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El 2017 se recordará como uno de los años en los que se concentraron una mayor cantidad de catástrofes naturales de gran magnitud. Como es sabido, a diario se experimentan terremotos de media o baja magnitud, se producen tormentas tropicales o se sufren inundaciones en algún punto del planeta. Sin embargo, en este año, la temporada de huracanes se ha considerado como “extremadamente activa” en términos de energía ciclónica acumulada: Los huracanes Harvey, Irma y María han dejado a su paso un rastro de destrucción fuera de todo precedente (no en vano, el huracán Irma se ha considerado como el huracán más potente registrado hasta ahora). Asimismo, México ha sufrido con especial intensidad los efectos de una serie de fuertes terremotos que han reducido prácticamente a escombros importantes núcleos urbanos.

Ante esta perspectiva tan desalentadora cabe preguntarse ¿existen mecanismos que permitan alertar a la ciudadanía ante una catástrofe natural inminente? Lo cierto es que sí. Existen multitud de proyectos e iniciativas que pretenden servir como “primera línea de defensa” ante la aparición de un fenómeno natural de tipo catastrófico.

La principal solución propuesta por 3GPP, uno de las principales organizaciones de estandarización de las comunicaciones móviles a nivel mundial, es el sistema ETWS (Earthquake and Tsunami Warning System). Permite canalizar, en un único “super-sistema”, todos los mensajes de alerta de los sistemas de prevención y alerta de diferentes agencias gubernamentales utilizando para ello la infraestructura de la red móvil 3G y 4G.

ETWS o cómo usar la red móvil para la difusión de mensajes de emergencia

El principal cometido del sistema ETWS es la difusión de mensajes de emergencia que permitan alertar a la población ante la ocurrencia inminente de sucesos catastróficos, tales como terremotos, tsunamis o huracanes. Especialmente importante es el uso de este sistema en aquellos lugares del planeta con alta probabilidad de sufrir los devastadores efectos de este tipo de fenómenos (entre otros Japón o determinadas zonas de Estados Unidos). Estos mensajes serían enviados por diferentes agencias gubernamentales de protección de la ciudadanía, de control del clima o de monitorización de seísmos aprovechando las características propias de la red móvil para una distribución masiva e inmediata de la información.

En el estándar ETWS se especifica el envío de los mensajes y notificaciones de emergencia en dos niveles:

La notificación primaria, que contiene la información mínima requerida para reaccionar ante una catástrofe inminente: “Evacuación por terremoto” o “Aviso de huracán”. Cuando un terminal móvil recibe esta notificación se mostrará por pantalla un texto predefinido, asociado a la naturaleza del peligro inminente, al mismo tiempo que se emitirá una alerta sonora.

La notificación secundaria, que incluye información adicional no contenida en la notificación primaria y que pretende proporcionar al usuario mayor detalle en la descripción del suceso: Intensidad del huracán, recorrido de la tormenta, intensidad del seísmo o localización del epicentro.
Para que el sistema ETWS tenga sentido real será necesario que todos los sistemas de detección temprana desplegados a lo largo de una determinada región se encuentren interconectados entre sí y permitan generar señales de alerta centralizadas. Existen multitud de sistemas de “predicción” de catástrofes que, con mayor o menor acierto, pueden proporcionar la capacidad de poder realizar una evacuación en caso de terremoto inminente (por poner un ejemplo) con la suficiente antelación como para refugiarse en un lugar seguro. Un ejemplo de estos sistemas de predicción (si es que puede utilizarse este término) es la red de sensores de ondas primarias (P-Waves Sensors) que permiten medir y evaluar los primeros indicios que anuncian un terremoto.

Pues bien, cuando el sistema ETWS recibe el aviso de llegada de una onda sísmica primaria, envía un mensaje de alerta de terremoto inminente a aquellos teléfonos móviles que se encuentren dentro del área afectada usando para ello el menor tiempo posible, generalmente unos cinco segundos después de recibir el aviso desde la entidad o agencia responsable de la monitorización del fenómeno.

Arquitectura de ETWS en 4G

El servicio ETWS surge como evolución de multitud de iniciativas y de sistemas de difusión de mensajes de alerta que llevan siendo utilizados desde hace más de una década (ya en 2006 el congreso de los Estados Unidos promovió la creación del sistema WARN, Warning, Alert and Response Network). Por este motivo se ha hecho necesario que los sistemas de difusión de mensajes de emergencia hayan evolucionado en paralelo a cómo lo ha hecho la tecnología. El estándar 3GPP describe el funcionamiento del sistema ETWS tanto para la red 3G como para la red LTE/EPC (4G). ¿Cómo se aprovecha, pues, la arquitectura y las funciones de la red 4G (por poner un ejemplo) para el envío masivo de alertas en caso de catástrofe?

En 4G la red de acceso se encuentra completamente distribuida, es decir, la estación base (o eNodeB, eNB) se conecta directamente al core de la red. Uno de los nodos principales a los que se conectan de forma directa estos eNB es el MME o Mobility Management Entity, que se encuentra, a su vez, conectado al CBC o Cell Broadcast Centre. Este último es el sistema encargado de difundir los mensajes de alerta hacia la red 4G desde las agencias gubernamentales de seguimiento y monitorización de fenómenos naturales.

El MME actúa como nodo concentrador, lo cual proporciona importantes reducciones de la carga de tráfico en el CBC, que redunda en un menor tiempo de procesamiento y, por tanto, menor retardo en la difusión de mensajes de emergencia (ver imagen a continuación).

Distribución de mensajes de emergencia (únicamente) a las zonas afectadas

El sistema ETWS, en su variante de LTE (4G) contempla diferentes áreas de distribución o de “activación”: La distribución a nivel de celda, distribución a nivel de Tracking Area y, finalmente, la distribución por área de emergencia o Emergency Area.

Distribución a nivel de celda: Ante la inminencia de una catástrofe, los sistemas de detección temprana envían su posición (y distribución) al nodo CBC, que cruzará esos datos de posición con la localización de los eNB que ofrecen cobertura en esa ubicación, que tendrán asignados un código identificativo. Enviará, por tanto, los mensajes de difusión únicamente a los eNB con esos códigos identificativos. Todos los usuarios registrados en aquellas zonas “cubiertas” por estos eNB, recibirán las alertas.
Distribución a nivel de Tracking Area (TA): Los mensajes de alerta, en este caso, se enviarán a una agrupación completa de estaciones base (un Tracking Area no es más que un área de cobertura al que pertenece un determinado número de eNBs). El hecho de enviar los mensajes a nivel de TA reduce el tiempo de procesamiento en el CBC cuando es necesario enviar mensajes de alerta a zonas relativamente amplias, ya que no es necesario calcular la posición de cada eNB individual.
Distribución por área de emergencia: Las áreas de emergencia (O Emergency Areas) se pueden definir libremente por el operador. Un EA puede estar compuesto por un único eNB, por varios eNB dentro de un TA o por varios eNB de varias TA. El diseño de las EA, por tanto, proporciona mayor flexibilidad a la hora de distribuir la información a aquellas zonas que puedan verse afectadas de acuerdo al tipo de desastre.

Tal y como se ha venido comprobando, sobre todo de forma muy especial en las últimas semanas, incluso en las sociedades más avanzadas del mundo se sufren las terribles consecuencias de los fenómenos naturales más devastadores. La tecnología actual puede proporcionar mecanismos para la previsión de muchos fenómenos, y contribuye a minimizar los desastrosos efectos de una madre naturaleza que, a veces, muestra su rostro más devastador. No obstante, a día de hoy, sigue siendo imposible evitar enormes pérdidas materiales, económicas y, lo que es peor, humanas.

Fuente de texto e imágenes: Eloy Rodríguez, Technical Team Leader de CENTUM.