Стандарт TETRA
Стандарт TETRA
Стандарт TETRA описывает сеть подвижной радиосвязи как совокупность элементов, взаимодействующих между собой с помощью различных открытых интерфейсов. Он определяет общие рекомендации по принципу построения радиосети TETRA, протоколы всех открытых интерфейсов, параметры радиоинтерфейса, протоколы передачи данных, методы кодирования информации, предоставляемые сервисы и др.
Стандарт состоит из двух версий:
TETRA Release 1 (TETRA 1) берет свое начало с момента публикации стандарта в 1995 г. и состоит из двух частей:
TETRA Release 2 (TETRA 2) был опубликован в 2005 г. Его основные аспекты:
Стоит отметить, что технология улучшенного сервиса передачи данных (TEDS) полностью совместима с TETRA Release 1 и позволяет осуществить простую и постепенную миграцию.
Далее речь пойдет о стандарте TETRA Release 1.
Стандарт состоит из двух версий:
TETRA Release 1 (TETRA 1) берет свое начало с момента публикации стандарта в 1995 г. и состоит из двух частей:
- TETRA V+D (TETRA Voice+Data): интегрированная передача голоса и данных;
- TETRA PDO (TETRA Packet Data Optimized): передача пакетных данных.
TETRA Release 2 (TETRA 2) был опубликован в 2005 г. Его основные аспекты:
- TEDS (TETRA Enhanced Data Service ):
- Улучшенный сервис передачи данных;
- Возможность использования новых речевых кодеков;
- Увеличение дальности радиосвязи в транкинговом режиме.
Стоит отметить, что технология улучшенного сервиса передачи данных (TEDS) полностью совместима с TETRA Release 1 и позволяет осуществить простую и постепенную миграцию.
Далее речь пойдет о стандарте TETRA Release 1.
Стандарт TETRA предполагает использование диапазона частот от 150 до 900 МГц, обеспечивая работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц и фиксированным дуплексным разносом прием/передача 10 МГц (45 МГц в диапазоне 800 МГц). На практике же используются частотные диапазоны, представленные в Таблице 1.
Архитектура сети TETRA
Сети радиосвязи TETRA включают в себя следующие основные элементы:
Стандартом TETRA предусмотрено два режима работы абонентского оборудования:
Радиоинтерфейс - это основной и наиболее важный интерфейс стандарта TETRA, который позволяет абонентским терминалам разных производителей работать в любой радиосистеме стандарта TETRA, а также связываться между собой вне зоны ее действия.
Радиоинтерфейс стандарта TETRA использует метод временного разделения каналов (TDMA - Time Division Multiple Access), который позволяет получить на одной физической частоте 4 логических канала (тайм-слота).
Ниже приведены основные параметры радиоинтерфейса стандарта TETRA:
Сети радиосвязи TETRA включают в себя следующие основные элементы:
- Инфраструктура коммутации и управления (SwMI), которая обеспечивает требуемое радио покрытие и необходимые сервисы TETRA и состоит из оборудования коммутации, серверов приложений, серверов записи переговоров, базовых станций, системы управления сетью, диспетчерских терминалов, шлюзов в другие сети и др.
- Абонентские терминалы – стационарные, портативные и мобильные радиостанции, TETRA модемы.
Стандартом TETRA предусмотрено два режима работы абонентского оборудования:
- Транкинговый режим (Trunked Mode Operation, TMO) использует инфраструктуру для обеспечения радиосвязи между абонентскими терминалами и предназначен для передачи голоса и данных, а также предоставления дополнительных сервисов. Время установления вызова в данном режиме составляет около 300 мс.
- В данном режиме поддерживаются следующие типы голосовых вызовов:
- Индивидуальный дуплексный и полудуплексный вызов;
- Групповой вызов;
- Широковещательный вызов.
- Передача данных осуществляется в следующих режимах:
- Передача данных с коммутацией каналов (Circuit Mode Data Service);
- Пакетная передача данных (Packet Mode Data Service);
- Передача коротких сообщений (Short Data Service, SDS), которая осуществляется по контрольному каналу независимо от передачи голоса и данных.
- Режим прямой связи (Direct Mode Operation, DMO) предназначен для взаимодействия абонентских терминалов между собой за пределами зоны действия радиосети. Радиосвязь осуществляется в полудуплексном режиме, но при этом сохраняется возможность сделать индивидуальный или групповой вызов. Время предоставления канала в данном режиме составляет около 150 мс.
- В режиме прямой связи абонентские терминалы поддерживают следующий функционал:
- Непосредственная связь между абонентскими терминалами;
- Связь между абонентскими терминалами через ретранслятор (DMO Repeater), в качестве которого может использоваться мобильная радиостанция с соответствующей опцией;
- Связь абонентских терминалов в DMO режиме с абонентскими терминалами в TMO режиме через шлюз (DMO Gateway), в качестве которого может также использоваться мобильная радиостанция с соответствующей опцией.
Радиоинтерфейс - это основной и наиболее важный интерфейс стандарта TETRA, который позволяет абонентским терминалам разных производителей работать в любой радиосистеме стандарта TETRA, а также связываться между собой вне зоны ее действия.
Радиоинтерфейс стандарта TETRA использует метод временного разделения каналов (TDMA - Time Division Multiple Access), который позволяет получить на одной физической частоте 4 логических канала (тайм-слота).
Ниже приведены основные параметры радиоинтерфейса стандарта TETRA:
Использование метода TDMA позволило получить следующие основные преимущества:
Для обеспечения конфиденциальности переговоров стандартом предусмотрено два типа шифрования передаваемой информации - шифрование радиоинтерфейса и сквозное шифрование.
Шифрование радиоинтерфейса (AIE - Air Interface Encryption) производится на промежутке от абонентского терминала до базовой станции, внутри радиосистемы информация передается в открытом виде. При этом используются специальные алгоритмы шифрования TETRA (TEA - TETRA Encryption Algorithm).
Сквозное шифрование (E2EE - End to End Encryption) позволяет получить большую безопасность за счет кодирования и передачи информации от абонента до абонента. При этом появляется возможность использования стандартных или собственных алгоритмов заказчика.
Кроме шифрования, в радиосистеме присутствуют традиционные методы защиты доступа к системе - проверка легальности абонентов по идентификационному и электронному номерам радиостанции (аутентификация), что исключает несанкционированный доступ в систему.
Сервис усовершенствованной службы передачи данных (TEDS)
Сервис (TEDS - TETRA Enhanced Data Service) оптимизирован на эффективное использование частотного спектра и предполагает использование различной ширины канала и типа модуляции в зависимости от условий распространения сигнала.
TEDS использует 8 поднесущих частот на каждые 25 кГц, т.е. соответственно 8, 16, 32 и 48 поднесущих на каналы шириной 25, 50, 100 и 150 кГц. Каждая поднесущая обеспечивает скорость передачи 2400 символов в секунду, а суммарная символьная скорость зависит от общего количества поднесущих. Такой метод, за счет низкой скорости в каждой поднесущей, обеспечивает стойкость модуляции к временной дисперсии и, следовательно, позволяет избежать необходимости применения адаптивного эквалайзера.
- Эффективное использование радиочастотного спектра
- TDMA с 4 логическими каналами на одной несущей частоте обеспечивает экономичное использование радиочастотного спектра и значительно упрощает предоставление услуг радиосвязи большому количеству абонентов на ограниченной территории.
- Эффективное использование инфраструктурного оборудования
- Использование 4 логических канала на одной несущей позволило в 4 раза сократить количество передатчиков и упростить радиочастотную часть на базовой станции по сравнению с технологией FDMA.
- Увеличение времени автономной работы абонентского терминала
- Режим TDMA позволяет значительно экономить емкость аккумулятора портативной радиостанции, т.к. передатчик при голосовой связи работает на передачу ¼ часть времени. Это позволило использовать аккумуляторы меньшего веса и размера.
Для обеспечения конфиденциальности переговоров стандартом предусмотрено два типа шифрования передаваемой информации - шифрование радиоинтерфейса и сквозное шифрование.
Шифрование радиоинтерфейса (AIE - Air Interface Encryption) производится на промежутке от абонентского терминала до базовой станции, внутри радиосистемы информация передается в открытом виде. При этом используются специальные алгоритмы шифрования TETRA (TEA - TETRA Encryption Algorithm).
Сквозное шифрование (E2EE - End to End Encryption) позволяет получить большую безопасность за счет кодирования и передачи информации от абонента до абонента. При этом появляется возможность использования стандартных или собственных алгоритмов заказчика.
Кроме шифрования, в радиосистеме присутствуют традиционные методы защиты доступа к системе - проверка легальности абонентов по идентификационному и электронному номерам радиостанции (аутентификация), что исключает несанкционированный доступ в систему.
Сервис усовершенствованной службы передачи данных (TEDS)
Сервис (TEDS - TETRA Enhanced Data Service) оптимизирован на эффективное использование частотного спектра и предполагает использование различной ширины канала и типа модуляции в зависимости от условий распространения сигнала.
TEDS использует 8 поднесущих частот на каждые 25 кГц, т.е. соответственно 8, 16, 32 и 48 поднесущих на каналы шириной 25, 50, 100 и 150 кГц. Каждая поднесущая обеспечивает скорость передачи 2400 символов в секунду, а суммарная символьная скорость зависит от общего количества поднесущих. Такой метод, за счет низкой скорости в каждой поднесущей, обеспечивает стойкость модуляции к временной дисперсии и, следовательно, позволяет избежать необходимости применения адаптивного эквалайзера.
В таблице ниже приведены значения пользовательской скорости (в кбит/сек), которую может обеспечить сервис TEDS в зависимости от ширины канала и типа модуляции (в скобках указана скорость передачи данных в радиоканале):
