Тетра Системы транковой связи

Разработка Европейским Институтом Телекоммуникационных Стандартов (ETSI – European Telecommunications Standards Institute) стандарта для цифровых транковых систем TETRA (Trans-European Trunked RAdio*) стала значительным этапом в процессе развития радиосвязи. При работе над стандартом были учтены опыт и достижения аналоговых транковых технологий МРТ 1327, а также некоторые принципы и решения, заложенные в GSM (Global Standard for Mobile telecommunication – стандарт для сотовой телефонии).

 

* Интересным фактом стало то, что всемирное признание стандарта заставило создателей изменить аббревиатуру «TETRA», которая теперь расшифровывается как «TErrestrial Trunked RAdio» – «Земная или Всемирная транковая радиосвязь».

 

Работа ETSI поддерживается правительствами многих стран, операторами сетей связи, разработчиками и изготовителями оборудования, группами пользователей. Характерным в статусе Института является то, что издаваемые им стандарты, являющиеся обязательными для исполнения в Европе, признаются и широко применяются во всем мире (примером можно назвать повсеместное распространение GSM).

 

Основные разделы стандарта TETRA были одобрены разными странами в конце 1995 года (22 страны проголосовали «за» и ни одна «против»). В последующие годы в стандарт продолжали (и продолжают) вносится отдельные изменения и дополнения (как это имело место в МРТ 1327 и GSM).

 

Для создания органа, который мог бы действовать от имени всех заинтересованных сторон, в декабре 1994 года операторы сетей, производители и разработчики оборудования, контролирующие и тестирующие организации, крупнейшие группы пользователей подписали Меморандум о Взаимопонимании – TETRA MoU (TETRA Memorandum of Understanding). Таким образом, были объединены усилия по поддержке и быстрейшему внедрению TETRA в государствах – членах Меморандума.

 

Членами Меморандума стали такие гиганты коммуникационного бизнеса, как Philips, Alcatel, Ericsson, Motorola, Nokia, Marconi и другие. Из крупных европейских компаний к TETRA MoU не присоединилась лишь Matra Nortel Communication, которая к тому времени разработала для французской полиции свою систему цифровой транковой связи Tetrapol.

 

Кроме пропаганды стандарта, члены TETRA МoU заботятся о координации действий различных поставщиков и потребителей оборудования, следят за обеспечением «открытости» для широкого рынка, заботятся о совместимости аппаратуры различных производителей. На март 1999 года TETRA MoU насчитывала 63 организаций из разных стран.

 

Целью разработки нового стандарта было, прежде всего, обеспечение служб общественной безопасности Европы современными цифровыми средствами связи с интегрированными возможностями по передаче данных и высокой степенью защиты.

 

СТАНДАРТИЗАЦИЯ

 

Все документы с описанием стандарта TETRA формируют так называемую «принудительную» часть, обязательную для выполнения в европейских странах. Исключение составляет лишь Интерфейс Центрального управления сетью (CMNI – Central Network Management Interface), который относится к рекомендательным документам. Описание стандарта состоит из ряда документов, описывающих разные части системы. Среди многочисленных требований и описаний отметим основные:

 

Air Interface V+D (AI) [«эфирный» интерфейс голоса и данных] – интерфейс между радиостанциями и базовым оборудованием. Обеспечивает совместимость оконечных устройств (радиостанций) различных изготовителей.

Terminal Equipment Interface (TEI) [интерфейс терминальных устройств] – интерфейс между радиостанциями и устройствами передачи данных.

Inter System Interface (ISI) [межсистемный интерфейс] – интерфейс между сетями TETRA. Обеспечивает возможность объединения систем различных производителей.

Line Station Interface (LSI) [интерфейс линейных устройств]– интерфейс подключения проводных линейных устройств (диспетчерских пультов).

Network Management Interface (NMI) [интерфейс управления сетью] – интерфейс центрального управления системой.

Gateways to Public Network [шлюзы для внешних сетей] – интерфейс для подключения к внешним сетям (УАТС, ГТС, ISDN и т.д.).

Direct Mode Operation (DMO) [работа в «прямом» режиме] – связь между радиостанциями вне зоны действия сети.

 

Примечательно то, что стандартизованы только внешние интерфейсы, в то время как внутренние реализации коммутаторов, управляющих устройств, контроллеров не стандартизированы. С одной стороны это позволяет поддерживать «открытость» стандарта, а с другой – оставляет возможность изготовителям предлагать собственные, наиболее эффективные, разработки и решения.

 

ПРИНЦИП РАБОТЫ

 

Системы на основе стандарта TETRA используют технологию TDMA, где четыре рабочих канала (потока) объединяются в один общий поток, который затем передается по радиочастотному каналу шириной 25 кГц. Это позволяет более эффективно использовать частотный спектр, а также упростить радиочастотную часть оборудования базовой станции (требуется только один ретранслятор, антенны, фидер и т.д. на четыре рабочих канала).

 

Максимальная скорость передачи данных в каждом из рабочих каналов составляет 7,2 кбит/с. Из которых для передачи оцифрованного и сжатого (а при необходимости и зашифрованного) речевого сигнала используются 4,8 кбит/с, а остальные 2,4 кбит/с отводятся для передачи кода коррекции ошибок.

 

 

В режиме передачи данных, для одного сеанса связи (одному абоненту) может одновременно выделяться от одного до четырех потоков, обеспечивая тем самым скорость передачи данных до 28,8 кбит/с (для сравнение в GSM только 9,6 кбит/с). Такая скорость позволяет передавать не только речь и текстовые данные, но и графику, работать в Интернет, пользоваться электронной почтой и даже обмениваться видеоинформацией. Причем возможность подключения абонентских радиостанций к цифровым устройствам не требует дополнительного оборудования.

 

Системы на базе TETRA обладают широкими возможностями по передаче защищенных (зашифрованных) данных. Могут шифроваться как голос, так и данные, причем средства защиты интегрированы в систему и не требуют дополнительного оборудования. От уровня шифрования значительно зависит скорость передачи (см. таблицу).

 

Передача данных Скорость (кбит/с) в зависимости от числа выделенных потоков Возможное применение

1 2 3 4

Незащищенный режим 7,2 14,4 21,6 28,8 Графическая и видеоинформация, Интернет

Защищенные данные 4,8 9,6 14,4 19,2 Текст, картографические данные

Сильно защищенные данные 2,4 4,8 7,2 9,6 Конфиденциальная военная и служебная информация, криминалистические данные, банковская информация

Для защиты информации определены два механизма:

 

На этапе «эфирного» интерфейса – обеспечивает шифрование «трассы» между оконечными устройствами и базовой станцией.

Сквозное шифрование – применяется для обмена наиболее важными данными, где требуется шифрование по всему тракту передачи от одного оконечного устройства до другого.

Кроме шифрования, в системе присутствуют традиционные методы защиты доступа к системе: проверка легальности абонентов по идентификационному и электронному номерам радиостанции.

 

Важными особенностями TETRA являются режимы «прямой» связи (Direct Mode) между радиостанциями без участия базовой станции и режим «мобильного ретранслятора»*. Наличие этих режимов появилось во многом благодаря пожеланиям служб общественной безопасности.

 

* Режимы определены интерфейсом DMO.

 

Режим «прямой» связи обеспечивает функционирование радиостанций как в зоне действия транковой системы, так и вне ее. При нахождении абонентов в пределах «радиовидимости» работа в режиме «прямой» связи позволяет снизить нагрузку на систему (так как базовая станция не участвует в передаче сигналов).

 

Возможность автономной работы позволяет также обеспечивать связью абонентов при полном повреждении базового оборудования или при проведении мероприятий на выезде. Дальность связи в этом случае зависит только от физических принципов распространения радиоволн.

 

Режим «мобильного ретранслятора» позволяет расширить зону действия радиостанций как в режиме «транковой» связи, так и при работе без участия базы. В этом режиме одна из автомобильных радиостанций становится временным ретранслятором для удаленных абонентов. Причем, находясь в режиме ретрансляции, сама радиостанция остается в работе (возможен прием и посылка вызовов).

 

При нахождении радиостанции как в режиме «прямой» связи, так и «мобильного ретранслятора» она сохраняет возможность принимать вызовы от транковой системы и наоборот, находясь в транке, продолжает «прослушивать» каналы по которым могут пройти прямые запросы (режим Dual Watch – двойной просмотр).

 

Возможность «прямой» связи и режим «мобильного ретранслятора» позволяют легко создавать автономные «сети» на базе радиостанций TETRA, например, при проведении чрезвычайных мероприятий или в местах, удаленных от зоны действия базовой станции. Причем для этого не нужно дополнительное оборудование – все функции заложены в систему TETRA стандартно.

 

Режим «прямой» связи (Direct Mode)

Режим «прямой» связи через мобильный ретранслятор

Режим «мобильный ретранслятор» при транковой связи

 

 

СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕТИ

 

В системах TETRA поддерживается возможность использования сети несколькими независимыми организациями, с обеспечением общей секретности и взаимной безопасности. Это достигается созданием так называемых «виртуальных» сетей. Виртуальные сети позволяют разделять общую физическую сеть разным организациям и ведомствам, имитируя при этом «персональную» систему и сохраняя полный контроль над своими собственными коммуникационными функциями. Для каждой виртуальной сети может применяться не только свой собственный набор параметров системы, но и собственный центр управления (см. рисунок ниже).

 

 

ИНТЕГРАЦИЯ С ДРУГИМИ СЕТЯМИ

 

Возможностям интеграции системы TETRA с сетями различного типа было уделено повышенное внимание разработчиков с самых первых дней проектирования.

 

 

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ

 

Время установления соединения 300 мс.

Симплексный и дуплексный режимы работы. Применение дуплекса с временным разделением, позволило исключить из радиостанции дуплексный фильтр (самое «слабое» звено дуплексных радиостанций, с трудом поддающееся миниатюризации). В результате уменьшились габариты носимых радиостанций.

Протокол гарантирует устойчивую радиосвязь при движении со скоростью до 200 км/час.

Предустановленные статусные сообщения (более 32 000 значений). Изменяемые пользователем сообщения длиной до 2047 бит.

Независимость от частотного диапазона.

Уровни выходной радиочастотной мощности радиостанций TETRA определены стандартом и могут быть 25, 10, 3 или 1 Вт. Радиостанции позволяют автоматически регулировать выходную мощность в зависимости от уровня сигнала (удаления) базовой станции.

УСЛУГИ СЕТЕЙ TETRA

 

Стандарт TETRA определяет два типа услуг:

 

Телекоммуникационные услуги (Teleservice) – все типы услуг связанные с передачей речевой информации между абонентами.

Услуги по передаче данных (Bearer Service) – возможности по передаче данных между абонентами сети, за исключением функции передачи голоса.

Кроме традиционного для транковых систем набора возможностей, таких как индивидуальные, групповые и вещательные вызовы, приоритеты, статусные сообщения и т.п., TETRA обладает рядом дополнительных функций:

 

Функция Описание

Вызов абонента диспетчером Перед осуществлением запроса диспетчер проверяет возможность вызова.

Выбор области Определение области действия для пользователей (зона, регион).

Динамический приоритет доступа Абонентские радиостанции могут иметь различный приоритет доступа в течение установленного периода времени или в зависимости от загрузки системы.

Приоритет вызова Доступ к ресурсам сети может быть распределен по приоритетам.

Поздний вход «Опоздавшие» абоненты могут присоединяться к протекающему сеансу связи.

Приоритетный вызов с высвобождением Вызов имеет самый высокий приоритетный доступ к ресурсам сети. Если система занята, то вызов с самым низким приоритетом будет прерван, для обработки данного вызова. Эквивалентен аварийному вызову в системах МРТ 1327.

Выборочное прослушивание Уполномоченный радиоабонент может прослушивать радиопереговоры конкретных абонентов без обнаружения себя.

Прослушивание окружения Диспетчер может включить на передачу любую радиостанцию без всякой индикации данного режима на самой радиостанции (пользователь не обнаруживает работу радиостанции на передачу). Может использоваться, например, для прослушивания переговоров внутри захваченного автомобиля.

Динамическое перегруппирование Позволяет диспетчеру организовывать новые группы абонентов по эфиру. Может применяться к радиостанциям находящимся в процессе сеанса связи.

Идентификация вызывающей стороны Индикация номера вызывающего абонента.

Идентификация вызываемой стороны Индикация номера вызываемого абонента.

Запрет на идентификацию вызывающей/вызываемой стороны Любая сторона может запретить индикацию номера абонента.

Сообщение о вызове Индицирует вызывающего абонента на радиостанции, находящейся в режиме связи («занято»).

Идентификация собеседника Радиостанция автоматически посылает свой идентификационный код в режиме групповой связи.

Безоговорочное перенаправление вызова Позволяет радиоабоненту перенаправлять все вызовы другому радиоабоненту.

Перенаправление вызова если абонентская станция «занята» Позволяет перенаправлять запросы, если вызываемый радиоабонент находится в процессе связи.

Перенаправление вызова если абонентская станция недоступна Позволяет перенаправлять запросы, если вызываемый радиоабонент вне зоны обслуживания или выключен.

Перенаправление вызовов без ответа Позволяет перенаправлять все запросы, оставшиеся без ответа.

Запрос из списка вызовов Входящие вызовы, оставшиеся без ответа, последовательно записываются в определенный список, из которого затем можно выбрать номер для вызова.

Краткий набор номера Метод сокращенного клавиатурного набора номеров из памяти.

Ожидание вызова Уведомление «занятого» радиоабонента о входящем вызове.

Удержание вызова Позволяет пользователю прерывать протекающую беседу и восстановить когда потребуется (например, для разговора с находящимся поблизости собеседником).

Ожидание ответа «занятого» абонента Входящий вызов будет ожидать до тех пор, пока абонент не освободится. После освобождения соединение произойдет автоматически.

Ожидание соединения с не отвечающим абонентом Входящий вызов будет ждать, пока вызываемый абонент не сделает другой вызов. После освобождения соединение произойдет автоматически.

Передача управления Инициатор группового вызова может передать инициативу по управлению вызовом (отбой) другому абоненту.

Включение в вызов Способность включения радиоабонента в протекающий сеанс связи.

Индикация платы Информация о плате за пользование телефоном в начале, в течение или в конце вызова.

Запрет вызова Запрет на вызовы от пользователей согласно определенному списку.

Запрет на прерывание Возможность запрета на прерывание сеанса связи абонентом с более высоким приоритетом.

 

 

СОГЛАСОВАНИЕ ЧАСТОТ

 

Технология TETRA независима от частоты, но согласованное использование частот дает существенный экономический выигрыш при создании сетей национального и транснационального масштаба.

 

На прошедшей в августе 1999 года конференции TETRA MoU объявлено о принятии в Европе распределения частот для работы транковых сетей на базе стандарта TETRA. Для корпоративных пользователей выделена полоса частот 410–430 МГц, а для служб безопасности и полиции – 380–385 и 390–395 МГц.

 

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ОБОРУДОВАНИЯ TETRA

 

Производитель Страна Базовое Абонентское

Bosch/Ascom Швейцария +

Ericsson Швеция + +

Frequentis Австрия +

Marconi Communication/OTE Великобритания/Италия + +

Motorola США + +

Nokia Финляндия + +

Rohill Engineering Нидерланды +

Rohde & Schwarz Германия +

Simoco International Великобритания + +

Tait Electronics Новая Зеландия + +

Teltronic Испания +

 

 

ПЕРСПЕКТИВЫ

 

Согласно данным Группы Стратегических исследований (Strategic Capital Group), общее количество пользователей подвижной радиосвязи в Европе достигнет к 2002 году 11 млн. Затраты только на абонентское оборудование превысят 4,1 млрд. долларов. Ожидается, что в период с 1997 по 2002 годы, примерно 850 млн. от этой суммы (20%) будет потрачено на абонентское оборудование TETRA. Некоторые аналитики предсказывают до 80 млн. пользователей TETRA к 2008 году [9].

 

Прослеживается тенденция становлению TETRA де-факто международным стандартом (как было с MPT 1327 и GSM).

 

Кроме Европы широкий интерес к TETRA высказывают в Австралии и Новой Зеландии, Южной Америке, в быстроразвивающихся Азиатских странах. Традиционно сдержанное отношение к Европейской TETRA в США и Японии.

 

Летом 2000 года один из крупнейших поставщиков коммуникационных услуг компания Dolphin Telecommunications Ltd. (Великобритания) должна запустить в эксплуатацию первую трансъевропейскую сеть транковой связи ExpressNet на основе TETRA [6]. Эта будет первая коммерческая сеть с одновременным предоставлением услуг речевой связи и беспроводной передачи данных. К концу года услугами сети смогут пользоваться в Великобритании, Франции и Германии. В дальнейшем в зону обслуживания сети войдут Бельгия, Финляндия, Испания и Португалия. Таким образом, процесс развития TETRA из «локального» перейдет в стадию транснационального.

 

По прогнозам исследовательских организаций, дальнейший успех стандарту обеспечит ожидаемое появление спецификаций по стыковке оборудования TETRA с другими системами транковой связи Tetrapol и APCO 25.

 

TETRA ФАКТЫ [2]

 

23 ноября 1999 г.

 

Компания Citylink Telecommunications подписала контракт на создание цифровой системы связи в Лондонском метрополитене.

 

Компания Лондонский Метрополитен Лимитед (LUL) сегодня подписала контракт с фирмой CityLink Telecommunications Ltd на замену системы радиосвязи и дальнейшему обеспечению коммуникационными услугами метрополитена. Проект на сумму 1,2 млрд. фунтов (1,9 млрд. долларов) рассчитан более чем на 20 лет.

 

Обеспечение современными услугами радиосвязи Лондонского метрополитена* будет осуществляться новой цифровой транковой системой радиосвязи TETRA. Сеть будет обеспечивать интегрированные услуги радиосвязи для поездов, станций и складов на всем протяжении подземки. Новые системы коммуникации охватывают также оптоволоконные линии, сеть высокоскоростной передачи данных, услуги телефонной связи, системы справочной информации для клиентов и передачу видеосигналов. Согласно программе строительства первые коммуникационные линии должные быть модернизированы к 2004 году.

 

* Лондонский метрополитен обслуживает свыше 800 миллионов пасажиров в год.

 

От редакции службы новостей:

 

Проект CityLink Telecommunications, основанный на системе радиосвязи TETRA, будет обеспечивать связью около 12 000 абонентов. Мобильные радиостанции будут установлены на более чем 450 поездах. Новая волоконно-оптическая сеть связи увеличит сферу услуг компании LUL, позволит повысить информационную оснащенность метро. Сеть также обеспечит взаимодействие подземных служб метро с Британской транспортной полицией.

 

Система TETRA заменит аналоговые системы связи между всеми частями Метрополитена. Сеть позволит объединить системы радиосвязи, которые в настоящее время работают независимо друг от друга и не позволяют обмениваться информацией кроме как по проводным линиям. Будут уменьшены задержки транспортировки благодаря улучшенной координации пассажирских потоков и оперативного реагирования в случае чрезвычайных ситуаций, что обеспечит положительное воздействие на безопасность пассажиров.

 

8 марта 2000 г.

 

Компания British Telecom (ВТ) выигрывает свой самый большой правительственный контракт на обслуживание цифровой радиосвязью полиции Великобритании.

 

Компания BT объявила, что ею заключен правительственный контракт на сумму 2,5 млрд. фунтов (3,93 млрд. долларов США), на обеспечение общенационального обслуживания цифровой радиосвязью Британских полицейских сил.

 

Проект общей системы радиосвязи служб безопасности, представленный BT, должен обеспечить все полицейские силы в Англии, Уэльсе и Шотландии полностью цифровыми, современными услугами подвижной радиосвязи.

 

Услуги сети обеспечат пользователям оперативный доступ к Национальному полицейскому компьютеру и другим компьютерным базам данных. Позволит осуществлять передачу фотографий и графических изображений, обеспечит улучшенную защиту речевых сигналов от прослушивания. Полицейские силы будут иметь доступ к очень высокому уровню сервиса, специально создаваемому для выполнения их индивидуальных потребностей.

 

Согласно контракту, BT будет главным подрядчиком по строительству сетей связи, а в дальнейшем, главным оператором по предоставлению услуг связи и в Англии, Уэльсе и Шотландии в течение 19 лет.

 

В интервью, сэр Иан Валланс (Iain Vallance), председатель компании BT, сказал: «Этот проект предоставит самое современное в мире коммуникационное обслуживание для полиции, аварийных служб и сил общественной безопасности. Благодаря современным сетям коммуникаций и высокому уровню обслуживания, эта инициатива обеспечит высокую эффективную работу и более тесное взаимодействие между аварийными службами и различными подразделениями безопасности».

 

Новая служба будет создана компанией BT и будет предоставлять услуги общенациональной радиосвязи на базе цифрового стандарта TETRA.

 

Планируется поэтапное развертывание системы по всей Англии. В первую очередь будут обеспечены связью полицейские силы и другие организации общественной безопасности. Завершение перехода на новую связь ожидается к 2005 году.

 

Работы по созданию первой очереди системы началась еще в процессе разработки проекта совместно с Ланкаширской (Lancashire) полицией и Ланкаширской пожарной службой при участии Британской транспортной полицией и Ланкаширской службой скорой медицинской помощи.

 

Первая группа офицеров Ланкаширской полиции начнет пользоваться новой служебной связью уже в этом году. С их помощью предполагается провести испытание системы, чтобы в дальнейшем учесть полученный опыт при развертывании национальной сети для других аварийных служб.

 

Литература:

 

TETRA Memorandum of Understanding (TETRA MoU); TETRA Interoperability Profile (TIP). Version 1, September 1999. Denmark.

TETRA MoU. Материалы сайта: http://www.tetramou.com

Pekka Blomberg (Product Manager, TETRA Product Marketing Nokia Telecommunications). The pan-European trunking standard TETRA – current status, perspectives and technology.

Ранко Пинтер (Ranko Pinter). TETRA: основные положения. Журнал «Сети», №02, 2000.

An Introduction to TETRA. 29 May 1997. Tait Electronics Ltd.

Материалы сайта компании Dolphin Telecommunications Ltd. http://www.dolphin-telecom.co.uk

Dr. Mehdi Nouri: TETRA Standard Interfaces and Gateways. Marconi Communications.

David Taylor (Sales Director, Simoco International Ltd.): TETRA – The Future Of Public Service Mobile Communication. September 1, 1998.

Prof. Edwin Candy (Group Development Director, Simoco International): ARCHITECTURE – THE KEY TO THE SUCCESS