del nodo. [3] Cuando se inicia una llamada, se busca en la tabla de búsqueda LQA coincidencias que involucren la dirección ALE de destino y se utiliza el mejor canal histórico para llamar a la estación de destino. Esto reduce la probabilidad de que la llamada deba repetirse en frecuencias alternativas. Una vez que la estación objetivo haya escuchado la llamada y respondido, una campana u otro dispositivo de señalización notificará a ambos operadores que se ha establecido un enlace. En este punto, los operadores pueden coordinar comunicaciones adicionales a través de mensajes de texto, voz u otros medios. Si se desea una mayor comunicación digital, puede realizarse a través de módems de datos externos o mediante módems opcionales integrados en el terminal ALE.
Este uso inusual de la redundancia FEC es la principal innovación que diferencia a ALE de los sistemas de llamadas selectivas anteriores que decodificaban una llamada o no lograban decodificarla debido a ruido o interferencia. Un resultado binario de "suficientemente bueno" o no daba forma de elegir automáticamente entre dos canales, los cuales actualmente son lo suficientemente buenos para comunicaciones mínimas. La puntuación basada en redundancia inherente a ALE permite seleccionar el "mejor" canal disponible y (en nodos ALE más avanzados) utilizar todo el tráfico decodificado durante una ventana de tiempo para clasificar los canales en una lista de probabilidad de contacto decreciente, reduciendo significativamente interferencia cocanal a otros usuarios, además de reducir drásticamente el tiempo necesario para vincularse exitosamente con el nodo objetivo.
Las técnicas utilizadas en el estándar ALE incluyen señalización automática , identificación automática de estaciones ( sondeo ), sondeo , almacenamiento y reenvío de mensajes , protección de enlaces y antispoofing para evitar la denegación hostil de servicio al finalizar el proceso de escaneo de canales. Las funciones ALE opcionales incluyen sondeo y el intercambio de comandos y mensajes de orderwire . El mensaje de orden, conocido como AMD (Visualización automática de mensajes), es el método de transferencia de texto de ALE más utilizado y el único método universal que todos los controladores ALE tienen en común para mostrar texto. [5] Es común que los proveedores ofrezcan extensiones a AMD para diversas características no estándar, aunque la dependencia de estas extensiones socava la interoperabilidad. Como en todos los escenarios de interoperabilidad, se debe tener cuidado de determinar si esto es aceptable antes de utilizar dichas extensiones.
ALE evolucionó a partir de una antigua tecnología de llamadas selectivas por radio HF . Combinó conceptos existentes de llamadas selectivas de escaneo de canales con microprocesadores (que permiten la decodificación FEC y decisiones de puntuación de calidad), transmisiones en ráfagas (minimizando la interferencia cocanal) y transpondedor (que permiten la operación desatendida y la señalización de llamadas entrantes). Los primeros sistemas ALE fueron desarrollados a finales de los años 1970 y principios de los 1980 por varios fabricantes de radio. [6] Las primeras unidades de controlador de la familia ALE eran controladores externos montados en bastidor conectados para controlar radios militares y rara vez eran interoperables entre proveedores.
Diferentes fabricantes utilizaron varios métodos y protocolos de señalización digital patentados en ALE de primera generación, lo que generó incompatibilidad. [3] Más tarde, un esfuerzo cooperativo entre los fabricantes y el gobierno de EE. UU. dio como resultado una segunda generación de ALE que incluía las características de los sistemas de primera generación, al tiempo que mejoraba el rendimiento. El estándar del sistema ALE 2G de segunda generación en 1986, MIL-STD-188-141A, [5] fue adoptado en FED-STD-1045 [7] para entidades federales de EE. UU. En la década de 1980, el ejército y otras entidades del gobierno de EE. UU. comenzaron a instalar las primeras unidades ALE, utilizando productos de control ALE fabricados principalmente por empresas estadounidenses. La aplicación principal durante los primeros 10 años de uso de ALE fueron los sistemas de radio gubernamentales y militares, y la base limitada de clientes combinada con la necesidad de cumplir con los estándares MILSPEC mantuvo los precios extremadamente altos. Con el tiempo, la demanda de capacidades ALE se extendió y, a finales de la década de 1990, la mayoría de las nuevas radios HF gubernamentales compradas estaban diseñadas para cumplir al menos con el estándar mínimo de interoperabilidad ALE , lo que las hacía elegibles para su uso con equipos de nodo ALE estándar. Las radios que implementan al menos una funcionalidad mínima de nodo ALE como una opción interna de la radio se volvieron más comunes y significativamente más asequibles. A medida que otros gobiernos de todo el mundo adoptaron los estándares, más fabricantes produjeron radios HF a precios competitivos para satisfacer esta demanda. La necesidad de interoperar con organizaciones gubernamentales impulsó a muchas organizaciones no gubernamentales (ONG) a adoptar al menos parcialmente los estándares ALE para la comunicación. A medida que se difundió la experiencia no militar y los precios bajaron, otras entidades civiles comenzaron a utilizar 2G ALE. Para el año 2000, había suficientes organizaciones civiles y gubernamentales en todo el mundo que utilizaban ALE que se convirtió en un estándar de interoperabilidad de HF de facto para situaciones en las que a priori es posible la coordinación de canales y direcciones.
A finales de la década de 1990, se incluyó en MIL-STD-188-141B una tercera generación 3G ALE con capacidad y rendimiento significativamente mejorados, [5] que conservaba la compatibilidad con versiones anteriores con 2G ALE, y se adoptó en NATO STANAG 4538. Civiles y no gubernamentales Las tasas de adopción son mucho más bajas que las de 2G ALE debido al costo extremo en comparación con el equipo 2G sobrante o de nivel básico, así como al sistema significativamente mayor y la complejidad de planificación necesaria para obtener los beneficios inherentes a la especificación 3G. Para muchos ejércitos, cuyas necesidades de capacidad intraorganizacional maximizada siempre sobrecargan los sistemas existentes, el costo adicional y la complejidad de 3G son menos problemáticos.
ALE permite una comunicación rápida y no programada y el paso de mensajes sin necesidad de centros de mensajes complejos, múltiples radios y antenas u operadores altamente capacitados. Con la eliminación de estas posibles fuentes de falla, el proceso de comunicación táctica se vuelve mucho más sólido y confiable. Los efectos se extienden más allá de la mera multiplicación de la fuerza de los métodos de comunicación existentes; Las unidades como los helicópteros, cuando están equipadas con radios ALE, ahora pueden comunicarse de manera confiable en situaciones en las que la tripulación está demasiado ocupada para operar una radio tradicional sin línea de visión . [8] Esta capacidad de permitir la comunicación táctica en condiciones donde los operadores y el hardware dedicados y capacitados son inapropiados a menudo se considera la verdadera mejora que ofrece ALE.
ALE es un camino crítico hacia una mayor interoperabilidad entre organizaciones. Al permitir que una estación participe casi simultáneamente en muchas redes HF diferentes, ALE permite el paso y monitoreo conveniente de mensajes entre organizaciones sin requerir equipos y operadores separados y dedicados para cada organización asociada. Esto reduce drásticamente las consideraciones de personal y equipo, al tiempo que permite que pequeñas estaciones móviles o portátiles participen en múltiples redes y subredes. El resultado es una mayor resiliencia, una menor fragilidad, una mayor capacidad para comunicar información de manera efectiva y la capacidad de agregar o reemplazar rápidamente puntos de comunicación según lo requiera la situación.
Cuando se combina con técnicas de Skywave de incidencia casi vertical (NVIS) y suficientes canales distribuidos en todo el espectro, un nodo ALE puede proporcionar más del 95% de éxito en la vinculación en la primera llamada, casi a la par con los sistemas SATCOM . Esto es significativamente más confiable que la infraestructura de telefonía celular durante desastres o guerras, pero en sí misma es inmune a tales consideraciones.
Los estándares globales para ALE se basan en los MIL-STD 188-141A [5] y FED-1045 [7] originales de EE. UU. , conocidos como ALE de segunda generación (2G). 2G ALE utiliza un escaneo de canales no sincronizado y tarda de varios segundos a medio minuto en escanear repetidamente una lista completa de canales en busca de llamadas. Por lo tanto, se requiere una duración suficiente de tiempo de transmisión para que las llamadas se conecten o enlacen con otra estación que no esté sincronizada con su señal de llamada. La gran mayoría de los sistemas ALE que se utilizan en el mundo en la actualidad son ALE 2G.
La forma de onda de señal 2G ALE más común está diseñada para ser compatible con transceptores de canal de voz de banda estrecha SSB estándar de 3 kHz. El método de modulación es 8ary Frequency Shift Keying o 8FSK, también llamado a veces Multi Frequency Shift Keying MFSK , con ocho tonos ortogonales entre 750 y 2500 Hz. [5] Cada tono tiene una duración de 8 ms, lo que da como resultado una velocidad de símbolo transmitida por aire de 125 baudios o 125 símbolos por segundo, con una velocidad de datos sin procesar de 375 bits por segundo. Los datos ALE están formateados en tramas de 24 bits, que constan de un preámbulo de 3 bits seguido de tres caracteres ASCII, cada uno de siete bits de longitud. La señal recibida generalmente se decodifica utilizando técnicas de procesamiento de señales digitales que son capaces de recuperar la señal 8FSK con una relación señal-ruido de decibelios negativa (es decir, la señal puede recuperarse incluso cuando está por debajo del nivel de ruido). Las capas inalámbricas del protocolo implican el uso de corrección de errores directa , redundancia y transpondedor de protocolo de enlace similares a los utilizados en las técnicas ARQ . [9]
Los estándares más nuevos de ALE, llamados 3.ª generación o 3G ALE, utilizan una sincronización horaria precisa (a través de un protocolo de sincronización horaria definido, así como la opción de relojes bloqueados por GPS ) para lograr una vinculación más rápida y confiable. Mediante la sincronización, el tiempo de llamada para lograr un enlace se puede reducir a menos de 10 segundos. La señal del módem 3G ALE también proporciona mayor robustez y puede funcionar en condiciones de canal menos favorables que 2G ALE. [10] Los grupos de permanencia, los indicativos limitados y las transmisiones en ráfagas más cortas permiten intervalos de escaneo más rápidos. Todas las estaciones en el mismo grupo escanean y reciben cada canal exactamente en la misma ventana de tiempo. Aunque 3G ALE es más confiable y ha mejorado significativamente la eficiencia del tiempo de canal, la existencia de una gran base instalada de sistemas de radio 2G ALE y la amplia disponibilidad de equipos de precio moderado (a menudo excedentes militares) han convertido a 2G en el estándar básico para la interoperabilidad global. .
La interoperabilidad es una cuestión crítica para las distintas entidades que utilizan las radiocomunicaciones para satisfacer las necesidades de las organizaciones. En gran parte debido a la ubicuidad de 2G ALE, se convirtió en el método principal para proporcionar interoperabilidad en HF entre entidades gubernamentales y no gubernamentales de socorro en casos de desastre y comunicaciones de emergencia, y radioaficionados voluntarios. Dado que las técnicas digitales se emplean cada vez más en los equipos de comunicaciones, se necesitaba un estándar universal de llamadas digitales y ALE llenó el vacío. Casi todos los principales fabricantes de radios HF del mundo fabrican radios ALE según el estándar 2G para satisfacer la gran demanda de que las nuevas instalaciones de sistemas de radio HF cumplan con este protocolo estándar. Entidades dispares que históricamente utilizaban métodos de radio incompatibles pudieron llamarse y conversar entre sí utilizando la plataforma 2G ALE común . Algunos fabricantes y organizaciones [11] han utilizado la característica AMD de ALE para ampliar el rendimiento y la conectividad. [12] En algunos casos, esto ha tenido éxito y, en otros casos, el uso de preámbulos propietarios o comandos integrados ha dado lugar a problemas de interoperabilidad.
ALE sirve como un método conveniente de comunicación más allá de la línea de visión. ALE, desarrollado originalmente para cumplir con los requisitos militares, es útil para muchas organizaciones que administran unidades ubicadas en lugares muy alejados. El Servicio de Inmigración y Control de Aduanas de los Estados Unidos y la Guardia Costera de los Estados Unidos son dos miembros de la Red de Ejecución de Aduanas sobre el Horizonte (COTHEN), una red ALE MIL-STD 188-141A. [13] Todas las fuerzas armadas estadounidenses operan múltiples redes similares. De manera similar, los oyentes de servicios públicos de onda corta han documentado listas de frecuencias y distintivos de llamada para unidades militares y de guardia de muchas naciones, así como redes operadas por compañías de exploración y producción de petróleo y servicios públicos en muchos países.
Los sistemas de comunicación por radio ALE para redes de área regional HF y comunicaciones de interoperabilidad HF están en servicio entre agencias de emergencia y ayuda en casos de desastre, así como fuerzas militares y de guardia. Agencias y organizaciones de respuesta extraordinarias utilizan ALE para responder a situaciones en el mundo donde las comunicaciones convencionales pueden haber sido sobrecargadas o dañadas temporalmente. En muchos casos, se utiliza como canal alternativo para las organizaciones que pueden tener que responder a situaciones o escenarios que involucran la pérdida de las comunicaciones convencionales. Terremotos, tormentas, erupciones volcánicas y fallas en la infraestructura eléctrica o de comunicaciones son situaciones típicas en las que las organizaciones pueden considerar necesario el ALE para las operaciones. Las redes ALE son comunes entre organizaciones involucradas en respuesta a situaciones extraordinarias tales como: desastres naturales y provocados por el hombre, fallas en el transporte, energía o redes de telecomunicaciones, guerra, operaciones de mantenimiento de la paz u operaciones de estabilidad. Las organizaciones conocidas por utilizar ALE para la gestión de emergencias , socorro en casos de desastre, comunicaciones ordinarias o respuesta a situaciones extraordinarias incluyen: Cruz Roja , FEMA , Equipos de asistencia médica para desastres , OTAN , Oficina Federal de Investigaciones , Naciones Unidas , AT&T , Patrulla Aérea Civil , SHARES, Estado de Agencia de Manejo de Emergencias de California (CalEMA), Oficinas de Servicios de Emergencia o Agencias de Manejo de Emergencias de otros estados de EE. UU. y Servicio de Emergencia de Radioaficionados (ARES). [11]
La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), en respuesta a la necesidad de interoperación en la respuesta internacional a desastres impulsada en gran medida por la ayuda humanitaria, incluyó a ALE en sus recomendaciones de Telecomunicaciones para el Socorro en Desastres . [4] La creciente necesidad de conectividad instantánea para las comunicaciones logísticas y tácticas de respuesta a desastres, como el terremoto y tsunami del Océano Índico de 2004, llevó a la UIT a tomar medidas para alentar a los países de todo el mundo a flexibilizar las restricciones a dichas comunicaciones y al tránsito fronterizo de equipos durante desastres catastróficos. . Las Conferencias Globales de Comunicaciones de Emergencia de Radioaficionados de IARU (GAREC) y las Pruebas de Emergencia Simuladas Globales de IARU han incluido ALE. [14]
Los radioaficionados comenzaron a operar ALE esporádicamente de forma limitada entre principios y mediados de la década de 1990, [3] con radios ALE comerciales y controladores ALE. En 2000, estuvo disponible el primer controlador ALE de software ampliamente disponible para computadora personal, PCALE , y los radioaficionados comenzaron a configurar estaciones basadas en él. En 2001, comenzaron las primeras redes ALE globales organizadas y coordinadas para la radioafición internacional. En agosto de 2005, los radioaficionados que apoyaban las comunicaciones en los refugios de emergencia de la Cruz Roja utilizaron ALE para las operaciones de socorro en casos de desastre durante el desastre del huracán Katrina . [11] Después del evento, los radioaficionados desarrollaron redes ALE de ayuda para emergencias y desastres más permanentes, incluida la conectividad a Internet, con un enfoque en la interoperación entre organizaciones. El sistema de establecimiento de enlace automático HFLink de radioaficionados Archivado el 22 de febrero de 2007 en Wayback Machine utiliza un protocolo de red abierta para permitir que todos los operadores de radioaficionados y las redes de radioaficionados de todo el mundo participen en ALE y compartan los mismos canales ALE de forma legal e interoperable. Los radioaficionados pueden utilizarlo para llamarse entre sí para comunicaciones de voz o datos. [2]
Los radioaficionados suelen proporcionar comunicaciones locales, regionales, nacionales e internacionales de emergencia y socorro en casos de desastre. [14] La necesidad de interoperabilidad en HF llevó a la adopción de redes abiertas de radioaficionados con establecimiento automático de enlaces ALE Archivado el 22 de febrero de 2007 en Wayback Machine . La radioafición adaptó las técnicas 2G ALE, utilizando los denominadores comunes del protocolo 2G ALE, con un subconjunto limitado de características que se encuentran en la mayoría de las radios y controladores ALE. Cada estación ALE de radioaficionado utiliza el distintivo de llamada del operador como dirección , también conocida como dirección ALE, en el controlador de radio ALE. [2] La técnica del mínimo común denominador permite utilizar radios o software ALE de cualquier fabricante para comunicaciones y redes de interoperabilidad HF. Conocido como ALE Ham-Friendly, el estándar ALE de radioaficionados se utiliza para establecer comunicaciones de radio , mediante una combinación de ALE activo en frecuencias de datos automáticas reconocidas internacionalmente y escaneo ALE pasivo en canales de voz. En esta técnica, las frecuencias ALE activas incluyen una identificación de estación educada periódica pseudoaleatoria , mientras que las frecuencias ALE pasivas se escanean silenciosamente para realizar llamadas selectivas. Los sistemas ALE incluyen Escuchar antes de transmitir como función estándar y, en la mayoría de los casos, esta característica proporciona una mejor detección de señales de voz y datos de canales ocupados que el oído humano. La técnica Ham-Friendly ALE también se conoce como 2.5G ALE, porque mantiene la compatibilidad con 2G ALE mientras emplea algunas de las funciones de administración de canales adaptativos de 3G ALE, pero sin la sincronización horaria GPS precisa de 3G ALE.
Las redes ALE de reserva activa están en funcionamiento constante las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año para comunicaciones internacionales de emergencia y ayuda en casos de desastre . La red global de alta frecuencia ALE de Ham Radio Archivado el 9 de mayo de 2008 en Wayback Machine , que comenzó a funcionar en junio de 2007, es la red ALE intencionalmente abierta más grande del mundo . Es una red abierta y gratuita compuesta por voluntarios y utilizada por radioaficionados que apoyan a organizaciones de ayuda en casos de desastre. [14]
Los canales de alta frecuencia ALE de radioaficionados internacionales están coordinados en frecuencia con todas las regiones de la Unión Internacional de Radioaficionados (entidad IARU de la UIT), [11] para uso internacional, regional, nacional y local en el Servicio de Radioaficionados. Todos los canales de radioaficionados ALE utilizan el estándar de banda lateral superior "USB" . Se aplican diferentes reglas, regulaciones y planes de banda de la región y el país de operación local para el uso de varios canales. Es posible que algunos canales no estén disponibles en todos los países. Los canales primarios o globales son comunes a la mayoría de los países y regiones. [15]
Esta lista está actualizada en febrero de 2020. Consulte HFLINK Archivado el 21 de abril de 2008 en Wayback Machine para obtener más información sobre el establecimiento de enlace automático ALE del servicio de radioaficionados. [14]
Notas de la tabla de frecuencias: Las frecuencias de los canales ALE de establecimiento automático de enlaces en el Servicio de Radioaficionados están coordinadas internacionalmente con canales Selcall de llamada selectiva para fines de interoperabilidad. Net es la dirección de red ALE o el nombre de red Selcall.
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)