ALE: Automatic Link Stablishment

ALE es un método de radio HF adaptativo, como hemos podido ver anteriormente, para establecer comunicaciones sobre enlaces HF de banda lateral (SSB). Utilizando ALE un operador o una señal automática de un ordenador puede comenzar automáticamente una transmisión punto-punto o punto-multipunto.

El equipo ALE puede ser programado para monitorizar una o más frecuencias que forman la red ALE, y determinar qué frecuencia es la mejor para operar en ese determinado momento, en función de la propagación y otros parámetros que se verán a continuación.

Este sistema además ofrece sistemas de protección frente a intrusiones, capaz de reprogramar los equipos de la red mediante OTAR (Over the Air Reprograming).

Las funciones de ALE de establecimiento y gestión del enlace se ejecutan para comunicar de forma confiable información entre dos o más estaciones, utilizando la banda de HF para realizar la comunicación.

La banda de HF

De todas las bandas de frecuencias la banda de HF es la más sensible a los efectos ionosféricos. El sol influye en todas las comunicaciones de radio de alcance más allá del horizonte. Las condiciones varían según los ciclos solares, así como la hora del día, y la estación del año.

En la banda de HF se tiene que tener en cuenta conceptos como la propagación; las ondas de radio en la banda de HF tienen dos mecanismos principales de propagación: la onda terrestre y la onda ionosférica. La onda terrestre se propaga a través de la superficie terrestre y se utiliza principalmente para comunicacione a corta distancia, por en contrario, la onda ionosférica se refracta en la ionosfera y regresa a la Tierra.

Con estos conceptos claros, vamos a profundizar más en el funcionamiento de HF ALE.

Los principios del sistema HF ALE

Para definir un sistema de HF ALE debemos explicarlo mediante un modelo de capas, en las que se muestran todas las partes que intervienen en el proceso de comunicación.

• Capa de Enlace: es la parte responsable de monitorizar el canal de transmisión, de monitorizar el estado de congestión/ocupación del mismo y evaluar el rendimiento del enlace para determinar si la transmisión a través de este canal es confiable.

• Capa de Red: es la responsable del intercambio de datos, de la reconfiguración de la red en el momento de pérdida de confiabilidad del canal.

• Capa de Sistema: es la parte superior del esquema en el que el operador es el responsable de parte de esta capa, donde se evalúa el ambiente operativo, los esquemas de enrutamiento de mensajes, etc.

Quedaría por destacar un nivel inferior a la capa de enlace, que sería el nivel de transmisión que es la capa más automatizada del sistema donde se evalúa de forma automática la tasa de datos, la codificación de errores, potencia y tipo de radiación.

Tasa de Datos: es posible seleccionar de manera automática la tasa de datos a transmitir en función de la capacidad que el canal de enlace pueda soportar (influido por las condiciones ionosféricas del mismo). El sistema intentará “negociar” el máximo bitrate posible que el BER (Bit Error Radio) le permita, si el BER es excesivo se negociará una tasa de transmisión inferior.

Formato de modulación: la elección del formato de modulación es crítico para las comunicaciones de HF, se intenta conseguir el mayor “throughput” posible.

Esquema de codificación: en un canal donde se van a producir errores, la elección del método de detección y corrección de errores es primordial. Una selección de un sistema de codificación adaptativo al medio es la solución ideal para conseguir el mayor ratio de transferencia de datos con el menor error posible y con la mayor capacidad de corrección de errores.

Control de Potencia Adaptativo: El control de la potencia radiada, es primordial para conseguir alcanzar la zona de destino de la información con la potencia adecuada sin perturbar más allá de la zona elegida para la transmisión de la información..

Casos de éxito del Sistema ALE

En 1990, las comunicaciones HF ALE fueron usadas con éxito en un enlace entre el USS Iwo Jima (LPH-2) y la Naval Communications Station en Sicilia (Italia). Esta demostración confirmó el potencial de los sistemas ALE para el establecimiento automático de canales de comunicación en la banda de frecuencias de HF.

Estas y otras demostraciones en años posteriores confirmaron que ALE era un buen sistema para resolver las limitaciones de las comunicaciones en HF, por su característica implícita de selección del mejor canal para la transmisión de información, seleccionando en canal adecuado en un momento dado.

ESquema de comunicación entre dos estaciones ALE

• La estación A genera una llamada a la estación B por un canal de la red ALE
• La estación B se encuentra escaneando el pool de frecuencias asignado para esa red, escucha la llamada y envía una trama de respuesta con la dirección de la estación A. Algo así como un ACK.
• Si la estación A recibe una respuesta de B, determina que ya existe un vínculo entre A-B pero debe hacerle saber a B que está recibiendo bien su señal, por lo que le envía a B un ACK de su respuesta para que B sepa que ya existe un vínculo de comunicación entre ambas.

Como se ha podido observar, este tipo de comprobación responde al patrón de la comunicación a 3 bandas, y verifica que existe un “link” entre ambas y pueden comenzar las comunicaciones de voz o datos.

Llamadas individuales, o de grupo.

Mediante este sistema también se pueden realizar llamadas individuales (a una estación concreta) mandando una trama de datos especial en la que se identifica el ID de la estación con la que se desea establecer contacto. O llamadas de grupo donde la trama de datos especifica el grupo de estaciones que deben responder para establecer un link (un canal para la recepción y transmisión de información).

Cuando los equipos reciben este tipo de trama, detienen su escaneo en los canales asignados para la red y comienzan el proceso de comunicación a tres bandas para determinar que han recibido la trama de datos en la que se les solicita asitencia a la llamada.

Conclusión

El sistema ALE es un sistema robusto para la transmsión de información de forma confiable entre estaciones y muy amplíamente utilizado en el ambiente militar.

ALE está hoy en día todavía en expansión e inmerso en un proceso de mejora, y dado que este artículo no trata de profundizar en aspectos méramente técnicos invitamos al lector a consultar información en la bibliografía expuesta a continuación.

Bibliografía

Gran parte de la información aquí mostrada ha sido extraida del trabajo de fin de carrera de Victor Hugo de Jesús OCAMPO Ingeniero Electrónico (ITBA) Octubre 2005