Gli altipiani delle Montagne Rocciose del Colorado, noto per le viste panoramiche, animali selvatici, vecchie miniere d'oro e sport di ogni genere, stanno attirando nuovi pionieri:ingegneri che lavorano per migliorare le comunicazioni di emergenza.

I primi soccorritori devono affrontare molte sfide di comunicazione, compresa la mancanza di ripetitori cellulari in luoghi disabitati e di apparecchiature incompatibili. Le agenzie di pubblica sicurezza devono trovare modi per condividere la voce, testo, messaggi istantanei, video e dati in modo affidabile durante la risposta agli incendi boschivi e ad altre emergenze.

Ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST), in collaborazione con la Direzione scientifica e tecnologica del Department of Homeland Security (DHS), stanno montando reti di comunicazione mobile in miniatura su camioncini e sistemi aerei senza pilota per misurare la potenza del segnale e la copertura nelle aree montane prive di infrastrutture wireless.

Gli esperimenti del NIST su terreni federali vicino a Gypsum, a poche ore di macchina a ovest di Denver, ha dimostrato che le reti mobili lasciano ancora molto a desiderare. Gli esperimenti iniziali con i sistemi a terra hanno indicato una scarsa copertura in aree con terreni accidentati, colline e valli, ma i sistemi aerei hanno fornito una copertura migliore.

"I risultati finora ottenuti dal sito di prova hanno confermato alcune delle nostre aspettative e hanno identificato diversi problemi di prestazioni che non erano evidenti in laboratorio, ", ha affermato l'ingegnere elettronico Samuel Ray della divisione di ricerca sulle comunicazioni per la sicurezza pubblica del NIST.

"Il terreno rende difficile fornire copertura, soprattutto alle frequenze richieste per i sistemi cellulari, " Ray ha aggiunto. "Le agenzie che rispondono possono anche incontrare aree boschive o ambienti urbani con strutture. Tutti questi fattori influenzano la copertura, aumentando la necessità di elevare la piattaforma di comunicazione."

I ricercatori del NIST studiano "sistemi distribuibili" per aiutare a creare ad hoc, reti interoperabili. I sistemi implementabili sono necessari non solo per le aree rurali, ma anche per altre situazioni in cui la copertura wireless è compromessa o eventi su larga scala causano congestione della rete. Alcuni sistemi dispiegabili sono disponibili in commercio, ma il NIST sta lavorando su tecnologie generiche che potrebbero essere utilizzate da chiunque.

Gli esperimenti del NIST presso il sito Gypsum utilizzano sistemi Long Term Evolution (LTE), gli ultimi standard wireless ampiamente disponibili per i telefoni cellulari. I 5 milioni di addetti alla sicurezza pubblica stimati della nazione hanno tradizionalmente utilizzato walkie-talkie (radio mobili terrestri), ma molti stanno integrando le loro capacità con sistemi LTE, che offrono velocità di trasmissione dati fino a 1, 000 volte superiore.

Il NIST sta misurando le prestazioni dei sistemi dispiegabili nelle Montagne Rocciose da un anno ormai. Il sito del gesso, di proprietà del Bureau of Land Management del Dipartimento degli Interni degli Stati Uniti, è stato scelto in parte perché è un grande altopiano circondato da una boscaglia relativamente piatta, un'ambientazione realistica per un incendio boschivo.

I primi esperimenti del NIST utilizzavano antenne a terra e montate su camion che si estendevano da 2-4 metri (7-14 piedi) dal suolo. L'area di copertura si estendeva a diverse centinaia di piedi dalle antenne; però, quella copertura era molto scarsa, con segnali che cadevano del tutto quando si attraversavano colline o trincee, sottolineando la necessità di mantenere canali "in linea di vista".

Più recentemente, il team del NIST ha utilizzato un sistema aereo senza pilota che trasportava un sistema di rete LTE commerciale di peso inferiore a 2,3 chilogrammi (5 libbre). La piattaforma è rimasta sospesa a 121 metri (400 piedi) dal suolo per 15 minuti alla volta.

La copertura si è estesa più di prima, con segnali che si estendono a circa mezzo miglio dalla piattaforma aerea. Il personale del NIST sta studiando diversi problemi di stabilità e sta cercando modi per ottimizzare le piattaforme di rete mobile per voli più lunghi e antenne più efficaci, secondo Max Maurizio, capo ingegnere per il progetto di misurazione del gesso.

Una possibile soluzione sono i palloni ad elio legati con antenne integrate. Tali sistemi sono già disponibili e potrebbero rimanere in aria per periodi di misurazione più lunghi. Ma l'elevazione del sito di gesso, più di 6, 000 piedi sopra il livello del mare dove l'aria diventa più rarefatta, riduce notevolmente le capacità di sollevamento del pallone, ha detto Ray. I palloni introdurrebbero anche nuovi requisiti per l'addestramento e il funzionamento, e per l'acquisizione, stoccaggio e trasporto di elio.

"Molti fornitori stanno ricercando progetti migliori per le reti di comunicazione aerea; le difficoltà riguardano il peso e la potenza, o un equilibrio tra i due, e ci sono molti vincoli fisici, " Ray ha detto. "Stiamo continuando a discutere le opportunità con i contatti del settore ea cercare soluzioni innovative e tecnologie alternative.

"Nel 2020, prevediamo di introdurre ulteriori opzioni di antenna e funzionalità di rete resilienti nei test sul campo e di continuare a perfezionare il banco di prova. Si tratta di un'area di ricerca lungimirante con un focus sulle tecnologie che sono distanti da quattro a cinque anni dalla disponibilità commerciale, e prevediamo di continuare a lavorare nel sito alcune volte all'anno".