TETRA : Краткое описание

Стандарт TETRA содержит две части: TETRA Voice + Data (TETRA V+D) и TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO).

Спецификация TETRA V+D описывает интегрированную цифровую транкинговую систему передачи речи и данных, а TETRA PDO — цифровую транкинговую систему, ориентированную только на пакетную передачу данных. В 1996 году спецификация TETRA PDO была опубликована, но не была реализована в связи с возросшими требованиями к скорости передачи данных и получила дальнейшее развитие уже вне стандарта TETRA в широкополосной версии, получившей название Digital Advanced Wireless Service (DAWS).

Основные элементы сети

Основными элементами транкинговой сети стандарта TETRA являются:

  • инфраструктура управления и коммутации SwMI (Switching and Management Infrastruture)
  • абонентские терминалы MS (Mobile Station).

В инфраструктуру управления и коммутации SwMI входят следующие элементы:

  • центр коммутации / маршрутизации (SW / Router)
  • базовые станции (BS)
  • диспетчерские пульты (DWS)
  • центр управления системой (NMWS)
  • шлюзы в другие сети ( GW PABX, PSTN, ISDN, PDN)
  • серверы приложений

Интерфейсы TETRA

Для корректного взаимодействия всех элементов транкинговой сети стандарта TETRA определены девять интерфейсов:

  • Air Interface (AI) — радиоинтерфейс между базовой станцией и абонентской радиостанцией
  • Direct Mode Operation (DMO) — интерфейс прямого соединения между двумя абонентскими радиостанциями
  • Terminal Equipment Interface (TEI) — интерфейс между абонентской радиостанцией и терминалом передачи данных
  • Inter System Interface (ISI) — межсистемный интерфейс для объединения нескольких TETRA систем (возможно, от разных фирм-изготовителей) в единую сеть
  • Line-connected Station Interface (LSI) — интерфейс для подключения фиксированных абонентов к инфраструктуре
  • Network Management Centre Interface (NMCI) — интерфейс центра управления системой
  • Gateways to PABX, PSTN, ISDN, PDN — интерфейс для подключения к внешним сетям (УПАТС, ТфОП, ЦСИО, СКП)
  • Remote Line Connected Terminal Interface — интерфейс связи между удаленным диспетчером и инфраструктурой (SwMI)
  • Man — Mashine Interface (MMI) — интерфейс человек — устройство, определяющий стандартные функции взаимодействия оператора с терминалами.

Интерфейсы стандарта TETRA

Режимы связи

Абоненткие радиостанции (MS – Mobile Station) осуществляют взаимодействие с SwMI через стандатный радиоинтерфейс AI. В сети TETRA поддерживаются индивидуальные и групповые вызовы. Помимо соединений между абонентскими радиостанциями, через SwMI, может обеспечиваться обмен с фиксированными абонентами (диспетчерами, абонентами ТФОП и других сетей). Данные абоненты подключаются к SwMI непосредственно или через транзитную сеть.

Главной особенностью режима прямой связи (Direct Mode Operation – DMO) является неиспользование инфраструктуры SwMI для проведения связи между абонентскими радиостанциями. Абонентские радиостанции, используя протокол cогласно ETS 300 396-3, осуществляют двухстороннюю радиосвязь на специально выделенных и запрограммированных для режима DMO частотах. Причем также возможен управляемый режим прямой связи MDMO при котором доступ к каналу определяется авторизованным терминалом DMO.
Увеличение дальности связи достигается за счёт использования ретранcляторов сигналов для режима прямой связи DMO — DM REP.

Взаимодействие абонентской станции в режиме DMO с сетью TMO может поддерживаться через специальные шлюзы (DMO GATEWAY) .

Базовая станция (BS) является элементом инфраструктуры SwMI и обеспечивает поддержку одного или более радиоканалов, используемых абонентскими радиостанциями в пределах одной зоны обслуживания.

Радиоинтерфейс

Системы связи стандарта TETRA могут использовать диапазоны частот от 100 до 1000 МГц. Для систем TETRA выделены частоты в диапазонах 380-400 (для служб общественной безопасности), 410-430, 450-470, 806-876 МГц.

Радиоинтерфейс стандарта предполагает работу в сетке частот с шагом 25 кГц. Стандарт регламентирует дуплексный разнос, который должен составлять 10 МГц для частот ниже 700 МГц и 45 МГц для частот выше 700 МГц.

В стандарте TETRA V+D применяется метод множественного доступа с временным (4 тайм-слота) разделением TDMA (Time Division Multiple Access), благодаря которому на одной несущей частоте организуются четыре логических канала.

Для преобразования речи в стандарте TETRA V+D применяется кодек с алгоритмом типа ACELP (линейное предсказание с возбуждением от алгебраической кодовой книги). Скорость цифрового речевого потока на выходе кодека составляет 4,8 кбит/с.

Для обнаружения ошибок при передаче в канале радиосвязи, их исправления в канальном кодировании применяются  технологии Forward Error Correction (FEC) и Cyclic Redundancy Check (CRC)  в виде четырех процедур: блочного кодирования (block-encoding), сверточного кодирования (convolutional encoding), перемежения (interleaving) и шифрования (scrambling), после чего формируются информационные каналы. Скорость выходного потока равна 36 кбит/с.

Модулирующая последовательность бит разбивается на пары (дибиты), комбинация которой определяет относительный сдвиг (+ ¶/4, — ¶/4, + 3¶/4, — 3¶/4), то есть за один такт передается  два бита. Это позволяет в два раза снизить скорость модуляции (18 кбод), используя полосу радиоканала только 25 кГц.

Модуляционный поток подается на модулятор через специальный фильтр с импульсной характеристикой «приподнятый косинус» (raised cosine)  для минимизации межсимвольных искажений.

В стандарте TETRA используется  относительная (дифференциальная) фазовая манипуляцию со сдвигом кратным ¶/4  (¶/4 DQPSK — Differential Quadrature Phase Shift Keying). При этом огибающая несущей имеет переменное значение, что накладывает повышенные требования к обеспечению линейности передающего тракта для достижения требуемых уровней подавления в соседнем канале. Этот факт определяет невысокую (по сравнению с радиотерминалами FDMA) выходную мощность и кпд выходного каскада абонентских терминалов стандарта TETRA.

Параметры радиотракта

Передатчики базовой станции подразделяются на классы в зависимости от выходной мощности

Класс мощности
Номинальное значение, дБм 
Номинальное значение, Вт
1
46
40
2
44
25
3
42
15
4
40
10
5
38
6.3
6
36
4
7
34
2.5
8
32
1.6
9
30
1
10
28
0.6

Передатчики абонентской станции подразделяются на классы в зависимости от выходной мощности

Класс мощности
Номинальное значение, дБм
Номинальное значение, Вт
1
45
30
1L
42.5
17.5
2
40
10
2L
37.5
5.6
3
35
3
3L
32.5
1.8
4
30
1
4L
27.5
0.56

Уровни адаптивной регулировки выходной мощности передатчика абонентских терминалов

Шаг регулировки
Выходная мощность, дБм
Выходная мощность, Вт
1
45
30
2
40
10
3
35
3
4
30
1
5
25
0.3
6
20
0.1
7
15
0.03

Уровень внеполосных излучений в соседних каналах для базовой станции и абонентских терминалов

Расстройка относительно 
частоты несущей, кГц
Уровень внеполосного излучения в соседнем канале, дБн
± 25
— 60
± 50
— 70
± 75
— 70

Приемники базовых станций и абонентских терминалов имеют следующие значения чувствительности

Тип станции
Статическая чувствительность, дБм
Динамическая чувствительность, дБм
Базовая
— 115
-106
Абонентский терминал
— 112
-103

В зависимости от условий применения радиооборудование подразделяется на классы с точки зрения параметров приёмников:

  • радиооборудование класса А (абонентские радиостанции и базовые приёмопередатчики) оптимизировано для  использования в городских условиях, а также в условиях холмистой или гористой местности и обеспечивает заданные значения характеристик приёма в статических условиях распространения (STAT), для моделей многолучёвости HT200 и TU50
  • радиооборудование класса B (абонентские радиостанции и базовые приёмопередатчики) оптимизировано для условий плотной или городской застройки и обеспечивает заданные значения характеристик приёма в статических условиях распространения (STAT) и для модели многолучёвости TU50
  • радиооборудование класса E (абонентские радиостанции) содержит эквалайзер и обеспечивает заданные значения характеристик приёма в статических условиях распространения (STAT) и для моделей многолучёвости TU50, HT200 (PACQ) и EQ200.

Идентификаторы TETRA

В системе связи стандарта TETRA для адрессации к абонентским (MS) и линейным (LS) станциям используют два основных вида идентификаторов — идентификатор абонента TSI (TETRA Subscriber Identities) и идентификатор оборудования TEI (TETRA Equipment Identities).

Идентификатор абонента TSI имеет длину 48 бит и состоит из кода страны MCC (Mobile Country Code) длиной 10 бит, кода сети MNC (Mobile Network Code) длиной 14 бит и укороченного сетевого идентификатора абонента SSI (Short Subscriber Identities) длиной 24 бита.

Идентификатор TSI

MCC
(10 бит)
MNC
(14 бит)
SSI
(24 бит)

Некоторые коды стран MCC

Страна
Код
Страна
Код
Бельгия 206 Франция 208
Испания 214 Венгрия 216
Италия 222 Швейцария 228
Чехия 230 Австрия 232
Великобритания 234 Дания 238
Швеция 240 Норвегия 242
Финляндия 244 Литва 246
Латвия 247 Эстония 248
Россия 250 Украина 255
Беларусь 257 Польша 260
Германия 262 Португалия 268
Армения 283 Азербайджан 400
Казахстан 401 Узбекистан 434
Таджикистан 436 Киргизия 437
Туркмения 438 Китай 460

Каждая абонентская и линейная станции имеют следующий комплект идентификаторов:

  • один индивидуальный идентификатор ITSI (Individual TSI)
  • один идентификатор-псевдоним ATSI (Alias TSI)
  • один или несколько групповых идентификаторов GTSI (Group TSI)

При использовании внутри одной сети адрессация может осуществяться через укороченные идентификаторы, формируемые исключением кода страны MCC и кода сети MNC :

  • из ITSI — ISSI (Individual Short Subscriber Identities)
  • из ATSI — ASSI (Alias Short Subscriber Identities)
  • из GTSI — GSSI (Group Short Subscriber Identities)

Идентификатор оборудования TEI имеет длину 15 десятичных цифр и состоит из кода типа TAC (Type Approval Code) длиной 6 цифр, заводского кода FAC (Final Assembly Code) длиной 2 цифры, электронного порядкового номера ESN (Electronic Serial Number) длиной 6 цифр и резервного номера SPR (Spare) длиной 1 цифра.

Идентификатор TEI
 

TAC
6 цифр
FAC
2 цифры
ESN
6 цифр
SPR
1 цифра

Идентификатор оборудования TEI позволяет реализовать такую функцию обеспечения безопасности как дистанционное включение или выключение оборудования вне зависимости от желания абонента.

Обеспечение безопасности

Мероприятия по обеспечению безопасности в сети связи стандарта TETRA направлены на исключение несанкционированного использования ресурсов системы и обеспечение конфиденциальности передаваемой информации в системе.

Эти мероприятия обеспечиваются следующими механизмами:

  • аутентификация как абонентов так и инфраструктуры
  • шифрование информации
  • обеспечение секретности параметров абонента

Процесс аутентификация обеспечивает проверку прав доступа при каждом включении элемента системы (регистрации), присвоении канала и каждом включении на передачу.

Шифрование информации обеспечивается двумя способами — шифрованием радиоинтерфейса по одному из четырех алгоритмов шифрования TEA1 — TEA4 (TETRA Encription Algorithm) и/или сквозным шифрованием (end-to-end encryption) с использованием собственного алгоритма криптозащиты, сертифицированного на требуемую заказчику стойкость.

Обеспечение секретности параметров абонентов обеспечивается применением не идентификаторов ITSI и GTSI, а идентификаторов-псевдонимов (Alias Identities), которые могут изменяться при каждой транзакции.