CAPITOLO 1

CAPITOLO 1

VHF - DSC

L’introduzione del GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System - Sistema globale di soccorso e sicurezza marittima) ha apportato numerose innovazioni nelle procedure di comunicazione via radio fra nave - nave e nave - stazione costiera.

Queste innovazioni hanno comportato sia modifiche delle caratteristiche operative degli apparati VHF e SSB rispetto a quelli precedentemente in uso, sia modifiche nelle procedure di soccorso e sicurezza in mare.

In questo capitolo si illustreranno inizialmente i concetti fondamentali della propagazione dei segnali radio, focalizzando l’attenzione su quelli in banda MF, HF e VHF ed in seguito si parlerà del sistema GMDSS che è il sistema vigente per il soccorso e la sicurezza della vita umana in mare. Si analizzerà inoltre, in maniera particolare, un componente del GMDSS, ossia il DSC acronimo di Digital Selective Calling illustrando il funzionamento, le specifiche e i vantaggi di questo apparato.

1.1 Propagazione radio

La ionosfera è quella fascia dell'atmosfera nella quale le radiazioni del sole, e in misura molto minore i raggi cosmici provenienti dallo spazio, provocano la ionizzazione dei gas che la compongono [1]. Si estende fra i 60 e i 450 km di altitudine e può essere ulteriormente divisa in strati, differenti per composizione e per l'intensità di radiazione solare ricevuta; le proprietà della ionizzazione variano da strato a strato. La ionosfera è estremamente rarefatta pur essendo spessa centinaia di km, essa contiene solamente l'1% circa della massa gassosa atmosferica complessiva. La temperatura diurna varia dai 200 K degli strati più interni ai 1500 K degli strati più esterni, maggiormente esposti al Sole.

La ionosfera svolge un ruolo importante in alcune applicazioni radio, un'onda a radiofrequenza incidente su uno strato ionizzato può essere totalmente riflessa sotto opportune condizioni, al contrario di quanto accade nell'atmosfera non ionizzata (il cui indice di rifrazione presenta variazioni generalmente troppo piccole per produrre la riflessione totale di un'onda). Di conseguenza, è possibile utilizzare un modello di propagazione basato su riflessioni multiple fra la superficie terrestre e la ionosfera. Questo tipo di propagazione è abbastanza efficiente per frequenze inferiori ai 30MHz, le cosiddette onde corte, tipicamente utilizzate dalle trasmissioni radioamatoriali. Gli strati della ionosfera possono essere suddivisi come segue (si distinguono diverse regioni ionosferiche con densità elettronica crescente, identificate convenzionalmente dalle lettere D, E, Es, F1 e F2):

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Strato D: è lo strato più interno, si estende fra i 60 e i 90 km di altitudine. Il gas ionizzato è principalmente l'ossido di azoto (NO). Gli ioni e gli elettroni si ricombinano velocemente e pertanto l'effetto netto della ionizzazione è piuttosto basso, di giorno insufficiente a supportare la propagazione oltre i 3 MHz, e di notte praticamente nullo.

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Strato E: si estende fra i 90 e i 130 km di altitudine. Il gas ionizzato è l'ossigeno molecolare (O2). La velocità di ricombinazione è minore rispetto allo strato D, e di notte permane una debole ionizzazione. Lo strato E può essere sfruttato per le trasmissioni fino ai 10 MHz.

elettroniche di forma lamellare e piccolo spessore (2 km circa), fortemente ionizzate, in grado di supportare la propagazione fino a 20 MHz. Attualmente si stanno studiando diverse cause che potrebbero concorrere alla formazione dello strato Es; per esempio, il calore prodotto dalla disintegrazione di sciami meteorici che entrano nell'atmosfera può creare delle scie di intensa ionizzazione, interpretabili come strati Es.

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Strato F: si estende fra i 130 e i 450 km di altitudine. Il gas ionizzato è l'ossigeno atomico (O). Di giorno lo strato F si divide in due ulteriori sottostrati, F1 (interno) ed F2 (esterno), nei quali la ionizzazione assume proprietà differenti. Lo strato F1 si estende fino a ~240 Km e contiene principalmente ioni NO+, nello strato F2, che si estende oltre i ~240 Km, sono presenti soprattutto ioni O+. Lo regione F è la più importante dal punto di vista delle comunicazioni HF perché in essa si raggiungono le massime concentrazioni di densità elettronica, essendo la più spessa e la più riflettiva.

Un'onda radio che raggiunge la ionosfera forza gli elettroni liberi ad oscillare alla stessa frequenza del suo campo elettrico. Se l'energia di oscillazione non viene persa per ricombinazione (cioè se la frequenza di ricombinazione è minore della frequenza dell'onda), gli elettroni cesseranno di oscillare reirradiando l'onda verso terra.

Maggiore è la frequenza dell'onda incidente, maggiore sarà il numero di cariche libere necessarie per reirradiare l'onda. Nel caso non ci siano abbastanza cariche pronte ad oscillare, la riflessione totale (e quindi la propagazione ionosferica) non può avvenire.

Le onde elettromagnetiche, una volta irradiate dall’antenna trasmittente, possono raggiungere l’antenna ricevente in tre modi, come mostrato in figura 1.1.

Oltre all’onda spaziale che, come vedremo, pur puntando verso gli strati alti dell’atmosfera, non viene persa in quanto deviata dalla ionosfera verso terra, esistono altri modi con cui le onde radioelettriche superano il percorso tra il trasmettitore ed il ricevitore: esiste un’onda diretta che stabilisce un collegamento “line of sight”, ovvero in linea ottica, rendendo possibile la comunicazione fra siti che siano in visibilità; esiste un’onda di superficie, capace di seguire la curvatura terrestre.

Figura 1.1 Propagazione a MF, HF e VHf

Onda spaziale

Il gas ionizzato che forma gli strati D, E ed F non è più elettricamente neutro, bensì agisce sulle onde elettromagnetiche. Queste, penetrando nella ionosfera, subiscono un effetto di rifrazione che modifica il loro percorso deviandolo verso il basso. Superato un angolo critico, le onde riemergono dirette nuovamente verso la terra, come sotto l’effetto di una riflessione totale.

Si comprende dunque che le onde ritornano a impattare la superficie terrestre ad una distanza notevole dal trasmettitore, e tale distanza, nota come “skip”, dipende dall’angolo di riflessione e dall’altitudine in cui il fenomeno ha avuto luogo. Occorre quindi considerare che il segnale non potrà essere ricevuto ad una distanza inferiore a quella del salto, e che tale distanza tende a crescere all’aumentare della frequenza. In altre parole, l’onda rimane confinata tra la terra e la ionosfera propagandosi per balzi consecutivi. Le zone in cui la ricezione è possibile corrispondono ai punti di ritorno dell’onda spaziale, che possono risultare più di uno sulle grandi distanze, e ovviamente separati dalla distanza di skip, figura 1.2. Gli utilizzatori della gamma considerata dovranno dunque scegliere opportunamente la frequenza da utilizzare, in funzione dell’ora del giorno e della distanza del punto di destinazione.

Figura 1.2 Onda spaziale che pur puntando verso gli strati alti dell’atmosfera non viene persa, in quanto deviata dalla ionosfera verso terra.

L’effetto di rifrazione verso il basso diminuisce con l’aumentare della frequenza e, al di sopra dei 30 MHz, i raggi elettromagnetici, pur incurvandosi, non vengono più a riflettersi verso terra. Ciò definisce una sorta di frequenza limite per l’effetto di propagazione per onda ionosferica.

Propagazione per onda diretta

L’onda diretta o troposferica viene tipicamente utilizzata nei sistemi radio che operano a frequenze particolarmente alte con sistemi d’antenna capaci di sagomare a fascio le onde elettromagnetiche. La definizione di visibilità radio (line of sight) si fonda sul presupposto che la propagazione dell’onda avvenga lungo la linea ideale che, congiungendo il trasmettitore col ricevitore, sia assimilabile ad una linea retta. In realtà, quando il mezzo in cui si propaga l’onda non è ideale e presenta disomogeneità, ciò non è più vero. Secondo le leggi dell’ottica un raggio viene deflesso quando attraversa mezzi con diversi indici di rifrazione. Nel caso particolare della troposfera (il più basso strato dell’atmosfera terrestre) l’indice di rifrazione n dell’aria dipende dalla temperatura, dalla pressione atmosferica e dalla pressione del vapore acqueo. In condizioni normali il valore di n diminuisce in modo quasi lineare al variare dell’altezza h a partire dal suolo (vale a dire dn/dh = cost.). Ciò significa che il raggio

viene continuamente incurvato verso il basso e quindi si propaga seguendo una linea curva, figura 1.3.

Figura 1.3 Propagazione per onda diretta, il raggio viene continuamente incurvato verso il basso e quindi si propaga seguendo una linea curva

Propagazione per onda di superficie o onda di terra

Le onde emesse da A in direzione parallela al suolo sono vincolate alla superficie terrestre che costituisce quindi una specie di guida (figura 1.4). Se il terreno fosse perfettamente conduttore annullerebbe il campo elettrico con polarizzazione orizzontale e si potrebbe propagare solo quello con polarizzazione verticale. In realtà, la limitata conducibilità del terreno assorbe solo in parte l’onda, che tuttavia si attenua in esso più che nello spazio libero.

Figura 1.4 Propagazione per onda di superficie o onda di terra

l’attenuazione cresce con la frequenza. Inoltre, a parità di frequenza, la propagazione superficiale offre una minore attenuazione sul mare che sulla terra.

1.1.1 Frequenze utilizzate da apparati di tipo marino

Lo spettro radio è stato suddiviso in bande frequenziali; gli apparati radio di tipo marino operano di solito nelle seguenti bande:

• Medium Frequency (MF) 300 – 3000 KHz • Hight Frequency (HF) 3 – 30 MHz • Very Hight Frequency (VHF) 30 – 300 MHz

Propagazione radio a MF (300 – 3000 KHz)

Durante il giorno, alle medie frequenze, l’onda spaziale non viene riflessa verso la terra dalla ionosfera. Di conseguenza i dispositivi per le comunicazioni radio di tipo marittimo sfruttano l’onda di superficie, così da coprire distanze che vanno da 100 a 400 miglia marine.

Durante la notte l’onda spaziale è invece riflessa verso la terra coprendo una distanza più grande rispetto all’onda di superficie, di conseguenza possiamo osservare che solo quest’ultima può essere usata per una comunicazione affidabile.

Propagazione radio a HF (3 – 30 MHz)

Durante il giorno, alle alte frequenze, l’onda spaziale è riflessa verso la terra. La distanza coperta dall’onda trasmessa dipende dalla frequenza selezionata. I dispositivi per le comunicazioni marine, che operano in banda HF, offrono all’operatore una scelta di frequenze nelle bande 4, 6, 8, 12 e 16 MHz.

Durante la notte l’onda spaziale viene ancora riflessa verso la terra ma riesce a coprire una distanza maggiore rispetto al giorno. Di conseguenza è richiesta una frequenza più bassa per coprire la solita distanza che durante il giorno è coperta con una frequenza maggiore.

I dispositivi radio MF/HF di tipo marino offrono all’utilizzatore la possibilità di scegliere la frequenza, nelle varie bande, a cui effettuare la trasmissione. Questo gli permette di selezionare la frequenza adeguata per coprire la distanza richiesta in qualsiasi stagione e momento del giorno.

Propagazione radio a VHF (30 – 300 MHz)

Durante il giorno o la notte qualsiasi onda spaziale, trasmessa in modalità VHF, non viene riflessa sulla terra. Le comunicazioni marine usano quindi l’onda superficiale che si propaga per brevi distanze seguendo la curvatura terrestre. In condizioni normali la distanza coperta dall’onda superficiale è leggermente più grande di quella coperta dall’onda diretta ed è determinata dall’altezza dell’antenna trasmittente e ricevente rispetto alla superficie del mare. Durante alcune condizioni atmosferiche , in particolare nei mesi estivi, l’onda superficiale può essere rifratta completamente dalla superficie terrestre, coprendo così una distanza maggiore di quella prevista. Questo fenomeno è conosciuto come “ducting” e non deve essere considerato come normale.

1.2 Global Marittime Distress Safety System

L’invenzione della radio da parte di Guglielmo Marconi nel 1895 e il successivo sviluppo delle tecnologie per le radiocomunicazioni, dovuto agli sforzi di numerosi scienziati, hanno creato una rivoluzione nelle comunicazioni marittime [4]. Dall’invenzione della radio alla fine del diciannovesimo secolo, le navi hanno fatto affidamento sul codice Morse per trasmettere le proprie chiamate di soccorso.

SOLAS, acronimo di Safety Of Life At Sea è una convenzione internazionale dell'Organizzazione Marittima Internazionale (IMO), volta a tutelare la sicurezza della navigazione mercantile con esplicito riferimento alla salvaguardia della vita umana a bordo. Le origini di tale convenzione si rifanno al disastro del Titanic, avvenuto nella notte tra il 14 e il 15 aprile 1912, uno dei primi grandi incidenti marittimi anche perché fu il primo ad essere documentato dai media e quindi ad interessare grandi masse di persone. Due anni dopo, esattamente nel 1914, venne approvata la prima versione di tale convenzione, in realtà poche pagine, ma che mostravano la volontà di porre sotto regolamentazione ogni aspetto della vita di bordo che potesse comportare pericolo per la vita umana. Da quel momento le unità navali ebbero l’obbligo di avere a bordo adeguati apparati radiofonici e le chiamate d’allarme e di soccorso permisero il salvataggio di migliaia di vite [2].

riferimento alla International Radiotelegraph Convention del 1912 e usava il solito criterio di classificazione delle navi. Inoltre veniva fatto obbligo alle navi con un alto numero di passeggeri a bordo di mantenere un ascolto continuo dei canali radio e di portare assistenza alle navi in difficoltà qualora ricevessero una richiesta di soccorso.

Successive modifiche furono apportate nel 1929, nel 1948 e nel 1960.

La versione del 17 giugno 1960 entrò in vigore il 26 maggio 1965 e fu il più grande atto di studio dell'IMO dopo la sua creazione. In tale occasione le misure che vennero adottate palesarono la volontà di una modernizzazione delle norme per restare al passo coi tempi, date le nuove costruzioni e i nuovi sviluppi del mondo marittimo. L'intenzione fu quella di mantenere la Convenzione aggiornata periodicamente attraverso una serie di emendamenti, ma di fatto tale idea si rivelò irrealizzabile per la lentezza del processo.

Per far fronte a tali difficoltà, nel 1974 venne approvata una nuova versione della Convenzione, che riportava molti degli emendamenti proposti fino a quel momento, usando la procedura del tacito accordo. Per accelerare i tempi si dichiarò che i suddetti emendamenti sarebbero entrati in vigore in una specifica data, a meno che una serie di Paesi membri entro tale data non avessero opposto obiezione [3],[5].

Più di 15 anni fa l’IMO cercò la via definitiva per accrescere la sicurezza in mare tramite procedure e sistemi di comunicazioni radio maggiormente affidabili.

Un gruppo di esperti tracciò una convenzione internazionale sulla ricerca e salvataggio in mare, tramite lo sviluppo di un piano globale di livello mondiale. Per perfezionare la ricerca e anche grazie alle nuove tecnologie è stato necessario passare al GMDSS (Global Marine Distress and Safety System: sistema marino globale per la sicurezza e il soccorso).

Il sistema GMDSS è il sistema vigente per il soccorso e la sicurezza della vita umana in mare. Tale sistema è stato adottato dalla conferenza dei governi contraenti la convenzione internazionale SOLAS '74 (SAFETY OF LIFE AT SEA) tenutasi a Londra l'11 novembre 1988, ed è stato sviluppato per garantire una maggiore efficacia del soccorso in mare tenendo conto dello sviluppo di nuove tecnologie quali le tecniche di chiamata digitale selettiva (DSC), la stampa diretta a banda stretta (NBDP) e l'uso dei satelliti in orbita geostazionaria (INMARSAT) e polare (COSPAS SARSAT).

Il sistema GMDSS, contrariamente al preesistente sistema basato sulle trasmissioni radiotelegrafiche e quindi sulla presenza a bordo di operatore radio con ampio bagaglio di conoscenze, consente ad operatori non esperti, ma comunque dotati di idonee conoscenze certificate (GOC General Operator Certificate) di trasmettere segnali di soccorso non solo

verso le altre navi, ma anche verso terra, nella certezza che un'assistenza coordinata da centri "terrestri" comporta un grado di efficienza più elevato.

Il concetto di base del nuovo sistema è che una nave, in caso di sinistro, deve avere la capacità di inviare segnali di soccorso ad altre navi ed a centri di coordinamento costieri preposti alla ricerca ed al salvataggio in mare e comunicare con essi. Il compito primario è quello di allertare le autorità costiere dello stato di pericolo di una nave e richiedere immediata assistenza. Il centro di coordinamento al salvataggio (MRCC) che viene contattato, coordina quindi le operazioni di ricerca e salvataggio (Search and Rescue), mentre le navi eventualmente in zona, sono obbligate a prestare assistenza diretta partecipando alle operazioni. Questo assicura alle navi in difficoltà di ricevere aiuti senza alcun ritardo.

Tale capacità sarà espletata sulla base di requisiti funzionali, ovvero ogni nave dovrà essere in grado di svolgere le seguenti funzioni, considerate essenziali ai fini della sicurezza della navigazione:

• trasmissione di un segnale di soccorso nave-terra con almeno due mezzi separati ed indipendenti, usando differenti servizi di comunicazione.

• ricezione di un segnale di soccorso terra-nave.

• trasmissione e ricezione si segnali di soccorso nave-nave.

• trasmissione e ricezione di comunicazioni inerenti il coordinamento delle operazioni di ricerca e salvataggio.

• trasmissione e ricezione di comunicazioni durante le operazioni di ricerca e salvataggio.

• trasmissione e ricezione di segnali per il ritrovamento della posizione. • trasmissione e ricezione di informazioni marittime di sicurezza. • trasmissione e ricezione di comunicazioni commerciali.

• trasmissione e ricezione di comunicazioni "bridge to bridge"

L'insieme di queste nove funzioni dovrà essere soddisfatto da una combinazione dei seguenti servizi di radio-comunicazione (unitamente all'utilizzo di sistemi di ricezione di informazioni marittime di sicurezza e di sistemi di radiolocalizzazione per la ricerca ed il salvataggio):

• Servizio mobile marittimo nella banda VHF (156-174 MHz). • Servizio mobile marittimo nella banda MF (1.6-4.0 MHz). • Servizio mobile marittimo nella banda HF (4-27.5 MHz).

Da ciò deriva che la scelta del servizio di radiocomunicazione dipenderà dall'area geografica in cui la nave opera e non più, come per l'attuale sistema, dalla stazza lorda [7].

Figura 2.1 Esempio di aree operative in Canada

Sono state definite le seguenti aree operative, figura 2.1:

• AREA A1: Area dentro il raggio di copertura di una stazione costiera VHF dove è disponibile un ascolto continuo in DSC (tipicamente 20-30 miglia nautiche).

• AREA A2: Area, eccetto l’area A1, dentro il raggio di copertura di una stazione costiera MF dove è disponibile un ascolto continuo in DSC (tipicamente 100 miglia nautiche).

• AREA A3: Area, eccetto le aree A1 e A2, entro il raggio di copertura dei satelliti geostazionari INMARSAT e che assicura permanentemente la ricezione continua degli allarmi mediante DSC (approssimativamente tra i paralleli 70°N e 70°S).

• AREA A4: Una zona che esclude le zone A1, A2 e A3. La zona A4 comprende principalmente le regioni situate nei gradi di latitudine molto alti, ad esempio le regioni polari più estreme. La copertura mediante satelliti geostazionari non è più assicurata.

Mentre le aree A3 ed A4 (aree polari) sono già state geograficamente definite, le aree A1 e A2 vengono definite dalle singole amministrazioni in funzione del servizio DSC che intendono implementare.

Le procedure di chiamata d’allerta sono diverse a seconda dell’area interessata e così avremo:

• A1) chiamata a stazioni costiere o navi sul ch. 70 con DSC

• A2) chiamata sui 2187.5 kHz con DSC e indicando altra frequenza in fonia o telex per trasmettere il messaggio

• A3/4) possono scegliere dipendentemente dal loro equipaggiamento e condizioni di propagazione, tra INMARSAT A/B/C, trasmissioni in HF (0/30 MHz) o attività di EPIRB.

La nuova normativa GMDSS, nota anche come “Emendamenti’88 alla SOLAS’74”,è entrata in vigore il 1° febbraio 1992. Essa è stata recepita dal governo italiano ed è stata pubblicata sul supplemento ordinario n. 53 alla "Gazzetta Ufficiale" n. 62 del 14 marzo 1992 - serie generale.

Essa si applica ,a partire dal 1° febbraio 1999, a:

• Tutte le navi per il trasporto passeggeri, indipendentemente dalla loro stazza

• Tutte le navi da carico di stazza lorda maggiore di 300 tonnellate impiegate su rotte internazionali e che sottostanno alle regole della "Convenzione internazionale del 1974 per la sicurezza della vita umana in mare" (SOLAS’74) e ai relativi emendamenti del 1988, devono soddisfare le esigenze del sistema GMDSS.

La regola 15 degli “Emendamenti'88 alla SOLAS’74” prescrive che le singole amministrazioni esercitino funzioni di controllo per garantire che gli apparati radioelettrici vengano sottoposti a manutenzione, in modo che le funzioni previste siano sempre disponibili. Le navi da diporto, delle quali fanno parte gli yacht di alto mare, non sono di norma tenute ad essere munite di un equipaggiamento specifico. Per poter usufruire del sistema GMDSS devono tuttavia essere munite di impianti compatibili. Sul mercato europeo questo tipo d’impianti è quasi l’unico ad essere disponibile per la navigazione da diporto.

1.2.1 I componenti del GMDSS

Di seguito sono elencati i componenti principali del sistema GMDSS:

COSPAS - SARSAT

Si tratta di un sistema satellitare, nato da un accordo tra gli Stati Uniti d'America, l'ex Unione Sovietica, il Canada e la Francia, per la rilevazione e localizzazione dei messaggi di emergenza emessi da radio boe installate a bordo di vettori terrestri, navali o aerei in situazioni di pericolo [6]. COSPAS è l’acronimo di Cosmicheskaya Sistyema Avariynich Sudov (sistema spaziale per il soccorso di navi in pericolo) mentre SARSAT è l’acronimo di Search and Rescue Satellite-Aided Tracking (localizzazione per la ricerca ed il soccorso con l'ausilio di satelliti).

L'organizzazione COSPAS-SARSAT nazionale fa capo alla Centrale Operativa del Comando Generale delle Capitanerie di Porto. Essa, nella sua duplice funzione di MRCC (Maritime Rescue Coordination Center) e di SPOC (Search and Rescue Point of Contact) ha la responsabilità di allertare le organizzazioni di soccorso terrestre o aeronautico, qualora i segnali di emergenza emessi dalle radioboe provengano dall'entroterra, o di intervenire direttamente nei casi di emissioni provenienti da zone marittime, rilanciando eventualmente le chiamate di soccorso anche agli MRCC stranieri, qualora necessario.

Le radioboe sono attualmente di tre tipi, differenziati a seconda del vettore:

• EPIRB" (Emergency Position-Indicating Radio Beacon) utilizzati a bordo di unità navali

• "ELT" (Emergency Locator Transmitter) installati sugli aeromobili • "PLB" (Personal Locator Beacon) usati sui vettori terrestri

L' attivazione dei trasmettitori può essere manuale o automatica (per esempio in caso di impatto al suolo o di contatto con l'acqua).

Le frequenze in uso sono la 121,5 MHz, riservata al soccorso aeronautico ma assegnata anche alle radioboe, e la 406,025 MHz, riservata esclusivamente ai trasmettitori di emergenza satellitari. Esistono anche ELT operanti sulla frequenza 243 MHz, questi sono però rilevabili solo dalla costellazione dei satelliti SARSAT.

In particolare la sigla EPIRB sta per Emergency Position Indicating Radio Beacon (radio boa di emergenza con indicazione della posizione) ed individua un apparato radio trasmittente che invia un segnale di allarme ad un sistema di satelliti.

La radioboa da installare sulle unità da pesca abilitate alla navigazione oltre 6 miglia dalla costa è del tipo operante a 406,025 MHz, il cui segnale viene ricevuto da una rete di sette satelliti (denominata COSPAS-SARSAT) in orbita polare ad una altezza di 800-1000 km. Confrontando il segnale ricevuto dai vari satelliti, il sistema è in grado di fornire alla stazione a terra le coordinate del punto da cui parte l’allarme.

Nel segnale trasmesso dall’EPIRB deve essere inserito il codice MMSI della nave, che deve essere programmato all’interno della radioboa da un laboratorio tecnico autorizzato da costruttore/importatore.

Il Centro COSPAS-SARSAT di Bari Palese tiene un registro di tutte le radioboe attivate e quando riceve un segnale di allarme utilizza i dati in suo possesso per verificare l’attendibilità della segnalazione e attivare conseguentemente le procedure di soccorso.

La radioboa è costituita da un contenitore stagno galleggiante che contiene il trasmettitore e la batteria al litio di alimentazione, che garantisce una autonomia di trasmissione di 48 ore, in figura 2.1.1 sono mostrate alcuni tipi di radioboe.

Figura 2.1.1 Alcune tipologie di radioboe

La trasmissione può essere attivata manualmente o in modo automatico a contatto con la superficie del mare. Una volta sganciata dal supporto la boa torna in superficie e comincia la trasmissione del segnale di allarme.

Per l’attivazione manuale la radioboa è dotata di un interruttore, generalmente protetto da un sigillo, rompendolo e spostando l’interruttore si attiva la trasmissione dell’allarme.

Le segnalazioni di allerta emesse dalle radioboe vengono captate dai satelliti orbitanti in orbita polare bassa (800-1000 Km) equipaggiati con idonee apparecchiature che provvedono al rilancio a terra.

Il segnale rilanciato dai satelliti viene ricevuto da stazioni terrestri denominate LUT (Terminali di Uso Locale) che elaborato il segnale, ne ricavano dati di localizzazione (coordinate geografiche) che trasmettono agli MCC (Centro Controllo Missioni) associati che a loro volta, a seconda dell’ubicazione geografica, li ritrasmettono ad altri MCC o agli SPOC (Punti di Contatto per la Ricerca ed il Soccorso) interni alle proprie aree di servizio o agli RCC (Centro Coordinamento di Soccorso) per la successiva distribuzione alle organizzazioni SAR, figura 2.1.2.

Figura 2.1.2 Schema di principio del COSPAS-SARSAT Italiano

La decisione di utilizzare dei satelliti in orbita polare bassa deriva da due considerazioni: la relativa altezza dei satelliti richiede una limitata potenza in trasmissione del segnale emesso dalla radioboa, e l'orbita polare consente la copertura dell'intero pianeta.

Un singolo satellite, orbitando attorno al globo e passante per i poli, alla fine vede l'intera superficie della terra. Dato che il percorso del satellite rimane fisso, mentre la terra ruota al di sotto di esso, è sufficiente soltanto la metà della rotazione della Terra (cioè 12 ore) affinché qualsiasi punto passi sotto il percorso del satellite. Con un secondo satellite, avente un piano ortogonale rispetto al primo, è richiesto soltanto un quarto di rotazione terrestre ovvero 6 ore al massimo. Infatti il COSPAS-SARSAT è stato progettato per avere una costellazione minima di quattro satelliti, il che comporta un tempo di attesa, alle medie latitudini, di meno di 1 ora, aumentando il numero dei satelliti orbitanti su idonei piani d'orbita, si riduce ulteriormente il tempo di attesa.

L'attuale configurazione del sistema comprende sette satelliti. La Russia fornisce satelliti COSPAS collocati in orbita quasi polare a circa 1000 Km di altezza ed equipaggiati con strumentazioni SAR a 121.5 ed a 406 MHz. Gli Usa forniscono satelliti SARSAT ubicati in orbite quasi polari in sincronismo solare a circa 850 Km di altezza, ed equipaggiati con strumentazione SAR a 121.5, ed a 406 MHz rispettivamente forniti dal Canada e dalla Francia. Ogni satellite compie un orbita completa della terra intorno ai poli in circa 100 minuti, viaggiando ad una velocità di 7 Km al secondo. Il satellite vede una fascia di terra di ampiezza superiore a 4000 Km mentre ruota intorno al globo terrestre, fornendo un istantaneo campo di vista delle dimensioni di circa un continente. Visto dalla terra, il satellite attraversa il cielo in circa 10-15 minuti, a seconda del massimo angolo di elevazione del satellite nel particolare passaggio.

In Italia esite un'unica LUT, ubicata a Bari, gestita da personale delle Capitanerie di Porto; essa opera su un'area di servizio che comprende, oltre all'area italiana, anche l'Europa Centro Orientale, il Mediterraneo, parte dell'Asia Medio Orientale e parte dell'Africa Centro Orientale, dalla latitudine 60° Nord alla latitudine 20° Nord.

NAVTEX

Gli emendamenti SOLAS’74 del 1988 entrati in vigore il 01.02.1992 hanno imposto l'obbligo per le navi soggette all'applicazione del Cap. IV di essere dotate a bordo del ricevitore NAVTEX a decorrere dal 01/08/1993, dalla stessa data gli Stati contraenti si sono impegnati a rendere fruibile il sistema [6].

NAVTEX è un componente dell'IMO/IHO World Wide Navigational Warnings Service, definito con risoluzione IMO QA.706(17), incluso nel GMDSS nell'ambito del quale il ricevitore Navtex riveste un ruolo importante.

La responsabilità per il coordinamento e la pianificazione del servizio è affidata all'IMO "Sottocomitato per le radiocomunicazioni sezione per il coordinamento NAVTEX".

Il globo terrestre è stato suddiviso in aree per ognuna delle quali è stato designato un paese coordinatore del servizio. Il Mediterraneo è inserito nella NAVAREA terza la cui nazione coordinatrice è la Spagna. L'Italia appartiene alla NAVAREA terza.

In tale contesto, il Comando Generale delle Capitanerie di Porto ha assunto la veste di Coordinatore nazionale per il servizio NAVTEX, con il compito di assicurare la diffusione sulla frequenza di 518KHz di avvisi ai naviganti e previsioni meteo.

Il NAVTEX è un servizio internazionale di divulgazione automatica con stampa diretta di bollettini di navigazione, meteorologici ed informazioni urgenti alle navi. E' stato sviluppato con lo scopo di realizzare un sistema a basso costo, di semplice uso ed automatico, in grado di ricevere informazioni relative alla sicurezza della navigazione sia in mare aperto che sotto costa. Le informazioni trasmesse sono di vari tipi e gli apparati installati a bordo delle navi permettono di selezionare le tipologie che si desiderano ricevere.

Viene definito Servizio NAVTEX Internazionale il sistema coordinato di ricezione automatica sulla frequenza di 518KHz, di informazioni relative alla sicurezza in mare, tramite telegrafia a banda stretta con stampa diretta ed utilizzo della lingua inglese. Viene definito Servizio NAVTEX Nazionale il sistema coordinato di ricezione automatica sulla frequenza di 490KHz, di informazioni relative alla sicurezza in mare, tramite telegrafia a banda stretta con stampa diretta ed utilizzo della lingua relativa all'Amministrazione interessata.

Il servizio usa una singola frequenza con trasmissioni effettuate da stazioni fisse ognuna in una ben definita area (NAVAREA) sincronizzate con un sistema a divisione di tempo al fine di evitare mutue interferenze; in ognuna delle trasmissioni sono contenute tutte le informazioni necessarie. Il carattere di identificazione del trasmettitore B1 è una singola lettera la cui unicità seleziona i trasmettitori di una certa area. Viene utilizzato per identificare le trasmissioni che si preferisce ricevere in virtù della zona di navigazione. I caratteri B1 vengono assegnati in funzione dello schema globale adottato dall'IMO (International Marittime Organization), con sequenza alfabetica ed assicurando che stazioni aventi lo stesso carattere abbiano una grande separazione geografica onde evitare errori di ricezione.

L'assegnazione del carattere B1 deve essere approvato dall'IMO.

Nella trasmissione NAVTEX le informazioni sono raggruppate per soggetto, ed ogni soggetto viene identificato per mezzo del carattere B2. Questo carattere viene utilizzato dal ricevitore per identificare le varie classi di messaggi, l'indicatore viene anche utilizzato per rifiutare quei messaggi non ritenuti utili per la nave.

A Avvisi per la navigazione B Avvisi meteorologici C Informazioni sui ghiacci

D Informazioni per la ricerca e soccorso E Previsioni meteorologiche

F Messaggi di servizio per i piloti GHI Messaggi Decca Loran Omega

J Messaggi SATNAV

K Messaggi per la radionavigazione

L Avvisi per la navigazione addizionale alla lettera A VWXY Servizi speciali

Z Nessun messaggio in arrivo

IMPOSTAZIONE DEL RICEVITORE NAVTEX

In fase di installazione il ricevitore deve essere predisposto per la ricezione delle diffusioni provenienti dalla stazione trasmittente di interesse per area. Al fine di ottenere una corretta ricezione delle trasmittenti desiderate, i ricevitori Navtex dovranno essere predisposti nel seguente modo:

• predisporre carattere B1 (U) per la ricezione della stazione trasmittente di Trieste • predisporre carattere B1 (V) per la ricezione della stazione trasmittente di Augusta • predisporre carattere B1 (T) per la ricezione della stazione trasmittente di Cagliari • predisporre carattere B1 (R) per la ricezione della stazione trasmittente di Roma Per la ricezione delle varie tipologie di informazioni normalmente trasmesse dal centro di coordinamento nazionale, il ricevitore deve essere predisposto sui seguenti caratteri B2:

• A Avvisi per la navigazione • B Avvisi meteorologici

• D Informazioni per la ricerca e soccorso • E Previsioni meteorologiche

• F Messaggi di servizio per i piloti • K Messaggi per la radionavigazione

A partire dal 02 aprile 2002 il Servizio Navtex Internazionale ha acquisito la piena capacità operativa (Full Operational Capability) in attuazione degli emendamenti della Convenzione Internazionale per la salvaguardia della vita umana in mare "SOLAS 74/88". Il Comando Generale del Corpo delle Capitanerie di Porto quale co-ordinatore nazionale del servizio assicura la diffusione sulla frequenza di 518 kHz, in lingua inglese, degli avvisi ai naviganti,

da tutte le unità equipaggiate con apposito ricevitore. Le informazioni utili alla navigazione vengono diffuse da quattro stazioni trasmittenti che, site presso Trieste, Augusta, Roma e Cagliari, assicurano la completa copertura delle acque italiane con un sistema di trasmissione a divisione di tempo in accordo con le direttive dell'I.M.O. Co-ordinating Panel.

INMARSAT

Le comunicazioni marittime via satellite nascono nel 1976. Dal 1979 la rete INMARSAT, un consorzio internazionale con sede a Londra, fornisce i servizi di radiocomunicazione marittima via satellite su scala mondiale [6]. Il consorzio è composto attualmente da 79 Paesi, che ne finanziano l'attività in misura proporzionale all'utilizzo dei servizi.

Inizialmente INMARSAT era riservato alle sole navi, ma venne in seguito esteso anche agli aeromobili. Con la creazione di terminali sempre meno ingombranti e costosi, è stato possibile impiegarlo nelle comunicazioni mobili terrestri. L'infrastruttura del sistema di comunicazione INMARSAT è costituita da:

• Satelliti Ship

• Earth Stations (SES) e Mobile Earth Sations (MES) • Land Earth Stations (LES)

• Network Coordination Station (NCS)

INMARSAT impiega quattro satelliti, ognuno dei quali copre una regione definita: Atlantico Ovest, Atlantico Est, Indiano e Pacifico. Restano escluse le ragioni polari oltre i 70° di latitudine, figura 2.1.3.

L'Italia rientra nella Regione Atlantica e dispone della stazione del Fucino i cui terminali remoti, ad attivazione automatica, sono allocati nella Centrale Operativa - IMRCC. La Centrale Operativa è inoltre collegata punto-punto sulla rete telefonica e telex con la stazione costiera di Roma-Radio, per l'instradamento immediato delle segnalazioni di soccorso satellitari.

Le comunicazioni via satellite avvengono su frequenze molto elevate (1,5-1,6 GHz) con antenne altamente direttive che consentono l'impiego di basse potenze. L'emissione non risente dei fenomeni atmosferici e le comunicazioni sono estremamente affidabili e riservate. L'utente (SES o MES) digita il numero di una delle molte stazioni costiere terrene disponibili e ricevuto il tono di linea libera, compone il numero dell'utente terrestre o marittimo che desidera contattare.

I quattro sistemi INMARSAT oggi esistenti si differenziano nei servizi offerti e nella tipologia dei terminali:

INMARSAT-A

È il sistema con cui INMARSAT iniziò ad operare, e che conta più di 20.000 utenti in maggioranza navi. Mette a disposizione funzioni bidirezionali di telefonia, fax, telex, posta elettronica e comunicazione dati da e per ogni parte del mondo. Questo sistema analogico a larga banda (50 Khz) richiede un alto livello di segnale e le dimensioni dell'antenna non possono scendere sotto un preciso limite. L'EGC (chiamata di gruppo) permette di contattare le navi in una zona geografica delimitata. Il servizio FLEETNET permette l'invio di messaggi riservati alle navi di una stessa flotta. Questi terminali vengono ora gradualmente sostituiti dall'INMARSAT B.

INMARSAT-B

Sistema totalmente digitale e conforme al GMDSS, operativo dal 1994. Sta soppiantando il più vecchio standard A, grazie ad un più razionale uso dei canali che consente un notevole risparmio nei costi di esercizio. Oltre alla comunicazione telefonica e telex, offre una vasta gamma di servizi, tra cui la trasmissione fax a 9,6 kb/s e dati fino a 64 kb/s. La trasmissione avviene in banda stretta (20KHz), consentendo l'utilizzo di una maggior numero di canali e una riduzione delle tariffe. E' ideale per gli utenti che trasmettono grandi quantità di dati: piattaforme petrolifere, ricerca oceanografica, sismica etc.

INMARSAT-C

Utilizzando terminali semplici e poco costosi, mette a disposizione un servizio di comunicazione dati o telex digitale, conforme al GMDSS con il metodo "store and forward": il messaggio viene trasmesso alla stazione costiera terrestre, poi il collegamento viene chiuso per mantenere al minimo i costi per il mittente. La stazione costiera trasmetterà entro pochi minuti il testo al destinatario. Se l'inoltro non è possibile, ne avvisa il mittente e se richiesto, richiama il mittente per confermargli l'avvenuto recapito. I servizi disponibili sono:

• trasmissione bidirezionale di messaggi mediante "pacchetti dati"; • report dei dati con interrogazione del terminale di bordo;

• richiesta di posizione; • avvisi di emergenza.

Il sistema consiste in una antenna molto piccola, un terminale elettronico e un PC compatibile, che può essere già di proprietà dell'utente. Non è possibile la trasmissione facsimile sul segmento spaziale, ma l'utente di bordo può richiedere che il messaggio venga inoltrato via fax dalla stazione costiera all'utente terrestre.

INMARSAT-M

Fornisce comunicazioni telefoniche, fax, dati in forma digitale per mezzo di terminali piccoli e poco costosi. Il segnale analogico viene scomposto in "bit" e trasmesso in banda stretta alla velocità di 2400 bps: ciò permette di ridurre le dimensioni dell'antenna e di aumentare il numero dei canali disponibili, abbassando i costi di esercizio e le tariffe.

VHF - DSC

Il DSC (Digital Selective Calling: Chiamata Selettiva Digitale) è un metodo semiautomatico per effettuare chiamate radio su VHF, MF e HF. È stato definito quale standard internazionale dalla IMO (International Maritime Organization: Organizzazione Marittima Internazionale) e fa parte del GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System: Sistema Mondiale di Soccorso e Sicurezza in Mare).

La DSC permette di inviare e ricevere chiamate da qualsiasi nave o stazione costiera dotata della funzionalità DSC che si trovi all’interno della portata geografica. Le chiamate si

possono classificare come di soccorso (distress), d’urgenza (urgency), di sicurezza (safety) o di routine, e la DSC seleziona automaticamente un canale attivo.

I messaggi ‘Distress’ sono trasmessi in automatico a tutte le stazioni nelle bande marittime: MF (2187.5 kHz), HF (4207.5, 6312, 8414.5, 12577, 16804.5 kHz), VHF (Ch.70 - 156.525 MHz).

Le informazioni contenute nel pacchetto dati DSC comprendono:

• il proprio numero identificativo MMSI

• il numero MMSI del destinatario (o più di uno nel caso di chiamate collettive) • la propria posizione geografica

• la richiesta di una frequenza e modo d’emissione per continuare la comunicazione. Il DSC serve per stabilire un primo contatto iniziale scegliendo successivamente la frequenza e il modo d’emissione (fonia, rtty, fax) per far seguire il traffico vero e proprio.

• la tipologia della chiamata (Distress, Safety, Routine, Urgency), nel caso specificando anche il tipo di emergenza. Queste sono trasmesse secondo la tipologia FEC con correzione d’errore, verificando inoltre l’integrità di ogni pacchetto tramite un "check sum" dei dati ricevuti. Il modo d’emissione è l’F1B (o J2B) a 100 Baud in banda MF/HF e 1200 Baud in VHF.

Più in dettaglio il numero identificativo MMSI è rappresentato da un codice di nove numeri assegnato univocamente a ogni stazione (nave o stazione costiera).

I messaggi DSC, possono essere indirizzati a tutte le stazioni o, contrariamente alle tradizionali chiamate in fonia, ad alcune in particolare utilizzando il loro proprio codice di chiamata selettiva. I possibili destinatari possono essere:

• una nave specifica o una stazione costiera • i mezzi in una specifica area geografica • un gruppo specifico (es. Guardia Costiera)

Il ricevitore DSC "seleziona" automaticamente le varie chiamate trasmesse on-air esaminando l’MMSI, l’area geografica e la tipologia di chiamata allertando l’operatore radio o il personale

di monitorare costantemente gli apparati radio o, in caso di piccole imbarcazioni, di avere personale specifico a bordo.

Search and Rescue Transponder (SART)

I SART sono dei trasponder radar portatili usati per individuare i sopravvissuti a disastri navali che hanno inviato una richiesta di aiuto [7]. Questi operano nel range frequenziale dei radar a bordo di quasi tutte le navi, in figura 2.1.4 (a) è mostrato un tipo di SART.

Una volta attivato un SART risponde al segnale ricevuto proveniente dal radar della nave di ricerca generando un segnale che è visualizzato sullo schermo del radar come una linea di 12 puntini che si estendono esternamente dalla posizione del SART, Figura 2.1.4 (b).

Nel caso in cui la nave deve essere abbandonata, il SART deve essere portato a bordo del mezzo di salvataggio.

(a) (b)

Figura 2.1.4 (a) un esempio di SART, (b) schermo di un radar che rileva la presenza di un SART attivo

1.3 Digital Selective Calling

L’introduzione del GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System - Sistema globale di soccorso e sicurezza marittima) ha apportato numerose innovazioni nelle procedure di comunicazione via radio fra nave - nave e nave - stazione costiera [1].

Queste innovazioni hanno comportato sia modifiche delle caratteristiche operative degli apparati VHF e SSB rispetto a quelli precedentemente in uso, sia modifiche nelle procedure di soccorso e sicurezza in mare.

Una di queste è conosciuta come DSC (Digital Selective Calling - Chiamata Selettiva Digitale). Questa tecnologia è obbligatoria da diversi anni per grandi navi (più di 300 tonnellate di stazza) ma ci si aspetta che in futuro il suo uso verrà esteso gradualmente anche alle imbarcazioni più piccole, eventualmente sostituendosi ai radiotelefoni per le chiamate di soccorso sulle bande marine MF, HF e VHF.

La chiamata DSC, detta anche “DSC alert”, è un mezzo semiautomatico per stabilire un contatto iniziale tra stazioni radio, dopodichè si utilizzano le procedure standard del radiotelefono per proseguire la comunicazione.

Un DSC alert è un burst di breve durata, tipicamente 7 secondi se trasmesso nella banda MF e HF e 500 millisecondi se trasmesso nella banda VHF, inviato da una stazione per allertare una o più stazioni fornendo inoltre alcune informazioni di base come l’identità della stazione chiamante e il motivo della chiamata. Questi burst sono trasmessi su specifiche frequenze riservate alle chiamate DSC nelle bande marine MF, HF e VHF.

La codifica utilizzata dalla stazione chiamante per il DSC alert è nota solo alla stazione o alle stazioni chiamate che in questo modo riescono a decodificare l’informazione. Quindi il DSC alert viene ricevuto da tutte le stazioni che sono all’interno della portata radio della stazione che lo ha inviato, ma solo quelle selezionate dal chiamante sapranno come decodificare il messaggio che sarà segnalato con un allarme sonoro o visivo per avvisare l’operatore e visualizzabile sottoforma di caratteri alfanumerici sul pannello frontale dello strumento.

La priorità di un DSC alert, contenuta nell’intestazione, viene inserita manualmente dall’operatore utilizzando i controlli sul pannello frontale dell’apparato. Se questa è di pericolo il messaggio sarà decodificato da tutte le stazioni che lo riceveranno.

Il grande vantaggio del DSC è l’automazione della trasmissione e ricezione di un messaggio, un pulsante dedicato, premuto da un operatore può dare inizio ad una procedura di richiesta di soccorso. In questo modo viene eliminata la fase manuale di avvio e mantenimento di una comunicazione vocale su canale dedicato, da parte della nave in pericolo, con una stazione costiera o con un'altra nave.

1.3.1 Normativa Italiana e Internazionale

salvaguardia della vita in mare, Solas 74/83”, concernenti in particolare, ma non solo, le radiocomunicazioni per l’applicazione del “Global Maritime Distress and Safety System”. Tali emendamenti sono stati adottati con Risoluzione n. 1 dell’8 novembre 1988 dalla Conferenza IMO degli stati contraenti la convenzione Solas 74/83, di cui l’Italia fa parte. Tali emendamenti inoltre sono entrati in vigore, a norma dell’art. VIII (b) (vii)(2) della convenzione stessa, il 1° febbraio 1992 [10], [11].

Con tale pubblicazione lo Stato Italiano, contraente la convenzione Solas 74/83, si è impegnato di fatto a far osservare le regole annesse alla Risoluzione 1, in particolare accertando che (cap. IV, parte A, regola 1, par. 5.2) “ogni nave costruita… dopo il 1° febbraio 1999 soddisfi a tutte le prescrizioni applicabili”, riportate al capitolo IV (che sostituisce interamente l’analogo capitolo della convenzione Solas 74/83).

Ai fini della applicazione del capitolo IV (“Radiocomunicazioni”) sono stati dati i significati che seguono alle seguenti espressioni (regola 2):

<< per “Chiamata selettiva numerica (DSC)” si intende una tecnica fondata sull’utilizzazione di codici numerici la cui applicazione consente ad una stazione radioelettrica di entrare in contatto con un’altra stazione o gruppo di stazioni e di trasmettere loro dei messaggi e soddisfa le raccomandazioni pertinenti del Comitato Consultivo Internazionale delle Radiocomunicazioni (CCIR)>>…

<<per “zona oceanica A1” si intende una zona situata all’interno della zona di copertura radiotelefonica di almeno una stazione costiera che opera su onde metriche e nella quale la funzione di allarme DSC è disponibile in permanenza, così come può essere definita da un Governo contraente>>.

Nella regola 4 (“funzioni da svolgere”) del Cap. IV, parte A, inoltre si precisa cosa deve poter fare ogni nave in termini di trasmissione e ricezione di allarmi di soccorso ed in particolare nella regola 7 (“materiale radioelettrico – disposizioni generali “) si chiarisce che:

<<ogni nave deve essere munita :

1. di un impianto radioelettrico ad onde metriche che consenta di trasmettere e di ricevere: • con DSC sulla frequenza 156,525 MHz (canale 70). Deve essere possibile far scattare

sul canale 70 la diffusione di allarmi di soccorso dal posto di navigazione abituale della nave;

• con radiotelefonia sulle frequenze 156,300 MHz (canale 6) 156,650 MHz (canale 13) e 156,800 MHz (canale 16)>>

Alla luce di tali emendamenti si capisce la necessità di dotare tutte le imbarcazioni di sistemi DSC, in grado di ricevere ed inviare sul canale 70 degli allarmi di soccorso.

Le caratteristiche tecniche e funzionali della DSC sono stata formulate dalla “ITU Radiocommunication Assembly” la quale, considerando il Capitolo IV della “International Convention for the Safety of Life at Sea” (Solas), ha deliberato la raccomandazione ITU-R M.493 e ITU-R M.541. In particolare nell’annesso 2 della raccomandazione ITU-R M.493 vengono definite le classi che caratterizzano un dispositivo DSC (dalla Classe A, che include tutte le funzioni definite nell’Annesso 1 della stessa raccomandazione, e necessario a tutte le unità che effettuano soccorso in mare per ricevere chiamate di allarme e comportarsi eventualmente da ripetitori, alla Classe G).

Per maggiori approfondimenti nel sito http://www.itu.int è possibile consultare la normativa internazionale (ITU-R M.541-9, ITU-R M.493-11, ITU-R M.257-3, ITU-R M.1084-4) mentre la normativa Italiana è consultabile nel sito http://www.gazzettaufficiale.it (allegato N. 53 della G.U. N. 62 del 14 Marzo 1992).

1.3.2 DSC Identification

Per essere abilitata ad operare in DSC, alla nave deve essere assegnato un numero esclusivo di chiamata denominato MMSI (Maritime Mobile Service Identity) che viene memorizzato negli apparati (sia VHF/DSC che MF/DSC che EPIRB) e viene trasmesso automaticamente all’interno della chiamata [1].

Questo è un codice univoco, cioè un determinato codice individua esattamente una sola nave, così come una sola nave può avere un solo nominativo internazionale.

I messaggi DSC, possono essere indirizzati a tutte le stazioni o, contrariamente alle tradizionali chiamate in fonia, ad alcune in particolare utilizzando il loro proprio codice di chiamata selettiva. I possibili destinatari possono essere:

• una nave specifica o una stazione costiera • i mezzi in una specifica area geografica • un gruppo specifico (es. Guardia Costiera)

incaricato solamente se la chiamata è diretta alla propria unità. Si elimina quindi la necessità di monitorare costantemente gli apparati radio o, in caso di piccole imbarcazioni, di avere personale specifico a bordo [1].

L’MMSI assicura che solo gli alert DSC di tipo routine indirizzati alla propria stazione vengano decodificati e visualizzati sullo schermo del ricevitore DSC.

Un alert DSC di tipo distress, pericolo, viene ricevuto implicitamente da tutte le stazioni. Allo stesso modo anche gli alert DSC di tipo urgency e safety, urgenza e soccorso, non sono indirizzati ad una specifica stazione ma saranno ricevuti da tutte le navi che sono all’interno della portata radio della stazione in difficoltà.

L’MMSI è composto da 9 cifre di cui le prime 3 identificano la nazionalità, per l’Italia sono 247, per cui una trasmissione il cui MMSI inizia con 247 proviene da una nave italiana.

Anche alle stazioni costiere viene assegnato un MMSI che però ha le prime due cifre 00, le stazioni costiere italiane hanno assegnati i codici MMSI 002470001 e 002470002, rispettivamente per la zona Nord e Mare Adriatico, facenti capo a ROMA RADIO, e per la zona Sud facente capo a PALERMO RADIO.

1.3.3 DSC alert di tipo distress, urgency e safety

A livello internazionale, come mostrato nella tabella 3.3.1, sono state allocate delle frequenze nelle bande MF, HF, e VHF riservate alle chiamate DSC (DSC alert) di tipo distress, urgency e safety e delle frequenze su cui continuare la chiamata, in modo vocale, dopo un primo contatto stabilito attraverso la chiamata digitale [1].

DSC

RADIOTELEFONO

2187.5 KHz 2182 HKz 4207.5 KHz 4125 KHz 6312.0 KHz 6215 KHz 8414.5 KHz 8291 KHz 12577.0 KHz 12290 KHz 16804.5 KHz 16420 KHz VHF Ch 70 VHF Ch 16

Tabella 3.3.1 Frequenze riservate a chiamate di tipo DSC e relative frequenze utilizzate per continuare la chiamata in forma vocale

A meno che non sia specificatamente indicato il canale o la frequenza da utilizzare nel burst DSC, la comunicazione vocale deve svolgersi sulla frequenza riservata alle chiamate di soccorso. Ad esempio sul canale 16 nella banda VHF dopo aver effettuato o ricevuto una chiamata DSC sul canale 70.

La maggior parte degli apparati in commercio una volta ricevuta una chiamata DSC commutano automaticamente la frequenza sintonizzandosi sul canale riservato, indicato in tabella 3.3.1 nella colonna “radiotelefono”, o su quello indicato nel burst DSC.

Le trasmissioni vocali sono proibite sui canali riservati al DSC nelle bande MF, HF e VHF.

1.3.4 DSC alert di tipo routine

La chiamata DSC non è usata soltanto in situazioni di pericolo ma può essere utilizzata da stazioni navali allo scopo di istaurare una comunicazione commerciale (corrispondenza pubblica) [1].

Un dispositivo di tipo DSC permette ad una stazione navale di mettersi in contatto con una particolare stazione costiera inserendo l’MMSI della stazione desiderata. Il burst di dati inviato abilita automaticamente la comunicazione vocale fra la nave e la stazione costiera. Le chiamate DSC di tipo routine tra nave e nave possono essere fatte solo sul canale 70 nella banda VHF e richiedono l’invio del MMSI della nave chiamata.

1.3.5 Informazioni contenute in un DSC alert

Una burst DSC può contenere, in forma digitalizzata, tutte o alcune delle seguenti informazioni [1]:

• l’identificativo della stazione chiamante, MMSI

• il numero MMSI del destinatario, più di uno nel caso di chiamate collettive • la tipologia della chiamata (distress, safety, routine o urgency)

• la posizione geografica della stazione chiamante e l’ora di quando questa è stata aggiornata

La chiamata DSC serve per stabilire un primo contatto fra due stazioni, successivamente si sceglie la frequenza su cui proseguire la comunicazione vera e propria e la tipologia di quest’ultima (fonia, fax, RTTY).

Le informazioni sulla posizione possono essere inserite automaticamente connettendo il DSC ad un ricevitore GPS, oppure manualmente. Se non è possibile aggiornarle ne manualmente ne automaticamente le coordinate del chiamante e il tempo trascorso dall’ultimo aggiornamento assumeranno il valore rispettivamente di 9999999999 e 8888.

1.4 Tipologie dei DSC alert

Il sistema internazionale DSC stabilisce i seguenti tipi di messaggi [1]:

• DISTRESS : questa tipologia di chiamata è indirizzata implicitamente a tutte le stazioni. Il messaggio contiene l’MMSI della nave, l’informazione sulla posizione, la sua validità e un indicazione sulla natura del pericolo.

• URGENCY : questa tipologia di chiamata può essere indirizzata a tutte le stazioni o ad una in particolare. Il messaggio indica che la stazione che lo invia ha un messaggio urgente da trasmettere riguardante la sicurezza della nave.

• SAFETY : questa tipologia di chiamata è indirizzata a tutte le stazioni. Il messaggio indica che la stazione che lo invia ha un messaggio da trasmettere riguardante un avviso importante per la navigazione o un allerta meteorologico.

• ROUTINE : questa tipologia di chiamata è quella con il più basso grado di priorità, viene impiegata per comunicazioni nave – nave o nave – stazione costiera concordando un canale di lavoro dove far proseguire la chiamata.

• DISTRESS ALERT ACKNOWLEDGMENT: normalmente viene inviato solamente dalle stazioni costiere in risposta ad un distress alert. Può essere usato anche dalle stazioni navali in alcune circostanze particolari.

Dobbiamo notare che nell’opzione “tutte le stazioni” sono incluse le stazioni navali, quelle marittime e quelle costiere, mentre l’opzione “selettiva” è usata per indirizzare la chiamata ad una particolare stazione marittima, ad una stazione costiera o ad una nave.

1.4.1 Trasmissione di un alert DSC di tipo distress

Un Distress Alert (avviso o chiamata di soccorso) indica che una nave è in grave, imminente pericolo e richiede assistenza immediata [1]. Tutte le stazioni che la ricevono devono immediatamente cessare tutte le comunicazioni che possono in qualche modo creare interferenza. La chiamata è sempre indirizzata “a tutte le stazioni” e contiene i seguenti parametri:

• priorità “distress” (selezionata automaticamente) • MMSI della stazione in pericolo

• natura del pericolo “undesignated” (non specificata), “collision” (collisione), “sinking” (affondamento), “fire” (incendio a bordo), ecc.

• posizione, mediante i dati di latitudine e longitudine forniti dal GPS o impostati manualmente

• ora di rilevamento delle coordinate della posizione trasmesse

• tipo di comunicazione richiesta (in VHF è possibile solo quella telefonica)

Le operazioni da eseguire per predisporre l’apparato alla trasmissione del segnale di soccorso sono limitate alla scelta dei parametri da inserire nella chiamata, che si effettua dal menù che si attiva premendo brevemente il tasto rosso “DISTRESS”. Questo tasto è protetto da un coperchio che previene la pressione accidentale. La figura 4.1.1 mette in evidenza i passaggi chiave per trasmettere un alert DSC di tipo distress seguito poi da una trasmissione vocale.

Figura 4.1.1 Schematizzazione dei passi fondamentali per trasmettere un alert DSC di tipo distress seguito da una trasmissione vocale.

Una volta impostati i vari parametri premendo nuovamente in tasto rosso “DISTRESS” per il periodo necessario (generalmente 5 secondi, controllabili dal conto alla rovescia sul display

In generale su tutti gli apparati i comandi di invio della chiamata di soccorso sono ritardati, allo scopo di evitare attivazioni accidentali, ma è bene verificare attentamente l’esistenza e la durata di questo ritardo sul libretto di istruzioni del proprio apparato.

La trasmissione della chiamata di soccorso richiede meno di un secondo (invece dei 30 secondi necessari per la chiamata radiotelefonica) e viene ripetuta autonomamente dall’apparato ogni 3,5 - 4,5 minuti finché non viene ricevuto un’acknowledgement in DSC (o viene interrotta dall’operatore).

La trasmissione del segnale di soccorso può essere autorizzata solo dal comandante, dallo skipper o dal responsabile della sicurezza della nave.

1.4.2 Trasmissione dell’acknowledgment a un alert DSC di tipo

distress

Le stazioni navali che ricevono una chiamata DSC di tipo distress devo prendere nota del contenuto e mettersi immediatamente in ascolto sul canale 16 in modo da ascoltare il messaggio di MAYDAY che seguirà [1].

Se la nave che riceve la richiesta di soccorso è in grado di portare assistenza deve inviare un acknowledgment (recived mayday) sul canale 16 alla nave in difficoltà e subito dopo darne comunicazione alla stazione marittima o costiera. Contrariamente, nessun acknowledgment deve essere inviato se la nave non è in grado di fornire assistenza e sono presenti altre imbarcazioni in ascolto che indicano la loro disponibilità nel prestare soccorso.

Queste procedure possono risultare una perdita di tempo ma tutto ciò rende possibile la trasmissione delle informazioni necessarie per richiedere soccorso semplicemente premendo un tasto.

Tutte le informazioni trasmesse durante un alert DSC di tipo distress sono codificate e mostrate sul display dell’apparato ricevente, il tutto è inoltre accompagnato da un allarme sonoro per allertare l’operatore.

Nella caso in cui una nave ha ricevuto un alert DSC di tipo distress e :

a) nessun messaggio di MAYDAY è udibile sul canale 16 entro 5 minuti

b) non si è sentita una comunicazione vocale da parte di una stazione con la nave in difficoltà

c) l’alert DSC di tipo distress continua ad essere ricevuto

le navi che ricevono la chiamata devono trasmettere un acknowledgment sostituendo l’MMSI della nave in pericolo con il suo nome e call – sign se necessario. Inoltre, subito dopo, devono contattare la stazione marittima o costiera preposta ed avvisarla in maniera esauriente della situazione.

Nel caso in cui una nave riceve l’alert DSC di tipo distress ma nessun messaggio di MAYDAY è udibile entro 5 minuti sul canale 16 e :

a) non si è sentita nessuna comunicazione da parte di una stazione con la nave in pericolo b) l’alert DSC di tipo distress non è continuo

non deve essere inviato nessun acknowledgment, inoltre la nave che ha ricevuto l’alert deve contattare immediatamente la stazione marittima o costiera preposta e avvisarla in maniera esauriente della situazione.

Tutti questi casi e le relative procedure sono riassunte nel diagramma a blocchi di figura 4.2.1, notiamo che nel caso in cui la propria nave non è in grado di portare assistenza e nessun altra nave riceve l’alert di tipo distress lanciato dalla nave in pericolo la stazione marittima o costiera deve essere avvisata tempestivamente.

1.4.3 Cancellazione di un alert DSC di tipo distress

Con il DSC, a differenza del radiotelefono è possibile inviare inavvertitamente un alert DSC di tipo distress [1]. Nel caso ci si accorga di aver attivato per sbaglio la trasmissione di un segnale di allarme è assolutamente necessario procedere alla cancellazione secondo la seguente procedura:

• spegnere immediatamente l’apparato (in questo modo si cancella qualsiasi ripetizione automatica dell’alert che di norma continua fino alla ricezione di un DSC acknowledgment)

• riaccenderlo e impostare il canale 16

• effettuare una chiamata “a tutte le stazioni” comunicando il nome della nave, il nominativo internazionale e il codice MMSI chiedendo di cancellare l’allarme trasmesso in precedenza fornendo inoltre in maniera approssimata l’ora della trasmissione avvenuta inavvertitamente.

Nell’eventualità che, per qualche ragione, queste procedure non possono essere portate a termine la stazione deve usare altri mezzi per avvisare le autorità che l’alert è stato accidentale.

1.4.4 Trasmissione di un alert DSC di tipo urgency

La trasmissione di un alert DSC di tipo urgency può essere autorizzata solo dal comandante, dallo skipper o dal responsabile della sicurezza della nave [1]. Questo tipo di chiamata indica che la stazione ha un messaggio urgente da trasmettere riguardante la sicurezza della nave o di una persona.

La trasmissione di questo tipo di alert da parte di una nave o di una stazione marittima o costiera avviene nel modo seguente :

• selezionare il tipo di chiamata, “all ship” o “selective” • selezionare la priorità dell’urgenza

• trasmettere sul canale 70 nella banda VHF l’alert DSC di tipo urgency

La stazione che riceve questo tipo di alert non deve inviare un acknowledgment per indicare l’avvenuta ricezione ma semplicemente sintonizzare l’apparato sul canale di lavoro indicato e aspettare la comunicazione vocale. Lo schema a blocchi di figura 4.4.1 riassume questi passaggi.

Figura 4.4.1 Schematizzazione dei passi fondamentali per trasmettere un alert DSC di tipo urgency seguito da una trasmissione vocale.

1.4.5 Trasmissione di un alert DSC di tipo safety

La trasmissione di un alert DSC di tipo safety indica che la stazione ha un messaggio da trasmettere o un importante allerta meteo o un avviso per la navigazione [1].

La trasmissione di questo tipo di alert da parte di una nave o di una stazione marittima o costiera avviene nel modo seguente :

• selezionare il tipo di chiamata, “all ship” o “selective” • selezionare la priorità dell’alert DSC di tipo safety

• trasmettere sul canale 70 nella banda VHF l’alert DSC di tipo safety

La stazione che riceve questo tipo di alert non deve inviare un acknowledgment per indicare l’avvenuta ricezione ma semplicemente sintonizzare l’apparato sul canale di lavoro indicato e

aspettare la comunicazione vocale. Lo schema a blocchi di figura 4.5.1 riassume questi passaggi.

Figura 4.5.1 Schematizzazione dei passi fondamentali per trasmettere un alert DSC di tipo urgency seguito da una trasmissione vocale.

1.4.6 Trasmissione di un alert DSC di tipo routine

È la chiamata col più basso grado di priorità che viene impiegata per comunicare fra nave e nave o fra nave e stazione costiera, concordando un canale di lavoro dove effettuare il traffico. In mancanza di conferma di avvenuta ricezione (acknowledgementment), può essere ripetuta una prima volta dopo 5 minuti e successivamente ogni 15 minuti.

Per effettuare la chiamata occorre:

• impostare l’MMSI della stazione che si desidera contattare • selezionare la categoria “Routine”

• indicare il tipo di collegamento richiesto (in VHF solo “Telephony”) • indicare il canale di lavoro proposto

Quando si riceve una chiamata di routine in DSC è necessario trasmettere la conferma di avvenuta ricezione (acknowledgement), che può essere trasmessa in automatico, se è stato predisposto opportunamente l’apparato, o in manuale entro 5 minuti dalla ricezione.

In genere gli apparati si spostano automaticamente sul canale di lavoro indicato nella chiamata ricevuta, oppure sul display compare la richiesta di confermare il passaggio al canale di lavoro. Nel caso non sia possibile utilizzare il canale proposto per il collegamento si può indicare nell’acknowledgement l’opzione “Unable to comply” (impossibilitato a soddisfare la richiesta) mentre se la stazione chiamante non ha indicato il canale di lavoro la stazione chiamata deve proporne uno nella accusa di ricevuto.

1.5 Canali marittimi VHF

All’interno del VHF (Very High Frequency – da 30 MHz a 300 MHz) è stata assegnata al servizio mobile marittimo una gamma che va da 156.025 MHz a 162.025 MHz.

In un primo tempo la tecnologia ha permesso di ricavare da questa gamma solo 28 canali distanziati di 50 KHz, questi canali sono tuttora numerati da 1 a 28 [1].

Successivamente è stato possibile ridurre la larghezza di banda necessaria per ciascun canale da 50 KHz a 25 KHz e aggiungere altri 28 canali intercalandoli ai precedenti, questi nuovi canali sono numerati da 60 a 88.

La distribuzione dei canali con le relative frequenze è riportata nell’appendice A, che contiene anche importanti informazioni circa la destinazione d’uso dei vari canali.

Infatti a seconda della comunicazione che si intende stabilire si dovrà scegliere il canale da utilizzare nella colonna relativa, “Tipo di Traffico”

Per i canali simplex le due frequenze sono uguali, cioè l’apparato trasmette e riceve sulla stessa frequenza (quando si trasmette non si è in grado di ricevere e viceversa).

Dove invece le due frequenze sono diverse l’apparato trasmette su una frequenza e riceve su un’altra. Questi sono i canali duplex che sono riservati alle comunicazioni con le stazioni di terra e alla corrispondenza pubblica tramite la stazione costiera e non possono essere utilizzate per comunicare da nave a nave (anche perché non si sentirebbe niente perché l’apparato è sintonizzato su una frequenza diversa da quella trasmessa).

Sui canali duplex, utilizzando apparati di caratteristiche adeguate (denominati ‘full duplex’) è possibile trasmettere e ricevere contemporaneamente per cui la comunicazione con un numero

Particolare attenzione va posta nell’utilizzo del canale 16 destinato alla chiamata e al soccorso. Tutte le navi durante la navigazione devono mantenere un ascolto permanente su questo canale anche per mezzo del ‘dual watch’, una impostazione presente sugli apparati VHF che, se attivata, consente di tenere l’apparato su un canale di lavoro ma sposta il ricevitore alternativamente dal canale di lavoro al canale 16, fermandosi su quest’ultimo quando è presente una chiamata.

Quando si ha necessità di comunicare con un’altra nave, la chiamata va eseguita sul canale 16, concordando brevemente un canale di lavoro su cui passare per lasciare libero il canale 16 per le eventuali altre chiamate o comunicazioni soccorso.

La potenza utilizzata deve essere la minima necessaria per la comunicazione, allo scopo di evitare disturbi ad altre comunicazioni in corso. Per questa ragione tutti gli apparati sono dotati di un comando di riduzione della potenza da 25 Watt a 1 Watt, che va usato in tutti i casi in cui la potenza ridotta è sufficiente per comunicare.

1.6 Specifiche generali

Lo standard internazionale adottato per le comunicazioni radio in banda VHF di tipo marittimo prevede una spaziatura di canale di 25 KHz e una modulazione G3E per le comunicazioni vocali (a volte è utilizzata anche la F3E) e F1B (o J2B) per comunicazioni DSC [9]. Come requisito minimo un radiotelefono montato a bordo di una nave deve essere abilitato a trasmettere e ricevere con classe di emissione G3E (fonia in modulazione di fase):

• sul canale 16 (156,8 MHz) ,dedicato al soccorso internazionale • sul canale 6 (156,3 MHz) ,dedicato alla sicurezza tra navi

• sul canale 13 (156,65 MHz), dedicato alla sicurezza tra navi (ponte a ponte) • su tutte le frequenze necessarie per il loro servizio.

Le classi di emissione più comuni e il modo utilizzato per codificarle sono mostrate nell’appendice B.

La modulazione utilizzata dai transceiver impiegati nella banda VHF di tipo marittimo deve avere le seguenti caratteristiche, in modo da poter funzionare in accordo con la spaziatura di canale di 25 KHz adottata a livello internazionale:

• modulazione di frequenza con pre-enfasi di 6 dB/octave • la banda per le frequenze audio deve essere limitata a 3000Hz • la banda nominale del canale utilizzato per la voce è di 16 KHz • la banda nominale del canale utilizzato per i dati è di 20 KHz. Gli apparati radio sono classificati come mostrato in tabella 6.1:

• G indica che l’apparato è conforme con lo standard IMO GMDSS

• D indica che l’apparato può essere utilizzato solo in Canada da navi battenti bandiera Canadese

• S indica che l’apparato radio è capace di segnalare sul canale 70 alert DSC di tipo distress

• V indica che l’apparato è un semplice radiotelefono utilizzato da piccole imbarcazioni a cui non è richiesto l’obbligo di una radio di tipo DSC.

Per le navi con oltre 300 tonnellate di stazza è obbligatorio l’uso di una radio di tipo G per la navigazione in acque internazionali e di tipo D per le acque Canadesi.

Stations Typical Power

Coast stations 100 W

Ship stations Minimum: Maximum:

6 W

25 W (or 50 W if it can be remotely reduced by coast stations) Hand-held portable transmitters 5 W Survival two-way radiotelephones

Should have a minimum e.i.r.p. of 0.25 watt. When this equipment provides for on-board communications, the output power should not exceed 1 watt on the on-board authorized frequencies.

Le impedenze di tutte le interface ( ad esempio le porte audio, porte dati, terminali d’antenna ecc..) devono essere dichiarate nel manuale operativo dell’apparato. Generalmente si preferisce usare impedenze di 600 Ω per frequenze audio e 50 Ω per frequenze radio.

A meno che non sia diversamente specificato, quelle mostrate nella tabella 6.2 sono tipiche potenze di uscita per un trasmettitore.