Os altos planaltos das Montanhas Rochosas do Colorado, conhecido por vistas panorâmicas, animais selvagens, velhas minas de ouro e esportes de todos os tipos, estão atraindo novos pioneiros:engenheiros trabalhando para melhorar as comunicações de emergência.

Os socorristas enfrentam muitos desafios de comunicação, incluindo a falta de torres de celular em locais desabitados e equipamentos incompatíveis. As agências de segurança pública precisam encontrar maneiras de compartilhar voz, texto, mensagens instantâneas, vídeo e dados de forma confiável ao responder a incêndios florestais e outras emergências.

Pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), em colaboração com a Diretoria de Ciência e Tecnologia do Departamento de Segurança Interna (DHS), estão montando redes de comunicações móveis em miniatura em picapes e sistemas aéreos não tripulados para medir a intensidade do sinal e a cobertura em áreas montanhosas sem infraestrutura sem fio.

Os experimentos do NIST em terras federais perto de Gypsum, algumas horas de carro a oeste de Denver, mostrou que as redes móveis ainda deixam muito a desejar. Experimentos iniciais com sistemas baseados em solo indicaram cobertura pobre em áreas com terreno acidentado - colinas e vales - mas os sistemas aerotransportados forneceram uma cobertura melhor.

"Os resultados até agora do local de teste confirmaram algumas de nossas expectativas e identificaram vários problemas de desempenho que não eram evidentes no laboratório, "disse o engenheiro eletrônico Samuel Ray, da Divisão de Pesquisa de Comunicações de Segurança Pública do NIST.

"O terreno torna difícil fornecer cobertura, especialmente nas frequências necessárias para sistemas celulares, "Ray acrescentou." As agências de resposta também podem encontrar áreas florestadas ou ambientes urbanos com estruturas. Todos esses fatores afetam a cobertura, aumentando a necessidade de elevar a plataforma de comunicações. "

Os pesquisadores do NIST estudam "sistemas implantáveis" para ajudar a criar ad hoc, redes interoperáveis. Os sistemas implantáveis ​​são necessários não apenas para áreas rurais, mas também para outras situações onde a cobertura sem fio está comprometida ou eventos de grande escala causam congestionamento de rede. Alguns sistemas implantáveis ​​estão disponíveis comercialmente, mas o NIST está trabalhando em tecnologias genéricas que podem ser usadas por qualquer pessoa.

Os experimentos NIST no site Gypsum usam sistemas Long Term Evolution (LTE), os mais recentes padrões sem fio amplamente disponíveis para telefones celulares. Estima-se que 5 milhões de funcionários de segurança pública do país usam tradicionalmente walkie-talkies (rádio móvel terrestre), mas muitos estão complementando seus recursos com sistemas LTE, que oferecem taxas de transmissão de dados de até 1, 000 vezes maior.

O NIST vem medindo o desempenho dos sistemas implantáveis ​​nas Montanhas Rochosas há um ano. O site Gypsum, de propriedade do Departamento de Administração de Terras do Departamento do Interior dos Estados Unidos, foi escolhido em parte porque é um grande planalto cercado por mata nativa relativamente plana, um cenário realista para um incêndio florestal.

Os primeiros experimentos do NIST usaram mastros de antena terrestres e montados em caminhões que se estendiam de 2 a 4 metros (7 a 14 pés) acima do solo. A área de cobertura se estendia por várias centenas de metros das antenas; Contudo, essa cobertura era muito pobre, com sinais que caíam totalmente ao cruzar colinas ou trincheiras, apontando para a necessidade de manter canais de "linha de visão".

Mais recentemente, a equipe do NIST usou um sistema aéreo não tripulado carregando um sistema de rede LTE comercial pesando menos de 2,3 kg (5 libras). A plataforma pairou 121 metros (400 pés) acima do solo por 15 minutos de cada vez.

A cobertura se estendeu mais longe do que antes, com sinais que se estendem por cerca de meia milha da plataforma aérea. A equipe do NIST está estudando vários problemas de estabilidade e procurando maneiras de otimizar as plataformas de rede móvel para voos mais longos e antenas mais eficazes, de acordo com Max Maurice, engenheiro chefe do projeto de medição de gesso.

Uma solução possível são balões de hélio amarrados com antenas integradas. Esses sistemas já estão disponíveis e podem permanecer no ar por períodos mais longos de medição. Mas a elevação do local de gesso, mais de 6, 000 pés acima do nível do mar, onde o ar se torna mais rarefeito, reduz muito as capacidades de levantamento de balão, Disse Ray. Os balões também introduziriam novos requisitos para treinamento e operação, e para aquisição, armazenamento e transporte de hélio.

"Muitos fornecedores estão pesquisando projetos melhores para redes de comunicações aéreas; as dificuldades estão em torno do peso e da potência, ou um equilíbrio entre os dois, e existem muitas restrições físicas, "Disse Ray." Continuamos a discutir oportunidades com os contatos da indústria e a procurar soluções inovadoras e tecnologias alternativas.

“Em 2020, esperamos introduzir opções adicionais de antena e recursos de rede resiliente em testes de campo e continuar a refinar a base de teste. Esta é uma área de pesquisa voltada para o futuro com foco em tecnologias que estão quatro a cinco anos longe da disponibilidade comercial, e esperamos continuar trabalhando no local algumas vezes por ano. "