TETRA

Общие сведения о системе TETRATETRA

TETRA представляет собой стандарт цифровой транкинговой радиосвязи, состоящий из ряда спецификаций, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Стандарт TETRA создавался как единый общеевропейский цифровой стандарт. Поэтому до апреля 1997 г. аббревиатура TETRA означала Трансевропейское транкинговое радио (Trans-European Trunked Radio). Однако в связи с большим интересом, проявленным к стандарту в других регионах, территория его действия не ограничивается только Европой. Поэтому в настоящее время TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TErrestrial Trunked Radio).

Стандарт TETRA разработан на основе технических решений и рекомендаций стандарта GSM и ориентирован на создание систем связи, эффективно и экономично поддерживающих совместное использование сетей радиосвязи различными группами пользователей с обеспечением секретности и защищенности информации. Особое внимание в стандарте уделено интересам служб общественной безопасности.

TETRA - открытый стандарт, т. е. предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо. Доступ к спецификациям TETRA свободен для всех заинтересованных сторон, вступивших в ассоциацию «Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA» (MoU TETRA). Ассоциация объединяет разработчиков, производителей, испытательные лаборатории и пользователей различных стран.

Разработка стандарта была начата в 1994 г. и уже в 1996 г. были представлены первые версии спецификаций стандарта TETRA.

Стандарт TETRA состоит из двух частей: TETRA V+D (TETRA Voice+Data) - стандарта на интегрированную систему передачи речи и данных и TETRA PDO (TETRA Packet Data Optimized) - стандарта, описывающего специальный вариант транкинговой системы, ориентированный только на передачу данных.

В стандарт TETRA входят спецификации беспроводного интерфейса, интерфейсов между сетью TETRA и телефонной сетью общего пользования, сетью передачи данных, учрежденческими АТС и т. п. В стандарт включено описание всех основных и дополнительных услуг, предоставляемых сетями TETRA. Специфицированы также интерфейсы локального и внешнего централизованного управления сетью. 

1. Технические сведения о радиоинтерфейсе

Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шириной канала 25 кГцНеобходимый минимальный дуплексный разнос радиоканалов - 10 Мгц. Для систем стандарта TETRA могут использоваться несколько поддиапазонов частот.


В странах Европы за службами безопасности закреплены диапазоны 380-385/390-395 МГц, а для коммерческих организаций предусмотрены диапазоны 410-430/450-470 МГц.

В Азии (прежде всего в Китае) для систем TETRA используется диапазон 806-870 МГц.

В России для систем TETRA выделены диапазоны 412-417/422-427 МГц и 450-453/460-463 МГц.

В системах стандарта TETRA V+D используется метод многостанционного доступа с временным разделением (МДВР) каналов связи (TDMA - Time Division Multiple Access). На одной физической частоте может быть организовано 4 независимых временных (информационных) каналов.

Сообщения передаются мультикадрами длительностью 1,02 с. Мультикадр содержит 18 кадров, один из которых является контрольным. Кадр имеет длительность 56,67 мс и содержит 4 временных интервала (time slots). В каждом из временных интервалов  передается информация своего временного канала. Временной интервал имеет длину 510 бит, из которых 432 являются информационными (2 блока по 216 бит).

В начале временного интервала передается пакет PA (Power Amplifier) длиной 36 бит, предназначенный для установки мощности излучения. За ним следует первый информационный блок, далее - синхропоследовательность SYNCH длиной 36 бит, после чего передается второй информационный блок. В конце временного интервала передается защитный блок длиной 6 бит, исключающий перекрытие соседних каналов.

В системах стандарта TETRA используется относительная фазовая модуляция типа p/4-DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying). 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 сверточному кодированию, перемежению и шифрованию, после чего формируются информационные каналы. Пропускная способность одного информационного канала составляет 7,2 Кбит/с, а  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.)


2. Сетевая архитектура

Спецификация стандарта TETRA не накладывает ограничений на архитектуру сети связи. Благодаря модульному принципу построения  могут быть реализованы  разнообразные конфигурации сетей связи с  различной географической протяженностью.

Сети стандарта TETRA предполагают распределенную инфраструктуру управления и коммутации, обеспечивающую быструю передачу вызовов и сохранение локальной работоспособности системы при отказе ее отдельных элементов. Основными элементами сетей TETRA являются  базовые и мобильные станции, устройства управления базовыми станциями, контроллеры базовых станций, диспетчерские пульты, терминалы технического обслуживания и эксплуатации. Функции сетевого обслуживания и межсистемного взаимодействия определяются следующими специфицированными интерфейсами [4]:


  • радиоинтерфейсом (Radio Air Interface), определяющим взаимодействие базовой станции с мобильными абонентскими радиостанциями;

  • радиоинтерфейсом непосредственного соединения между двумя абонентскими радиостанциями (Direct Mode Radio Air Interface);

  • интерфейсом проводной связи (Line Station Interface), связывающим контроллер базовой станции с диспетчерским пультом;

  • межсистемным интерфейсом (ISI - Inter System Interface) для организации связи между контроллерами базовых станций различных сетей


  • интерфейсом связи между терминалом передачи данных и мобильной станцией  или диспетчерским пультом (Terminal Equipment Interface);

  • интерфейсом управления сетью (Network Management Interface);


  • интерфейсом (Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN) для подключения к учрежденческим АТС (УАТС), телефонной сети общего пользования (ТФОП), цифровой сети с интеграцией обслуживания (ЦСИО), сети с коммутацией пакетов (СКП).

Для увеличения зон обслуживания в стандарте TETRA предусматривается возможность использования абонентских радиостанций в качестве ретрансляторов.

3. Режимы функционирования системы и виды информационного обмена

Система стандарта TETRA может функционировать в следующих режимах: 


В режиме транкинговой связи обслуживаемая территория перекрывается зонами действия базовых п станций. Для обмена служебной информацией между базовыми и абонентскими радиостанциями выделается один или несколько каналов управления. Для осуществления вызовов абонентским радиостанциям выделяются рабочие каналы сообщений.

Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами.

Каналы передачи сообщений могут выделяться в соответствии со следующими способами:

  1. Транкинг сообщений (message trunking). Канал присваивается в начале сеанса связи и освобождается по его окончанию.

  2. Транкинг передач (transmission trunking). Канал присваивается только на время одной транзакции (периода передача/прием), после чего он освобождается. Для следующей транзакции может быть выделен новый канал.

  3. Квазитранкинг передач (quasi-transmission trunking). Канал так же, как и в транкинге передач освобождается после транзакции, однако с некоторой задержкой, что позволяет снизить количество сигналов управления.


В режиме непосредственной (прямой) связи между терминалами устанавливаются двух- и многоточечные соединения по радиоканалам, не связанным с каналом управления сетью, без передачи сигналов через базовые приемопередающие станции.

В системах стандарта TETRA  мобильные станции могут работать в т.н. режиме «двойного наблюдения» («Dual Watch»), при котором обеспечивается прием сообщений от абонентов, работающих как в режиме транкинговой, так и прямой связи.


В системах стандарта TETRA поддерживаются 2 основных вида информационного обмена:


Передача речи

  • речевая связь с индивидуальным вызовом абонентов (коммутируемое двухточечное соединение между двумя мобильными абонентами или между мобильным абонентом и стационарным терминалом для обеспечения прямой двухсторонней связи в режиме дуплекса или двухчастотного симплекса)
  • многосторонняя речевая связь, предполагающая групповой вызов абонентов (коммутируемые многопунктовые двунаправленные соединения между вызывающей стороной и несколькими вызываемыми абонентами при использовании симплексного режима связи);
  • циркулярная связь с широковещательным вызовом (односторонняя передача речевой информации от вызывающей стороны нескольким вызываемым абонентам).
Все режимы речевой связи предусматривают возможность передачи как открытой речевой информации, так и речи, защищенной с помощью определенных алгоритмов шифрования

Передача данных

  • передача данных с коммутацией каналов. Данный вид  имеет режимы передачи, аналогичные речевому обмену (двухточечное и многоточечное соединение, широковещательная передача). Скорость обмена определяется числом временных интервалов, выделенных для связи, и классом защиты от ошибок;
  • коммутируемые пакеты данных. Транслируются по виртуальным цепям или в виде датаграмм. В первом случае возможны только двухточечные соединения, во втором - ммноготочечные соединения и широковещательная передача;
  • короткие сообщения (до 2048 бит). Передаются оперативно, независимо от передачи речи и данных.

4. Основные функции сетевого обслуживания

Основные функции сетевого обслуживания, или сетевые процедуры, обеспечиваются стандартизированными службами  TETRA. Набор используемых сетевых процедур для конкретной сети определяется оператором.

К основным сетевым процедурам относятся:

  • регистрация мобильных абонентов и роуминг (процедура закрепления абонента за одной или несколькими базовыми станциями и обеспечение возможности перемещаться из зоны в зону без потери связи);

  • повторное установление связи (обеспечение возможности замены сетью базовой станции, используемой абонентом, в случае ухудшения условий связи) ;

  • аутентификация абонентов (установление подлинности абонентов);

  • отключение/подключение абонента (процедура отключения (подключения) абонента от (к) сети по его инициативе);

  • отключение абонента оператором сети (процедура блокирования работы абонентского терминала оператором сети);

  • управление потоком данных (обеспечение возможности сети переключать на себя поток данных, направленный к определенному абоненту). 


Другие услуги:

  • выбор зоны (задание пользователем зоны для маршрутизации вызова);

  • идентификация номера вызывающего абонента (определение и отображение на терминале вызываемого пользователя идентификационного номера вызывающего абонента);

  • ограничение идентификации вызывающего абонента (запрещение  определения и отображения на терминале вызываемого абонента идентификатора вызывающего пользователя);

  • идентификация вызываемого абонента;

  • ограничение идентификации вызываемого абонента;

  • сообщение о вызове (информирование пользователя о вызове его определенным абонентом);

  • безусловная переадресация вызовов (перенаправление вызовов по определенному номеру);

  • переадресация вызовов при занятости абонента (перенаправление вызовов при занятости абонента);

  • переадресация вызовов в ответ (перенаправление вызовов, если абонент не отвечает);

  • переадресация вызовов при нахождении абонента вне зоны связи;

  • вызов с использованием списка абонентов (вызов направляется по первому доступному номеру из списка абонентов);

  • адресация с использованием коротких номеров (использование предварительно определенных укороченных номеров);

  • ожидание вызова (оповещение пользователя, ведущего переговоры, о поступлении другого вызова; вызов может быть принят, пропущен или отвергнут);

  • удержание вызова (прерывание и последующий поиск вызова);

  • завершение вызова для занятого абонента (задержка вызова абонента до момента освобождения его номера);

  • передача данных управления (передача данных управления групповым вызовом другому пользователю);

  • подключение вызова (включение режима, при котором один пользователь, взаимодействующий с другим, может сделать участником вызова третьего абонента);

  • исключение поступающих вызовов (блокировка определенных категорий поступающих вызовов);

  • исключение исходящих вызовов (запрет на использование абонентом определенных категорий исходящих вызовов);

  • сохранение вызова (предотвращение приоритетного прерывания при ведении сеанса связи);

  • информация об оплате (предоставление пользователю сведений о стоимости разговора).


6. Безопасность связи

Стандарт TETRA обеспечивает два уровня безопасности передаваемой информации:

Средства защиты радиоинтерфейса стандарта TETRA включают механизмы аутентификации абонента и инфраструктуры, обеспечения конфиденциальности трафика за счет потока псевдоимен и специфицированного шифрования информации. Определенная дополнительная защита информации обеспечивается возможностью переключения информационных каналов и каналов управления в процессе ведения сеанса связи.

Более высокий уровень защиты информации является уникальным требованием специальных групп пользователей. Сквозное шифрование обеспечивает защиту речи и данных в любой точке линии связи между стационарными и мобильными абонентами. Стандарт TETRA задает только интерфейс для сквозного шифрования, обеспечивая тем самым возможность использования оригинальных алгоритмов защиты информации.


7. Заключение.

В заключение следует отметить, что полный перечень функциональных возможностей, определенных стандартом, далеко не всегда нужен и востребован теми или иными группами потребителей. Именно поэтому различные производители оборудования TETRA имеют различный набор функций в системах TETRA, предлагаемых ими на рынок. В частности, межсистемный интерфейс (ISI) доступен только у очень ограниченного числа производителей.

Очень важно четко понимать в каждом конкретном проекте, какие функции являются обязательными для потребителя, а какие – желательными. А при выборе того или иного технического решения обязательно проводить сравнение требуемой функциональности с той, которую реально обеспечивает то или иное решение.


Автор: Овчинников А.М.


Хотите узнать больше о системах радиосвязи?

Хотите узнать, как построить или модернизировать
систему радиосвязи?