TETRA: краткое описание

Стандарт TETRA содержит два варианта спецификации: TETRA Voice + Data (TETRA V+D) и TETRA Packet Data Optimized (TETRA PDO). Как следует из названий, TETRA V+D описывает интегрированную систему передачи речи и данных, а TETRA PDO – специальную транкинговую систему, ориентированную только на передачу данных.

Стандарт TETRA находится в процессе постоянного развития. В ближайшей перспективе можно ожидать существенного расширения его функциональных возможностей, а также возможностей системной интеграции с сетями стандарта цифровой транкинговой связи АРСО 25 и с сетями сотовой связи стандарта GSM. Спецификации стандарта TETRA не накладывают ограничений на архитектуру сетей. Благодаря модульному принципу построения, сети связи стандарта TETRA могут быть реализованы с разными иерархическими уровнями и различной географической протяженностью (от локальных до национальных). Функции управления базой данных и коммутации распределяются по всей сети, что обеспечивает быструю передачу вызовов и сохранение ограниченной работоспособности сети даже при потере связи с ее отдельными элементами. Функциональной основой сетей цифровой транкинговой связи на базе стандарта TETRA являются центры коммутации и управления сетью (подсетью) ЦКУ-С (ЦКУ-ПС), осуществляющие управление сетями и коммутацию информационных потоков. Центры коммутации и управления сетью (подсетью) ЦКУ-С (ЦКУ-ПС) взаимодействуют с контроллерами базовых станций (КБС), к которым с помощью соединительных линий подключаются базовые станции (БС). Абонентские станции (АС) представляют собой портативные (носимые) и мобильные терминалы, с помощью которых осуществляется радиодоступ к сетям и передача речевой информации и данных. В ряде случаев для организации связи на местности используются мобильные ретрансляторы (МР). Передача данных осуществляется посредством подключения к абонентским станциям терминалов передачи данных, в качестве которых рассматриваются персональные компьютеры и специальные терминалы технологических систем телеметрии и телесигнализации. Центр управления интегральной сетью обеспечивает межсетевое взаимодействие, прежде всего межсетевой роуминг, централизованное управление, контроль информационных потоков и др.Взаимодействие с телекоммуникационными сетями общего пользования, в частности ТфОП, сетями передачи данных, может осуществляться на местном уровне через КБС, выполняющие в ограниченном объеме функции коммутаторов, а также через ЦКУ.

Обобщенная структурная схема организации связи в цифровых транкинговых сетях, построенных на базе стандарта TETRA, приведена на рисунке 3.13.

Рисунок 3.13 - Обобщенная структурная схема организации связи на базе стандарта TETRA

На схеме показана прямая (симплексная) связь между абонентскими станциями, а также связь портативных абонентских станций с БС и друг с другом через мобильную станцию в режиме ретрансляции.

Схема организации связи системы TETRA может иметь достаточно много модификаций. Сетевая иерархия и конкретная архитектура могут быть выбраны с учетом технологических, территориальных и других требований пользователей сетей.

Спецификации нескольких важнейших интерфейсов стандарта TETRA приведены на рисунке 3.14. К ним относятся:

- 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 (ТПД);

- Inter System Interface (ISI) – межсистемный интерфейс для объединения нескольких систем (возможно, от разных фирм-изготовителей) в единую сеть;

- Line-connected Station Interface (LSI) – интерфейс для подключения диспетчерских пультов к базовому оборудованию;

- 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).

Рисунок 3.14 - Интерфейсы стандарта TETRA

Спецификации TETRA предусматривают не только прямую связь между абонентскими радиостанциями, но и использование абонентской радиостанции в качестве ретранслятора для расширения зоны обслуживания. Радиоинтерфейс стандарта предполагает работу в сетке частот с шагом 25 кГц. Стандарт регламентирует и дуплексный разнос для этих систем, который должен составлять 10 МГц. Системы TETRA могут использовать диапазоны частот 150-900 МГц. В странах Европы для систем TETRA выделены частоты в диапазонах 410-430, 870-876, 915-921 МГц (в первую очередь) или в диапазонах 450-470, 385-390, 395-399,9 МГц. В стандарте TETRA V+D, в котором применяется уплотнение каналов по технологии TDMA, на одной несущей частоте организуются четыре разговорных канала (рисунок 3.15). Каждый кадр имеет продолжительность 56,67 мс и содержит четыре временных интервала (time slots). Последовательность из 18 кадров образует мультикадр длительностью 1,02 с; один кадр является контрольным. Каждый временной интервал в составе кадра содержит 504 бита, 432 из которых – информационные.

Рисунок 3.15 - Временная диаграмма работы радиоканала в системе стандарта TETRA

В начале временного интервала передается пакет из 36 бит PA (Power Amplifier – управление излучаемой мощностью). За ним следует первый информационный блок (216 бит), далее – синхропоследовательность SYNC (36 бит) и второй информационный блок. Как и в любой системе на базе TDMA, соседние временные интервалы разделяются защитными периодами длительностью 0,167 мс, что соответствует 6 битам.

Для преобразования речи в стандарте TETRA V+D применяется кодек с алгоритмом типа CELP. Скорость цифрового речевого потока на выходе этого кодека составляет 4,8 кбит/с. До поступления речевого потока на вход модулятора к нему добавляется корректирующий код, после чего производится межблочное перемежение. В сетях на базе TETRA V+D используются все виды вызовов, характерные для транкинговых систем, в том числе статусные. Передача экстренного вызова влечет за собой прерывание вызова с обычным приоритетом, если все каналы системы заняты. Кроме того, абоненту или группе с соответствующими привилегиями может быть временно предоставлен так называемый открытый канал, т. е. ресурс, выделенный этим абонентам на определенное время. Открытый канал гарантирует его абонентам максимально быстрое соединение, естественно, за счет увеличения нагрузки на остальные каналы. По истечении установленного времени этот канал снова становится доступным для всех абонентов. При наличии свободного канала время установления соединения не превышает 0,3 с. TETRA предусматривает еще один необычный вид вызова – дистанционное включение абонентской радиостанции на передачу (дистанционное прослушивание "обстановки" у абонента). По запросу диспетчера избранной радиостанции посылается команда, вызывающая включение микрофона и режима передачи. Таким образом, диспетчер может получить звуковую картину событий у абонента, не ставя об этом в известность последнего, что важно для служб безопасности. Полная пропускная способность одного канала в системе на базе TETRA V+D составляет 7200 бит/с, а применение варианта TETRA PDO обеспечивает передачу данных со скоростью 28,8 кбит/с. Разработчики стандарта указывают, что сочетание технологий TETRA V+D и TETRA PDO позволяет получить систему с уникальными оперативными характеристиками, особенно важными для служб общественной безопасности. Так, по каналам TETRA PDO может осуществляться передача сжатого видеопотока, например, при видеосъемке на месте происшествия. Передача данных производится по схемам "точка - точка" и "точка - много точек". Кроме того, TETRA предусматривает поддержку сетевого протокола X.25 для пользовательских приложений. Благодаря наличию в стандарте спецификаций на шлюз с ISDN и PDN обеспечивается возможность взаимодействия с внешними сетями передачи данных. Следует отметить, что все производители систем TETRA обязательно предоставляют поддержку протокола TCP/IP, несмотря на отсутствие этой функции в стандарте.