Стандарт TETRA

Стандарт TETRA
Стандарт цифровой транкинговой связи TETRA - TErrestrial Trunked Radio
(первоначально расшифровывалась как Trans-European Trunked Radio) разработан
Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European
Telecommunication Standards Institute) для замены аналоговых систем PMR (Professional Mobil
Radio) и PAMR (Public Acces Mobile Radio) в системах подвижной радиосвязи среднего и
большого масштаба.
TETRA Voice + Data (TETRA V+D) - Спецификация описывает интегрированную
цифровую транкинговую систему передачи речи и данных.
Дальнейшее развитие получила в так называемой TETRA Release 2 или „Расширенная
передача данных по TETRA“ (TETRA Enhanced Data Service - TEDS)
TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO) - Спецификация описывает
цифровую транкинговую систему, ориентированную только на пакетную передачу данных.
Спецификация TETRA PDO была опубликована в 1996 году, но не получила развития в связи с
возросшими требованиями к скорости передачи данных. В настоящее время элементы TETRA
PDO реализуются в рамках TETRA V+D. Дальнейшее развитие она получила вне стандарта
TETRA в широкополосной версии, получившей название Digital Advanced Wireless Service
(DAWS),которая в свою очередь мигрировала в Project MESA.
Этапы становления TETRA
• в 1989 году в ETSI начались работы над стандартом Mobile Digital Trunked Radio System (MDTRS)
• в 1991 году принято решение об использовании технологии 4-слотовой TDMA в полосе канала 25 кГц
• в 1994 году образована группа TETRA MoU
• в 1995 году опубликована первая версия стандарта TETRA
• в 1996 году решен вопрос о выделении частот для стандарта в Европе
• в 1996 году созданы первые прототипы системы
• в 1997 году установлена первая TETRA система (Великобритания)
• в 2000 году начата работа над второй фазой стандарта - TETRA Release 2
• в 2003 году вводятся в эксплуатацию две первые в Украине, многосайтовые системы связи TETRA
• в 2009 году в Украине работает 7 систем радиосвязи стандарта TETRA
1.
Газопровод АнаньевИзмаил, южный
участок 2003
2.
Газопровод АнаньевИзмаил, северный
участок 2003
3.
Газопровод ОдессаИльичевск-БелгородДнесторвский 2004
4.
НПЗ г. Кременчуг
2006
5.
Комбинат Арселор
Миттал Кривой Рог
(Кроворожсталь) 2008
6.
Аэропорт Борисполь
2008
7.
Стадион «Шахтер»
2009
TETRA в Украине, 2009 г.
Компании в Украине
Производители
• R&S BICK Mobilfunk
• Sepura
• Motorola
• Frequentis
Интеграторы
• АОЗТ “Новые технологии”
• РНС
• MKT Коммуникейшн
• Ранет и К
Заказчики
• ЗАО “Газтранзит”
• ДК “Укртрансгаз”
• ЗАО "Укртатнафта"
• ОАО АрселорМиталл Кривой Рог
• ДП “МА Борисполь”
• ООО “стадион Шахтер”
Сервис стандарта TETRA
Мобильный
телефон
Передача
данных
•
•
•
•
• Дуплексный вызов
• Идентификация абонентов
• Дополнительный
сервис
Статусные сообщения
Короткие сообщения
Коммутация каналов
Пакетная коммутация
•
•
•
•
•
•
Оперативная
подвижная связь
Полудуплекс
Быстрое соединение
Режим прямой связи
Групповой вызов
Экстренный вызов
Шифрование
Преимущества TETRA
Особенности систем связи стандарта TETRA и ее преимущества перед
другими системами связи
• Групповой вызов
• Малое время установления связи
• Режим DMO (работа без инфраструктуры)
• Режим «двойного наблюдения»
• Повышенная безопасность каналов связи
• Большая зона обслуживания одной базовой станции
• Динамическое управление группами пользователей
• Дуплексный режим
• Интегрированная передача голоса и данных
ПРОИЗВОДИТЕЛИ TETRA
- ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИЛОЖЕНИЯ
Системы целиком
Marconi OTE
Motorola
Nokia
Teltronic
Thales
Только инфраструктура
Etelm
Frequentis -- Damm
R&S Bick Mobilfunk
Rohill
Cleartone
DeTeWe
Niros
Только терминалы Sepura -- Siemens
* В целом более 40 компаний по всему миру
Сертификаты
Сертификат совместимости IOP
Сертификат соответствия УкрСЕПРО
Портативные терминалы
Motorola TCR1000
Motorola MTP850
Sepura SRP3500
Мобильные терминалы
Cleartone CM9000
Sepura SRP3000
Motorola MTM800
Инфраструктура
TOB-500
БС наружного исполнения
DIB-500
БС внутреннего исполнения
Коммутатор DMX-500
Ретрансляторы
Ретрансляторы TETRA - экономия средств
Надежное радиопокрытие - надежность связи
Интеграция сетей
Стандарт TETRA версия 1
Так называемый стандарт TETRA версии 1 соответствует первоначальному стандарту TETRA по
передаче речевых сообщений и данных (TETRA Voice & Data) - 1994год.
Стандарт использует классические частотные полосы шириной 25 кГц и совместим с аналоговыми
системами профессиональной подвижной радиосвязи (PMR). Основные физические параметры
радиоинтерфейса (TETRA Air Interface):
Функции
Стандарт
Ширина полосы пропускания канала
25 кГц
Метод модуляции
π/4-DQPSK
Метод обращения к каналу
TDMA, 4 тайм-слота
Скорость потока данных в радиоканале
36 кбит/с
Кодирование передаваемых речевых
сообщений
A-CELP; 4,567 кбит/с
Чистый объем передаваемых данных
4 x 7,2 кбит/с (28.8 кбит/с)
Стандарты ETSI
ETS 300 392 (V+D)
ETS 300 396 (DMO)
ETS 300 394 (Test)
* Прменяемый метод обращения к каналу обуславливает наличие ограничения максимальной
дальности связи в системе – 58 км (из-за временных задержек сигнала).
Стандарт TETRA версии 2
Главной темой спецификации стандарта TETRA версии 2 (2005 год) является увеличение скорости передачи
данных. Данная версия, „Расширенная передача данных по TETRA“ (TETRA Enhanced Data Service - TEDS)
базируется на множественном доступе с разделением времени (TDMA) с использованием нескольких несущих.
При необходимости несколько несущих могут объединяться в одну.
Выбор типов модуляции и кодирования производится в зависимости от условий распространения радиосигналов
и применяемого абонентского оборудования. Канал управления и верхние уровни протокола стандарта TETRA
V+D версии 1 и версии 2 совместимы, тем самым обеспечивая совместимость работы абонентского оборудования
версии 1 с инфраструктурой версии 2.
Тип
модуляции
Ширина
канала 25
КГц
Ширина
канала 50
КГц
Ширина
канала 100
КГц
Ширина
канала 150
КГц
Примечание
π/4- DQPSK
36 кбит/с
-
-
-
Канал управления,
совместимый со стандартом
версии 1
π/8- D8PSK
54 кбит/с
-
-
-
Незначительное повышение
объема передаваемых данных
4-QAM
38 кбит/с
77 кбит/с
154 кбит/с
230 кбит/с
Хорошее качество связи в
пределах зоны устойчивой
связи
16-QAM
77 кбит/с
154 кбит/с
307 кбит/с
461 кбит/с
Средний объем передаваемой
информации
64-QAM
115 кбит/с
230 кбит/с
461 кбит/с
691 кбит/с
Повышенный объем
* Приняты меры по увеличению ограничения максимальной дальности связи
в системеинформации
до 83 км
передаваемой
(из-за временных задержек сигнала).
Кодирование TETRA
•
Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP) Voice Codec - 4.8 Kbit/s (Rel.1)
•
Adaptive Multiple Rate (AMR) Voice Codec - 4.8 Kbit/s (Rel.2)
•
Mixed Excitation Liner Predictive, enhanced (MELPe) Voice Codec 2.4 Kbit/s (Rel.2, NATO Standart)
Основные элементы
•инфраструктура
управления и
коммутации SwMI
(Switching and
Management Infrastruture)
–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
•абонентские терминалы
MS (Mobile Station).
Топологическая структура радиосети
Интерфейсы TETRA
Стандарт определяет несколько типов интерфейсов, никак не регламентируя внутреннюю структуру и
работу модулей системы. Тем самым обеспечивается совместимость оборудованя различных
производителей и охраняются внутренне секреты производителей оборудования.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Air Interface (AI) - радиоинтерфейс между базовой станцией и абонентской радиостанцией
Direct Mode Operation (DMO) - интерфейс между двумя абонентскими радиостанциями на
прямом радиоканале
Peripherial Equipment Interface (PEI) - интерфейс между абонентской радиостанцией и
терминалом передачи данных
Inter System Interface (ISI) - межсистемный интерфейс для объединения нескольких TETRA
систем (в т.ч. от разных изготовителей) в единую сеть
Remote Dispatcher Interface или 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 абонентом и
инфраструктурой (SwMI)
Man - Mashine Interface (MMI) - интерфейс человек - устройство, определяющий стандартные
функции взаимодействия оператора с терминалами
Интерфейсы TETRA
Режимы связи
• TMO - Trunking Mode Operation
Терминалы обслуживаются инфраструктурой.
Обеспечивается полная функциональность связи.
• DMO - Direct Mode Operation
Терминалы работают без инфраструктуры.
Ограниченая функциональность связи.
• GATEWAY
Связь терминала с инфраструктурой обеспечивает специальный
терминал-шлюз. Частичная функциональность связи
• REPEATER
Связь терминалов между собой без использования инфраструктуры
обеспечивает специальный терминал-ретранслятор. Ограниченая
функциональность связи
Радиоинтерфейс
Диапазон частот
от 100 до 1000 МГц.
Рекомендуемые
поддиапазоны
380-400 (для служб общественной безопасности),
410-430, 450-470, 806-876 МГц.
Шаг сетки частот
25 кГц
Дуплексный разнос
10 МГц ниже 700 МГц и
45 МГц выше 700 МГц.
Доступ к радиоканалу
TDMA 4 тайм-слота (Time Division Multiple Access -
Кодек речи
ACELP 4,8 кбит/с
множественный
доступ с временным разделением ), 4 логических канала на 1 несущей
(Algebraic Code Excited Linear Prediction - линейное предсказание с
возбуждением алгебраическим кодом),
Обнаружение и
исправление ошибок
FEC (Forward Error Correction), CRC (Cyclic Redundancy Check), блочное
Модуляция
4-DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying
кодирование (block-encoding), сверточное кодирование (convolutional
encoding), перемежения (interleaving) и шифрования (scrambling).
Скорость выходного потока 36 кбит/с.
- Относительная
квадратурная фазовая манипуляция).
Скорость модуляции 18 кбод в полосе радиоканала 25 кГц, с
использованием фильтра с импульсной характеристикой "приподнятый
косинус" (raised cosine) для минимизации межсимвольных искажений.
Параметры передатчиков
Выходная мощность передатчика базовой станции - 10 классов
Класс 1 = 46 дбм = 40Вт , класс 10 = 28 дбм = 0.6 вт, шаг между классами 2 дб
Выходная мощность передатчика абонентской станции - 4 класса
Класс 1 = 45 дбм = 30Вт, класс 4 = 30 дбм = 1 вт, шаг между классами 5дБ, индекс L дополнительно – 2.5дБ
Адаптивная регулировка выходной мощности абонентской станции - 7 уровней
Уровень 1 = 45 дбм = 30Вт, уровень 7 = 15 дбм = 0.03 вт, шаг между уровнями 5 дб
Уровень внеполосных излучений
в соседних каналах
Расстройка
Уровень
+/- 25 КГц
-60 дБ
+/- 50 КГц
-70 дБ
+/- 75 КГц
-70 дБ
* Амплитуда несущей TETRA изменяется во времени. Это предъявляет повышенные требования к
линейности передающего тракта для достижения требуемых уровней излучения в соседнем канале. Это и
определяет невысокую (по сравнению с радиотерминалами FDMA) выходную мощность и кпд выходного
каскада абонентских терминалов стандарта TETRA.
Параметры приемников
•радиоприемник класса А (абонентские и базовые радиостанции )
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
•радиоприемник класса B (абонентские и базовые радиостанции)
Оптимизировано для условий плотной или городской застройки и обеспечивает заданные значения
характеристик приёма в статических условиях распространения (STAT) и для модели многолучёвости TU50
•радиоприемник 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.
* Приемники используют пространственно разнесенный прием (2х и 3х кратный)
Чувствительность приемников
Тип станции
Статическая
чувствительность, дБм
Динамическая
чувствительность, дБм
Базовая станция
- 115
-106
Абонентский терминал
- 112
-103
Идентификаторы TETRA
Для адресации к абонентским станциям используются:
•идентификатор абонента TSI (TETRA Subscriber 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 оборудования TEI (TETRA Equipment Identities).
Идентификатор оборудования TEI имеет длину 15 десятичных цифр и состоит из кода типа TAC (Type
Approval Code) длиной 6 цифр, заводского кода FAC (Factory Assembly Code) длиной 2 цифры,
электронного порядкового номера ESN (Electronic Serial Number) длиной 6 цифр и резервного номера
SPR (Spare) длиной 1 цифра.
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 адресация 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)
MCC коды стран
TETRA MCC коды некоторых стран
Бельгия 206
Франция 208
Испания214
Венгрия 216
Италия 222
Швейцария 228
Чехия 230
Австрия 232
Великобритания 234
Дания 238
Швеция 240
Норвегия 242
Финляндия 244
Литва246
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
Виртуальная частная сеть
Понятие „виртуальная частная сеть“ (Virtual Private Networks - VPN) сформировалось в области проводной
телефонной связи. Им описывается возможность объединения географически распределенных частных
УАТС в одну целую виртуальную сеть на базе инфраструктуры телефонной сетиобщего пользования, задача
последней заключается в предоставлении ей необходимых линий связи, а также в преобразовании номеров.
Абоненту сети VPN таким образом больше не нужно выполнять лишнюю операцию набора номера
вызываемого жителя другого города (и при необходимости другой страны), т.е. достаточно набрать
относительно короткий номер частной сети. Она таким образом, наподобие УАТС, четко отделена от
внешнего мира и располагает всеми возможностями для определения полномочий индивидуальных
абонентов на доступ в телефонную сеть общего пользования (ГТС).
Что касается радиоабонентов, то разделение сети подвижной радиосвязи на отдельные сети VPN
принципиально не влияет на функциональность радиоинтерфейса сети. В этом случае определение
полномочий радиоабонентов по-прежнему является заданием системы управления радиоабонентами.
Однако, требуются функции для формирования сетей VPN. Связанное с этим полномочие на
привелигированный доступ к системе управления сетью (Superuser) необходимо и для функции назначения
номера динамической группы (DGNA), действующего по некоторым сетям VPN.
Группы такого характера формируются, например, в случае возникновения серьезных катастроф с целью
создания платформы для оптимального взаимодействия между милицией, пожарной службой и прочими
спасательными службами.
Обеспечение безопасности
Мероприятия по обеспечению безопасности в сети связи стандарта TETRA обеспечивают защиту:
•несанкционированное использование ресурсов системы
•конфиденциальность передаваемой информации
Эти мероприятия обеспечиваются следующими основными механизмами:
•аутентификация
Процесс аутентификация обеспечивает проверку прав доступа как абонентов. так и инфраструктуры при
каждом включении элемента системы (регистрации), присвоении канала и каждом включении на
передачу.
•шифрование информации
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 абонента
Обеспечение секретности параметров абонентов обеспечивается применением не идентификаторов ITSI
и GTSI, а идентификаторов-псевдонимов (Alias Identities), которые могут изменяться при каждой
транзакции.
Обзор подготовлен
Верещагин Анатолий Павлович
Директор ПП «АК Электронікс»
т.+380(44)459-8354
e-mail: [email protected]