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 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.

Диапазон частот (МГц)	Полосы частот ПРМ / ПРД	Разнос (МГц)
380-400	380-390 (прм) / 390-400 (прд)	10
410-430	410-420 (прм) / 420-430 (прд)	10
450-470	450-460 (прм) / 460-470 (прд)	10
806-870	806-825 (прм) / 851-870 (прд)	45

Архитектура сети 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.

Режимы связи

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.

Скорость передачи данных определяется количеством тайм-слотов, выделенных для передачи и классом защиты от ошибок.

• 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

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:

Метод доступа к каналу	TDMA
Ширина канала	25 кГц
Вид модуляции	π/4 DQPSK
Вокодер	ACELP

Использование метода TDMA позволило получить следующие основные преимущества:

• 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.

Безопасность в сетях TETRA

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):

Тип модуляции	Ширина канала
	25 кГц	50 кГц	100 кГц	150 кГц
π/4 DQPSK, r="2/3	15.6 (36)
π/8 D8PSK, r=2"/3	24.3 (54)
4 QAM, r="1/2	11" (38.4)	27 (76.8)	58 (153.6)	90 (230.4)
16 QAM, r="1/2	22 (76.8)	54 (153.6)	116 (307.2)	179 (460.8)
64 QAM, r=1"/2	33 (115.2)	80 (230.4)	175 (460.8)	269 (691.2)
64 QAM, r="2/3	44 (115.2")	107 (230.4)	233 (460.8)	359 (691.2)
64 QAM, r="1	66 (115.2)	160 (230.4)	349 (460.8)	538 (691".2)