TETRA — новая эра в технологии профессиональной мобильной радиосвязи
7 декабря 2004
Рубрика: Обзоры и мнения.
Автор: Алишер Абдукадыров.
pic

Стандарт цифровой транкинговой связи TETRA является наиболее динамично развивающимся среди технологий профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР), становясь действительно мировым стандартом. Не случайно обзор основных технологий ПМР мы решили начать именно с TETRA. В статье рассмотрены основные характеристики и преимущества, а также перспективы развития этого стандарта.

История и предпосылки к разработке стандарта

Общие тенденции, связанные с интеграцией систем подвижной радиосвязи идентичного назначения, расширением зоны обслуживания, развитием услуг связи и взаимодействием с современными цифровыми сетями связи, привели к необходимости разработки общеевропейского стандарта на транкинговые системы подвижной радиосвязи. В 1995 году Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ЕТSI (European Telecommunications Standards Institute) был разработан единый общеевропейский цифровой стандарт, получивший название TETRA (TransEuropean Trunked Radio). Однако в связи с большим интересом, проявленным к стандарту в других регионах, территория его действия не ограничилась только Европой. Поэтому в настоящее время аббревиатура TETRA раскрывается как Наземная транкинговая радиосвязь (TErrestrial Trunked RAdio).
Стандарт TETRA разработан на основе технических решений и рекомендаций стандарта GSM и ориентирован на создание систем связи, эффективно поддерживающих совместное использование сетей радиосвязи различными группами пользователей с обеспечением высокого уровня защиты информации. Особое внимание в стандарте уделено возможности работы радиостанций в режиме прямой связи — DMO (то есть, минуя базовую станцию).
В 1996 году разработчики стандарта TETRA добились большого прогресса, и в 1997 году были сданы все основные функции, востребованные службами общественной безопасности. Детали стандарта разрабатывали рабочие группы ETSI, в которых помимо крупных компаний принимали участие представители правительств разных стран.

pic

Начиная с 1991 года и до момента утверждения и опубликования институтом ETSI функциональность TETRA непрерывно совершенствовалась в четком соответствии с наиболее важными требованиями пользователей. Благодаря этому в TETRA удалось совместить уникальные возможности систем ПМР с сервисами беспроводной телефонии и систем передачи данных.

Основные характеристики стандарта TETRA

Системы стандарта TETRA, как и другие цифровые транкинговые системы, предоставляют своим пользователям ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми системами. Они обеспечивают надежную защиту радиопереговоров от прослушивания, цифровые потоки информации нельзя расшифровать с помощью простых аналоговых сканеров, что ограждает их от вмешательства широкого круга «радиолюбителей» — даже без принятия специальных мер по шифрованию данных в каналах связи.
Кроме того, цифровые системы предоставляют пользователю множество возможностей шифрования информации. Шифрование речи реализуется в виде цифровой обработки низкоскоростного потока данных, что позволяет применять сложные алгоритмы с высокой криптостойкостью, не ухудшающие качество восстановленной речи. В цифровых транкинговых системах не возникают проблемы неадекватности воспроизведения скремблированных радиопереговоров, свойственные аналоговым системам.
Еще одно преимущество цифровых систем — более эффективное использование радиочастотного спектра за счет увеличения числа каналов передачи трафика в отведенной полосе частот. Это обеспечивается благодаря объединению технологии сжатия речевого потока с высокой степенью компрессии данных и сложной модуляции несущей частоты. В частности, стандарт TETRA определяет значение для частотной полосы канала равным 6,25 кГц.
К важным особенностям цифровых систем относится выравнивание качества речевого радиообмена по всей зоне обслуживания ретранслятора, тогда как для аналоговых систем характерно сильное ухудшение качества передачи речи при удалении от базовой станции (БС). В условиях городской застройки, где имеет место многолучевое распространение сигналов, качество передачи аналоговой информации заметно меняется даже при передвижении внутри одного квартала. Применение цифровых сигналов в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяет существенно улучшить качество передачи речи в пределах всей зоны обслуживания.
TETRA — единственный открытый стандарт, поддерживаемый ETSI, то есть предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимым. Доступ к спецификациям TETRA свободен для всех заинтересованных сторон, вступивших в ассоциацию «Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA» (MoU TETRA). Введение этого стандарта привело к формированию в настоящее время действительно конкурентного открытого рынка систем профессиональной мобильной радиосвязи. MoU TETRA был организован в 1994 году и в настоящее время включает 100 организаций из 30 стран.

Спецификации TETRA

В стандарт TETRA входят спецификации радиоинтерфейса, интерфейсов между сетью TETRA и цифровой сетью с интеграцией услуг (ISDN), телефонной сетью общего пользования (ТфОП), сетью передачи данных и учрежденческими АТС. В стандарт включено описание всех основных и дополнительных услуг, предоставляемых сетями TETRA, специфицированы также интерфейсы локального и внешнего централизованного управления сетью. Стандарт TETRA содержит два варианта спецификации: TETRA Voice + Data (TETRA V+D) и TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO). Как следует из названий, TETRA V+D описывает систему интегрированной передачи речи и данных, а TETRA PDO — специальную транкинговую систему, ориентированную только на передачу данных.
Стандарт начинается с описания структуры транкинговой сети, которую можно реализовать, используя спецификации TETRA. Далее в стандарте приводятся спецификации нескольких важнейших интерфейсов:
Air Interface (AI) — радиоинтерфейс между базовой станцией и абонентской радиостанцией
Direct Mode Operation (DMO) — интерфейс прямого соединения между двумя абонентскими радиостанциями
Terminal Equipment Interface (TEI) — интерфейс между абонентской радиостанцией и терминалом передачи данных (ТПД)
Inter System Interface (ISI) — межсистемный интерфейс для объединения нескольких систем (возможно, от разных фирм-изготовителей) в единую сеть
Line-connected Station Interface (LSI) — интерфейс для подключения диспетчерских пультов к базовому оборудованию
Network Management Centre Interface (NMCI) — интерфейс центра управления системой
Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN — интерфейс для подключения к внешним сетям (УПАТС, ТфОП, ЦСИО, СКП).
Радиоинтерфейс TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц. Необходимый минимальный дуплексный разнос радиоканалов — 10 МГц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться диапазоны частот от 150 до 900 МГц, однако в странах Европы за службами безопасности закреплены диапазоны 390-395/380-385 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 450-470/410-430 МГц и 915-921/870-876 МГц.
В системах стандарта TETRA используется метод многостанционного доступа с временным разделением (МДВР) каналов (ТDМА — Time Division Multiple Accsess). В одном радиоканале может быть организовано до 4 независимых логических (информационных) каналов. В стандарте TETRA используется относительная фазовая модуляция типа /4-DQPSK (Differential Quadrature Рhase Shift Keying), обеспечивающая скорость модуляции — 36 Кбит/с. Для преобразования речи в стандарте используется кодек с алгоритмом преобразования типа CELP (Code Excited Linear Prediction). Скорость цифрового потока на выходе кодека составляет 4,8 Кбит/с. Цифровые данные с выхода речевого кодека подвергаются блочному и сверхточному кодированию, перемежению и шифрованию, после чего формируются информационные каналы. Пропускная способность одного информационного канала составляет 7,2 Кбит/с, а максимальная скорость цифрового информационного потока данных — 28,8 Кбит/с. (При этом общая скорость передачи символов в радиоканале за счет дополнительной служебной информации и контрольного кадра в мультикадре соответствует скорости модуляции и равна 36 Кбит/с.)
Системы стандарта TETRA могут функционировать как в транкинговом режиме, так и в режиме прямой связи между радиостанциями без использования ретранслятора (DMO). Поддерживаются 2 основных вида информационного обмена: передача речи и передача данных. При этом речь и данные могут передаваться одновременно с одного терминала по различным информационным каналам.
Для передачи речи используются службы речевой связи, обеспечивающие возможность индивидуального, группового или широковещательного вызовов. Все режимы речевой связи предусматривают возможность передачи как открытой речевой информации, так и речи, защищенной с помощью определенных алгоритмов шифрования. Для передачи данных в стандарте описываются следующие режимы: передача данных с коммутацией цепей, коммутируемые пакеты данных и короткие сообщения.

pic

Основные функции сетевого обслуживания (сетевые процедуры) обеспечиваются стандартизированными службами TETRA — такими, как регистрация мобильных абонентов и роуминг, повторное установление связи, аутентификация абонентов, отключение/подключение абонента и другие. Набор используемых сетевых процедур для конкретной сети определяется оператором. Кроме этого, TETRA предоставляет пользователям ряд дополнительных услуг — как специализированных — для служб общественной безопасности (вызов, санкционированный диспетчером, приоритетный доступ; приоритетный вызов; избирательное и дистанционное прослушивание и так далее), так и стандартных (выбор зоны, идентификация номера вызывающего абонента, сообщение о вызове, переадресация вызовов, адресация с использованием коротких номеров и т.д.).
Спецификации стандарта TETRA не накладывают ограничений на архитектуру сетей. Благодаря модульному принципу построения сети связи стандарта TETRA могут быть реализованы с разными иерархическими уровнями и различной географической протяженностью (от локальных до национальных). Функции управления базой данных и коммутации распределены по всей сети, что обеспечивает быструю передачу вызовов и сохранение работоспособности сети даже при потере связи с ее отдельными элементами. Структура сетей может быть реализована на основе сравнительно небольших подсетей TETRA, соединенных друг с другом с помощью межсистемного интерфейса ISI для создания общей сети на региональном или общенациональном уровне. При этом возможно централизованное управление сетью. Каждая подсеть TETRA выполняет свои функции управления и коммутации, а также предоставляет возможность для централизованного управления более высокого уровня. Структура подсетей зависит от площади и конфигурации территории обслуживания, от параметров абонентского трафика, а также от требований конкретных пользователей.

Распространенность и перспективы развития стандарта

В настоящее время оборудование и программное обеспечение для стандарта TETRA производят более 200 компаний, в числе которых такие гиганты индустрии связи, как: Motorola (США), Nokia (Финляндия), Rohde & Schwarz и Siemens (Германия), OTE (Италия), Sepura (Великобритания), Thales (Франция), Teltronic (Испания), Frequentis (Австрия).
Хотя системы стандарта TETRA имеют наибольший успех в странах Европы (58% от общего числа реализованных контрактов), важный вклад в распространение данного международного стандарта вносят страны Юго-Восточной Азии, Австралии и Океании, готовые к развертыванию этих систем, а также к замене существующих аналоговых сетей на базе протокола MPT1327 на цифровые TETRA-сети. Особо отметим, что TETRA пришла и в страны СНГ. Так, первые системы этого стандарта начали функционировать в России, Украине, Казахстане, Азербайджане, Туркменистане и Беларуси.
Общее число реализованных контрактов по системе TETRA достигло 505 в 65 странах мира (на июль 2004 года), что по сравнению с показателями прошлого года составляет 55% роста. (325 контрактов в июле 2003 года). Согласно расчетам компании IMS Research, к 2005 году количество пользователей TETRA во всем мире достигнет 6 млн., что будет составлять треть от общего числа пользователей цифровых систем ПМР в мире.
По прогнозам технических специалистов, дальнейший успех TETRA обусловит интеграцию ее отдельных спецификаций с другим международным стандартом цифровой транкинговой связи — APCO 25. Ожидается, что в так называемую вторую фазу разработки стандарта APCO 25, основой которого является множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA), будут включены требования по работе с абонентскими радиостанциями систем, использующих технологию TDMA, а конкретно — стандарта TETRA.
TETRA-MoU определил три главных направления, в которых будет совершенствоваться технология TETRA: доработка межсистемного интерфейса, расширение пропускной способности каналов и достижение совместимости с системами связи 3-го поколения. Однако выступления операторов, эксплуатирующих TETRA-сети, выявили и другие, не менее важные, направления развития технологии в целом. Очевидно, что успех TETRA-систем на рынке ПМР будет зависеть в первую очередь от наличия приложений, способных эффективно функционировать в TETRA-среде и работать в IP-сетях.
И последнее по порядку, но не по значимости — это призыв TETRA MoU к производителям снизить цены на абонентское оборудование и сделать их более легкими.

Представительство компании Motorola в Узбекистане
г. Ташкент, ул. Укчи, 68.
Тел. (998 71) 144-20-96,
Тел/факс (998 71) 120-78-87
E-mail: aa.mot.uz@uzpak.uz
www.motorola.ru

Orphus system
В Telegram
В Одноклассники
ВКонтакте