¿Cómo evitan las aeronaves que realizan transmisiones de HF pisar a otros usuarios de HF?

El espacio aéreo oceánico se divide en MWARA , Major World Air Route Areas. Cada una de estas áreas define un conjunto de frecuencias HF que se utilizan para las comunicaciones aeroterrestres. Dentro de cada área, la frecuencia utilizada por las aeronaves en un momento dado suele estar predeterminada por la hora del día en función de las características de propagación de las frecuencias dadas (y se publica en un horario). Por ejemplo, esta página enumera las horas de operación para algunas áreas: Perfil y frecuencias MWARA del Atlántico Norte (NAT) .

Por lo general, una estación terrestre monitoreará todas sus frecuencias MWARA simultáneamente. (Esto es al menos cierto para el área del Pacífico Sur, con la que estoy familiarizado). Entonces, si un avión intenta llegar a una estación terrestre y no puede, entonces podría intentar con una frecuencia diferente, o simplemente intentarlo más tarde. Las frecuencias distintas a las asignadas por MWARA no son monitoreadas.

Las estaciones terrestres utilizan equipos que no pueden sintonizar una frecuencia diferente a las asignadas (pe cinco en el caso del área SP). Estoy menos familiarizado con el equipo HF instalado en la aeronave, pero dado que hay una lista fija de frecuencias publicadas en todo el mundo (unas pocas docenas), la frecuencia puede seleccionarse de una lista predefinida.

Ya tenemos una respuesta muy agradable y concisa a la pregunta publicada, pero la larga exposición en el texto de la pregunta muestra algunos puntos sobre el uso de la radio MF/HF en general que no están claros, así que permítanme comenzar con este muro de texto:

Término HF en sí mismo :
aunque tenemos la separación tradicional de las frecuencias de radio en bandas basadas en longitudes de onda, esa distinción no es realmente muy útil en la vida real. Esto resultó en extensiones no oficiales a algunas bandas. Por lo tanto, la parte "superior" de la banda de frecuencia media, con el significado superior por encima de la banda de transmisión de frecuencia media, fue absorbida por la banda de alta frecuencia. Es bastante común que las radios HF comerciales comiencen a transmitir en algún lugar entre 1,5 MHz y 2 MHz y continúen por encima de los 25 MHz. En alemán, por ejemplo, existe el término Grenzwelle (que significa ondas fronterizas), que representa la región entre 1,6 MHz y 4 MHz, ya que tiende a experimentar características de propagación similares.

Bandas aéreas discontinuas de HF :
parece haber un poco de sorpresa acerca de las discontinuidades en las bandas aéreas de HF, pero eso no es un error, es una característica.
La planificación real de frecuencias de ondas decamétricas es muy complicada. La propagación en HF depende de la hora del día, de la época del año, de la ubicación, todo lo cual afecta la cantidad de exposición al sol que recibe una región. Y luego, está el clima espacial local que afecta la propagación de HF y los ciclos solares a largo plazo que afectan el clima espacial y, por lo tanto, afectan la propagación de ondas de radio en las frecuencias altas. Es fácil decir que la radio HF se refleja en la ionosfera, pero es difícil decir a qué altitud y obtener las asignaciones de frecuencia reales a partir de ahí.
Entonces, para dejar de escribir de manera muy general y ser un poco más específicos:
las frecuencias más bajas funcionan bien por la noche, las más altas funcionan mejor durante el día.
Las frecuencias más bajas funcionan mejor durante el invierno, las más altas funcionan mejor durante el verano.
Las frecuencias más bajas a menudo permiten rangos más cortos, mientras que las frecuencias más altas permiten rangos más altos.
El movimiento de manos en las declaraciones anteriores es intencional. Algunas herramientas interesantes para echar un vistazo son, por ejemplo, los mapas de predicción de área por hora basados ​​en mediciones de ionosonda . Los Servicios Meteorológicos Espaciales de Australia los tienen disponibles aquí .
Los gráficos mencionados anteriormente muestran qué frecuencias son adecuadas para la comunicación según la distancia. Echemos un vistazo a un cuadro hecho en el momento en que escribo esta respuesta:
digamos que estoy en Belgrado y quiero hablar con alguien en Portugal. Necesitaría una asignación de frecuencia de alrededor de 12 MHz para salvar la distancia. Por otro lado, si quisiera hablar con Francia, buscaría de 8 MHz a 10 MHz, y si necesitara comunicarme localmente, buscaría entre 4 MHz y 6 MHz.
Esta planificación es bastante interesante en caso de que desee utilizar una estación de HF comercial tradicional, como la Radio de Estocolmo , por ejemplo. Tendrán un conjunto de frecuencias de guardia que escuchan, generalmente una en cada banda que cubren, y un conjunto de frecuencias operativas queAquí hay un artículo interesante (STORadio Pilot Refresh) de ellos sobre la radio HF.

Banda aérea VHF contigua :

Echemos un vistazo a los tamaños de las antenas dipolo (el punto también se puede extrapolar para otros tipos más comunes)) en el espacio libre para la banda de aire VHF. Una de las muchas calculadoras dice que a 118 MHz necesitamos una antena dipolo de unos 120 cm de largo. En cambio, a 137 MHz mide unos 105 cm de largo. Esa es una diferencia, pero nada que no se pueda solucionar. Esto hace que sea muy atractivo tener una banda contigua en VHF.
Por otro lado, en HF, no podemos tener una banda contigua, debido a la propagación. Si echamos un vistazo a los tamaños de antena para la frecuencia de guarda más alta y más baja para el STORadio mencionado anteriormente, tenemos 40,826 m para los 3494 kHz, en un extremo del espectro, y 6,146 m para los 23120 kHz en el otro extremo del espectro. En la práctica, las antenas de HF móviles, ya sea que se encuentren en un vehículo terrestre, un barco o una aeronave, a menudo se fabrican teniendo en cuenta las ventajas y desventajas, tratando de funcionar bien en una de las bandas más importantes y teniendo un llamado sintonizador de antena. para igualar el desajuste de impedancia, lo que permite que la antena funcione en otras frecuencias. La reducción en la eficiencia de la antena generalmente se compensa con una potencia de transmisión lo suficientemente grande.

Entonces, para resumir esta sección :
no queremos tener frecuencias de HF contiguas, debido a la propagación de HF, y debido a las diferentes frecuencias, tenemos que hacer concesiones en la configuración de la radio. En VHF, tenemos razones técnicas que hacen atractivas las frecuencias contiguas.

Finalmente, despotricaré un poco sobre la cultura en HF :
en primer lugar, la declaración hecha en la pregunta que afirma que la radio tiene que cubrir continuamente todas las bandas de HF o trabajar solo en una es incorrecta.
Echemos un vistazo al servicio de radio móvil marítimo. También cuenta con secciones de VHF y MF/HF. Las radios VHF están canalizadas, al igual que las radios de banda aérea, pero en lugar de mostrar la frecuencia y el paso del canal, muestran el nombre del canal. Las radios HF se comportan de la misma manera: Están los llamados canales ITU. Por ejemplo, el canal 1201 es el primer canal en la banda marina de 12 MHz y tiene una frecuencia establecida para que el barco transmita, en la que escucha la estación costera, y una frecuencia establecida en la que el barco escucha y la estación costera transmite. Dependiendo de la radio, obtiene una perilla de canal, que usa para cambiar los canales, o puede usar el menú para seleccionar la banda y un canal dentro de la banda.

Para la radioafición, es similar: hay un menú de selección de banda, o un conjunto de botones, que le permiten seleccionar una banda, y luego puede elegir las frecuencias dentro de ella para transmitir.

En las radios HF móviles terrestres, la situación es un poco diferente, ya que generalmente hay un conjunto de frecuencias preprogramadas que la radio puede sintonizar. Muy a menudo, incluso tendrán métodos para elegir automáticamente la mejor banda de la lista de frecuencias disponibles.

Sin embargo, lo que es común a los 3 es que, por lo general, hay una forma más o menos difícil de "desbloquear" la radio. Las radios generalmente cubren casi todo el rango de HF y están limitadas "solo" por el software a las frecuencias autorizadas.

Finalmente, me gustaría abordar la declaración de gran riesgo , que también es, en mi opinión, parte de la cultura.
Es decir, es importante comprender que cuando se usa la refracción ionosférica para comunicarse por HF (como se pretende que se use), ¡la radio HF no es confiable! Hay un efecto llamado desvanecimiento , que genera diferencias en la intensidad de la señal. Puede variar con el tiempo y con la frecuencia. A veces, es muy lento, en comparación con la tasa de cambio de la señal y, a veces, puede ser muy rápido. Aquí hay un ejemplo de desvanecimiento en una estación de transmisión de AM en la banda de HF de 31 m:

La parte superior de la imagen, justo debajo de 9500 (frecuencia en kHz), muestra el espectro actual, con cada cuadrícula de 2 kHz de ancho y 10 dB de intensidad de señal de alto. La parte inferior con la línea roja muestra la llamada cascada, véalo como si estuviera mirando el espectro desde arriba, mostrando alrededor de los últimos 5 segundos. El amarillo es la señal de audio de la estación, con rayas azules que representan el desvanecimiento, que fue de alrededor de 20 dB de intensidad, una reducción de la potencia de la señal de alrededor de 100 veces, en esas frecuencias, que es suficiente para reducir un audio de buena calidad a un nivel ilegible. .

Hay interferencia de otros usuarios de HF, que puede ser intencional o no.
Este es un ejemplo de un día típico (bueno, de noche, en realidad) en una banda de transmisión de HF: Podemos ver varias estaciones de transmisión, que emiten AM, podemos ver un radar regular que emite justo al lado de un par de estaciones de AM muy débiles, y podemos ver el comportamiento habitual de las ionosondas, cubriendo un espectro muy amplio muy rápidamente, con muy poca consideración por otros usuarios. En realidad, está barriendo continuamente a través de las frecuencias, los puntos instantáneos que forman una línea son artefactos de la radio.

Luego, hay otros intrusos fuera de banda: no es raro ver estaciones que operan fuera de sus bandas de frecuencia asignadas intencionalmente. No es raro ver comunicaciones militares en HF encriptadas en bandas de radioaficionados y radares en bandas de aficionados, y tampoco es raro ver emisoras piratas en bandas marinas, transmitiendo música, chateando o transmitiendo propaganda. La situación es tan mala, que la UIT incluso tiene un "Programa de Monitoreo Regular en bandas de frecuencia entre 2 850 kHz y 28 000 kHz" solo para eso. Incluso puede echar un vistazo a sus informes . Es bastante común ver descripciones como GERMAN SW PIRATE, o TWO MALES IN USB causando interferencia a las frecuencias de llamadas selectivas digitales, o INTRUDERS LSB, etc.

Entonces, para resumir la parte del riesgo: en HF, nunca sabrá si lo atacará un radar, una estación de números, un pirata o un desvanecimiento regular. Por lo tanto, debe tomar medidas para recuperarse de tales situaciones y poder continuar. Esto me lleva a concluir que el riesgo no es grande en absoluto. Si realmente transmite un poco fuera de su propia banda asignada, no sucederá nada. Sí, podrías atascar a alguien por un momento, pero el desvanecimiento también podría haber tenido el mismo efecto. La parte atascada solo tendrá que decir la última relación nuevamente y eso es más o menos eso.

Por cierto, hay una tendencia a sustituir las comunicaciones HF por comunicaciones por satélite, que parecen sufrir muchos menos problemas que las HF.