Terrestrial Trunked Radio

Terrestrial Trunked Radio neboli TETRA je standardem ETSI pro profesionální radiové sítě se zaměřením na časově kritickou komunikaci, který byl speciálně vyvinut pro komunikaci vládních úřadů, bezpečnostních a záchranných složek (policie, hasičů, záchranných složek, armády), dále je často využíván pro komunikaci ve veřejné dopravě (letiště, dopravní podniky) a průmyslu. Velkou výhodou přesně definovaného standardu je interoperabilita mezi koncovými terminály a infrastrukturou různých výrobců. V jedné radiové síti mohou vzájemně komunikovat radiostanice od několika dalších různých výrobců podobně jako mobilní telefony v sítích GSM.

TETRA má obdobnou buňkovou architekturu jako telefonní sítě GSM. Hlavním rozdílem proti mobilní sítí je možnost rychlé komunikace stiskem jediného tlačítka PTT s celou skupinou účastníků. V tomto ohledu systém vyniká velmi rychlým časem pro sestavení hovoru s průměrem pod 300 ms.

Od prvního nasazení v roce 1997 jsou v provozu stovky radiových sítí TETRA. Většina sítí je provozována v Evropě, ale postupně se standard šíří na všechny kontinenty.

Standard TETRA se vyvíjí. První verze označovaná TETRA Release 1 je nyní nahrazována systémy podle specifikace TETRA Release 2 označovaná rovněž TEDS, který umožňuje využívat pokročilé kvadraturní amplitudové modulace a podstatnou výhodou je vyšší datová propustnost radiové sítě. Přes výrazné zvýšení datové propustnosti v řádech několik stovek kbit/s není ani tato hodnota pro moderní multimediální aplikace s přenosem videa dostatečná a dalším krokem v rozvoji těchto technologií může být propojení technologií TETRA a LTE.

Popis

Radiokomunikační TETRA využívá jako mnoho jiných moderních systémů (GSM, DMR) technologii časového multiplexu TDMA, kdy je komunikační kanál v případě systémů TETRA se šířkou 25 kHz rozdělen na 4 časové úseky (timesloty) . V časových úsecích mohou probíhat nezávislé hovory nebo přenos dat. Veškerá komunikace je digitální, hovory jsou digitalizovány pomocí hlasových kodeků a jsou přenášeny jako data. Systém TETRA umožňuje provoz pod trunkovou infrastrukturou nebo v přímém režimu, kdy komunikují radiostanice spolu navzájem.

Přehled hlasových a datových služeb podporovaných systémy TETRA

Podrobnější popis klíčových služeb radiokomunikačních systémů TETRA je na stránkách stránkách asociace TCCA.

Hlasové služby

Individuální hovory

  • Polo a plně duplexní individuální hovory
  • Volání do externích sítí PSTN / PABX (ISDN číslování)
  • Identifikace volajícího

Skupinové hovory

  • Identifikace hovorové skupiny
  • Late entry - přístup do probíhajícího skupinového hovoru
  • Handover ( předání účastníka mezi základnovými stanicemi) během hovoru
  • Dynamic call area – dynamická oblast hovoru podle pozice uživatelů
  • Include Call (spojování skupin)
  • Dynamic regrouping (DGNA) dynamické vytváření skupin
  • Priority hovoru ( včetně pre-emptive)

Datové služby

Stavové zprávy

  • Efektivní, v reálném čase
  • Skupinová a individuální adresace

Short Data Service , SDS

  • Textové zprávy
  • GPS poziční data
  • Skupinová a individuální adresace

IP packet data

  • Přenos souboru a obrázků
  • Přístup do databáze

Circuit switched data

Bezpečnost

Vzhledem ke svému zaměření na státní správu je v rámci standardu TETRA kladen velký důraz na bezpečnost systému a přenášených dat. •

  • Autentifikace – infrastruktura ověřuje oprávnění koncových terminálů pro přístup do sítě.
  • Šifrování Air interface – systémy TETRA umožňují ochranu komunikace mezi infrastrukturou a terminály šifrováním.
  • Šifrování End-to-End – systémy TETRA jsou plně transparentní pro zabezpečení komunikace šifrováním během celého přenosu od uživatele na počátku až ke koncovému příjemci.
  • Blokování a odblokování terminálů – radiové systémy TETRA mají prostředky pro blokování terminálů, které byly ztraceny nebo odcizeny.

Síťové topologie

Původně používaly radiové sítě podle standardu TETRA pouze centralizovanou topologii, kde byly jednotlivé základnové stanice připojeny k centrálnímu přepínači ( serveru, který obsahuje informace o konfiguraci sítě a uživatelích sítě). Tento typ topologie se nadále využívá pro středně velké a velké komunikační sítě. Pro zajištění spolehlivosti bývají centrální přepínače redundantně zdvojeny a geograficky odděleny.

Pro menší radiokomunikační sítě dnes většina výrobců nabízí distribuovanou topologii, kdy je inteligence sítě rozprostřena do jednotlivých základnových stanic. Velkou výhodou této topologie je velká odolnost proti poruchám.

Spolehlivost systému radiových sítí TETRA

Vzhledem k orientaci na nejnáročnější segment zákazníků, kteří vyžadují spolehlivé spojení v krizových situacích, realizují výrobci infrastruktury TETRA řadu opatření pro zajištění spolehlivosti systému. Výpadek žádné jednotlivé části systému nesmí způsobit selhání celého systému.

Opatření pro zajištění spolehlivosti systému

  • Modulární hot-swap zajištění řídících serverů MSO s možností geografického rozdělení
  • Distribuovaná architektura
  • Redundantní kontrolery základnových stanic
  • Redundantní kanálové jednotky
  • Redundantní napájecí zdroje
  • Fall back mode základnové stanice pro zajištění provozu v případě výpadku síťové konektivity

Srovnání TETRA release 1 a TETRA release 2 (TEDS) podle ETSI

Tetra release 2 je více variabilní při využití modulace QAM. Postačuje-li uživateli systému menší přenosová rychlost, může použít modulaci s menším počtem stavů, tím dojde ke zlepšení citlivosti přijímače a ze základnové stanice lze pokrýt větší území. Naopak při požadavku na vyšší datovou propustnost lze použít více stavovou QAM modulaci a větší šířku kanálu, ale terminály i základnové stanice budou vyžadovat větší úroveň signálu. Síť základnových stanic bude muset mít větší hustotu.

Základnové stanice a terminály TETRA

Několik příkladů, jak vypadají moderní základnové stanice nebo koncové terminály TETRA:

Výhody a nevýhody standardu TETRA

Každé technické řešení sebou nese výhody a nevýhody. Uživatel si musí zvolit řešení, které bude splňovat jeho požadavky.

Výhody

  • Standard TETRA je podrobně definován a má poměrně dlouhou historii. Výrobci musí dodržovat požadavky standardu a ověřovat vzájemnou interoperabilitu.
  • Rychlé sestavení hovoru s průměrem pod 300 ms.
  • Bezpečnost systému – autentifikace, šifrování
  • Vysoká spektrální efektivita
  • Integrované datové služby
  • Skupinové a individuální hovory, duplexní individuální a telefonní hovory
  • Řízení priority hovorů

Nevýhody

  • Systém ani terminály nejsou zpětně kompatibilní s analogovou technologií. Přechod vyžaduje celkovou náhradu systému.
  • Použitá modulace vyžaduje použití lineárních VF zesilovačů, což má za následek nižší výkon a vyšší spotřebu, která je důležitá především v případě přenosných terminálů. Běžné přenosné radiostanice v systému TETRA mají VF výkon 1 až 1,5 W, ale někteří výrobci dodávají terminály s VF výkonem 3W.
  • Vyšší datová propustnost a použitá modulace s sebou nesou nižší systémovou citlivost. Rádiová síť vyžaduje ve srovnání s jinými systémy 4x více základnových stanic pro pokrytí stejného území. Na straně infrastruktury výrobci řeší tento nedostatek pomocí diverzitního příjmu (vícecestného šíření signálu).
  • Datová propustnost je lepší než u jiných technologií, ale přes velký pokrok v případě nového standardu TEDS, není stále dostatečná pro moderní multimediální aplikace. Někteří výrobci proto rozvíjí hybridní technologie s možností využitím 3G/LTE technologií.
  • Vzhledem k potřebě vybudovat ve srovnání s jinými technologiemi větší počet základnových stanic a vyšší ceně koncových terminálů je třeba počítat s vyšší investicí do budování radiokomunikační sítě (uvádí se 2x až 5x vyšší cena) například ve srovnání s trunkovými systémy DMR Tier III.

Externí odkazy