info@everlink.su Что такое TETRA?
В 1998 году, впервые в истории профессиональной радиосвязи ведущие производители, системные разработчики и Европейский Институт Телекоммуникационных Стандартов (ETSI) разработали новую технологию: единый открытый стандарт цифровой радиосвязи TETRA. Работы по развитию стандарта продолжаются и в настоящее время.
На протяжении нескольких лет на рынке европейских профессиональных мобильных средств связи продолжалась борьба стандартов, в результате чего появился новый цифровой, универсальный стандарт TETRA. В основу его функциональных возможностей легли многолетние исследования института ETSI, а так же опыт и наработки построения систем радиосвязи различных производителей телекоммуникационного оборудования. Результатом стал открытый стандарт TETRA, как единая основа цифровых коммуникаций. Стандарт TETRA описывает структуру сети, состоящей из центра коммутации, базовых станций, диспетчерских пультов, терминалов эксплуатации и абонентского оборудования. В описании приводятся спецификации интерфейсов и протоколов, которые позволяют многим производителям разрабатывать широкий спектр оборудования для систем TETRA. Соблюдение различными производителями рекомендаций стандарта гарантирует полную совместимость выпускаемого ими оборудования.
В стандарте TETRA используется метод уплотнения каналов TDMA (многостанционный доступ с временным разделением). На одной несущей частоте в полосе 25 кГц организуется 4 независимых канала. В радиоканале используется относительная фазовая модуляция типа p/4-DQPSK. Пропускная способность одного канала составляет 7,2 кбит/с. Стандарт позволяет задействовать для передачи данных до 4-х каналов при этом скорость составит 28,8 кбит/с. Один из четырех каналов используется в качестве канала управления, оставшиеся три для передачи трафика. Операции по сжатию/восстановлению речи и помехозащищенному кодированию выполняет кодек ACELP.
Транкинговая технология TETRA предлагает пользователям больше возможностей по сравнению с системами предыдущих поколений, прежде всего более рациональное использование радиочастотных ресурсов, высокоскоростную передачу данных, конфиденциальность служебной информации, расширенную зону обслуживания и множество других функциональных преимуществ. Открытый стандарт TETRA предоставляет основу для развития различных информационных приложений.
ВОЗМОЖНОСТИ СТАНДАРТА TETRA
В стандарте TETRA реализован широкий набор типов вызовов и услуг:
Вызовы в дуплексном режиме устанавливаются между абонентами сети и при вызовах в/из ТфОп. Групповые вызовы осуществляются в полудуплексном режиме, поэтому для инициации группового вызова абоненту или диспетчеру необходимо выбрать группу и нажать на тангенту радиостанции или пульта.
С целью повышения эффективности распределения ресурсов транкинговой системы имеется возможность назначения абонентам приоритета. Существует 10 уровней приоритета. Приоритетное предоставление канала связи осуществляется следующим образом, например, если в случае занятости всех каналов поступает вызов, то система производит сравнение приоритетов. В том случае, если приоритет вызова не превышает приоритетов остальных сеансов связи, то вновь поступивший вызов заносится в очередь ожидания. Если его приоритет выше хотя бы одного, то прерывается текущее соединение с самым низким приоритетом с постановкой в очередь, а вновь поступивший вызов обслуживается системой. По мере освобождения каналов происходит обработка вызовов из очереди. Оповещение о чрезвычайных ситуациях происходит при помощи экстренных вызовов, которые устанавливаются без задержек. В случае большой загрузки система автоматически высвобождает ресурсы на основании приоритетности обслуживаемых вызовов с постановкой прерванных сеансов связи в очередь. Вызовы из ТфОп/УПАТС в инфраструктуру радиосети имеют низший приоритет.
Одним из путей повышения эффективности управления абонентами сети является включение в систему радиосвязи диспетчера. Функции диспетчера позволяют ему производить действия, как на групповом уровне, так и на абонентском:
Стандарт TETRA содержит описание двух типов сетей, которые предназначены для организации передачи речевого трафика и данных TETRA V+D (Voice and Data) и только данных TETRA PDO (Packet Data Optimized). На сегодняшний день выпускаемое оборудование поддерживает только сеть TETRA V+D. Система предоставляет абонентам возможность обмена статусными сообщениями длиной 16 бит, короткими информационными сообщениями до 127 знаков, файлами и пакетную передачу данных согласно протоколу ТСР/IP. При обмене статусными сообщениями по радиоканалу передаются числовые значения, которым соответствуют заранее определенные символьные интерпретации. Режим передачи коротких сообщений позволяет производить обмен произвольными текстовыми сообщениями и может быть использован при реализации приложений, таких как определение местоположения, сбор данных телеметрии, распространение ключей шифрования, WAP и т.д. Действия абонентов по обмену статусными и короткими сообщениями могут производиться одновременно с голосовым сеансом связи. В режиме передачи данных осуществляется обмен IP-пакетами между ПК, подключенного к абонентскому терминалу, и узлом локальной сети (LAN).
При перемещении радиоабонента в пределах территории покрытия системы из зоны действия одной базовой станции в другую его терминал выполняет дерегистрацию/регистрацию автоматически. При смене во время действующего вызова обслуживающей его базовой станции сеанс связи не прерывается.
Находясь вне зоны радиопокрытия сети, абонентские терминалы TETRA позволяют организовать связь непосредственно между двумя радиостанциями в режиме прямого вызова (DMO), то есть без участия базовой станции. Связь в DMO происходит аналогично конвенциональной системе. Передача осуществляется при нажатии абонентом на тангенту радиостанции. При этом организуется канал DMO на частоте, которая была заранее запрограммирована во всех станциях. Абонентам в DMO доступен упрощенный набор услуг по сравнению с транкинговым режимом (ТМО). Дальность радиосвязи в DMO возрастает при использовании в качестве ретранслятора абонентской радиостанции. В режиме ТМО возможно автоматическое управление выходной мощностью излучения абонентской станции в зависимости от ее удаленности от базовой станции. Это обстоятельство позволяет увеличить продолжительность работы портативной радиостанции от одного аккумулятора, а также снизить уровень ее электромагнитного излучения в случае, нахождения абонента вблизи базовой станции.
Стандарт TETRA содержит сетевые сервисы безопасности в целях ограничения доступа абонентов к ресурсам системы и обеспечения конфиденциальности связи. Основу системы безопасности TETRA составляют процедуры аутентификации, которая противодействует попыткам несанкционированного доступа радиостанций в сеть, и шифрования от прослушивания переговоров и перехвата данных. Аутентификация радиостанций выполняется при регистрации ее в системе алгоритмом ТАА. Комбинации указанных процедур образуют 3 класса (уровня) обеспечения безопасности радиосвязи. Стандарт предусматривает два способа шифрования информации, либо на уровне радиоканала между базовой и абонентской станциями, либо на всех маршрутах ее передачи, т.е. сквозной. Шифрование голоса и данных по радиоинтерфейсу осуществляется алгоритмами TEA1-TEA4, разработанными ETSI. Режим сквозного шифрования информации подразумевает наличие у абонента средств засекречивания информации, например скремблера речи. В этом случае поток данных передается через инфраструктуру сети в зашифрованном виде и подвергается операции восстановления только на приемной стороне. Сопровождающая трафик информация не подвергается шифрованию. Алгоритмы сквозного шифрования разрабатываются пользователями.
К абонентским станциям возможно подключать различные устройства для организации передачи данных. В стандарте TETRA есть все интерфейсы транкинговой системы: радиоинтерфейс, межсистемный, интерфейс линия/станция, шлюзы с ТФОП, с существующей сетью общего пользования и с сетью ISDN, а также интерфейс с центром сетевого обслуживания и управления. Первоначально эксплуатация систем стандарта TETRA планировалась в частотных диапазонах от 150 до 900 МГц с шагом по частоте 25 кГц. На сегодняшний день для систем радиосвязи данного стандарта в РФ выделены частотные диапазоны 410 – 430 МГц и 450 – 470 МГц. Типовой дуплексный разнос каналов приема/передачи составляет 10 МГц.
Приложения, на сегодняшний день уже реализованные в системе TETRA содержат системы определения местонахождения транспортных средств и оперативного управления ими, передачи графических изображений, доступа к базам данных.
ПРЕИМУЩЕСТВА СТАНДАРТА TETRA
Системы стандарта TETRA имеют ряд преимуществ перед аналоговыми транкинговыми системами:
АРХИТЕКТУРА СЕТИ TETRA
Система связи стандарта TETRA в большинстве случаев предусматривает распределенную структуру построения с целью обеспечения требуемой зоны радиопокрытия для решения определенных производственных задач и повышения отказоустойчивости системы в целом. Спецификация на данный стандарт не предполагает каких-либо ограничений на форму и архитектуру построения систем связи, однако возможности оборудования и ограничения пропускной способности каналов связи не позволяют наращивать сколь угодно большие ресурсы.
По своему составу и функциональному назначению сеть стандарта TETRA образуют элементы идентичные элементам аналоговых транкинговых систем. Отличие систем разных производителей может заключаться в наличии/отсутствии коммутатора как физически самостоятельного элемента.
Регистрация абонентов осуществляется в зоне действия определенной сети, в пределах которой они перемещаются, проводя сеансы связи. Зона сети может состоять как из одной базовой станции в случае односайтовой системы, так и из нескольких – многосайтовая система. При перемещении абонента в системе состоящей из нескольких базовых станций освобождение текущего канала связи одной базовой станции и выделения нового канала на другой базовой станции происходит автоматически по запросу абонентского терминала.
Выбор топологии построения многосайтовой сети TETRA зависит прежде от требований предъявляемых к надежности системы связи в целом. Если на аппаратно-программном уровне данная проблема решается резервированием отдельных модулей и блоков оборудования, то на межсайтовом – резервированием каналов связи. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяет кольцевая схема. Возможны и другие конфигурации топологии сети, такие как цепь и звезда, обладающие низкой отказоустойчивостью.
Зона обслуживания базовой станции может быть расширена, в том числе на объектах с низким проникновением электромагнитных волн, например подземных сооружениях, при использовании ретранслятора или мобильной станции в этом качестве.
На протяжении нескольких лет на рынке европейских профессиональных мобильных средств связи продолжалась борьба стандартов, в результате чего появился новый цифровой, универсальный стандарт TETRA. В основу его функциональных возможностей легли многолетние исследования института ETSI, а так же опыт и наработки построения систем радиосвязи различных производителей телекоммуникационного оборудования. Результатом стал открытый стандарт TETRA, как единая основа цифровых коммуникаций. Стандарт TETRA описывает структуру сети, состоящей из центра коммутации, базовых станций, диспетчерских пультов, терминалов эксплуатации и абонентского оборудования. В описании приводятся спецификации интерфейсов и протоколов, которые позволяют многим производителям разрабатывать широкий спектр оборудования для систем TETRA. Соблюдение различными производителями рекомендаций стандарта гарантирует полную совместимость выпускаемого ими оборудования.
В стандарте TETRA используется метод уплотнения каналов TDMA (многостанционный доступ с временным разделением). На одной несущей частоте в полосе 25 кГц организуется 4 независимых канала. В радиоканале используется относительная фазовая модуляция типа p/4-DQPSK. Пропускная способность одного канала составляет 7,2 кбит/с. Стандарт позволяет задействовать для передачи данных до 4-х каналов при этом скорость составит 28,8 кбит/с. Один из четырех каналов используется в качестве канала управления, оставшиеся три для передачи трафика. Операции по сжатию/восстановлению речи и помехозащищенному кодированию выполняет кодек ACELP.
Транкинговая технология TETRA предлагает пользователям больше возможностей по сравнению с системами предыдущих поколений, прежде всего более рациональное использование радиочастотных ресурсов, высокоскоростную передачу данных, конфиденциальность служебной информации, расширенную зону обслуживания и множество других функциональных преимуществ. Открытый стандарт TETRA предоставляет основу для развития различных информационных приложений.
ВОЗМОЖНОСТИ СТАНДАРТА TETRA
В стандарте TETRA реализован широкий набор типов вызовов и услуг:
- индивидуальные дуплексные или полудуплексные вызовы;
- групповые вызовы с возможность позднего подключения;
- экстренный вызов;
- выход в ТфОП;
- переадресация вызова;
- категории приоритета;
- диспетчерские вызовы;
- обмен статусными и короткими (SDS) сообщениями;
- передача данных;
- быстрое установление соединения;
- очередь вызовов;
- встроенное шифрование;
- ограничение продолжительности сеанса связи;
- идентификация вызывающего абонента;
- автоматический роуминг;
- прямая радиосвязь между станциями без центра коммутации;
- возможность использования радиостанции в качестве промежуточного ретранслятора.
Вызовы в дуплексном режиме устанавливаются между абонентами сети и при вызовах в/из ТфОп. Групповые вызовы осуществляются в полудуплексном режиме, поэтому для инициации группового вызова абоненту или диспетчеру необходимо выбрать группу и нажать на тангенту радиостанции или пульта.
С целью повышения эффективности распределения ресурсов транкинговой системы имеется возможность назначения абонентам приоритета. Существует 10 уровней приоритета. Приоритетное предоставление канала связи осуществляется следующим образом, например, если в случае занятости всех каналов поступает вызов, то система производит сравнение приоритетов. В том случае, если приоритет вызова не превышает приоритетов остальных сеансов связи, то вновь поступивший вызов заносится в очередь ожидания. Если его приоритет выше хотя бы одного, то прерывается текущее соединение с самым низким приоритетом с постановкой в очередь, а вновь поступивший вызов обслуживается системой. По мере освобождения каналов происходит обработка вызовов из очереди. Оповещение о чрезвычайных ситуациях происходит при помощи экстренных вызовов, которые устанавливаются без задержек. В случае большой загрузки система автоматически высвобождает ресурсы на основании приоритетности обслуживаемых вызовов с постановкой прерванных сеансов связи в очередь. Вызовы из ТфОп/УПАТС в инфраструктуру радиосети имеют низший приоритет.
Одним из путей повышения эффективности управления абонентами сети является включение в систему радиосвязи диспетчера. Функции диспетчера позволяют ему производить действия, как на групповом уровне, так и на абонентском:
- инициация индивидуальных и групповых вызовов радиоабонентов;
- динамическая перегруппировка абонентов;
- объединение, комбинирование групп;
- мониторинг, регистрация переговоров и событий в группах;
- блокировка доступа в сеть радиостанции абонента;
- удаленное управление радиостанцией с целью аудиомониторинга окружающей обстановки;
- обмен статусными, короткими сообщениями и пакетными данными;
- определение местоположения радиоабонента с точностью до зоны;
- выход в ТфОП/УПАТС.
Стандарт TETRA содержит описание двух типов сетей, которые предназначены для организации передачи речевого трафика и данных TETRA V+D (Voice and Data) и только данных TETRA PDO (Packet Data Optimized). На сегодняшний день выпускаемое оборудование поддерживает только сеть TETRA V+D. Система предоставляет абонентам возможность обмена статусными сообщениями длиной 16 бит, короткими информационными сообщениями до 127 знаков, файлами и пакетную передачу данных согласно протоколу ТСР/IP. При обмене статусными сообщениями по радиоканалу передаются числовые значения, которым соответствуют заранее определенные символьные интерпретации. Режим передачи коротких сообщений позволяет производить обмен произвольными текстовыми сообщениями и может быть использован при реализации приложений, таких как определение местоположения, сбор данных телеметрии, распространение ключей шифрования, WAP и т.д. Действия абонентов по обмену статусными и короткими сообщениями могут производиться одновременно с голосовым сеансом связи. В режиме передачи данных осуществляется обмен IP-пакетами между ПК, подключенного к абонентскому терминалу, и узлом локальной сети (LAN).
При перемещении радиоабонента в пределах территории покрытия системы из зоны действия одной базовой станции в другую его терминал выполняет дерегистрацию/регистрацию автоматически. При смене во время действующего вызова обслуживающей его базовой станции сеанс связи не прерывается.
Находясь вне зоны радиопокрытия сети, абонентские терминалы TETRA позволяют организовать связь непосредственно между двумя радиостанциями в режиме прямого вызова (DMO), то есть без участия базовой станции. Связь в DMO происходит аналогично конвенциональной системе. Передача осуществляется при нажатии абонентом на тангенту радиостанции. При этом организуется канал DMO на частоте, которая была заранее запрограммирована во всех станциях. Абонентам в DMO доступен упрощенный набор услуг по сравнению с транкинговым режимом (ТМО). Дальность радиосвязи в DMO возрастает при использовании в качестве ретранслятора абонентской радиостанции. В режиме ТМО возможно автоматическое управление выходной мощностью излучения абонентской станции в зависимости от ее удаленности от базовой станции. Это обстоятельство позволяет увеличить продолжительность работы портативной радиостанции от одного аккумулятора, а также снизить уровень ее электромагнитного излучения в случае, нахождения абонента вблизи базовой станции.
Стандарт TETRA содержит сетевые сервисы безопасности в целях ограничения доступа абонентов к ресурсам системы и обеспечения конфиденциальности связи. Основу системы безопасности TETRA составляют процедуры аутентификации, которая противодействует попыткам несанкционированного доступа радиостанций в сеть, и шифрования от прослушивания переговоров и перехвата данных. Аутентификация радиостанций выполняется при регистрации ее в системе алгоритмом ТАА. Комбинации указанных процедур образуют 3 класса (уровня) обеспечения безопасности радиосвязи. Стандарт предусматривает два способа шифрования информации, либо на уровне радиоканала между базовой и абонентской станциями, либо на всех маршрутах ее передачи, т.е. сквозной. Шифрование голоса и данных по радиоинтерфейсу осуществляется алгоритмами TEA1-TEA4, разработанными ETSI. Режим сквозного шифрования информации подразумевает наличие у абонента средств засекречивания информации, например скремблера речи. В этом случае поток данных передается через инфраструктуру сети в зашифрованном виде и подвергается операции восстановления только на приемной стороне. Сопровождающая трафик информация не подвергается шифрованию. Алгоритмы сквозного шифрования разрабатываются пользователями.
К абонентским станциям возможно подключать различные устройства для организации передачи данных. В стандарте TETRA есть все интерфейсы транкинговой системы: радиоинтерфейс, межсистемный, интерфейс линия/станция, шлюзы с ТФОП, с существующей сетью общего пользования и с сетью ISDN, а также интерфейс с центром сетевого обслуживания и управления. Первоначально эксплуатация систем стандарта TETRA планировалась в частотных диапазонах от 150 до 900 МГц с шагом по частоте 25 кГц. На сегодняшний день для систем радиосвязи данного стандарта в РФ выделены частотные диапазоны 410 – 430 МГц и 450 – 470 МГц. Типовой дуплексный разнос каналов приема/передачи составляет 10 МГц.
Приложения, на сегодняшний день уже реализованные в системе TETRA содержат системы определения местонахождения транспортных средств и оперативного управления ими, передачи графических изображений, доступа к базам данных.
ПРЕИМУЩЕСТВА СТАНДАРТА TETRA
Системы стандарта TETRA имеют ряд преимуществ перед аналоговыми транкинговыми системами:
- эффективное использование радиочастотного спектра - 4 канала на одной несущей частоте в полосе 25 кГц;
- дуплексный режим;
- малое время установления вызова;
- защита от несанкционированного доступа и прослушивания;
- шифрование передаваемой информации;
- высокое качество речевого сигнала;
- передача данных с изменяемой скоростью;
- совместимость оборудования различных производителей;
- возможность разработки собственных приложений.
АРХИТЕКТУРА СЕТИ TETRA
Система связи стандарта TETRA в большинстве случаев предусматривает распределенную структуру построения с целью обеспечения требуемой зоны радиопокрытия для решения определенных производственных задач и повышения отказоустойчивости системы в целом. Спецификация на данный стандарт не предполагает каких-либо ограничений на форму и архитектуру построения систем связи, однако возможности оборудования и ограничения пропускной способности каналов связи не позволяют наращивать сколь угодно большие ресурсы.
По своему составу и функциональному назначению сеть стандарта TETRA образуют элементы идентичные элементам аналоговых транкинговых систем. Отличие систем разных производителей может заключаться в наличии/отсутствии коммутатора как физически самостоятельного элемента.
Регистрация абонентов осуществляется в зоне действия определенной сети, в пределах которой они перемещаются, проводя сеансы связи. Зона сети может состоять как из одной базовой станции в случае односайтовой системы, так и из нескольких – многосайтовая система. При перемещении абонента в системе состоящей из нескольких базовых станций освобождение текущего канала связи одной базовой станции и выделения нового канала на другой базовой станции происходит автоматически по запросу абонентского терминала.
Выбор топологии построения многосайтовой сети TETRA зависит прежде от требований предъявляемых к надежности системы связи в целом. Если на аппаратно-программном уровне данная проблема решается резервированием отдельных модулей и блоков оборудования, то на межсайтовом – резервированием каналов связи. Наилучшим образом этому требованию удовлетворяет кольцевая схема. Возможны и другие конфигурации топологии сети, такие как цепь и звезда, обладающие низкой отказоустойчивостью.
Зона обслуживания базовой станции может быть расширена, в том числе на объектах с низким проникновением электромагнитных волн, например подземных сооружениях, при использовании ретранслятора или мобильной станции в этом качестве.
