2000

Spectrum Management: Silent Heroes
By Giovanni G. Turla

Technology advances at an ever-accelerating pace, improving our quality of life. But how aware are we of the factors that make this possible? For instance, how do millions of cell phone users, located in a given area, speak to one another without experiencing any interference? Fortunately, the people at Spectrum Management have already solved such problems.

In the age of telecommunications, the complexity of operating a cellular phone or any wireless communications device is usually overlooked by public users. We have all seen cell phones (analog or digital), short range personal communication devices, two-way radios and emergency service communication systems. All these devices are based on the same principles: the broadcast and reception of microwaves that are picked up and passed on via radio towers. The trick is keeping the millions of frequencies from interfering with one another.

Recently I spent an afternoon with Hubert Pambrun, Director of the Eastern Ontario District of Radio Frequency Spectrum Management, and Guy Roy, Spectrum Manager for the Eastern Ontario District. Together they took me on a tour of their facilities where stray frequencies are monitored and, if possible, tracked. From a room filled with unidentifiable high-tech equipment, maps of the province, and a multitude of phones, Hubert and Guy both explained their branch’s silent, yet extremely important, role.

"We are Spectrum Management’s first point of contact with the public," said Hubert. "We provide technical guidance to radio licence applicants, seek stray signals which interfere with other broadband services, and trace illegal radio stations."

Spectrum Management’s role, which involves using state-of-the-art technology to listen in on conversations, is reminiscent of a James Bond film. Hubert explains it differently: "Our mandate is not to monitor the content of conversations. We look for reported interferences using DF (direction finder) towers and if we have to, we listen to communications for mention of a location so that we can track down where the interference is originating from."
 
Often the source of interference is unintentional, largely due to mechanical breakdown or human error, such as leaving a two-way radio in the talk mode. These problems intensify when the population density increases. "Toronto and the Golden Horseshoe continually offer a challenge to our Toronto district office," said Hubert. "Of the 24 district offices in Canada, Toronto is the busiest. But that is what happens when a third of the total population lives in one area."

Spectrum Management employees locate a reported interference thanks to towers scattered throughout eastern Ontario. Three towers within the Ottawa and Hull city limits are used to seek signals in these cities. The three towers are located to the north, east, and west of the cities, where they are used to triangulate the position of an interfering signal.

The height of a tower is a key factor in ensuring a mission’s success. "In this business, height is everything," said Guy. "Look around at buildings in the city. Towers are placed as highly as possible." Because of this criteria, Spectrum Management has towers located on high plateaus throughout the district.

Most of the time a computer can provide an exact location within the two cities. However, in rural areas the towers have difficulty locating their target and a specially outfitted vehicle must be sent to establish a specific position.

"We have towers in rural areas, which can provide us with the direction of signals but there are times when we must send somebody out to find the signal’s exact position," said Hubert. "The towers are great guides, acting like a compass. Without them we might drive 10 or 15 miles in the wrong direction before we determine it’s the wrong direction."

The vehicles used for these operations are not your typical automobiles. Fully outfitted with communications equipment, a spectrum car can cost between $70 000 and $80 000. The front passenger seat is removed to accommodate the massive electronic receiver, a Global Positioning System (GPS), a mobile DF system that is used to track the signal's direction, among other electronic equipment. But the visual clues to the car’s uniqueness are the antennas mounted all over the exterior of the car.

I was taken for a demonstration ride around Ottawa. Immediately, we tuned in and listened to local frequencies as our DF system indicated where we should drive. It was very amusing to watch the blank stares of passers-by as we drove back to the office.

The work of Spectrum Management is invaluable and largely under-appreciated. Their steady work on radio interference keeps Canadian telecommunications running smoothly. They protect our signals from our American neighbours, which is a challenge when the majority of Canada’s population is nestled against the border. Their work is an impressive feat of technological know-how and team work.

2000

Les héros méconnus de la Gestion du spectre
Giovanni G. Turla
 

La technologie progresse plus vite que jamais et elle améliore notre qualité de vie. Mais que savons-nous des éléments qui rendent cela possible? Par exemple, comment les millions d’utilisateurs de téléphone cellulaire qui se trouvent dans une région donnée peuvent-ils communiquer entre eux sans que la communication soit brouillée? Fort heureusement, l’équipe de la Gestion du spectre a déjà résolu ce type de problème.

Les utilisateurs sous-estiment généralement la complexité du fonctionnement d’un téléphone cellulaire ou de tout autre dispositif de communication sans fil. Nous avons tous vu des téléphones cellulaires (analogiques ou numériques), des dispositifs de communication personnelle de faible portée, des postes portatifs émetteurs-récepteurs et des systèmes de communication de services d’urgence. Ces dispositifs reposent tous sur les mêmes principes : l’émission et la réception de micro-ondes captées et transmises au moyen de tours radio. La difficulté consiste à empêcher les millions de fréquences de se brouiller.

J’ai récemment passé un après-midi avec Hubert Pambrun, directeur du District de l’Est de l’Ontario de la Gestion du spectre, et Guy Roy, gestionnaire du spectre pour le même district. Ils m’ont offert une visite guidée des installations de surveillance et de repérage des parasites. En montrant une salle remplie de matériel de haute technologie mystérieux, de cartes de la province et d’une multitude de téléphones, Hubert et Guy m’ont expliqué le rôle effacé mais combien utile que joue leur direction générale.

« À la Gestion du spectre, nous sommes le premier point de contact avec le public, explique Hubert. Nous donnons des conseils techniques aux requérants de licences radio, nous détectons les signaux qui brouillent les autres services sur large bande et nous repérons les stations radio illégales. »

Le rôle de la Gestion du spectre, qui utilise à grande échelle une technologie de pointe pour écouter les conversations, n’est pas sans rappeler certaines scènes des films de James Bond, mais Hubert propose une explication bien différente : « Notre mandat ne consiste pas à épier le contenu des conversations. Au moyen des tours de radiogoniométrie, nous cherchons les brouillages signalés. Si nous repérons un brouillage, nous écoutons au besoin les communications afin de savoir d’où il provient. »

Souvent involontaire, le brouillage est la plupart du temps attribuable à une défaillance technique ou à une erreur humaine, par exemple, lorsqu’un utilisateur laisse un poste portatif émetteur-récepteur en mode conversation. Ces problèmes sont directement proportionnels à la densité démographique. « Toronto et le Golden Horseshoe présentent constamment un défi pour le bureau du District de Toronto, précise Hubert. C’est le plus occupé des 24 bureaux de district du pays. Mais il ne faut pas oublier que le tiers de la population vit dans le même secteur. »

Grâce aux tours disséminées dans l’est de l’Ontario, les employés de la Gestion du spectre repèrent les brouillages signalés. Dans la région d' Ottawa-Hull, ils disposent de trois tours pour repérer les signaux, soit au nord, à l'est et à l'ouest de la région. Elles servent à trianguler la position d’un signal brouilleur.

Le succès d’une mission varie en fonction de la hauteur des tours : « Dans notre domaine, le plus important, c’est la hauteur des tours, affirme Guy. Jetez un coup d’œil aux édifices en milieu urbain et vous verrez que les tours sont placées le plus haut possible. » C’est pourquoi la Gestion du spectre a installé les tours sur les hauts plateaux dans tout le district.

La plupart du temps, un ordinateur peut indiquer un emplacement exact à l’intérieur de la région. Toutefois, en région rurale, les tours ont de la difficulté à localiser leur cible et l’on doit alors utiliser un véhicule muni de matériel spécial pour établir une position précise.

« Dans les régions rurales, les tours peuvent nous donner l’orientation des signaux, ajoute Hubert, mais il faut parfois envoyer quelqu’un trouver leur position exacte. Les tours sont des guides utiles, qu’on peut comparer à une boussole. Sans elles, nous pourrions rouler dans la mauvaise direction sur 15 ou 20 kilomètres avant de nous apercevoir que nous faisons fausse route. »

Pour ces opérations, la Gestion du spectre utilise des véhicules spéciaux. Un véhicule de la Gestion du spectre muni du matériel de communication requis peut coûter entre 70 000 et 80 000 $. On retire le siège avant du côté du passager pour y loger le matériel électronique encombrant, par exemple, le récepteur électronique, le système de positionnement mondial et un système de radiogoniométrie mobile servant à repérer l’orientation des signaux. Toutefois, les antennes fixées sur toute la surface extérieure du véhicule constituent sans contredit l’élément qui le distingue le plus des autres voitures!

Mes guides m’ont emmené faire un tour dans la région, histoire de me faire une petite démonstration. Dès le départ, nous nous sommes branchés et nous avons écouté les fréquences locales pendant que notre système de radiogoniométrie nous indiquait où aller. L’air interloqué des passants qui observaient le véhicule pendant le trajet de retour au bureau était particulièrement cocasse.

La Gestion du spectre joue un rôle précieux qui n’est pas reconnu à sa juste valeur. C’est grâce aux efforts incessants de cette équipe que les télécommunications fonctionnent bien au Canada. Elle protège nos signaux contre l’invasion de nos voisins américains, ce qui constitue un véritable tour de force compte tenu que la population canadienne est en majorité située près de la frontière. Les services impressionnants assurés par la Gestion du spectre, qui relèvent de la prouesse, s’appuient sur le savoir-faire technologique et le travail d’équipe.