Применение LTE в профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР)

Технология LTE — эволюционное продолжение GPRS, UMTS. Позволяет с высокой скоростью передавать данные между мобильными телефонами и другими устройствами.

Традиционные системы ПМР стандартов TETRA, DMR, APCO25 решают большинство задач по обеспечению голосовой оперативной связи для служб общественной безопасности и индустриальных предприятий.

Слабое место традиционных стандартов — ограниченные возможности по передаче больших объемов данных: видео, медиафайлов и другого «тяжелого» контента. Эта проблема заставляет искать новые решения и внедрение широкополосных сервисов на основе LTE.

Чтобы стандарт LTE соответствовал специфическим требованиям, ПМР стандарт LTE потребовал доработок.

Сравнение технологий DMR, TETRA и LTE

Особенности APCO 25 DMR TETRA LTE
Возможность организации и объединения сетей разной топологии (конвенциональных и транкинговых)
Поэтапная замена (мягкая миграция) аналогового оборудования на цифровое с возможностью одновременной работы сетей разной топологии (конвенциональных и транкинговых)
Возможность работы в двух режимах: аналоговом/цифровом, позволяющая использовать существующее аналоговое абонентское оборудование до полной выработки его ресурса
Возможность работы базовой станции в режиме отсутствия связи с коммутатором
Возможность связи вне зоны действия базовой станции (режим прямой связи между абонентами — DMO)
Возможность самостоятельной установки и обслуживания системы (независимость от оператора связи)
Режим полнодуплексной связи
Cкорость передачи данных, позволяющая передавать изображения и видео

Цели создания LTE

Цели
  • увеличение скорости передачи данных
  • упрощение архитектуры сетей, базирующихся на IP
  • существенное снижение задержек при передаче данных
Факт

Скорость передачи данных при использовании различных стандартов радиосвязи:

2 Кбит/с
28,8 Кбит/с
до 300 Мбит/с

Стандарт LTE обеспечивает
широкополосное подключение

  • высокоскоростной обмен данными и поддержка видео
  • полный дуплекс, т. е. полноценная двусторонняя голосовая связь, доступная не во всех традиционных стандартах ПМР
  • при этом в обычном LTE передача голоса осуществляется как передача данных на неприоритетной основе

LTE MC PTT — расширение спецификаций LTE, позволяющее использовать сети LTE для «Mission critical communication» (связь, от надежности которой зависят жизни людей). Реализация систем связи на базе спецификаций MCPTT возможно только во взаимодействии с оператором сети LTE

Особенности требований
профессиональных пользователей

Ключевые потребители

Общественная безопасность и гос. управление

Транспорт

Энергетика

Промышленность

Нефтегаз

Ключевые функции профессиональных пользователей

Мгновенное
установление вызова

Работа в прямом канале
без инфраструктуры

Аварийный
вызов

Широковещательный вызов

Групповой
вызов

Приоритизация
вызовов

Автоматическая
идентификация абонентов

Передача
текстовых сообщений

Позднее включение в группу

Индивидуальный
вызов

Стойкость к внешним воздействиям

Ключевые критерии выбора технологических решений

Ключевые функции

Подробнее

Гарантированное качество
и доступность

Подробнее

Надежность и безопасность
в чрезвычайных ситуациях

Подробнее

Для каких категорий пользователей LTE
оптимальное решение?

Системная интеграция профессиональных систем радиосвязи от Сага Телеком — проконсультируем, спроектируем, построим и возьмем на тех.поддержку

Преимущества и недостатки
широкополосных LTE-технологий
по сравнению с узкополосными системами ПМР

Системы стандарта LTE значительно увеличивают скорость передачи данных. Это открывает новые возможности для пользователей ПМР — передача видео, высокоскоростная телеметрия и т. п.

Это будущее отрасли. Тем не менее, массовый переход к LTE остается задачей на среднюю и долгую перспективу. Тому есть ряд объективных причин.

Ключевые ограничения для применения технологии LTE в ПМР

В спецификациях протокола заложена потенциальная возможность реализации функций, необходимых ПМР пользователям, таких как быстрое установление связи и групповые вызовы. Однако реально развернутые сети связи пока не поддерживают данные спецификации в полном объеме.

Системы стандарта LTE, не относящиеся к классу LTE MC PTT, не могут предложить базовую функциональность в части голосовой связи по сравнению с существующими системами ПМР, а также реализацию требований гарантированной надежности и доступности.

1

Во многих регионах мира, в том числе в России, существует проблема с доступностью спектра частот для LTE. В РФ весь спектр частот распределен между операторами сотовой связи. Поэтому создание сетей возможно либо по модели MVNO, либо как услуга от оператора

2

На рынке практически не представлены устройства, соизмеримые по качеству и надежности с оборудованием на основе ПМР. Правила применения абонентских терминалов LTE (Приказ № 128 от 06.06.2011) ограничивают мощностью 23 дБм (0,2 Вт). Это существенно уменьшают зону действия, особенно в диапазоне 450 МГц

3

Есть сложности с обеспечением безопасности и защиты передаваемых данных в системах LTE. Приходится работать с ПО с открытым исходным кодом, таким как Android, пока не сформированы правила и стандарты безопасности. Все это имеет критическую значимость для таких категорий пользователей, как службы общественной безопасности

С какими проблемами сталкивается профессиональный пользователь при использовании LTE для оперативной голосовой связи

  • отсутствие голосового канала стабильного качества с гарантированной скоростью установления связи
  • отсутствие приоритизация доступа к инфраструктуре
  • недостаточная информационная безопасность

Тем не менее, со временем данные проблемы будут решаться. Эксперты прогнозируют, что в течение 10–15 лет TETRA и другие стандарты ПМР будут постепенно замещаться LTE-решениями — но, скорее всего, только в отдельных сегментах (скорая помощь, энергетика, полиция, транспорт и т. п.) и при условии успешной реализации LTE MC PTT

Матрица выбора технологий оперативной голосовой связи по требованиям к отказоустойчивости и зоне действия

Критичность требований связи
Зона действия
РoС
ПМР

Как будут развиваться технологии LTE для профессиональной связи?
Гибридная модель — наиболее вероятный сценарий

Приложения сети IP

Самый вероятный сценарий — совместное использование технологий DMR, TETRA и LTE. Это подтверждают уже реализованные решения, построенные на интеграции этих технологий

LTE Public

Для передачи не критических данных и голоса вне зоны действия основных систем

MC LTE

Для высокоскоростной передачи критических данных

DMR | TETRA

Для критической голосовой связи и низкоскоростных данных

Гибридная модель отвечает требованиям пользователей
  • нет рисков по критически важным голосовым сервисам
  • возможность плавной эволюции
  • следующее поколение узкополосных терминалов будет содержать и LTE-модуль
Факт

Наглядный пример параллельного существования разных технологий — система связи на Южно-Уральской железной дороге, которая запущена в 2019 году.
Она объединила 4 технологии беспроводной связи: LTE, DMR, IoT LPWAN и АОЛС.

Технология LTE обеспечит высокоскоростную передачу данных в целях мониторинга безопасности и местонахождения, видеосвязи с диспетчером. Подсистема DMR будет средством поездной и станционной радиосвязи.
IoT LPWAN позволит собирать данные с датчиков и счетчиков оборудования.
ВОЛС станет резервным каналом связи и средством доставки информации до «последней мили».

Хесус Гонсалес, старший аналитик компании «IHS Markit Technology», заявил, что «LTE и LMR будут продолжать сосуществовать в течение следующих 10–15 лет». Отраслевой консультант Эндрю Сейболд заявил, что эти две технологии дополняют друг друга, и предсказал, что PTT сетей LMR больше не понадобится, только когда лица, отвечающие за общественную безопасность, посчитают, что они могут доверить свою жизнь PTT в сети First Responder Network Authority (FirstNet).

Читать статью полностью

Мировой опыт

Мировой опыт показывает, что первопроходцы решений LTE вынуждены отступать от первоначальных планов перехода на технологию LTE

При реализации первого этапа проекта расхождение с расчетными значениями количества БС составило более 30% — по проекту 3 299 шт., построено 4 376 шт. Время ввода в эксплуатацию увеличится за счет адаптации, написания дополнительных сервисов. Ранее указывалось, что планируемый бюджет строительства должен был составить 816 млн. USD, но уже понятно, что он превышает расчетные значения. Несмотря на завершение строительства первого этапа LTE сети общественной безопасности, Южная Корея не планирует уходить от построенных ПМР систем, а продолжает их эксплуатировать и поддерживать. Кроме того, применяет решения по объединению обеих технологий через RoIP шлюзы.

Источник: rrmediagroup.com

Планировавшийся переход в 2019 г. аварийных служб (ESN — Emergency Services Network) Великобритании на технологию LTE откладывается по причине отсутствия ряда критически важных функций. Для продолжения работы ESN вынуждена продлить до 2024 г. эксплуатацию и сервисный контракт на имеющуюся систему TETRA от Airwawe. В течение данного времени планируется доработать функционал LTE решения до удовлетворяющего ESN уровня. В результате сроки реализации ESN нарушены, результаты не соответствуют ожиданиям, увеличение расходов на более 3 млрд ФС. Как следствие — произошла смена стратегии на гибридную модель, при которой система TETRA используется для передачи критически важного голоса и коротких данных, а построенная LTE сеть для высокоскоростной передачи данных.

Источник: parliament.uk

Одна из самых развитых сетей критических коммуникаций Nordnett привлекла к обсуждению путей дальнейшего развития представителей мобильных операторов. Модель, при которой в будущем будут предоставляться услуги для критически важных пользователей с уровнем «не хуже» имеющейся сейчас сети TETRA не определена. Это доказывает необходимость серьезности подхода, как к выбору технологии, так и к вопросу — один или несколько операторов будут реализовывать данное решение, и каким образом будет осуществляться взаимодействие и контроль за их деятельностью.

Источник: nodnett.no

По данным отраслевого опроса, покрытие, надежность и безопасность являются главными проблемами, с которыми сталкиваются потребители при использования LTE для решения критически важных задач. Сети LTE и ПМР будут сосуществовать и дополнять друг друга еще на протяжении 10–15 лет

Выводы

В течение следующих 10–15 лет пользователи будут развивать гибридные системы

Для передачи голоса — узкополосные системы ПМР

Развитие выделенных сетей MCPTT тормозится отсутствием доступного спектра

Для передачи данных — сети коммерческих операторов (5G, LTE)

В обозримой перспективе большую часть рынка ПМР по-прежнему будут занимать узкополосные технологии — DMR, TETRA, APCO25. На сегодняшний день именно они представляют собой оптимальное решение задач критических пользователей профессиональной мобильной связи

Решения по интеграции LTE и ПМР

WAVE (РoС)

Решение от Motorola Solutions для мобильных групп. Система WAVE — это легко масштабируемая мно­гофункциональная система связи Push-to-Talk (PTT) корпоративного класса, использующая широкополосные сети и устройства и обеспечивающая быструю и безо­пасную передачу критической оперативной информации между мобильными сотрудниками, рабочими группами и другими пользователями.

WAVE позволяет использовать уже имеющиеся абонентские устройства (например, радиостанции двусторонней радиосвязи, смартфоны, ноутбуки, стационарные телефоны, планшеты) и широкополосные сети, чтобы поддерживать связь как в пределах привычной коммуникационной среды, так и за ее пределами.

Интеграция обеспечивается на уровне коммутаторов систем Motorola TETRA Dimetra IP, Motorola ASTRO® 25, Motorola MOTOTRBO™.

Мобильный клиент для SmartPTT (РoС)

Комплексное решение для организации диспетчерского управления во всех топологиях сетей MOTOTRBO с возможностью интеграции мобильных клиентов сетей LTE.

Поддерживается единая база абонентов ПМР и Мобильных абонентов LTE с централизованным управлением, диспетчерская связь, запись переговоров, текстовые сообщения, управление задачами, геопозиционирование

Ермак (РoС)

Программное обеспечение для организации диспетчерской связи через сети мобильных операторов.

Голосовая и видеосвязь. Передача сообщений. Отслеживание местоположение и удаленный мониторинг. Запись переговоров и видеосообщений.

Возможна интеграция с сетями ПМР стандартов ТЕТРА, DMR, APCO25 с использованием RoIP шлюза.

Подробнее о работах на каждом этапе

Эксплуатация и сопровождение
Перейти на страницу
Управление
проектом
Проектирование
Перейти на страницу

Хотите узнать, как построить или модернизировать
систему радиосвязи?