oldi

TETRA — профессиональное радио и не только

Андрей Фильчаков

    Телефонорадиопейджер от Motorola

    Стандартные услуги телефонной связи, реализуемые в TETRA

    Основные услуги сетей PMR

 

С началом развертывания в Санкт-Петербурге цифровой транкинговой сети TETRA именно этот город может стать лидером по внедрению новейших телекоммуникационных технологий в нашей стране — как известно, первая сеть сотовой связи появилась именно в городе на Неве. Но наиболее приятно, что питерская сеть TETRA станет и одной из первых во всем мире.

Итак, что же такое TETRA? До апреля 1997 года TETRA означала Трансъевропейское транкинговое радио (Trans-European Trunked RAdio), однако ввиду огромного интереса, проявленного к этому стандарту в Южной Америке, Африке и Азии, было принято решение не ограничивать территорию действия настоящего стандарта только Европой. Поэтому сегодня TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TETRA — TErrestrial Trunked RAdio). Еще одним свидетельством роста популярности стандарта TETRA является тот факт, что в работе 2-го Международного конгресса по TETRA, состоявшегося 16-17 ноября 1999 года в Амстердаме, приняли участие 550 делегатов. Это максимальное число делегатов, когда-либо посетивших конференции, посвященные стандарту TETRA, и оно сравнимо с первым конгрессом по GSM, состоявшимся всего несколько лет назад. Такой рост популярности стал возможен во многом благодаря тому, что основным преимуществом TETRA для потребителей является не только современная технология с большим потенциалом развития, но и тот факт, что TETRA является открытым стандартом. Это означает, что любое оборудование TETRA, созданное одним производителем, без каких-либо проблем совместимо с оборудованием TETRA от других производителей (в отличие от систем MPT, в которых было специфицировано недостаточное число интерфейсов, в результате чего системы несовместимы друг с другом, и MPT не стал открытым стандартом). Спецификации TETRA открыты для каждого, кто изъявит желание стать производителем TETRA и вступить в Ассоциацию «Меморандум о взаимопонимании (MoU) TETRA». Сегодня членами Ассоциации MoU являются более 60 фирм из 18 стран мира; в их число входят такие гранды, как Motorola, Nokia, Simoco, Marconi и др.

В «родословной» TETRA, которая ведется с середины 90-х годов, четко прослеживаются два корня: ведомственные системы подвижной связи (Private Mobile Radio, PMR) — прародители мобильных радиотелекоммуникаций и спецификации хорошо известного стандарта сотовой связи GSM. В результате получилась довольно интересная цифровая система, которая обладает всеми отличительными чертами и возможностями как персональной подвижной связи (PMR), так и сотовой связи. Необходимость создания такой системы диктуется современными потребностями пользователей в оперативной и мобильной связи, а также в новых услугах, таких как, например, передача данных. При этом основным стимулирующим элементом прогресса технологий радиосвязи и развития системы TETRA стали потребности пользователей «старых» PMR-сетей. Важнейшие из них — сверхмалое время установления соединения (менее 1 с), параллельное предоставление нескольких услуг связи, а также оптимизация дальности связи и мощности радиостанций. В нынешнем своем состоянии стандарт TETRA подразделяется на несколько частей, описывающих определенный набор услуг и возможностей. В соответствии со сложившейся терминологией это — спецификации, описывающие интегрированную систему передачи речи и данных (Voice+Data, V+D), пакетную передачу данных (Packet Data Optimised, PDO) и прямой режим передачи (Direct Mode Operation, DMO).

Таблица 1. Зависимость скорости передачи данных (Кбит/с) от степени защищенности канала

Уровень защиты Число используемых тайм-слотов
1 2 3 4
Без защиты 7,2 14,4 21,6 28,8
Низкий 4.8 9,6 14,4 19,2
Высокий 2,4 4,8 7,2 9,6

TETRA представляет собой транкинговую систему связи, использующую цифровую технологию TDMA с шириной канала 25 кГц (многостанционного доступа с временным разделением каналов). Это означает, что на одной физической частоте образуется четыре логических канала (слота), которые могут использоваться независимо для индивидуальных вызовов, чем обеспечивается четырехкратное повышение эффективности использования частотного ресурса, а также получение таких преимуществ, как вызов в режиме полного дуплекса или высокоскоростная передача данных (включая передачу видеоизображений). В настоящее время именно системы TDMA наилучшим образом способны оптимизировать мощность оборудования, возможности подвижной связи и дальность ее действия как в городской, так и в сельской местности. Спецификации TETRA предусматривают работу как симплексных, так и дуплексных радиостанций, обеспечивают многие основополагающие функции транкинга (групповая широковещательная связь, одновременное предоставление нескольких услуг, вытеснение абонента в соответствии с его приоритетом, мониторинг радиостанций и пр.). При этом время установления связи не превышает 300 мс, что довольно существенно (для сравнения: в системах GSM связь устанавливается в течение нескольких секунд, а иногда и дольше).

Как и любая цифровая система связи, TETRA имеет широкие возможности по кодированию передаваемой информации. Сейчас в TETRA четыре алгоритма шифрования (TEA1—TEA4), которые обеспечивают разные степени защиты группам пользователей в соответствии с различными требованиями к необходимому уровню безопасности. Шифрование речи реализуется в виде цифровой обработки низкоскоростного потока данных, что позволяет применять сложные алгоритмы с высокой криптостойкостью, не ухудшающие качество восстановленной речи. Такие алгоритмы обеспечивают почти полную защиту радиопереговоров от прослушивания. Цифровые потоки информации нельзя расшифровывать с помощью простых аналоговых сканеров, что ограждает их от вмешательства широкого круга радиохакеров. Аналогичная схема используется и для кодирования данных. При необходимости можно выбирать требуемый уровень защиты, правда, при этом, как это видно из табл. 1, скорость передачи может значительно измениться. Кстати, скорость передачи данных в сетях TETRA выше, чем в существующих сетях GSM.

В соответствии со спецификацией V+D (Voice+Data), реализующейся в стандарте TETRA, пользователю для передачи данных предоставляется одна из трех услуг: передача данных с коммутацией цепей (CD), передача коммутируемых пакетов данных (PD) и передача коротких сообщений (SDS). Метод передачи данных с коммутацией цепей главным образом предназначен для транспортировки больших объемов данных поверх основного трафика канала, причем в каждом канале шириной 25 кГц задействуется один из четырех тайм-слотов. Именно в этом случае стандарт TETRA обеспечивает нужное качество сервиса, так как по требованию можно зарезервировать необходимую полосу пропускания. Если пользователю необходимо повысить пропускную способность, можно объединить 2-4 временных слота и установить канал связи сквозным из конца в конец. А для повышения скорости (см. табл. 1) пользователю,в свою очередь, придется понижать степень защищенности такого канала.

Сервис коротких сообщений (SDS) реализован во многом аналогично SMS (Short Message Service) систем GSM. Правда, в отличие от последнего, служба SDS в стандарте TETRA позволяет дополнительно организовывать как двухточечные, так и многоточечные соединения с возможностью выбора зоны действия; при этом максимальная длина сообщения составляет 256 символов. Причем пользователь может самостоятельно настроить службу SDS и вызвать более 30 тыс. предустановленных сообщений (всего таких сообщений 65 тыс.).

Благодаря тому что стандарт TETRA разрабатывался с учетом как PMR-, так и GSM-связи, в нем реализованы услуги мобильной телефонии, ведомственной радиосвязи и передачи данных. При этом значительно расширился круг потенциальных пользователей системы, а также обеспечена «вертикальная прозрачность» схемы.

Таблица 2. Потенциальные пользователи системы TETRA

Пользователи Используемая связь
Управление;
бизнес-пользователи
Мобильная телефония 70% 
Ведомственная радиосвязь 30%
Среднее звено Ведомственная радиосвязь 60%  
Мобильная телефония 40%
«Полевые» сотрудники Ведомственная радиосвязь 90% 
Мобильная телефония 10%

Несмотря на то что впервые о TETRA всерьез заговорили лишь в 1994 году и с момента разработки и последующего внедрения прошло совсем немного времени, стандарт получил практически всемирное признание. Наиболее активно сети на базе TETRA развиваются в ряде стран Европы, где идет быстрое развертывание общенациональных сетей TETRA. Один из самых известных примеров этого процесса — проект Dolphin, реализующий панъевропейскую общественную сеть, развертывание которой началось в Великобритании, а сейчас охватывает и Францию и Германию. TETRA стал национальным стандартом мобильной связи Великобритании, Нидерландов, Бельгии, Финляндии и на Гибралтаре. В Швеции, Польше, Испании, Венгрии, Португалии, Хорватии, Австрии и Италии этот стандарт будет применяться в локальных или региональных сетях. Во всех этих странах уже подписаны контракты на установку сетей TETRA.

Для функционирования сети TETRA Европейским союзом электросвязи были выделены частоты в диапазонах: 380-400 МГц — для аварийно-спасательных служб 410-430 МГц, 450-470 МГц и 870-876/915-921 МГц — для гражданского использования. На частотах 450 МГц работают аналоговые сети сотовой связи NMT-450, поэтому TETRA в Европе рассматривается как вариант цифровизации сетей NMT-450, популярность которых в последнее время резко упала из-за развития более современных цифровых стандартов. Такая ситуация вполне закономерна — TETRA занимает более выгодное положение по сравнению с существующими сетями сотовой связи, что демонстрируют, например, ее основные возможности: безопасность связи, эффективное использование частотного диапазона, масштабируемость сети, приоритетное обслуживание, предоставление нескольких сервисов одновременно, наличие среды для разработки приложений и поддержка приложений, предназначенных для управления сетями.

Аналогичным образом сети на базе TETRA могут быть использованы для замены аналоговых сетей NMT-450 и в нашей стране. В этом случае есть еще один дополнительный аргумент: предполагается увеличить зону покрытия системой TETRA до 120 км (причем как в городах, так и в сельской местности), что весьма существенно для необъятных просторов страны.

Следует отметить, что TETRA — это не «вещь в себе». MoU TETRA активно участвует в развитии системы связи третьего поколения (3G). И уже сегодня пользователи, обладающие терминалом с поддержкой WAP-сервиса, могут воспользоваться этой услугой для доступа в Интернет или к корпоративным сетям данных. В ближайших планах — внедрение поддержки Bluetooth и запуск в работу высокоскоростной пакетной передачи данных. При этом конечному пользователю не придется искать бешеных «старых женщин» для покупки универсального терминала. По оценкам одного из панъевропейских операторов TETRA, при существующих темпах развития и роста абонентской базы уже в этом году цены на трехрежимные «трубки» (радиостанция, GSM для роуминга, пейджер) составят около 300 долларов, что сравнимо с ценами на сотовые телефоны. А непосредственно оператору базовая инфраструктура сети TETRA обойдется значительно дешевле, чем развертывание альтернативной сотовой сети.

КомпьютерПресс 5'2000