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IALA Directriz Nº. 1069

Sobre

Sincronización de Luces

On

Synchronisation of Lights

Mayo de 2009

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10, rue des Gaudines 78100 Saint Germain en Laye, France

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mailto:[email protected]

Directriz 1069 de la IALA – Sincronización de Luces Mayo 2009

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Fecha Página / Apartado Modificado Motivo de la Revisión


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Índice

REVISIÓN DE DOCUMENTOS 2

ÍNDICE 3

ÍNDICE DE FIGURAS 5

ÍNDICE DE CUADROS 5

1 INTRODUCCIÓN 6

2 OBJETIVO Y ALCANCE 6

3 APLICACIÓN 6

4 BENEFICIOS DE LA SINCRONIZACIÓN 7

5 CONSIDERACIONES PARA LA IMPLANTACIÓN DE LA SINCRONIZACIÓN 7

5.1 Comprobando la configuración para una conspicuidad óptima 7

5.2 Agrupación lógica de luces 7

5.3 Utilización de características diferentes 8

5.4 Destellos secuenciales 8

5.5 Luces de enfilación 8

5.6 Otras consideraciones 9

6 LIMITACIONES DE LA SINCRONIZACIÓN 9

6.1 Limitaciones del entorno 9

6.2 Tiempo máximo de retraso 9

6.3 Separación angular mínima 9

7 MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN 10

7.1 Introducción a la Sincronización 11

7.2 Opciones de Tiempo 11

7.3 Sincronización Centralizada - Maestro-Esclavo 13

7.3.1 Maestro Externo 13 7.3.2 Maestro Interno 13


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7.4 Sincronización Descentralizada - Peer-to-Peer 14

7.4.1 Ejemplos de protocolos 14

ANNEX I DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN 15

1 INTRODUCCIÓN 15

1.1 GPS 15

1.2 Hora de la red GSM 16

1.3 DCF77 – Hora de Frankfurt – estaciones de frecuencia estándar 16

1.4 Televisión digital (DVB) 17

1.5 Red de radio (Yleisradio, Organismo Nacional de Radio Finlandés) 17

1.6 Frecuencia de línea de televisión 17

1.7 e-Loran 17

1.8 Sincronización utilizando otras señales de radio 18

ANNEX II EJEMPLOS DE SINCRONIZACIÓN 19

1 ADMINISTRACIÓN MARÍTIMA FINLANDESA - CANAL NAVEGABLE DE VUOSAARI 19

2 ADMINISTRACIÓN MARÍTIMA SUECA – CANAL BALIZADO CON BOYAS SINCRONIZADAS 21

2.1 Galten 21

3 AUTORIDAD DE LA SEGURIDAD MARÍTIMA AUSTRALIANA – LUCES SINCRONIZADAS EN AGRUPACIONES DE BALIZAS 22

4 CENTRO DE TECNOLOGÍA DE TRÁFICO (ALEMANIA) – BOYAS SINCRONIZADAS DE BREMERHAVEN 24

4.1 Situación 24

4.2 Propuestas 24

4.3 Resultado 24

4.4 Resumen 24

4.5 Comentario 24

5 AUTORIDADES GENERALES DE FAROS - ENSAYO DE LUCES SINCRONIZADAS 26

5.1 Emplazamiento 26


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5.2 Prueba 1 26

5.3 Prueba 2 27

5.4 Prueba 3 27

5.5 El Proyecto de Estructuras Abandonadas de Frigg Field - Noruega 29

ANNEX III ACRÓNIMOS 31

ANNEX IV TERMINOLOGÍA Y SIMBOLOGÍA 32

1 TERMINOLOGÍA 32

2 SIMBOLOGÍA 32

ANNEX V REFERENCIAS 33

Índice de Figuras Figura 1 Ayudas a la Navegación en el Canal Navegable de Vuosaari 20 Figura 2 Rutas de Acceso a Galten 21 Figura 3 Ayudas a la Navegación en Canal de Port Hedland 22 Figura 4 Características de las luces de boyas en parejas 25 Figura 5 Emplazamiento de las Pruebas de Trinity House 26 Figura 6 Secuencia de destellos programada 27 Figura 7 Prueba sincronizada y secuencial combinada 27 Figura 8 Las estructuras abandonadas de Frigg Field después del cierre definitivo (CDP1,

TP1 y TCP2). 29 Figura 9 Plan de secuenciación. El inicio de la secuencia se sincroniza cada 30 segundos. 30

Índice de Cuadros Cuadro 1 Contraste de Referencias de Frecuencias 13 Cuadro 2 Marcas Laterales y Cardinales en el Canal Navegable de Vuosaari 19 Cuadro 3 Balizas Sincronizadas de Port Hedland – Nuevas Características y Alcance Nominal 23 Cuadro 4 Características de luz propuestas 29


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1 INTRODUCCIÓN

La aplicación a las ayudas a la navegación (AtoN), de los avances tecnológicos, tanto en comunicaciones como en fuentes de luz, han permitido que las luces puedan sincronizarse con mucha más facilidad que en el pasado y con más precisión. Antes de dichos avances la sincronización se conseguía utilizando cableado fijo o sistemas de radio. Los sistemas de radio han incorporado la utilización de radio-señales horarias de uso general o sistemas de radio local establecidos específicamente con este fin. El uso de estos sistemas no estaba muy extendido porque tender y mantener el cableado fijo y establecer los sistemas de radio resultaba caro y se necesitaba realizar un gran esfuerzo. No obstante, ya existen opciones de tiempo de más precisión, más robustos y con una mejor relación eficacia-coste, la sincronización ya es viable desde un punto de vista práctico.

Además, los avances tecnológicos han facilitado la utilización de la sincronización de las luces de las ayudas a la navegación tanto en las ayudas fijas como en las flotantes. Esto ha facilitado la realización de modificaciones con el objetivo de mejorar la conspicuidad global de las luces instaladas en las ayudas a la navegación, sobre todo en las zonas urbanas y zonas con luz de fondo.

Varios suministradores de AtoN ya han llevado a cabo pruebas. Algunos han establecido sistemas de luces secuenciales o sincronizadas en emplazamientos específicos. Se incluyen en este documento los resultados de algunos de dichas pruebas.

La introducción de las señales de tiempo GNSS ha permitido la comercialización de linternas AtoN autónomas a precios asequibles, producidas por los principales fabricantes y que pueden emplearse en todo el mundo.

Se debería evaluar la utilización de luces sincronizadas ateniéndose a los principios de gestión de riesgo establecidos y reconocidos a la hora de cumplir con los requisitos de navegación.

Además de las aplicaciones que son el objetivo de esta Directriz, existen otras donde la sincronización podría servir. Dichas aplicaciones se indican en la Recomendación O-116 de la IALA (la señalización de Piscifactorías), o sobre otros tipos de ayudas, como las luces de enfilación, o cuando el navegante necesita identificar la "geometría".

2 OBJETIVO Y ALCANCE

El objetivo de esta Directriz es el de proporcionar a los Miembros de la IALA y suministradores de las AtoN con orientación en cuanto a la provisión de las luces sincronizadas como parte de un sistema de AtoN para marcar y balizar los canales, vías navegables y zonas específicas con el fin de mejorar la visibilidad de las AtoN, sobre todo en las zonas donde es difícil conseguir una buena conspicuidad para las ayudas a la navegación, debido a luz de fondo, por ejemplo.

Este documento trata el tema de las luces de señalización de las ayudas a la navegación instaladas en aplicaciones fijas y flotantes.

3 APLICACIÓN

El incremento en la luz de fondo en la costa, en los accesos a los puertos y dentro de los mismos ha sido una fuente de preocupación de las Autoridades, los suministradores de las AtoN y los navegantes desde hace mucho tiempo. Está alcanzando niveles graves y con frecuencia impide que se disciernan las ayudas a la navegación cuando tienen este fondo. Es difícil identificar y distinguir las ayudas o resulta difícil para el navegante utilizar luces de canal. Por tanto, existe una necesidad urgente de reforzar los canales navegables, las rutas balizadas y otras zonas específicas.


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A la hora de cumplir con el requisito de navegación identificado en el proceso de evaluación de los riesgos, la posibilidad de utilizar luces sincronizadas y/o secuenciales mejora el rendimiento de las luces AtoN cuando se observan en la presencia de luz de fondo.

4 BENEFICIOS DE LA SINCRONIZACIÓN

Ya se emplea la sincronización de dos o más luces de destellos en los sistemas de destello de diversos sistemas de transporte, entre ellos los sistemas viales, ferroviarios, de aviación y marítimos. En el pasado, se ha utilizado la sincronización en el entorno marítimo para las luces de enfilación. El objetivo de sincronizar es el de mejorar la visibilidad de la señal y/o indicar que existe una vinculación entre las dos o más luces. Por ejemplo, si dos boyas constituyen una “puerta” o entrada en un canal, se puede sincronizar sus luces para que la pareja que forma la puerta destaque más.

Programar las luces para que operen en secuencia significa que una serie de luces destellan en una secuencia temporal para indicar que existe una relación geográfica entre ellas. A veces se considera que un conjunto de luces de este tipo se parece a una “pista de aterrizaje iluminada”.

Asimismo, es posible combinar los dos efectos, para que, por ejemplo, si existe un canal marcado por una pareja de boyas, se sincronicen las luces en cada pareja y, además, las luces de las parejas se ajustan para que formen parte de una secuencia temporal a lo largo del canal.

En cada caso, los objetivos son los de ayudar al navegante a saber qué luces son parejas de boyas (o balizas) que señalan un canal, y a indicar qué parejas se encuentran más cercanas y cuáles están más alejadas.

Después de efectuar pruebas exhaustivas y empleando la experiencia adquirida con ayudas a la navegación sincronizadas y secuenciales, está claro que el uso de estos AtoN puede tener dos beneficios claves:

• Las luces sincronizadas proporcionan gran impacto y conspicuidad. Atraen al ojo del observador llamándole la atención, y logran superar la luz de fondo gracias a sus efectos combinados y regulares.

• Las luces secuenciales proporcionan un sentido direccional e información cuando se encuentran dentro de un sistema, por ejemplo, una vía navegable. El observador tiene la sensación de movimiento visual en el plano horizontal.

Los resultados de varias de estas pruebas han sido incorporados en esta Directriz.

5 CONSIDERACIONES PARA LA IMPLANTACIÓN DE LA SINCRONIZACIÓN

Las secuencias de destellos de las AtoN pueden sincronizarse de varias maneras. Los dispositivos deberían destellar en un orden determinado para que el canal navegable resulte el más destacado y visible. Las soluciones ensayadas hasta la fecha indican que tener las luces de un tramo entero de un canal navegable destellando simultáneamente es una buena manera de conseguir una conspicuidad óptima.

5.1 Comprobando la configuración para una conspicuidad óptima

Es importante ensayar o simular la sincronización de luces de destellos en un canal navegable bajo distintas condiciones antes de tomar decisiones sobre el método de sincronización a implantar. Así se podría realizar una evaluación respecto a hasta qué punto se puede mejorar la visibilidad del canal navegable. Asimismo, se deberían involucrar a los navegantes en las pruebas y los ensayos, con el fin de garantizar que se implante el sistema de sincronización óptimo para una aplicación en concreto.

5.2 Agrupación lógica de luces


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Se pueden emplear los puntos de viraje de los canales navegables para dividir al canal navegable en tramos. Se podría sincronizar las marcas laterales de un mismo tramo del canal navegable y, después, se podría encender las ayudas que señalizan el próximo tramo. Los distintos tramos del canal navegable deberían tener características parecidas para que destaquen. Si esto no es posible, las secuencias de destello deberían estar en múltiples de los periodos de luz de todos los demás.

Otra opción posible sería la de seguir el ejemplo de las luces en las pistas de aterrizaje de los aeropuertos, que se encienden secuencialmente (consecutivamente). Se podría utilizar esta opción para guiar a los buques cuando se acercan al puerto. No obstante, utilizar la misma opción cuando los buques salen del puerto podría aparecer extraño. Con esta opción, las secuencias de destello en los extremos del canal navegable deberían ser distintas a las que se encuentran en el centro. No es aconsejable emplear este método en una ruta de navegación porque las AtoN no se colocan de manera equidistante. Como las distancias varían, no es posible crear un “efecto de aproximación” parecido al efecto en un aeropuerto.

Una tercera opción sería sincronizar los bordes del canal navegable. Con este método, la dirección del canal navegable podría ser muy visible, pero detectar su anchura podría traer problemas.

5.3 Utilización de características diferentes

La utilización de características distintas sería una buena manera de identificar el comienzo de un acceso de canal o un cambio en dicho canal. Por ejemplo, se podría asignar a las dos primeras boyas o marcas de canal, una característica distinta a las del resto del canal, pero sincronizando a todas.

A la hora de considerar la utilización de características diferentes, se debería consultar a las siguientes Recomendaciones y Directrices de la IALA: E-110 (Los Caracteres Rítmicos de las Luces en las Ayudas a la Navegación (Edición 2.0) y el Sistema de Balizamiento Marítimo de la IALA.

El periodo de las características de las luces sincronizadas debería ser lo suficientemente corto para permitir al observador ver las ayudas tantas veces como sea posible.

Las luces sincronizadas, con la misma característica, en ‘parejas’, son muy llamativas cuando indican curvas en un canal.

5.4 Destellos secuenciales

En el caso de las luces que destellan secuencialmente, es preciso determinar el retardo de la sincronización teniendo en cuenta la geometría del canal y, sobre todo, el espaciado de las parejas de boyas. Como orientación – “cuanto más cercanas estén las boyas entre sí, más se reduce el retardo”.

El espaciado geográfico entre las luces sincronizadas dentro de un grupo, instaladas sobre las ayudas fijas o flotantes, debería ser tal que garantice que todo el grupo se encuentre dentro del campo visual del observador.

La característica del destello de las luces y/o parejas, debería ser única para que se pueda garantizar la identificación de cada una de ellas en situaciones de fallo de sincronización, por ejemplo, el primer grupo de parejas destella; el segundo grupo de parejas destella.

5.5 Luces de enfilación

La selección de las características de las luces de enfilación sincronizadas y su gestión deberían ser tal que se pueden identificar fácilmente las luces delanteras y traseras, y sus tiempos de destello encendido “ON” puede simultanearse incluso si ocurre un fallo de sincronización.

Es preciso tener mucho cuidado a la hora de diseñar las luces de enfilación sincronizadas, para garantizar que si falla una de estas luces, no sea posible confundir esta luz individual y


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emparejarla con una fuente externa aparentemente sincronizada, como puede ser su reflejo en el agua, por ejemplo. Se puede prever una situación así mediante la incorporación en el diseño de medios para desactivar la segunda luz automáticamente si es necesario después de la evaluación del riesgo.

5.6 Otras consideraciones

1 Se debería considerar en su conjunto, la distribución geográfica y la configuración de las ayudas a la navegación del canal o aproximación al puerto donde se emplean las ayudas sincronizadas, antes de tomar decisiones respecto al establecimiento de dichas ayudas.

2 Se deberían tener en cuenta el estado del mar y la visibilidad predominante – es decir, las condiciones de la zona – a la hora de considerar la utilización de luces sincronizadas o secuenciales en una vía navegable.

3 Al anochecer cuando las luces se encienden por primera vez, y a veces debido a la pérdida de la señal de sincronización, puede que haya un intervalo cuando una luz o más no estén en sincronización. Por tanto, se debería tener en cuenta la distribución general de las ayudas a la navegación para garantizar que el navegante pueda identificar el canal en dichas condiciones.

4 Se puede utilizar la sincronización de grupo en lugar de la sincronización secuencial para no confundir al navegante cuando se desplaza en un sentido que no sea el de los destellos secuenciales.

5 Se debería avisar a los navegantes de antemano para informarles que se está implantando un sistema sincronizado.

6 Se debería consultar a todos los interesados cuando se está proyectando el sistema sincronizado.

6 LIMITACIONES DE LA SINCRONIZACIÓN

6.1 Limitaciones del entorno

El hecho de instalar ayudas a la navegación sincronizadas y/o secuenciales no quiere decir que se proporcione al navegante información sobre su posición. Las luces sincronizadas facilitan una concienciación espacial y orientación dentro de un canal o un sistema de ayudas a la navegación.

Existen limitaciones físicas respecto a la instalación de los equipos que se necesitan para los sistemas de sincronización, por ejemplo, las luces sincronizadas mediante los GPS deben garantizar que el sensor del GPS tiene una vista despejada del cielo para que pueda recibir las actualizaciones de las señales de tiempo con regularidad. Las condiciones atmosféricas podrían afectar a la potencia de la señal para los sistemas de sincronización de radio.

En general, se necesita más energía para proporcionar un sistema de luces sincronizadas. Puede que los sistemas solares no proporcionen una potencia suficiente en las latitudes más septentrionales, sobre todo en el caso de las pequeñas ayudas y/o en los emplazamientos donde se emplean otras AtoN, por ejemplo, AIS o las Balizas de Radar.

El impacto de las luces sincronizadas/secuenciales puede verse afectado negativamente por: la estabilidad de la boya, la visibilidad, altura excesiva del ojo con respecto a al ángulo de divergencia vertical, y condiciones de mar y climatológicas adversas (de una manera similar a la de las luces convencionales).

6.2 Tiempo máximo de retraso

Para garantizar que el navegante pueda discernir las agrupaciones sincronizadas, el tiempo máximo de error de sincronización entre las luces sincronizadas no debería superar 50ms.

6.3 Separación angular mínima


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Para garantizar que se pueda distinguir con claridad entre las distintas luces sincronizadas individuales, se recomienda que haya una separación angular mínima de 5 minutos de arco, subtendido al observador, dentro del arco de utilización de las luces sincronizadas. Si una luz se encuentra demasiado cerca de otra, puede que el observador crea que son una sola luz de un color distinto y único.

7 MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN

La sincronización y el secuenciado necesitan para todas las luces que se van a sincronizar o secuenciar, información horaria exacta e idéntica. Existen al menos dos maneras de conseguir esta información:

• Disponer de un dispositivo de relojería interno de precisión para cada luz; • Recepción en cada emplazamiento con luces, de los mismos datos de tiempo de una

fuente fiable. En la práctica, se suele emplear la segunda manera, que se implanta mediante un sistema de radiodifusión establecido con este fin, o mediante la recepción de una señal de tiempo existente, o por conexión por cable. Los primeros sistemas de sincronización utilizaban un transmisor de radio específico que emitía una señal de tiempo que cada luz recibía.

Hoy en día, existen varias señales de tiempo globales o locales y no se necesitan los transmisores de radio. La señal de tiempo que más se utiliza es la que se encuentra dentro de un Sistema de Navegación Global por Satélite (GNSS), como un GPS o GLONASS.

En algunos países, se han utilizado las señales horarias de radio emitidas a frecuencias muy bajas y frecuencias bajas (VLF y LF) para la sincronización de luces. Por ejemplo, en Japón, se ha utilizado la frecuencia modulada (FM) de 76-90Mhz, con una antena de látigo sujetada a la superestructura de la boya o la carcasa de la linterna del faro. No obstante, en gran medida dichos sistemas han sido sustituidos por los GPS.

Anotar que es necesaria la sincronización del tiempo de todas las luces del grupo. En la sincronización de tiempo por GPS u otro estándar no es necesaria.

Sincronización por GNSS implica que el sistema de luces sincronizadas no va ser completamente redundante. Si por algún motivo el GNSS no estuviera disponible, el sistema de luces sincronizadas tendría que recurrir a un sistema ordinario. No obstante, es improbable que esto ocurra. Normalmente, cada luz lleva, integrado un dispositivo de tiempo que proporciona la característica del destello. En general, se ajusta su base de tiempos sincronizándola con un pulso externo a partir de una fuente de referencia (Reloj del GNSS o Transmisor de Radio Local). Es importante que la precisión de la base de tiempos interna de las luces se mantenga a menos de 50ms entre los impulsos de sincronización externos, es decir, el reloj dentro de la luz debe tener precisión suficiente a corto plazo para no quedarse desajustado respecto al reloj del GNSS u otra fuente.

Si la señal patrón de tiempos fuera afectada por el fallo de una estación, bien durante la operación de las luces o durante el día antes de encenderse las luces, se debería mantener la precisión del sistema de luces durante un periodo lo suficientemente largo para permitir a los navegadores utilizarla. En el peor de los casos, cuando la señal de tiempo falla durante un periodo prolongado, el sistema de navegación puede “funcionar libremente”, entonces los componentes del sistema operaran de forma independiente. Se debería emplear una herramienta de evaluación de riesgo reconocida cuando se diseña el sistema de navegación, para garantizar que el navegante tenga un viaje libre de riesgos sin tener que hacer mejoras de las luces secuenciales o sincronizadas.

El método más práctico de mantener el destello sincronizado es el de controlar las fuente de frecuencia interna del destellador mediante datos de sincronización externos. La mayoría de los productos comerciales funcionan de esta manera. Los datos obtenidos desde el exterior podrían ser un código de tiempo exacto, una frecuencia de referencia o, normalmente, un


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impulso de sincronización. Se debe señalar que un vínculo permanente con una fuente de datos de sincronización consume mucha energía.

Los requisitos para sincronizar el destello de las AtoN son una fuente de luz, un destellador y un dispositivo de sincronización. El reloj interno ( base de tiempos) del destellador determina cuándo la fuente de luz destella. En la práctica, no existen más alternativas funcionales. En general, el reloj interno del destellador es un oscilador a cristal. El factor más importante que afecta a la estabilidad de la frecuencia de un oscilador a cristales son las fluctuaciones en la temperatura.

Esta Directriz solo considera los métodos de sincronización sin cable. Se han sincronizado las balizas mediante cables tendidos en el fondo del mar, pero dicha solución no se considera válida, sobre todo en el caso de las ayudas flotantes, porque pueden cambiarse de sitio. Además, dicho método resulta caro, y la sincronización que depende de un cable dificulta los procesos de desplazar y añadir balizas.

7.1 Introducción a la Sincronización

Los relojes internos de varias partes del sistema son distintos entre sí. Incluso si los relojes se ajustan para que tengan la misma hora, con el tiempo se desajustan. Esta fórmula explica la diferencias entre las horas de dos relojes C1(t) y C2(t):

C1(t) = a12 . C2(t) + b12

Siendo a12 el desvío relativo entre los relojes y b12 el ajuste relativo. Corregir los valores momentáneos no es suficiente para la sincronización, puesto que los relojes volverán a desviarse después de la corrección. Por tanto, cuando se planifica la sincronización, es preciso decidir si corregirán tanto el desvío como el ajuste, o si el ajuste se corregirá repetidamente.

Cuanto mejor sea el reloj interno del dispositivo, más tiempo indicara la hora correcta sin sincronización. Cuando se planifica la frecuencia de la sincronización, es necesario tener en cuenta que puedan fallar una o más sincronizaciones: el sistema debería seguir permaneciendo entre los "límites de la sincronización" en estas circunstancias.

La sincronización del tiempo puede dividirse en tres niveles de precisión. El primer nivel es la precisión cronológica (una parte del sistema sabe que precede a otro), el segundo es la precisión del tiempo relativo (se emplea la misma unidad de tiempo dentro del sistema) y el tercero es la precisión global (la hora es la exacta en proporción con el resto el mundo). En la sincronización de los canales navegables, el tiempo relativo tiene un nivel de precisión suficiente. No hace falta que los componentes estén sincronizados perfectamente, porque el ojo humano percibirá dos acontecimientos como simultáneos si ocurren con una diferencia en tiempo de 50 ms o menos. Por tanto, los requisitos de precisión no son altos, y no es necesario tener una sincronización mucho más exacta tal como la que proporcionan los sistemas de comunicación de datos sin cable. Con un sistema GPS, es posible conseguir una sincronización “excesivamente” exacta. En este caso, se podría actuar sobre la sincronización con menos frecuencia.

7.2 Opciones de Tiempo

Cuando se selecciona una frecuencia, es aconsejable buscar soluciones que ofrezcan una buena recepción en el campo de operación, una buena relación calidad precio y fiabilidad. En cuanto a la recepción de la de frecuencia referencia, es importante que todas las balizas que forman parte del grupo que se va a sincronizar escojan la misma referencia. No se excluyen los sistemas que necesitan soluciones con antenas no convencionales, porque no es necesario que cada baliza tenga un receptor. Existen otras maneras de reenviar las señales (véase el Apartado 7.3).

El uso del sistema GPS esta muy extendido para la recepción de la hora exacta, y existen muchas soluciones. Si se piensa instalar equipos de posicionamiento GPS en las balizas, la sincronización mediante GPS es la mejor solución en la actualidad.


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En Europa Central, la señal de radio DCF77 ofrece buena recepción y se utiliza a menudo en las aplicaciones de relojes.

En el futuro, se podría utilizar las redes de televisión y radio (sobre todo las redes digitales), pero actualmente recibir una señal de tiempo a partir de una señal de televisión o radio no es tan fácil.

Otros métodos que se pueden utilizar, pero no los únicos, son los servicios como eLORAN

Se pueden ver explicaciones pormenorizadas de métodos de sincronización horaria en el Apéndice 1.

La base de tiempos de sincronización interna de la linterna proporciona la redundancia que se necesita si falla la fuente de tiempos de referencia. Dicha instalación redundante da integridad a la sincronización o secuenciación de luces. De esa manera dicho componente de la AtoN tiene disponibilidad suficiente para las necesidades del proveedor de los servicios AtoN.


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Cuadro 1 Contraste de Referencias de Frecuencias

Método de referenciación de tiempos

Ventajas Desventajas

GPS (1.5 GHz)

No limitado por la distancia entre las luces. Precio económico, receptor estable y de precisión, reloj atómico de precisión como referencia, pequeña antena de recepción

Necesita línea de visión directa, señal de baja intensidad – susceptible a las interferencias intencionadas, y en menor medida, estrategias de orientación y interferencias locales no intencionadas

GSM-red (900 MHz, 1800 MHz)

Precio económico si ya ha sido instalado el sistema de seguimiento de la baliza por GSM

No todas las redes GSM son UTC *- sincronizadas. No todos los portadores facilitan acceso al reloj NITZ. No se conocen aplicaciones comerciales

Señal de radio (DCF77) (77.5 kHz)

Estable y de precisión Disponibilidad regional, las condiciones atmosféricas pueden afectar a la señal

Loran-C / eLORAN

Receptor estable, reloj atómico de precisión como referencia

Más caro que los productos que utilizan el GPS, zona de recepción limitada, futuro incierto.

* UTC (Tiempo Universal Coordinado)

7.3 Sincronización Centralizada - Maestro-Esclavo

El sistema que se utiliza para la sincronización centralizada, es jerárquico. Uno o más maestros en un nivel superior controlan a esclavos en un nivel inferior. La recepción de mensajes utiliza menos energía que la transmisión, y calcular o procesar información gasta aún menos [1]. Puesto que un consumo bajo es importante en el caso de las ayudas a la navegación, se debería optar por un sistema con tratamiento local de las referencias de frecuencias, y en que el maestro es externo. En los casos donde se emplea un sistema con un maestro interno, se debería permitir más consumo de energía al maestro que a los esclavos.

7.3.1 Maestro Externo

Se puede obtener desde fuera del sistema, l las señales de tiempo patrón utilizadas para la sincronización, por ejemplo, desde satélites GPS o una red GSM. Es decir, cada baliza actualiza su reloj interno utilizando el reloj del GPS o el reloj de la red GSM. Un dispositivo externo cerca del grupo de balizas y que es capaz de recibir una de las referencias de las frecuencias citadas en el apartado anterior, podría servir de maestro externo. El maestro transmitiría los datos de corrección a los demás dispositivos que forman parte del grupo de balizas.

7.3.2 Maestro Interno

En circunstancias en las que uno de los dispositivos del grupo de balizas transmite mensajes de corrección a otros dispositivos del grupo, dicho dispositivo se denomina un maestro interno. Puede que el maestro interno reciba una referencia de frecuencia externa o utilice su reloj interno como referencia para todo el grupo de balizas. No obstante, en este caso, las distancias han de ser lo suficientemente cortas para permitir que todos los dispositivos que forman parte del mismo grupo de balizas escuchen al maestro. Cuando se utiliza un maestro interno, hay que cerciorarse de que cada dispositivo escuche a un solo maestro.


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7.4 Sincronización Descentralizada - Peer-to-Peer

El grupo que se va a sincronizar puede tener una topología de red descentralizada. En este caso, el grupo de dispositivos no tiene maestro, pero la sincronización se basa en los mensajes entre los dispositivos. Los nodos de la red pueden comunicarse con todos sus vecinos, y el hecho de que un nodo no funcione no impide la sincronización (como ocurre en la sincronización entre maestro y esclavo, si el maestro no funciona).

Los siguientes apartados analizan ejemplos de cómo implantar este tipo de sincronización.

7.4.1 Ejemplos de protocolos

Se ha propuesto un método de Transmisión de la Referencia de Sincronización (RBS) para las redes de sensores [2]. En este método, los nodos de la red transmiten mensajes de referencia a sus vecinos, sincronizando así la operación de los nodos. Durante el proceso de sincronización, la hora local de recepción de cada nodo se compara con las demás horas de recepción (los mensajes no contienen registros de tiempo). La principal ventaja de este protocolo es que el “camino crítico” es más corto. El camino crítico contiene todas las transacciones que inciden en la precisión de la sincronización. Los receptores deben estimar el tiempo total que se ha tardado en enviar el mensaje de referencia, incluyendo aspectos como el tiempo de procesamiento del mensaje y el tiempo de espera antes de que se envíe el mensaje. Todos estos aspectos afectan a la precisión horaria. El camino crítico del protocolo de la RBS está compuesto exclusivamente por las diferencias en el tiempo empleado en la transmisión y en el procesamiento del mensaje por el receptor. El protocolo de la RBS exige que se envíen varios mensajes.

Sincronización estadística del reloj por redes de sensores [3] es una extensión del protocolo de la RBS. Al bajar la precisión de la sincronización, se puede reducir la complejidad de los cálculos y el consumo de energía. Es una opción práctica, sobre todo si la sincronización no necesita tanta precisión y existen límites en cuanto a la cantidad de energía suministrada. Con este método, los dispositivos envían varios mensajes de referencia entre sí. Los tiempos de recepción de los mensajes se descentralizan independientemente y así describen la distribución Gaussiana con el valor medio de cero. Se puede suponer que la anchura de la función Gaussiana de densidad describe la precisión de la sincronización, y así podemos deducir cuántos mensajes de referencia han de enviarse para conseguir la precisión deseada.


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ANNEX I DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN

1 INTRODUCCIÓN

Este apéndice contiene varias opciones para fuentes de tiempo de referencia. Los sistemas más utilizados con equipos comerciales disponibles en el mercado son GPS, GSM, Loran y señales horarias normalizadas de difusión nacional. Existen otras opciones que podrían ser útiles en ciertas circunstancias pero podría ser difícil encontrar equipos adecuados.

1.1 GPS

Los satélites GPS transmiten continuamente un espectro de señales dispersas en las frecuencias de 1575.42 MHz (L1) y 1227.60 MHz (L2). El código para los no militares (el código C/A) se transmite en la frecuencia L1 y el código P, utilizado por los militares, en las frecuencias L1 y L2. Los códigos transmiten la posición del satélite, mensaje de navegación y la hora. El receptor del GPS calcula su posición midiendo las horas relativas de recepción de las señales emitidas por el satélite. Una señal reflejada (de trayectoria múltiple, como se denomina) desde el agua, por ejemplo, podría distorsionar los resultados.

Se puede mejorar la precisión del receptor de un GPS empleando estaciones de base ubicadas en emplazamientos conocidos, que transmiten datos correctores en tiempo real al receptor móvil. Este método se denomina GPS diferencial (DGPS), y permite conseguir una precisión de posicionamiento de entre 2 y 4 metros. Se puede transmitir los datos correctores mediante varios sistemas, tales como estaciones de apoyo de la red GSM o MF (aprox. 300 kHz) utilizando torres de antena. Generalmente, se transmiten los datos correctores en el formato RTCM. Un mensaje RTCM solo contiene los datos correctores. Por eso, la hora que tiene que ser corregido aun ha de obtenerse de un Satélite GPS.

La manera más directa de aprovechar las señales GPS en la sincronización es la de equipar cada dispositivo con su propio receptor GPS. Existen en el mercado módulos integrados, que pueden llevar los datos recibidos a través de una antena hasta una fuente interna de frecuencia. Es de suponer que los circuitos para calcular la posición del GPS sean más complicados que los que solo reciben una señal de reloj o impulso de sincronización y lo transmiten más. Gracias a que son muy comunes los circuitos utilizados en las aplicaciones GPS, éstos son baratos, y ya no consumen mucha energía. No hay gastos adicionales en este caso, porque la recepción de la señal no cuesta nada y las boyas no necesitan comunicarse entre sí.

La señal GPS permitiría la sincronización continua, pero sería innecesario y poco práctico. En general, los relojes internos o fuentes de frecuencia de las luces son lo suficientemente buenos como para permanecer bien sincronizados durante varios minutos e incluso varias horas, según el producto (osciladores). Se podría efectuar la sincronización a intervalos determinados (activado por un receptor GPS) para poder tener la precisión necesaria. Sería una manera de reducir el consumo.

Las pruebas de interferencias intencionadas (jamming) del GPS efectuadas recientemente por el GLA R&RNav Directorate en el Reino Unido han puesto de manifiesto que las luces sincronizadas seguirán funcionando libremente en sincronización durante un periodo de tiempo significativo cuando el GPS se ve afectado por interferencias intencionadas (jamming), con tal de que las luces estén sincronizadas cuando empiezan dichas interferencias. No obstante, si ocurren las interferencias antes de la hora de encender las luces éstas se encenderán sin señales de tiempo válidas, y no habrá sincronización. Por tanto, los destelladores que utilizan la referencia de tiempo del GPS para la sincronización, se debería diseñar para que las fases del destello de los destelladores permanezcan sincronizadas incluso cuando la luz esté apagada durante el día.


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1.2 Hora de la red GSM

En la red GSM, se puede obtener la fecha y la hora local (incluso el horario de verano) de una estación base. En el caso de la red de TeliaSonera (proveedor de telecomunicaciones en los Países Escandinavos y Bálticos), la hora del reloj se lee del Centro de Conmutación Móvil (MSC), y es correcto. El MSC lee la Jerarquía Digital Síncrona (SDH) del reloj a partir de un reloj atómico. En la red SDH, un reloj de cesio funciona como sincronizador, a la frecuencia de 2.048 MHZ. La hora del reloj se transmite en forma de código en señales de datos, y los datos de la hora se regeneran en los nodos de la red. Se puede seleccionar la actualización automática de la hora y la característica NITZ (Red, Identidad y Huso Horario) tanto en la red y en dispositivos de comunicación móviles según las normas del GSM. En los teléfonos más antiguos no es posible aprovechar estos datos, pero los modelos más modernos generalmente pueden actualizar sus propios relojes internos cuando contactan con la red.

Las actualizaciones de la hora suelen efectuarse cuando se registra con la red, cuando los teléfonos móviles van a otro huso horario o cuando la hora de la red cambia (por ejemplo, entre el horario de verano y el de invierno). Asimismo, la estación base puede transmitir los datos NITZ cuando la red cambia su identidad, o en cualquier momento durante la conexión de las señales.

Una red de comunicación móvil con una característica NITZ puede transmitir el identificador de IMSI (Identidad Internacional del Abonado a un Móvil) como un archivo adjunto. Un identificador de IMSI se transmite, por ejemplo, cuando el teléfono se enciende. Los datos sobre la hora solo se transmiten como archivo adjunto a un identificador de IMSI, si los datos del abonado se encuentran en el VLR (Registro de Localización del Visitante) de la red de teléfonos móviles. Si los datos de abonado no están en el registro del visitante, suele ser posible rectificar la situación apagando el teléfono y encendiéndolo de nuevo.

Si es necesario actualizar el reloj interno o el oscilador de las boyas utilizando un receptor GSM y datos NITZ, debería ser suficiente volver a arrancar el dispositivo del terminal una sola vez. No obstante, hay que recordar que NITZ funciona solo si el dispositivo del terminal lo soporta. Si el terminal soporta la funcionalidad GPRS y la conexión GPRS está encendida siempre, la actualización automática de la hora no funcionará. Es decir, si el dispositivo del terminal tiene capacidad GPRS, el dispositivo no puede estar en el modo "siempre encendido”.

Se puede obtener la hora de la red de una manera indirecta por ejemplo, enviando un mensaje de texto a tu propio número. En este caso, el mensaje SMS recibido incluirá el Centro de Servicios Fechadores de Tiempo (SCTS) del Centro de Servicios de Mensajes Cortos (SMSC). Es decir, todas las balizas deberían enviar un mensaje SMS a si mismo, y dicho método de sincronización resulta caro y nada práctico. Además, el procesamiento de los mensajes SMS se asocia con retrasos específicos. Otro método que se podría emplear sería establecer una conexión con la red de un servidor de hora (por ejemplo, pool.ntp.org) utilizando un protocolo TCP (Protocolo de Control de Transmisión) que se usa con frecuencia en Internet. No obstante, dicho método saldría muy caro y sería nada práctico. La tercera posibilidad sería utilizar un canal dedicado en la célula (Canal de Difusión de Células) para transmitir los datos del reloj. Lo más probable es que los miembros del mismo grupo de balizas pertenezcan a la misma célula GSM, lo cual facilitaría la implantación. No obstante, no se utilizan los Canales de Difusión de Células en la red TeliaSonera.

1.3 DCF77 – Hora de Frankfurt – estaciones de frecuencia estándar

En Alemania, se transmite el horario de Europea Central (UTC+1 en el invierno, UTC+2 en el verano) en la frecuencia de 77.5 kHz. La antena del transmisor DCF77 transmite la hora del reloj atómico de Braunschweig desde Frankfurt am Main (50:01N, 09:00E) y se puede recibir la señal dentro de un radio de 2.000 km. En Finlandia, se debería poder recibir esta señal hasta Oulu. En Dinamarca, la empresa Danaton ha implantado la sincronización mediante una estación de referencia DCF77. No obstante, la empresa no ofrece un dispositivo de sincronización distinto. Asimismo, sus destelladores y fuentes de luz no son aptos para todas


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las ayudas a la navegación. Además, no es seguro si la señal que llega a Finlandia sea lo suficientemente fuerte para los equipos de la empresa.

1.4 Televisión digital (DVB)

Con HDTV (Televisión de Alta Definición), se pueden transmitir no solamente las señales de vídeo y audio, sino también otra información, como un código de tiempo, por ejemplo. El código de tiempo se transmite de acuerdo con las normas del DVB-T (Difusión de Vídeo Digital Terrestre) y DVB-S (Difusión de Vídeo Digital por Satélite).

En las redes de Digita, se suele transmitir el código de tiempo por cable desde Pasila hasta transmisores de televisión ubicados en otras zonas de Finlandia. Se corrige dicho código de tiempo periódicamente. Las únicas excepciones son aquellos transmisores de televisión que se encuentran tan cercanos entre sí que sus zonas de cobertura se solapan parcialmente. No obstante, estos transmisores están provistos de receptores GPS, desde los cuales reciben la hora exacta. Si todo el grupo de balizas recibe el mensaje sobre la hora, transmitido por el mismo transmisor, las diferencias en la hora son demasiado insignificantes como para afectar la sincronización. Si varias balizas del grupo escuchan distintos transmisores, es muy probable que la precisión de los datos sobre la hora siga siendo adecuada, puesto que los transmisores utilizan una hora GPS común.

Las emisiones de la Televisión Digital se encuentran dentro del alcance de la televisión UHF (470-790 MHz) en tres grupos de canales (tres redes fijas). En 2005, los grupos de canales A y B darán cobertura a un 99.9% de los habitantes de Finlandia, y el Grupo C dará cobertura a un 78%. Las zonas de alta mar no están dentro del alcance de momento. El tamaño de la antena que se necesita para recibir las señales de la red del transmisor es demasiado grande como para ser apto para las AtoN flotantes. Además, la antena ha de ser direccional. En el caso de las ayudas a la navegación fijas, el tamaño y la direccionalidad no causan tantos problemas como causan a las ayudas flotantes.

1.5 Red de radio (Yleisradio, Organismo Nacional de Radio Finlandés)

Mediante FM RDS (Sistema de Datos de Radio) se puede transmitir información útil a los receptores, por ejemplo, el nombre del canal de radio y el programa, informes sobre el estado del tráfico o la hora. El reloj RDS de Yleisradio está anclado al reloj GPS, y los códigos del transmisor transmiten la hora una vez por minuto. Si ocurre un error en la recepción de la hora del reloj, no es posible rectificarlo hasta que ha transcurrido un minuto. Algunos modelos de receptor leen la hora que aparece en el primer mensaje recibido después de encender. Si el receptor está sintonizado con una frecuencia de radio local que transmite una hora de reloj equivocada, el receptor va a quedarse con una hora errónea. En este caso, el receptor no leerá la hora nueva cuando cambia al canal de Yle, a menos que se apague y se vuelva a encender en este canal.

Existen numerosas estaciones de radio en el mundo que tienen la tarea de transmitir una señal horaria UTC exacta en distintas frecuencias. Entre las más conocidas son la estación WWW en Colorado, EE.UU. y la WWH en Hawái, EE.UU. Dichas estaciones de radio transmiten datos en las frecuencias 2.5, 5, 10, 15, y 20 MHz.)

1.6 Frecuencia de línea de televisión

Los mensajes de televisión incluyen también la frecuencia de línea 15625 Hz, la cual está cerrada a una referencia de frecuencia de precisión. En el sistema PAL (Líneas de Alternación de Fase) utilizado en Europa, cada imagen completa la compone 625 líneas, y 25 imágenes completas se transmiten al receptor cada segundo (625 x 25 = 15625). Las referencias de frecuencia de las grandes empresas del país, como Yleisradio, se basen en relojes de cesio o rubidio. En un principio, se podría calibrar el oscilador interno del destellador de la boya utilizando la frecuencia de referencia de la señal de televisión.

1.7 e-Loran


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Loran-C, que opera a frecuencias LF, fue diseñado para la navegación por radio en las zonas costeras de EE.UU. Las estaciones de base terrestres de Loran-C transmiten señales simultáneamente. Se utilizan osciladores de cesio como referencias para las transmisiones de Loran-C, y por tanto se emplean las señales a menudo para la calibración de las frecuencias. Un impulso UTC de precisión puede obtenerse utilizando un receptor, pero no se puede obtener la hora del reloj. A Loran-C Nels llevan desde los años 50 trabajando en Europa, pero en Enero 2006, este sistema dejó de operar.

Algunos países, como el Reino Unido, han mejorado (o están mejorando) de sus estaciones LORAN para que tengan el nivel de eLORAN’.

1.8 Sincronización utilizando otras señales de radio

No es necesario tener ningún código de tiempo o referencia de frecuencia para la sincronización, porque se puede sincronizar mediante una señal de activación. Antes de poder realizarlo, el grupo de balizas debe estar provisto de un dispositivo que, trabajando como un maestro, transmite una señal de activación. Los demás dispositivos trabajan como esclavos y corrigen la hora de sus relojes en base a la señal de activación. De todos los métodos que se utilizaban para sincronizar las luces antes de existir el GPS, este método de sincronización es el más sencillo de los que están basados en una señal de radio. Además, se puede sincronizar el funcionamiento de los dispositivos enviando mensajes entre ellos.


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ANNEX II EJEMPLOS DE SINCRONIZACIÓN

1 ADMINISTRACIÓN MARÍTIMA FINLANDESA - CANAL NAVEGABLE DE VUOSAARI

En la Figura 1, se puede ver un proyecto de iluminación un canal navegable para el nuevo Puerto de Vuosaari. Puesto que la Figura 1 es solo un proyecto, la cantidad de ayudas a la navegación no coincide exactamente con el Cuadro 2. Se puede dividir el canal navegable en tres tramos. El primer tramo se extiende desde el puerto hasta el primer punto de viraje, el segundo tramo se extiende desde ese punto hasta el punto de viraje entre dos islas, Eestinluoto y Itä-Tonttu, y el tercer tramo se extiende desde ese punto de viraje hasta alta mar.

El primer tramo está señalado con dos marcas a la izquierda y dos marcas a la derecha (todas boyas de hielo). El rumbo del segundo tramo se muestra al principio con dos marcas de enfilación, y asimismo el canal navegable está señalado con seis marcas a la izquierda (una marca lateral y cinco boyas de hielo) y diez marcas a la derecha (boyas de hielo). Existe una zona ancha en el segundo tramo, que se señala con tres marcas hacia el este (boyas de hielo). Además, en este segundo tramo existe otro canal que constituye un punto de cruce con el canal navegable. Se ha ubicado una marca hacia el sur (marca lateral) en el punto de cruce para mejorar la señalización. El rumbo del tercer tramo se señala con dos tableros. Además, el canal navegable se señala con dos marcas a la izquierda (marcas laterales), una marca a la derecha (boya de hielo), una marca hacia el este (baliza flotante) y un reflector de radar.

Para las marcas laterales y cardinales en los distintos tramos del canal navegable, véase la Cuadro 2. Las secuencias de destello de dichas marcas tienen longitudes distintas, y el requisito previo para la mayoría de los métodos de sincronización sería que todas las secuencias de destello sean múltiplos de las demás. Existe una marca hacia el sur (secuencia 10s) y tres marcas hacia el este (secuencia 5s) en el Canal Navegable de Vuosaari. La secuencia de las marcas laterales es 3s.

Cuadro 2 Marcas Laterales y Cardinales en el Canal Navegable de Vuosaari

Marcas Laterales Marcas Cardinales Izquierda Derecha Este Oeste Tramo 1 2 boyas de

hielo 2 boyas de

hielo

Tramo 2 1 marca lateral 5 boyas de

hielo

10 boyas de hielo

3 boyas de hielo

1 marca lateral

Tramo 3 2 marcas laterales

1 boya de hielo 1 boya baliza


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Figura 1 Ayudas a la Navegación en el Canal Navegable de Vuosaari


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2 ADMINISTRACIÓN MARÍTIMA SUECA – CANAL BALIZADO CON BOYAS SINCRONIZADAS

2.1 Galten

El canal navegable se encuentra en Mälaren un poco al oeste de Estocolmo. En 2000, era el primer lugar en Suecia a implantar la sincronización como una solución permanente.

El canal navegable cambia de sentido tres veces y se señala con 14 boyas.

Al principio, antes de instalarse la sincronización, las características eran Fl R 3s y Fl (2) G 6s. La característica actual se empleó por primera vez cuando se ensayó la sincronización y se percibió como no visible. Entonces, se realizaron ensayos con Fl G 3s and Fl R 3s en la parte recta y con Q (centelleos) donde gira el canal navegable. Esta solución se consideraba muy buena y se sigue empleando en la actualidad.

GALTEN 1:25000

Figura 2 Rutas de Acceso a Galten


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3 AUTORIDAD DE LA SEGURIDAD MARÍTIMA AUSTRALIANA – LUCES SINCRONIZADAS EN AGRUPACIONES DE BALIZAS

Port Hedland es uno de los puertos de Australia que más volumen de tráfico tiene. Dicho puerto se dedica principalmente a la exportación de mineral de hierro. Se encuentra en la remota y poco poblada costa noroeste de Australia.

La zona se caracteriza por sus calados poco profundos, carreras de marea considerables (hasta 7.5 m) y contracorrientes fuertes. El canal tiene 23 millas náuticas de largo, se mantiene a profundidades de entre 14 y 16 metros y tiene varias curvas. El canal principal lo utiliza principalmente buques saliendo del puerto después de ser cargados. En general, los buques que entran el puerto en lastre suelen seguir otra ruta señalada con 3 boyas (E1, E2 y E3). Los buques que circulan por el canal normalmente tienen sus puentes a una altitud de 30 metros.

Figura 3 Ayudas a la Navegación en Canal de Port Hedland

De las 30 balizas que señalan el canal, AMSA opera 13. Todos los demás se encuentra dentro de los límites del puerto y las opera la Autoridad Portuaria de Port Hedland. Los equipos de iluminación son: 12 balizas (LED155) y 1 baliza (MLED350) a C1, de mayor alcance para ayudar a los buques a encontrar la salida del canal. Las balizas se encuentran sobre pilotes y tienen una elevación de alrededor de 8 metros (por encima de MHWS).


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En octubre de 2006, AMSA instaló en las luces el sistema de sincronización actual. Sustituyó un sistema más antiguo instalado por la Autoridad Portuaria, en que cada luz destellaba a la vez con una frecuencia de 2.5 segundos (0.5 destello / 2.0 segundo eclipse). Mediante las características que se ven en el Cuadro 3, las luces se sincronizan con puntos de viraje críticos señalados por luces blancas. Los prácticos del puerto están muy contentos con el nuevo sistema de sincronización.

Cuadro 3 Balizas Sincronizadas de Port Hedland – Nuevas Características y Alcance Nominal

Ref

AMSA Nombre Color Intensidad Cd Característica Alcance

Nominal Mn AN183 C1 Blanco 1700 Fl 2s (0,5,1,5) 10

AN184 C2 Rojo 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN185 C3 Verde 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN186 C4 Rojo 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN188 C6 Rojo 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN189 C7 Verde 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN190 C8 Blanco 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN191 C9 Blanco 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN192 C10 Rojo 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN193 C11 Verde 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN194 C12 Rojo 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN195 C13 Verde 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6

AN196 C14 Rojo 220 Fl 2s (0,5,1,5) 6


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4 CENTRO DE TECNOLOGÍA DE TRÁFICO (ALEMANIA) – BOYAS SINCRONIZADAS DE BREMERHAVEN

En Septiembre de 2006, el Centro de Tecnología de Tráfico (TTC) presentó al sucursal de Bremerhaven, varias propuestas para aumentar la visibilidad de las boyas luminosas en la aproximación a Bremerhaven. El motivo de dicha presentación era que un terminal de contenedores crea mucha luz de fondo y por tanto apenas se podía apreciar las boyas luminosas.

4.1 Situación

Existen 6 parejas de boyas en la aproximación a Bremerhaven. Las boyas luminosas se encuentran a distancias entre sí de 1.5 km y 2 km. Todas se encuentran en parejas y tienen tres distintas características porque tienen significados diferentes y debido a sus posiciones.

En Alemania, los reglamentos del país solo permiten el uso de ciertas características como marcas laterales:

Marcas laterales generales: fl (destello) ó oc ( ocultaciones)

Marcas laterales para indicar “cambio de rumbo”: q (rápido) 0.5+ (0.5)

Se pueden ver los tiempos de las características para cada pareja de boyas en la Figura 4.

4.2 Propuestas

Se hicieron distintas propuestas en función de las características de las boyas:

oc 4s: 3 + (1)), fl. 4s: (1 + (3) e iso 4s: (2 + (2). Para crear un efecto de “pista de aterrizaje” cada boya debería tener la misma característica. Se podría utilizar un programa para simular estas ideas en una pantalla.

4.3 Resultado

A petición de los navegadores (Navegantes) (identificación de posición mediante característica del destello), se decidió que todas las parejas de boyas deberían conservar sus propias características.

• Dado que las parejas de boyas se encuentran muy alejadas las unas de las otras y por culpa de las condiciones meteorológicas (ligera calima), durante el periodo de ensayo solo se podía ver la siguiente pareja. La situación en la que se podía observar todas las 6 parejas de boyas, solo se pudo simular en pantalla.

• Puesto que solo se podía ver una pareja de boyas, no se efectuaron más ensayos. No se consideró la creación de un efecto “pista de aterrizaje” porque no hubiera aportado ningún beneficio en este caso.

• Todas las luces deberían sincronizarse: ellas se encienden al mismo tiempo “punto de sincronización” en la Figura 4. con sus características, para que se pueda ver la siguiente pareja of boyas encendiéndose y apagándose a la vez.

4.4 Resumen

En esta aplicación, el resultado más destacado es que se puede conseguir mejoras óptimas sincronizando una pareja de boyas. Sincronizar toda la cadena de boyas apenas aporta ningún beneficio.

4.5 Comentario

Se considera que las ayudas visuales como las boyas y el sistema GPS se apoyan mutuamente. En el caso de sincronización por un GPS, existe un grado de dependencia, por tanto si el sistema GPS falla se pierde la ventaja de la sincronización.


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Esto ocurre sobre todo en el caso de las luces de enfilación.

Figura 4 Características de las luces de boyas en parejas

Q : 0,5s + (0,5)s

Oc(2) 9s : (1)s + 2s + (1)s + 5s

Fl(2) 9s : 1s + (2)s + 1s + (5)s

Pareja: 41/42

Pareja: 43/44

Pareja: 45/46

Pareja: 47/48

Pareja: 49/50

Pareja: 51/52

Oc(2) 9s : (1)s + 2s + (1)s + 5s

Fl(2) 9s : 1s + (2)s + 1s + (5)s

Q : 0,5s + (0,5)s

Punto de la sincronización


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5 AUTORIDADES GENERALES DE FAROS - ENSAYO DE LUCES SINCRONIZADAS

Trinity House - Pruebas efectuadas sobre luces sincronizadas y secuenciales en boyas - Río Swale – Inglaterra 2008

5.1 Emplazamiento

El Río Swale desemboca en el margen sur de la Desembocadura del Río Támesis al este de la Isla de Sheppey.

Se colocaron más boyas en el río para garantizar un espaciamiento óptimo con el fin de demostrar el concepto de luces sincronizadas y secuenciales en las boyas.

Figura 5 Emplazamiento de las Pruebas de Trinity House

5.2 Prueba 1

Un total de 59 interesados de la comunidad marítima observaron la Prueba 1.

Se programaron todas las boyas con la característica Fl.G 2s ó Fl.R 2s, 0.3s encendida + 1.7s apagada, y dispuestas para la sincronización.

Cuando el buque de pruebas ya había entrado en el río, se modificaron las dos boyas que formaban la entrada, Columbine y Whitstable Street, para que destellaran durante 1 segundo. Dicha modificación permitía a los observadores ver los cambios en la conspicuidad que se pueden conseguir dentro de la secuencia de tiempo, pero la sincronización global se mantuvo.


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5.3 Prueba 2

La Prueba 2 se llevó a cabo aproximadamente 1 mes más tarde, cuando se habían programado a las luces de las boyas para que destellaran secuencialmente aguas arriba en el río. Como se puede apreciar en la Figura 6, la primera pareja de boyas tenía un destello más largo y el eclipse entre las boyas era nulo.

Figura 6 Secuencia de destellos programada

5.4 Prueba 3

En la última prueba se reprogramaron las luces para que destellasen con combinaciones sincronizadas y secuenciales. Una pareja de boyas adicionales, la Ham Gat y la Pollard Spit, tuvieron una longitud de destello más larga para que fueran más visibles individualmente. Después de que todas las boyas en el río habían destellado a la vez, las 4 parejas de boyas que formaron las 4 primeras puertas destellaron simultáneamente, y a continuación todas las boyas volvieron a destellar una sola vez. Entonces, las boyas ubicadas en el tramo del meandro destellaron en secuencia con un eclipse general de 0,25 segundos, antes de un eclipse final de 0,5 segundos, después de lo cual se repitió toda la prueba.

Figura 7 Prueba sincronizada y secuencial combinada

Cuando se analizaron los resultados de las tres pruebas, se sacaron las siguientes conclusiones:

1 Cuando se está considerando al río como conjunto, es preciso evaluar si es necesario identificar individualmente a ciertas boyas.

2 El eclipse entre las respectivas boyas, entre las parejas de boyas, dependerá del espaciamiento de las boyas.

Col

umbi

ne y

W

hits

tabl

e S

treet

Sw

ale

1 y

Sw

ale

2

Col

umbi

ne S

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e 4

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6

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8

San

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nd y

Sou

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Oaz

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eptiv

o

Destello 1,0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Eclipse 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 1,9 Retardo de sync (seg.)

0,0 1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 2,8

TIEMPO


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3 Donde existen curvas en un canal, se deberían considerar interrupciones en la sincronización y la utilización de sistemas secuenciales.


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5.5 El Proyecto de Estructuras Abandonadas de Frigg Field - Noruega

En el Proyecto de Estructuras Abandonadas de Frigg Field, y a petición de la Administración Costera de Noruega, la Universidad de Ålesund llevó a cabo una simulación de ayudas a la navegación para indicar la presencia de estructuras abandonadas.

Figura 8 Las estructuras abandonadas de Frigg Field después del cierre definitivo (CDP1, TP1 y TCP2).

Cuadro 4 Características de luz propuestas

Plataforma Característica Luz (s) Oscuridad (s) Ciclo de Trabajo CDP1 Fl W 10s 0,8 9,2 0,087 TP1 LFl W 15s 2,4 12,6 0,190 TCP2 Fl(3) W 15s 0,8 1,2 / 10,2 0,194


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Figura 9 Plan de secuenciación. El inicio de la secuencia se sincroniza cada 30 segundos.

Para la mayoría de las simulaciones, se utilizó un buque cisterna de 80.000 toneladas con una altura de observación de 20 m. Se efectuaron varias aproximaciones desde una distancia de 10 Millas Náuticas (NM) hasta 1 NM (CPA = 1 NM), y con distintas densidades tráfico y diferentes niveles de actividad pesquera en la zona.

Con el fin de garantizar validez, fiabilidad y objetividad a la hora de evaluar las distintas configuraciones de luces de navegación, se utilizaron 20 navegantes como grupo de referencia.

Al grupo se le presentó con tres escenarios de la última fase del cierre de las instalaciones. Al principio vieron Frigg Field desde una distancia de 5 millas náuticas con características de luz asíncronas y, a continuación, con características de luz síncronas. Después, vieron Frigg Field y los distintos regímenes de luz desde el mismo lugar, pero ya con las luces de 8 buques pesqueros alrededor de las estructuras, y con las luces de fondo de Heimdal Field en la lejanía.

Cuando respondieron a preguntas específicas, el grupo llegó a las siguientes conclusiones:

• Si existe luz de fondo, la mejor opción es la de tener luces sincronizadas (94%). • Si no existe luz de fondo, la mejor opción es la de tener luces sincronizadas (88%).


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ANNEX III ACRÓNIMOS

DGPS Sistema de Posicionamiento Global Diferencial

DVB-S Difusión de Vídeo Digital por Satélite

DVB-T Difusión de Vídeo Digital Terrestre

GSM Grupo Especial Móvil GSMC Sistema Global para Comunicación Móvil

GPS Sistema de Posicionamiento Global

HDTV Televisión de Alta Definición

IALA Asociación Internacional de Ayudas a la Navegación Marina y Autoridades de Faros

IEEE Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica

IMSI Identidad Internacional del Abonado a un Móvil

ISO Organización Internacional para la Normalización

LED Diodo Emisor de Luz

LF Baja Frecuencia

MSC Centro de Conmutación de Servicios Móviles

NASA National Aeronautics and Space Administration

NITZ Huso Horario e Identidad de Red

NTP Protocolo de Hora en Red

PAL Líneas de Alternación de Fase

RBS Transmisión de Referencia de Sincronización

RDS Sistema de Radiodifusión de Datos

SCTS Centro de Servicios Fechadores de Tiempo

SDH Jerarquía Digital Síncrona

SMCS Centro de Servicios de Mensajes Cortos

SMS Servicio de Mensajes Cortos

TCP Protocolo de Control de Transmisión

TPSN Protocolos de Sincronización de Tiempo para Redes de Sensores Inalámbricos

UHF Frecuencia Ultra Alta

UTC Tiempo Universal Coordinado

VLR Registro de Localización del Visitante

WLAN Red de Área Local Inalámbrica

Nota: Todas las definiciones pueden encontrarse en el Diccionario de la IALA.


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ANNEX IV Terminología y Simbología

1 TERMINOLOGÍA

Luces sincronizadas todas las luces destellan a la vez

Luces secuenciales las luces destellan una tras otra

Tiempo de retraso error de sincronización entre las luces sincronizadas

Separación temporal diferencia en tiempo entre destellos

Visibilidad de las luces la capacidad de las luces de sobresalir en su entorno

Pista de aterrizaje iluminada efecto “pista” de las luces secuenciales

Retardo de la sincronización retardo intencionado en la sincronización horaria

Subtenso angular la separación angular observada entre dos luces

Separación angular la separación geométrica entre dos luces

2 SIMBOLOGÍA

Cartas Náuticas; el Grupo de Trabajo para la Normalización de las Cartas Náuticas de la IHO (Organización Hidrográfica Internacional) ha dado considerado cómo registrar las luces sincronizadas.

El Grupo de Trabajo de la IHO ha decidido que se utilizará la abreviatura ‘sync’ en inglés pero que no se utilizará la abreviatura ‘seq’. Aunque las luces secuenciales no están sincronizadas en el sentido estricto, se ha decidido que se utilizará el término ‘sync’ para abarcar los dos casos.

Con frecuencia hay luces sincronizadas en las boyas o las balizas. Los detalles de la sincronización que deben de dar los listados de Luces, Derroteros y/o notas de la carta náutica contendrán datos pormenorizados sobre su sincronización. Se puede añadir a la descripción de la luz, la abreviatura internacional ‘sync’.

Fl.R. 3s (sync)


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ANNEX V Referencias

[1] G. Pottie, W. Kaiser, Wireless integrated network sensors, Communications of the ACM, 43(5), pp 51-58, Mayo 2000.

[2] J. Elson , L. Girod , D. Estrin, Fine-grained network time synchronisation using reference broadcasts, Proc. of the 5th symposium on Operating systems design and implementation, Boston, Massachusetts, Diciembre 09-11, 2002.

[3] S. Pal Chaudhuri, A. Saha, D. B. Johnson, Probabilistic clock synchronisation service in sensor networks, Technical Report TR 03-418, Department of Computer Science, Rice University, 2003.

[4] GLA RyRNAV Technical Report No. RPT-09-03-MN-IT-07, Synchronised Lights Viewing Test, Agosto 2007.

iala directriz nº. 1069 sobre sincronización de … gps 15 1.2 hora de la red gsm 16 1.3 dcf77 –...

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