A comunicação de resposta a emergências deve continuar funcionando quando a infraestrutura comum está congestionada, danificada, indisponível ou incapaz de cobrir a área do incidente. Uma solução confiável não pode depender de uma única rede. Ela deve combinar transmissão de banda larga, despacho de voz de banda estreita, backup via satélite, posicionamento, capacidade de mensagens curtas e sensoriamento por IoT, para que equipes de campo, veículos de comando, postos de comando temporários e centros de comando traseiros permaneçam conectados em condições complexas.

A especificação YJ/T27-2024 para a construção da capacidade de comunicação no comando de emergências fornece uma referência importante para a construção desse tipo de sistema. Ela divide as tecnologias de comunicação de campo em três grupos principais: comunicação de banda larga, comunicação de banda estreita e comunicação IoT. Juntas, essas tecnologias abrangem áudio, vídeo, transmissão de dados, despacho de comando, relato de localização, sensoriamento de equipamentos e comunicação de último recurso.

Padrões ajudam a transformar equipamentos em um sistema

O planejamento de comunicações de emergência não deve se concentrar apenas na compra de terminais ou na implantação de uma única rede. O verdadeiro objetivo é construir um sistema de capacidades que apoie equipes, postos de comando, veículos, aeronaves, unidades móveis e plataformas traseiras. A YJ/T27-2024 fornece aos planejadores de projetos uma estrutura para avaliar equipes de comunicação, meios técnicos, métodos de implantação e requisitos de suporte em campo.

Em projetos práticos, isso significa que os enlaces de banda larga devem suportar o retorno de vídeo e dados, os sistemas de banda estreita devem suportar um despacho de voz estável, os enlaces via satélite devem proteger a comunicação de longa distância e as redes IoT devem coletar informações de sensoriamento de campo. Essas camadas devem trabalhar juntas, em vez de operarem como subsistemas isolados.

Uma solução completa também deve considerar a implantação rápida, o networking auto-organizável, a interoperabilidade entre múltiplos fornecedores, a mobilidade dos terminais, o acesso ao centro de comando e a continuidade do serviço quando o ambiente muda.

Enlaces de banda larga transportam vídeo e dados de alta velocidade

A comunicação de banda larga é usada quando o local de resposta precisa de retorno de vídeo, despacho multimídia, troca de grandes volumes de dados, transmissão de mapas, acesso a terminais móveis e conectividade com a plataforma de comando. Ela é especialmente importante para veículos de comando de campo, locais de resgate, postos de comando temporários, retorno de vídeo de drones e colaboração de equipes móveis.

Uma rede ad hoc de banda larga é adequada para implantação rápida em campo porque é simples de construir, rápida de iniciar e capaz de formar uma rede automaticamente. Ela deve suportar auto-organização e autocura, para que os nós de comunicação possam se adaptar quando veículos, equipes ou pontos de retransmissão se moverem. Em um cenário de linha de visada aberta com antenas omnidirecionais, um enlace de estação base de um único salto deve suportar uma distância de transmissão de pelo menos 100 km, com uma taxa de dados de pelo menos 30 Mbps e potência de transmissão do dispositivo não superior a 10 W.

As principais tecnologias podem incluir OFDM, TDMA, ATPC e métodos de transmissão em mesma frequência resistentes a interferências. A rede deve suportar múltiplas bandas de frequência e topologias flexíveis, incluindo configurações em estrela, cadeia, malha e híbridas. Ela também deve suportar diferentes formas de terminais, como nós portáteis, de mochila, montados em veículos e aerotransportados.

LTE privado e 5G apoiam operações móveis de campo

As redes privadas LTE são úteis quando uma área de comando de campo precisa de cobertura sem fio de banda larga para múltiplos usuários e serviços multimídia. Elas podem fornecer comunicação multimídia em cluster e serviços de dados por pacotes para locais de resgate, zonas de resposta a desastres e áreas de comando temporárias. As aplicações típicas incluem chamadas de áudio e vídeo em campo, despacho de comando, serviços de localização e acesso a terminais móveis.

Uma rede privada LTE prática deve seguir os padrões técnicos baseados em LTE, como os definidos pelas organizações CCSA ou B-TrunC. Ela deve suportar taxas de dados de pico de pelo menos 100 Mbps no downlink e 50 Mbps no uplink, ao mesmo tempo em que fornece baixa latência, ampla cobertura e forte mobilidade em alta velocidade. O suporte a posicionamento e temporização, como BeiDou e GPS, pode melhorar a coordenação da equipe e a sincronização da rede.

O fatiamento de rede 5G oferece outra opção quando a infraestrutura sem fio pública pode ser usada com prioridade e separação lógica. Por meio do escalonamento de prioridade QoS e do fatiamento flexível DNN, o 5G pode suportar acesso seguro para redes de informações de comando de emergência, retorno de voz e vídeo, terminais individuais móveis, dados IoT e serviços de convergência de banda larga e estreita.

Sistemas de micro-ondas reforçam a camada de backhaul

Enlaces de micro-ondas de banda larga são frequentemente usados para construir caminhos de transmissão dedicados de alta capacidade entre nós de campo, postos de comando temporários, pontos de retransmissão e centros traseiros. A transmissão direcional por micro-ondas pode fornecer alta largura de banda, baixa latência e redes flexíveis para operações de resgate em desastres e operações de campo.

Um enlace privado de micro-ondas de banda larga deve suportar uma taxa de transmissão de pelo menos 200 Mbps e uma distância de salto único de pelo menos 5 km. Ele também deve suportar transmissão em cascata com múltiplos saltos. Em condições de sinal equivalentes, a transmissão em cascata deve evitar perda evidente de largura de banda e não deve introduzir atrasos desnecessários. O alinhamento rápido da antena também é importante, porque a implantação de emergência não pode depender de longa preparação de engenharia.

Para terrenos difíceis ou infraestrutura danificada, os enlaces de micro-ondas podem atuar como uma espinha dorsal temporária, conectando vídeo de campo, dados de comando, sistemas de veículos e redes locais de banda larga ao centro de comando.

Enlaces além do horizonte e via satélite protegem a continuidade

Alguns incidentes ocorrem em montanhas remotas, áreas marítimas, grandes zonas de desastre, desertos, florestas ou regiões onde os enlaces de comunicação terrestre não estão disponíveis. Nesses casos, as tecnologias além do horizonte e via satélite tornam-se importantes métodos de backup ou de comunicação primária.

A comunicação por espalhamento de micro-ondas usa o espalhamento troposférico para construir enlaces ponto a ponto de longa distância além da linha de visada. Ela pode ser usada como um método de comunicação resiliente quando caminhos terrestres comuns são difíceis de estabelecer. Um sistema prático deve suportar comunicação ponto a ponto além do horizonte de até 90 km, com taxa de dados de pelo menos 4 Mbps e transmissão transparente IP.

A comunicação por satélite de banda larga de alta vazão pode suportar acesso de banda larga de longa distância entre locais de desastre, postos de comando de campo e centros de comando traseiros. Uma única estação deve suportar pelo menos 6 Mbps no uplink e 40 Mbps no downlink. Ela também deve suportar acesso de terminais dentro da área de cobertura, serviços de rede de comando de emergência, comunicação pública pela Internet e diferentes formas de terminais, como implantação portátil, montada em veículos e aerotransportada.

A comunicação por satélite de feixe largo na banda Ku pode fornecer enlaces ponto a ponto dedicados com cobertura de ampla área. É adequada para coleta de vídeo de canal único, estações móveis de troncalização de emergência e transmissão básica de longa distância quando outros enlaces não estão disponíveis.

O despacho de voz ainda precisa de proteção de banda estreita

Mesmo quando as redes de banda larga estão disponíveis, a comunicação de banda estreita continua sendo essencial para o comando de emergência. O despacho de voz deve ser simples, estável, direto e resiliente. Ele deve suportar a comunicação da equipe quando a largura de banda da banda larga é limitada ou quando as redes de vídeo e dados são interrompidas.

A comunicação troncal de banda estreita usa principalmente a faixa de frequência dedicada a emergências de 370 MHz para construir redes de voz de comando para resgate em desastres e despacho de campo. Um sistema troncal digital deve suportar a tecnologia PDT, modulação 4FSK, rede de transmissão simultânea e múltiplos modos de operação, como modo direto, modo repetidor e modo troncal.

As faixas de frequência de emergência relacionadas incluem 372 MHz a 376 MHz e 382 MHz a 386 MHz. Por meio da tecnologia IP e da comutação de redes, os sistemas troncal de banda estreita também podem se conectar a sistemas PoC públicos, apoiando a convergência entre redes dedicadas de emergência e serviços de comunicação públicos.

Redes de voz autoformáveis estendem a cobertura de campo

Redes ad hoc de banda estreita são usadas para estender enlaces de voz entre equipes, veículos, pontos de retransmissão e postos de comando de campo. Assim como os sistemas ad hoc de banda larga, elas devem suportar implantação simples, rede automática e autocura da rede. No entanto, sua principal tarefa é proteger a voz e os serviços de dados de baixa taxa, em vez de grandes tráfegos multimídia.

Uma rede ad hoc de banda estreita deve suportar pelo menos quatro nós e permitir o encadeamento automático em malha, estrela ou híbrido. Ela deve suportar serviços de voz e dados, permitir que terminais portáteis e veiculares PDT ou DMR acessem a rede e operar na faixa dedicada a emergências de 370 MHz.

Diferentes formas de terminais também são importantes. As opções de implantação em mochila, montada em veículo, aerotransportada e fixa permitem que a mesma camada de comunicação suporte equipes a pé, veículos móveis, retransmissões aéreas e pontos de comando fixos temporários.

Rádio HF e satélite móvel são ferramentas de último recurso

A comunicação HF de emergência usa a reflexão ionosférica para suportar comunicação de banda estreita de longa distância. Ela é adequada para comunicação ponto a ponto quando as redes convencionais estão danificadas ou indisponíveis. Um sistema HF prático deve suportar a faixa de frequência de 3 MHz a 30 MHz, seleção adaptativa de frequência em tempo real e capacidade anti-interferência.

A comunicação por satélite móvel também desempenha um importante papel de backup. Os serviços móveis via satélite podem fornecer comunicação de voz, SMS e dados curtos para equipes de resgate de emergência. Os terminais podem incluir formas portáteis, de ponto de acesso e montadas em veículos, permitindo que o pessoal de campo permaneça conectado mesmo quando a cobertura terrestre não está disponível.

Essas tecnologias podem não transportar serviços de alta largura de banda, mas fornecem forte resiliência. No planejamento de emergências, um enlace de baixa taxa, mas disponível, pode ser mais valioso do que uma rede de alta velocidade inalcançável.

Posicionamento e mensagens curtas apoiam a garantia de comando

A comunicação de comando BeiDou-3 é valiosa em condições extremas porque combina posicionamento, navegação, temporização e comunicação por mensagens curtas. Ela pode apoiar aplicações de comunicação de emergência, resgate por comando, relato de desastres, monitoramento de localização e alerta precoce.

A tecnologia de mensagens curtas BeiDou fornece um caminho de comunicação quando as redes comuns não estão disponíveis. O sistema também oferece cobertura em todas as condições climáticas, ampla área e alta confiabilidade. As formas de terminais podem incluir dispositivos portáteis, equipamentos individuais vestíveis, terminais montados em veículos, terminais aerotransportados e equipamentos embarcados.

Para o comando de resgate, os serviços de posicionamento e mensagens curtas ajudam o centro de comando a saber onde as equipes estão, como os incidentes estão se desenvolvendo e se mensagens críticas foram enviadas quando outras redes falham.

Redes de sensores adicionam consciência de campo

A comunicação IoT é usada para construir redes de sensoriamento de equipamentos e monitoramento ambiental em locais de emergência. Ela pode coletar informações de pessoal, ambientes, veículos, equipamentos de resgate e máquinas de grande porte. Isso ajuda o centro de comando a entender não apenas onde as equipes estão, mas também quais condições elas estão enfrentando.

Tecnologias como LoRa, NB-IoT, ZigBee e Bluetooth podem ser usadas para comunicação sem fio auto-organizável entre dispositivos. Esses métodos são adequados para implantação de baixo consumo, baixo custo e flexível. Eles não são projetados para vídeo de alta largura de banda, mas são eficazes para pequenos pacotes, informações de status, alarmes e dados de sensores.

Os dados IoT úteis podem incluir sinais vitais do pessoal, fatores ambientais de campo, condições de operação dos equipamentos, concentração de gás, temperatura, umidade, nível de água, status da bateria e estado de funcionamento de grandes equipamentos. Quando esses dados são integrados a plataformas de comando, sistemas de vídeo e fluxos de trabalho de despacho, a resposta de emergência se torna mais orientada por dados.

Solução multicamadas recomendada

Uma solução prática de comunicação de emergência deve usar diferentes tecnologias para diferentes tarefas. Os sistemas de banda larga devem transportar vídeo, dados de alta velocidade, terminais móveis e aplicações de comando de campo. Os sistemas de banda estreita devem proteger o despacho de voz e a coordenação da equipe. Os sistemas via satélite e HF devem fornecer comunicação de longa distância e de último recurso. O BeiDou deve apoiar o posicionamento e a garantia de mensagens curtas. As redes IoT devem coletar dados de sensoriamento de campo.

Pontos de planejamento antes da implantação

Antes de implantar um sistema de comunicação de comando de emergência, as equipes do projeto devem primeiro definir o ambiente operacional. Resgate em montanhas, controle de enchentes urbanas, acidentes industriais, resgate em minas, resposta a incêndios florestais, resgate marítimo e socorro a terremotos podem exigir diferentes combinações de tecnologias de banda larga, banda estreita, satélite e IoT.

O plano de comunicação também deve considerar a prioridade do serviço. O despacho de voz deve permanecer disponível mesmo quando o tráfego de vídeo é intenso. Dados críticos de localização e mensagens curtas devem ter caminhos de contingência. Os enlaces de banda larga devem ser otimizados para vídeo e dados, enquanto os enlaces via satélite e HF devem ser reservados para cenários de longa distância ou com infraestrutura danificada.

Finalmente, o sistema deve ser testado como um todo. Cobertura, mobilidade, interconexão, largura de banda, latência, clareza de voz, retorno de vídeo, fornecimento de energia, implantação de terminais, acesso ao centro de comando e comutação entre múltiplas redes devem ser verificados em condições de campo realistas.

Conclusão

A capacidade de comunicação no comando de emergências é construída combinando múltiplos meios técnicos, em vez de depender de uma única rede. Redes ad hoc de banda larga, redes privadas LTE, enlaces de micro-ondas, fatiamento 5G, comunicação via satélite, troncalização de banda estreita, rádio HF, mensagens curtas BeiDou e sensoriamento IoT resolvem cada uma uma parte diferente do problema de comunicação em campo.

Uma solução robusta deve fornecer vídeo e dados de alta velocidade sempre que possível, despacho de voz confiável quando necessário e comunicação de contingência quando as condições se tornam extremas. Ao projetar as camadas de banda larga, banda estreita, satélite, posicionamento e sensoriamento em conjunto, as equipes de emergência podem construir um sistema de comunicação mais resiliente para cenários complexos de resgate e comando.