Обладнання TETRA

Обладнання

 

Завантаження:

Брошура TETRA En
ACCESSNET-T IP En
Диспетчер DVS En
Мережевий вузол IPN Rus
Базова станція DIB-R5 Rus
Радіостанція Z1p Rus
Радіостанція PT-580H Rus
Радіостанція МТ-680 Rus
Радіостанція PT-780 EX

Обладнання стандарту  TETRA

HYTERA

 

ПРО СТАНДАРТ TETRA

Стандарт TETRA створювався Європейським інститутом телекомунікаційних стандартів (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) як єдиний загальноєвропейський стандарт цифрового транкінгового радіозв’язку. До квітня 1997 р абревіатура TETRA означала трансєвропейських транкінгового радіо (Trans-Eupopean Trunked RAdio). Згодом, коли інтерес до стандарту TETRA вийшов за межі Європи, сенс абревіатури TETRA змінився і став розшифровуватись Наземне транкінгового Радіо (TErresstrial Trunked RAdio).

Стандарт TETRA є основним (якщо не сказати єдино доступним) стандартом для систем професійної транкінгового радіотелефонного зв’язку. Це перш за все сучасний цифровий стандарт, розроблений на основі технології GSM і орієнтований на створення систем зв’язку ефективно і економічно вирішують завдання гнучкою комунікації між різними групами користувачів із забезпеченням багаторівневої пріоритетності викликів і захищеності інформації. Основними користувачами систем стандарту TETRA є силові відомства, аеропорти, виробничий сектор.

Сумісність

TETRA – відкритий стандарт, тобто передбачається, що обладнання різних виробників сумісно. Доступ до специфікаціям TETRA вільний для всіх зацікавлених сторін, що вступили в асоціацію «Меморандум про взаєморозуміння та сприяння стандарту TETRA» (MoU TETRA). Асоціація об’єднує розробників, виробників, випробувальні лабораторії і користувачів обладнання з різних країн. На ділі ж елементи інфраструктури різних виробників абсолютно несумісні в зв’язку з використанням пропрієтарних внутрішніх інтерфейсів. Крім того, якісний і кількісний склад обладнання інфраструктури різних виробників для реалізації одних і тих же функцій може відрізнятися на порядок. Разом з цим всі виробники обладнання стандарту TETRA реалізують однаковий радиоинтерфейс, що дозволяє використовувати в одній мережі абонентські термінали (радіостанції) різних виробників. Абсолютна сумісність при цьому не гарантується, але базові функції виконуються.
Отже, основною вимогою до розробки платформ TETRA є функціональна сумісність, тобто типовий набір функцій в абонентських терміналах TETRA різних виробників має реалізовуватися в повній мірі на будь-якому інфраструктурному обладнанні.

Склад системи TETRA

Основними елементами системи транкінгового зв’язку TETRA є:

  • Інфраструктура управління і комутації (SwMI, Switching and Management Infrastructure)

До інфраструктурі TETRA відноситься обладнання, яке забезпечує радіопокриття і необхідні режими функціонування мережі TETRA:

  • центр комутації / маршрутизації;
  • базові станції;
  • диспетчерські пульти;
  • центр управління системою;
  • шлюзи в інші мережі;
  • сервери додатків і ін.
  • абонентські термінали. Це радіостанції TETRA в портативному (носимом), мобільному (возимо) або станціонарному виконанні.

 

Системотехнічні особливості стандарту TETRA

Режими функціонування обладнання

Стандартом описується два режими функціонування абонентського обладнання (радіостанцій):

  • Режим транкінгового радіозв’язку (Trunked Mode Operation, TMO)
    Режим ТМО можливий, коли абонент знаходиться в зоні дії базової станції. Режим TMO може надавати абоненту всі можливості TETRA і оптимізований для вирішення наступних завдань: а) одночасної передачі голосу і даних (V + D), б) пакетної передачі даних (Packet data optimized).
  • Режим прямої передачі (Direct Mode Operation, DMO)
    Режим DMO призначений для групової взаємодії між абонентами за межами зони дії базових станцій TETRA. Зв’язок між абонентами здійснюється в напівдуплексному режимі, але при цьому зберігається можливість зробити індивідуальний або груповий виклик.

Радіоінтерфейс стандарту TETRA

Стандарт TETRA використовує технологію множинний доступ із тимчасовим разделенімем (Time Division Multiple Access, TDMA) спільно з технологією частотного дуплексу (Frequency Division Duplex, FDD). Тип модуляції радіоканалу – відносна диференціальна фазова маніпуляція із зсувом кратним π / 4 (π / 4 DQPSK).
Стандарт TETRA реалізує максимально можливу в системах рухомого радіозв’язку частотну ефективність – 4 логічних каналу займають 25 кГц. Для порівняння: в системах APCO / ASTRO25 на одному частотному каналі шириною 12,5 кГц реалізується тільки один логічний канал.

На мал. 1 представлена ​​структура радіоінтерфейсу стандарту TETRA в режимі TMO.

Мал. 1. Структура радіоінтерфейсу стандарту TETRA в режимі TMO.

Один з логічних каналів базової радіостанції TETRA є керуючим. Зазвичай це перший слот на першій несучої. Керуюча інформація також передається в кожному 18 кадрі на кожному логічному каналі. При цьому кадр загальною тривалістю 56,67 мс складається з 4 тимчасових інтервалів (слотів).

Основні аспекти комутації в рамках стандарту TETRA:

  1. Голосові виклики займають лише один логічний канал.
  2. Виклики передачі даних можуть займати до 4 логічних каналів одночасно.
  3. Голос і дані можуть передаватися одночасно в різних логічних каналах.

У режимі DMO картина інша (див. мал. 2). За відсутності базової станції синхронізація між фізичними каналами відсутня. Синхронізацію в логічному каналі здійснює термінал-майстер (термінал, у якого натиснуто PTT). А крім цього абонентські термінали не можуть використовувати всі доступні слоти. Перша фаза стандарту TETRA передбачає використання в режимі DMO тільки одного логічного каналу з 4 доступних. При цьому інші групи, закріплені на цій же частоті, отримають повідомлення про зайнятість каналу. Друга фаза передбачає можливість здійснення одночасно 2 групових викликів в режимі DMO.

Мал. 2. Структура каналів стандарту TETRA при роботі в режимі DMO.

Виявлення і виправлення помилок, захист інформації

Для виявлення помилок при передачі в каналі радіозв’язку, їх виправлення в канальному кодуванні застосовуються технології Forward Error Correction (FEC) і Cyclic Redundancy Check (CRC) у вигляді чотирьох процедур: блочного кодування, сверточного кодування, перемежения і шифрування, після чого формуються інформаційні канали. Швидкість вихідного потоку дорівнює 36 кбіт / с (див. Рис. 3). Про функції шифрування буде розказано далі.

Мал. 3. Формування загальної ємності одного фізичного каналу.

кодування мовлення

Для кодування мови використовується мовний кодек ACELP (лінійне передбачення з порушенням від алгебраїчної кодової книги) зі швидкістю 4,8 кб / с. Якщо порівнювати за шкалою MOS якість голосу в мережах стандарту TETRA з якістю голосу в звичних всім мережах GSM, що якість кодека TETRA виявляється незначно меншим (див. Рис. 4). Але при цьому не варто забувати, що стандарт TETRA в чотири рази ефективніше GSM з точки зору використання частотного спектра.

Мал. 4. Порівняння якості голосу в мережах TETRA і GSM.

Для довідки: оцінка MOS 4 означає «чудову якість, непомітне погіршення»; MOS 3 «гарна якість, помітне, але не дратівливе погіршення».

Енергетика і якість покриття мереж TETRA

Важливим наслідком організації радіоінтерфейсу є питання енергетики радіоліній TETRA. Говорячи про зонах покриття базової радіостанції, слід згадати, що радіус зони обслуговування залежить не тільки від типу модуляції і кодування, а й від наявності природних перешкод і навколишнього електромагнітної обстановки. В умовах правильно реалізованого антенно-фідерного обладнання досягалися вражаючі результати – зв’язок на відстані до 60 км від базової станції .
На відміну від аналогових систем, де можна спостерігати поступову деградацію якості передачі голосу зі збільшенням відстані, в цифрових системах якість мовлення можна вважати незмінно-високим і незалежних від віддалення від базової станції. Очевидно, що існує поріг відстані, при якому рівень помилок перевищує виправляє здатність коду, і зв’язок стає неможливою. Цифрові системи дають помітне переваги по покриттю і якості мови. На рис. 5 представлений порівняльний графік погіршення якості передачі голосу для аналогових систем і систем TETRA.

Мал. 5. Графік погіршення якості мови в аналогових і цифрових системах зв’язку.

Істотною перевагою мереж стандарту TETRA, в порівнянні з аналоговими системами або мережами APCO25, є функція автоматичного регулювання випромінюваної потужності мобільних терміналів. Автоматичне управління потужністю випромінюваного сигналу дозволяє істотно економити ресурси акумуляторних батарей переносних терміналів, а також знизити рівень випромінювань аж до 15 дБм.

Функціональний набір стандарту TETRA

голосові виклики

  • Можна визначити наступні особливості голосових викликів в рамках стандарту TETRA:
  • Висока якість голосу за рахунок застосування цифрової обробки, що дозволяє працювати в умовах підвищеного акустичного шуму.
  • Швидке встановлення виклику (до 300 мс).
  • Індивідуальний виклик (радіостанція – радіостанція).
  • Багаторівневі пріоритети. Двобічний, напівдуплексний виклики.
  • Телефонний виклик (радіостанція – зовнішні телефонні мережі).
  • Групові з’єднання (радіостанція – група радіостанцій):

– групові виклики (абонент – група абонентів);
– широкомовні виклики (абонент – всі абоненти);
– сканування груп;
– динамічне перегруповування (об’єднання абонентів в групи без програмування абонентських терміналів);
– управління зоною виклику (ініціювання групового виклику тільки в певних зонах);
– пізніше підключення (дозволяє абоненту підключитися до вже діючої групи).

  • Екстрені виклики (виклики з максимальним пріоритетом)
  • Режим прямого зв’язку (DMO)

Повний перелік додаткових послуг, що відносяться до голосових викликів і підтримуваних в рамках стандарту TETRA, не має сенсу перераховувати в рамках цієї публікації. Можна зупинитися лише на деяких з них, найбільш важливих:

  • дистанційне прослуховування (дозволяє диспетчеру прослуховувати групові та індивідуальні виклики в системі)
  • виборче прослуховування (дозволяє диспетчеру непомітно для абонента прослуховувати навколишнє абонента обстановку)
  • виклик за скороченим номером
  • виклик з очікуванням
  • виклик з утриманням
  • встановлення з’єднання при звільненні абонента
  • встановлення з’єднання в міру отримання відповіді абонента
  • пріоритет доступу з відключенням абонентів з меншим пріоритетом
  • пріоритет доступу при вихідних викликах
  • пріоритет доступу при вхідні дзвінки
  • ідентифікація номера абонента
  • заборона на ідентифікацію абонента,
  • заборона на ідентифікацію номера абоненту
  • повідомлення зайнятого абонента про виклик, що надійшов
  • безумовна переадресація виклику
  • переадресація виклику при зайнятості абонента
  • переадресація виклику при відсутності відповіді абонента протягом заданого часу
  • переадресація виклику при недоступності абонента
  • обмеження вихідних дзвінків
  • обмеження вхідних викликів

Передача даних

В рамках стандарту TETRA можна виділити соедов послуги з передачі даних:

  • Передача даних з комутацією каналів, зі швидкістю 2.4 – 28.8 кбіт / с
  • Передача даних з пакетною комутацією, зі швидкістю 2.4 – 28.8 кбіт / с (фаза 1)
  • Передача коротких інформаційних і статусних повідомлень (до 256 ASCII-символів в рамках одного повідомлення).

Існують кілька режимів передачі даних: без захисту (до 7.2 кбіт / с), з низьким рівнем захисту до 4.8 кбіт / с) з високим рівнем захисту (до 2.4 кбіт / c). При застосуванні незахищеною передачі даних функція перевірки доставки даних повинна виконуватися додатками верхнього рівня еталонної моделі OSI.

Ідентифікація та адресація в рамках стандарту TETRA

При розробці механізмів ідентифікації і адресації в TETRA враховувалися наступні передумови:

  • взаємодія безлічі мереж (і мережевих операторів), в кожній з яких працює велика кількість абонентів;
  • унікальність ідентифікації будь-якого абонента будь-якої мережі;
  • можливість використання укорочених ідентифікаторів;
  • підтримка роумінгу і міграції абонентів.

Номерний план в рамках стандарту TETRA відповідає рекомендаціям ITU E.212.

Для домашньої мережі TETRA виділяють наступні TSI номера (TETRA Subscriber Identities):

  • ITSI – індивідуальний ідентифікатор абонента TETRA
  • GTSIs – груповий ідентифікатор абонента TETRA
  • ATSI – іменний ідентифікатор абонента TETRA

Для роумінговій мережі TETRA:

  1. (V) ATSI – іменний ідентифікатор роумінгового абонента TETRA
  2. (V) GTSIs – ідентифікатор роумінговій групи TETRA

Кожна радіостанція TETRA володіє як мінімум однією родиною TSI, до складу якого входять такі елементи:

  • один індивідуальний ідентифікатор (ITSI);
  • один або кілька групових ідентифікаторів (GTSI);
  • один ідентифікатор-псевдонім (ATSI);
  • один телефонний номер (згідно E.164).

Мігруючі абоненти можуть зберігати в візитних мережах наявні ITSI, або отримувати від оператора візитною мережі нові ідентифікатори-псевдоніми. В останньому випадку вони називаються (V) ATSI. Мігруючих абонентам можуть бути також присвоєні візитні групові ідентифікатори (V) GSSI.

Адресація TSI має два поля в структурі ідентифікатора (номера TETRA):

  • ідентифікатор мережі, що складається з коду країни MCC (mobile country code) – 3 (4) цифри і коду мережі MNC (mobile network code) – 4 (5) цифр.
  • короткий ідентифікатор абонента – до 7 (8) цифр. Варто сказати, що ідентифікатори з номером вище 16777215 зарезервовані стандартом під шлюзи в інші мережі.

Якщо абонент системи TETRA набирає неіснуючий ідентифікатор, виклик відхиляється системою.

Кілька слів варто сказати про номерах TEI (TETRA Equipment Identities). Зазначені номери є унікальними для кожного абонентського терміналу TETRA – не існує двох радіостанцій з одним і тим же ідентифікатором. Номер TEI складається з 15 цифр і включає в себе складальний код FAC (Final Assembly Code), код підтвердження TAC (Type Approval Code), а також електронний серійний номер ESN (Electronic Serial Number) і резервний номер SPR (Spare). Двозначний складальний код вказує на виробника і місце збірки.

Безпека в мережах TETRA

В рамках стандарту TETRA передбачені заходи щодо забезпечення безпеки в мережі зв’язку стандарту TETRA, спрямовані на виключення несанкціонованого використання ресурсів системи і забезпечення конфіденційності інформації, що передається в мережі.
Ці заходи забезпечуються наступними механізмами:

  • аутентифікація як абонентів, так і інфраструктури;
  • шифрування інформації;
    забезпечення секретності параметрів абонента.

Аутентифікація абонентів здійснюється на основі головного ключа (K-key) і унікального номера TEI (див. Вище). Абонентський термінал з неправильним ідентифікатором не допускається до ресурсів системи TETRA.

Шифрування інформації є опціональною особливістю кожної конкретної системи стандарту TETRA. Радіоінтерфейс стандарту TETRA є захищеним апріорі. Але можливі й інші опції щодо шифрування:

  • E2E (End-to-End) – шифрування індивідуальних викликів радіостанція-радіостанція (довжина ключа шифрування може становити 128 біт);
  • шифрування групових викликів;
  • шифрування радіоінтерфейсу по алгоритмам TEA1, TEA2, TEA3 (TETRA Encryption Algorithm).

Секретність ж параметрів абонента забезпечується за допомогою кодової захисту конфігурації абонентського терміналу та присвоєння ідентифікаторів-псевдонімів.

Що ж ми отримуємо від TETRA?

В кінці публікації хотілося б ще раз зупинитися на основних перевагах рішень на базі стандарту TETRA. Отже, чи хочете ви:

  • підвищити частотну ефективність (потрібна менша кількість частотних каналів);
  • підвищити ефективність управління системою технологічного радіозв’язку;
  • знизити експлуатаційні витрати;
    збільшити пропускну здатність системи;
  • збільшити розбірливість мови у важкій помеховой обстановці;
    поліпшити якість зв’язку;
  • захистити переговори абонентів

і, як результат, збільшити швидкість реагування на надзвичайні ситуації, підвищити безпеку технологічного процесу і економічну ефективність підприємства? Вирішувати вам.