для какой цели изначально разрабатывался стандарт tetra
Для какой цели изначально разрабатывался стандарт tetra
Чивилев Сергей Владимирович,
кандидат технических наук
Настоящая публикация предлагается вниманию специалистов в области профессиональной радиосвязи и служит для адекватного представления основных положений стандарта профессиональной транкинговой радиосвязи TETRA, его преимуществ и основных возможностей.
Стандарт TETRA создавался Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) как единый общеевропейский стандарт цифровой транкинговой радиосвязи. До апреля 1997 г. аббревиатура TETRA означала Трансевропейское транкинговое радио (Trans-Eupopean Trunked RAdio). Впоследствии, когда интерес к стандарту TETRA вышел за пределы Европы, смысл аббревиатуры TETRA изменился и стал расшифровываться как Наземное Транкинговое Радио (TErresstrial Trunked RAdio).
Стандарт TETRA является основным (если не сказать единственно доступным) стандартом для систем профессиональной транкинговой радиотелефонной связи. Это прежде всего современный цифровой стандарт, разработанный на основе технологии GSM и ориентированный на создание систем связи эффективно и экономично решающих задачу гибкой коммуникации между различными группами пользователей с обеспечением многоуровневой приоритезации вызовов и защищенности информации. Основными пользователями систем стандарта TETRA являются силовые ведомства, аэропорты, производственный сектор.
Совместимость
Итак, основным требованием к разработке платформ TETRA является функциональная совместимость, т. е. типовой набор функций в абонентских терминалах TETRA различных производителей должен реализовываться в полной мере на любом инфраструктурном оборудовании.
Передовые производители инфраструктурного оборудования стандарта TETRA, выпускающие также абонентские терминалы, помимо реализации основного функционала TETRA, предлагают дополнительные возможности при работе в «родной» сети (например, всю мощь терминалов Motorola можно ощутить при работе на платформах Compact TETRA, Dimetra IP, Dimetra IP Compact производства Motorola). Эти дополнительные возможности могут сильно превосходить базовый набор функций TETRA и иногда могут являться определяющими при выборе системы связи. Примерами дополнительных функций могут являться WAP, работа с GPS, передача данных, удаленный доступ к базам данных и приложениям. Кроме того, даже скорость передачи данных у каждого производителя может отличаться. Например, в абонентских терминалах Motorola (в отличие от Sepura или PUMA) на сегодняшний день достигается большая скорость передачи данных, что связано с более эффективным использованием канала. Аналогичная ситуация наблюдается с опциями по шифрованию радиоинтерфейса — набор опций зависит от производителя, и в том случае, если защита информации является приоритетной задачей, оператору TETRA предстоит серьезный анализ платформ для выявления наиболее подходящей.
Состав системы TETRA
К инфраструктуре TETRA относится оборудование, которое обеспечивает радиопокрытие и необходимые режимы функционирования сети TETRA: центр коммутации / маршрутизации; базовые станции; диспетчерские пульты; центр управления системой; шлюзы в другие сети; серверы приложений и др.
Это радиостанции TETRA в портативном (носимом), мобильном (возимом) или станционарном исполнении.
Системотехнические особенности стандарта TETRA
Режимы функционирования оборудования
Режим ТМО возможен, когда абонент находится в зоне действия базовой станции. Режим TMO может предоставлять абоненту все возможности TETRA и оптимизирован для решения следующих задач: а) одновременной передачи голоса и данных (V+D), б) пакетной передачи данных (Packet data optimized).
Режим DMO предназначен для группового взаимодействия между абонентами за пределами зоны действия базовых станций TETRA. Связь между абонентами осуществляется в полудуплексном режиме, но при этом сохраняется возможность сделать индивидуальный или групповой вызов.
Радиоинтерфейс стандарта TETRA
Стандарт TETRA реализует максимально возможную в системах подвижной радиосвязи частотную эффективность – 4 логических канала занимают 25 кГц. Для сравнения: в системах APCO/ASTRO25 на одном частотном канале шириной 12,5 кГц реализуется только один логический канал.
На рис. 1 представлена структура радиоинтерфейса стандарта TETRA в режиме TMO.
Рис. 1. Структура радиоинтерфейса стандарта TETRA в режиме TMO.
Один из логических каналов базовой радиостанции TETRA является управляющим. Обычно это первый слот на первой несущей. Управляющая информация также передается в каждом 18 кадре на каждом логическом канале. При этом кадр общей длительностью 56,67 мс состоит из 4 временных интервалов (слотов).
Основные аспекты коммутации в рамках стандарта TETRA:
В режиме DMO картина иная (см. рис. 2). В отсутствие базовой станции синхронизация между физическими каналами отсутствует. Синхронизацию в логическом канале осуществляет терминал-мастер (терминал, у которого нажата клавиша PTT). А кроме этого абонентские терминалы не могут использовать все доступные слоты. Первая фаза стандарта TETRA подразумевает использование в режиме DMO только одного логического канала из 4 доступных. При этом другие группы, закрепленные на этой же частоте, получат сообщение о занятости канала. Вторая фаза предполагает возможность осуществления одновременно 2 групповых вызовов в режиме DMO.
Рис. 2. Структура каналов стандарта TETRA при работе в режиме DMO.
Обнаружение и исправление ошибок, защита информации
Рис. 3. Формирование общей емкости одного физического канала.
Кодирование речи
Рис. 4. Сравнение качества голоса в сетях TETRA и GSM.
Для справки: оценка MOS 4 означает «превосходное качество, незаметное ухудшение»; MOS 3 «хорошее качество, различимое, но не раздражающее ухудшение».
Энергетика и качество покрытия сетей TETRA
В отличие от аналоговых систем, где можно наблюдать постепенную деградацию качества передачи голоса с увеличением расстояния, в цифровых системах качество речи можно считать неизменно-высоким и независящим от удаления от базовой станции. Очевидно, что существует порог расстояния, при котором уровень ошибок превышает исправляющую способность кода, и связь становится невозможной. Цифровые системы дают заметное преимущества по покрытию и качеству речи. На рис. 5 представлен сравнительный график ухудшения качества передачи голоса для аналоговых систем и систем TETRA.
Рис. 5. График ухудшения качества речи в аналоговых и цифровых системах связи.
Существенным преимуществом сетей стандарта TETRA, в сравнении с аналоговыми системами или сетями APCO25, является функция автоматического регулирования излучаемой мощности мобильных терминалов. Автоматическое управление мощностью излучаемого сигнала позволяет существенно экономить ресурсы аккумуляторных батарей переносных терминалов, а также снизить уровень излучений вплоть до 15 дБм.
Функциональный набор стандарта TETRA
Голосовые вызовы
Полный перечень дополнительных услуг, относящихся к голосовым вызовам и поддерживаемых в рамках стандарта TETRA, не имеет смысла перечислять в рамках настоящей публикации. Можно остановиться лишь на некоторых из них, наиболее важных:
Передача данных
Существуют несколько режимов передачи данных: без защиты (до 7.2 кбит/с), с низким уровнем защиты до 4.8 кбит/с) с высоким уровнем защиты (до 2.4 кбит/c). При применении незащищенной передачи данных функция проверки доставки данных должна выполняться приложениями верхнего уровня эталонной модели OSI.
Идентификация и адресация в рамках стандарта TETRA
Номерной план в рамках стандарта TETRA соответствует рекомендациям ITU E.212.
Для домашней сети TETRA выделяют следующие TSI номера (TETRA Subscriber Identities):
Для роуминговой сети TETRA:
Каждая радиостанция TETRA обладает как минимум одним семейством TSI, в состав которого входят следующие элементы:
Мигрирующие абоненты могут сохранять в визитных сетях имеющиеся ITSI, либо получать от оператора визитной сети новые идентификаторы-псевдонимы. В последнем случае они называются (V)ATSI. Мигрирующим абонентам могут быть также присвоены визитные групповые идентификаторы (V)GSSI.
Адресация TSI имеет два поля в структуре идентификатора (номера TETRA):
Если абонент системы TETRA набирает несуществующий идентификатор, вызов отклоняется системой.
Несколько слов следует сказать о номерах TEI (TETRA Equipment Identities). Указанные номера являются уникальными для каждого абонентского терминала TETRA — не существуют двух радиостанций с одним и тем же идентификатором. Номер TEI состоит из 15 цифр и включает в себя сборочный код FAC (Final Assembly Code), код подтверждения TAC (Type Approval Code), а также электронный серийный номер ESN (Electronic Serial Number) и резервный номер SPR (Spare). Двухзначный сборочный код указывает на производителя и место сборки.
Безопасность в сетях TETRA
Эти мероприятия обеспечиваются следующими механизмами:
Аутентификация абонентов осуществляется на основе главного ключа (K-key) и уникального номера TEI (см. выше). Абонентский терминал с неправильным идентификатором не допускается к ресурсам системы TETRA.
Шифрование информации является опциональной особенностью каждой конкретной системы стандарта TETRA. Радиоинтерфейс стандарта TETRA является защищенным априори. Но возможны и другие опции по шифрованию:
Секретность же параметров абонента обеспечивается посредством кодовой защиты конфигурации абонентского терминала и присвоения идентификаторов-псевдонимов.
Что же мы получаем от TETRA?
и, как результат, увеличить скорость реагирования на чрезвычайные ситуации, повысить безопасность технологического процесса и экономическую эффективность предприятия? Решать вам.
Для какой цели изначально разрабатывался стандарт tetra
Наиболее крупные производители оборудования, операторы сетей, организации пользователей, тестирующие фирмы и разработчики программных приложений подписали в декабре 1994 года меморандум взаимопонимания (MoU) по продвижению технологии TETRA. В настоящий момент ТЕТRА MoU объединяет более 97 компаний со всего мира. Прогноз перспектив развития стандарта TETRA показывает, что к 2010 году в сетях этого стандарта будет обслуживаться 5-10 миллионов пользователей.
С июня 2001 г. в России действует Некоммерческое Партнерство «TETРA-ФОРУМ», в которое вошли многие российские фирмы и организации, занимающиеся телекоммуникационным бизнесом. ЗАО «Компания «Информационная Индустрия» является членом Совета «TETРA-ФОРУМА». В 2002 году приказом Министра по связи и информатизации № 62 от 06.06.02 о реализации системного проекта «ТЕТРАРУС» стандарт TETRA фактически выбран в качестве федерального стандарта для строительства сетей цифровой радиосвязи в России.
Перечень фирм, участвующих в разработке базового и абонентского оборудования стандарта TETRA, представлен в таблице
| Диапазон, МГц | 380-400 | 410-430 | 450-470 | |||
| Тип оборудова-ния | Базовое оборудова-ние | Абонентское оборудова-ние | Базовое оборудова-ние | Абонентское оборудова-ние | Базовое оборудова-ние | Абонентское оборудова-ние |
| Rohill | + | — | + | — | + | — |
| Motorola | + | + | + | + | + | — |
| Cleartone | — | + | — | + | — | — |
| Sepura | — | + | — | + | — | + |
| Nokia | + | + | + | + | — | — |
| Thales | + | — | + | — | — | — |
| DeTeWe | — | + | — | + | — | + |
| Rohde&Schwarz | + | — | + | — | + | — |
| OTE | + | + | + | + | — | — |
| Teltronic | + | + | + | + | + | + |
| Damm | + | — | + | — | + | — |
| Niros | — | + | — | + | — | + |
| Диапазон, МГц | 300* | 800 | ||
| Тип оборудова-ния | Базовое оборудова-ние | Абонентское оборудова-ние | Базовое оборудова-ние | Абонентское оборудова-ние |
| Rohill | — | — | + | — |
| Motorola | — | — | + | + |
| Cleartone | — | — | — | — |
| Sepura | — | + | — | + |
| Nokia | + | — | + | + |
| Thales | — | — | + | + |
| DeTeWe | — | + | — | + |
| Rohde&Schwarz | + | — | + | — |
| OTE | — | — | + | — |
| Teltronic | — | — | + | + |
| Damm | + | — | + | — |
| Niros | — | — | — | — |
* Планируют выпуск оборудования.
Характеристики ТЕТРА
| Класс излучения | 18K0D7W |
| Диапазоны частот, МГц | 380-400; 410-430; 450-470 806-825; 851-870; 871-876; 915-921 |
| Шаг разделения каналов, кГц | 25 |
| Максимальная мощность передатчика базовой станции, Вт | 25 |
| Максимальная мощность передатчика мобильной радиостанции, Вт | 10 |
| Максимальная мощность передатчика портативной радиостанции, Вт | 3 |
| Чувствительность, дБмВ: базовой станции мобильной радиостанции портативной радиостанции | -115 -112 -112 |
| Метод доступа | TDMA |
| Количество каналов связи на одну частотную пару несущих | 4 |
| Скорость передачи информации (Кбит/с) | 7,2; 14,4; 21,6; 28,8 |
| Вид модуляции | p4 DQPSK |
| Метод речевого кодирования и скорость речепреобразования | CELP (4,8 Кбит/с) |
| Время установления канала связи, с | min 0,2 (при индивидуальном вызове) min 0,17 (при групповом вызове) 0,3 в системе |
общая структурная схема сети TETRA:
В системах TETRA используется цифровая технология TDMA 25 кГц многостанционного доступа с временным разделением каналов, которая позволяет на одной физической частоте обеспечивать функционирование 4-х логических каналов.
Реализованная в TETRA технология гарантирует четырехкратную экономию частотного спектра, позволяет обеспечить вызов в режиме полного дуплекса, комбинированную передачу голоса и данных и высокоскоростную передачу данных (включая передачу видеоизображения) со скоростью до 28 кбит/с. Стандарт TETRA предусматривает адаптивное дискретное изменение уровня выходной мощности в процессе сеанса связи абонентов в соответствии с требуемой напряженностью поля, что при высокой плотности радиосредств приводит к существенному уменьшению взаимных радиопомех.
Сети TETRA обеспечивают выполнение широкого диапазона соединений с внешними сетями благодаря стандартизации интерфейсов AIR IF, TEI, ISI и DMO. Сеть TETRA может быть подсоединена, например, к городской и учрежденческой телефонным сетям, различным типам сетей передачи данных, а также командным и контрольным системам. Причем все эти сети могут быть доступны с мобильного терминала.
Способность TETRA обеспечивать сопряжение практически со всеми современными сетями передачи голоса и данных с учетом возможности выделения по запросу полосы пропускания (адаптация к требуемой скорости передачи информации) делает стандарт TETRA превосходной платформой для разработки систем передачи данных.
Стандарт TETRA устанавливает базовые услуги для передачи речи и данных, которые можно разделить на две категории: услуги связи и услуги носителя. Услуги связи обеспечивают полную возможность связи между пользователями, включая все функции терминалов. В стандартах TETRA услуги связи охватывают услуги речевой связи (табл. 2.1.1.4). Услуги носителя обеспечивают возможность связи между терминальными сетевыми интерфейсами, исключая функции терминалов. Услуги носителя устанавливаются в TETRA для передачи данных.
Перечень базовых услуг для передачи речи и данных в системах стандарта ТЕТРА
| Услуги связи ТЕТРА | Услуги носителя ТЕТРА |
| индивидуальный вызов | передача данных в канальном режиме: 7.2/14.4/21.6/28.8 Кбит/с |
| групповой вызов | передача данных в канальном режиме, защищенные: 4.8/9.6/14.4/19.2 Кбит/с |
| подтвержденный групповой вызов | передача данных в канальном режиме, сильно защищенные: 2.4/4.8/7.2/9.6 Кбит/с |
| циркулярный вызов | передача пакетов данных по коммутируемым каналам передача данных коммутируемыми пакетами |
Кроме основных услуг стандарт TETRA обеспечивает дополнительный сервис, что позволяет реализовать высокую гибкость функционирования транкинговых систем
Наиболее важные сервисные услуги
| вызов, разрешенный диспетчером | Диспетчер подтверждает запрос на вызов перед тем, как позволить вызову продолжиться. |
| выбор зоны | Установленные зоны работ для пользователей. Могут быть переустановлены по принципу «вызов за вызовом». |
| приоритет доступа | Доступ к линии радиосвязного устройства с приоритетом в периоды переполнения. |
| приоритетный вызов | Может быть установлен приоритет доступа к сетевым ресурсам. |
| позднее подключение | Пользователи могут присоединяться к проходящему вызову. |
| сбрасывающий приоритетный вызов | Этот вызов имеет наивысший приоритет линии и наивысший приоритет доступа к сетевым ресурсам. Если система будет занята, то связь с низшим приоритетом будет сброшена, что позволит продолжиться этому вызову. Эквивалентен «Экстренному вызову» в терминах профессиональной мобильной радиосвязи. |
| скрытое прослушивание радиопереговоров | Уполномоченные радиосвязные устройства могут контролировать связь и при этом их нельзя опознать. |
| прослушивание окружающей обстановки | Диспетчер может включить передатчик радиостанции без индикации на самой радиостанции. Функция может быть полезна в ситуации угона, для того чтобы прослушать, что происходит в машине. |
| динамическое назначение номера группы | Позволяет диспетчеру программировать новые номера групп в радиостанциях через эфир. Может также использоваться для группирования участников в проходящий вызов. |
Стандарт ТЕТRA определяет спецификации интегрированной системы передачи речи и данных (TETRA Voice + Data), а также системы, ориентированной только на передачу данных (TETRA Packet Date Optimized).
| Комментарии к статье |
