Архитектура цифровой транковой системы Tetrapol чем-то напоминает МРТ 1327: каждая базовая станция управляет определенным числом каналов, один из которых является управляющим (контрольным), а остальные служат для передачи информации абонентов. Пожалуй на этом сходство и кончается. Так как Tetrapol относится к полностью цифровым системам, то проводить какие-либо параллели будет не совсем верно.

Система Tetrapol основывается на множественном доступе с временным разделением (FDMA). Это значит, что для каждого сеанса связи выделяется отдельный частотный радиоканал.

Стандартно Tetrapol использует частотные каналы шириной 12,5 кГц, хотя по заказу может быть предложен 10 кГц вариант.

Используемый метод доступа FDMA, (в силу технологических и физических особенностей) оказывает заметное влияние на размер зон охвата одной базовой станции, позволяя уменьшить их количество и, следовательно, снизить стоимость системы. Более эффективно (по сравнению с TETRA) использование FDMA в условиях сложного рельефа местности, поскольку метод частотного доступа устойчивее к интерференции и задержкам при прохождении сигналов.

Tetrapol с начала разработки был ориентирован на использование службами общественной безопасности, что не могло не сказаться на решении вопросов надежности и защищенности связи.

У истоков разработки Tetrapol стояла французская компания Matra Communications (в настоящее время Matra Nortel Communications). Первыми пользователями систем стали службы охраны правопорядка и армия. Затем системы стандарта Tetrapol стали использовать и другие корпоративные пользователи.

По определению Форума Tetrapol: «Ключевыми отличиями Tetrapol и TETRA является ориентация на разные секторы рынка. Системы Tetrapol прежде всего предназначены для связи служб общественной безопасности, в то время как TETRA создавалась, в основном, по инициативе операторов коммерческих сетей связи (...). Таким образом, TETRA и Tetrapol скорее дополняющие, чем конкурирующие решения. Аналогичная ситуация наблюдается и на американском рынке, где проект APCO 25 (FDMA) и iDEN (TDMA) – являются соответствующими цифровыми решениями для служб общественной безопасности и для коммерческих сетей» [4].

ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

По данным бюллетеня Tetrapol News, декабрь 1997г.

1987 г.

Служба французской жандармерии (полиции) RUBIS подписала первый контракт на разработку системы радиосвязи для полиции. Началось развитие цифровых систем связи основанных на технологии FDMA.

1991 г.

Служба связи полиции Каталонии подписала контракт на создание системы радиосвязи основанной на технологии FDMA.

1993 г.

Запуск в эксплуатацию системы связи для RUBIS. Службы ACROPOL (полиция) и IRIS (железные дороги) подписывают контракты на поставку Tetrapol.

1994 г.

Организация Форума Tetrapol.

1996 г.

Первая версия системы Tetrapol PAS. Первая подача описания системы в ETSI.

1997 г.

20 действующих и строящихся сетей. Анонсирование второй версии системы.

Для сравнения, первая публикация стандарта TETRA состоялась только в конце 1995 года. С одной стороны этот факт можно расценить в пользу Tetrapol – более проработанная и апробированная система, а с другой стороны в пользу TETRA – при разработке стандарта наверняка учитывались выявленные недостатки уже действующих систем Tetrapol.

Отличием от аналоговых транковых систем является более высокая скорость передачи информации по управляющему каналу – до 8000 бит/с, в то время как, например, в МРТ 1327 – 1200 бит/с. Это позволяет более оперативно обмениваться управляющими данными (короткие пакеты данных и статусные сообщения без установления соединения), а также уменьшает время установления соединения, особенно при прохождении вызова через большое количество зон.

Реальная скорость обмена данными по рабочим каналам может составлять от 2,4 до 7,2 кбит/с, в зависимости от выбранного метода защиты от ошибок и шифрования.

Доступ FDMA позволяет создавать абонентские радиостанции с более высокой выходной мощностью, что сказывается на частоте размещения базовых станций (зон) для покрытия связью требуемой территории. По данным Форума Tetrapol, разница в количестве базовых станций в Tetrapol примерно в два раза меньше, чем в TETRA.

Еще одним важным параметром, влияющим на дальность связи, является то, что в системе Tetrapol (кстати, как и в GSM) используется модуляция GMSK (цифровая манипуляция гауссовым минимальным фазовым сдвигом). Благодаря этому стало возможным уменьшить ширину каналов до 12,5 кГц или, по заказу, до 10 кГц.

Не вдаваясь в технические детали отметим лишь то, что тип модуляции GMSK во-первых позволяет обеспечить высокую защищенность смежных каналов от взаимных помех, а во-вторых снижает требования к выходному каскаду передатчика радиостанции. Линейный усилитель выходного каскада, помимо высокой стоимости из-за технологических сложностей производства, является также источником высокочастотного широкополосного шума в смежных каналах. Вдобавок к этому, модуляция GMSK в меньшей степени чувствительна к интерференции, следовательно, допускает более частое повторение одинаковых номиналов радиочастот в смежных зонах.

Как и в системах на основе TETRA, в Tetrapol каждая абонентская радиостанция может работать в трех режимах:

1. Сетевой режим. Основной транковый режим, при котором обмен информацией осуществляется под управлением базового оборудования. Обеспечивается доступ ко всем услугам транковой системы.
2. Режим прямой связи. Работа абонентских радиостанций между собой вне зоны действия базы (например, при проведении локальных мероприятий). Базовое оборудование в этом режиме не задействовано.
3. Работа через автономный ретранслятор. Абонентские радиостанции работают через автономный ретранслятор не связанный с базовым оборудованием сети. Применяется при локальной связи.

ПОСТРОЕНИЕ СЕТЕЙ

На рисунке показан принцип организации сети Tetrapol. Вариант объединения двух региональных сетей в одну общую. Условные обозначения: MSW – главный коммутатор системы; SSW – вторичный коммутатор; BS – базовая станция; ОМС – оперативный обслуживающий компьютер; ТМC – техническое управление; DP – диспетчерский центр; DL – G.703 2-х Мбит/с цифровая линия связи или один PCM слот.

Системы Tetrapol позволяют создавать сети практически любых размеров. Например, для построения сети национального масштаба можно объединить до 120 региональных сетей, каждая из которых в свою очередь может содержать:

• до 9 коммутаторов (1 главный + 8 вторичных);
• до 32 зон;
• до 500 транковых радиоканалов;
• обслуживать до 12 500 абонентов (включая «чужих» абонентов, временно пребывающих в данной сети).

Каждый коммутатор может управлять:

• 16 базовыми станциями;
• 150 радиоканалами.

Каждая базовая станция может содержать:

• до 24 каналов
• обслуживать до 2 500 абонентов.

ОСОБЕННОСТИ

Мощность радиопередающего оборудования

Мощность является весьма важным параметром цифровых систем связи. Уровни мощности, необходимые для адаптивного регулирования, должны иметь строго оговоренные значения. Требованиями стандарта Tetrapol определены следующие уровни выходной мощности:

• для базовых станций – 25; 16; 6; 2,5 и 1 Вт.
• для абонентских радиостанций – 10; 2 и 1 Вт.

Защита

Возможность временного или полного дистанционного отключения оконечного устройства (радиостанции) при утере или краже.

Кодирование информации с помощью специального алгоритма шифрования, кодовые ключи которого создаются при помощи генератора случайных чисел.

Защита абонентских радиостанций от несанкционированного использования с помощью карточек идентификации (SIM), содержащих пользовательскую и системную информацию, а также алгоритм проверки доступа. SIM-карта вставляется в специальный паз внутри радиостанции. Разные абоненты, пользующиеся одной радиостанцией, могут иметь индивидуальные SIM-карты.

Интерфейсы с другими сетями

Стандартом предусмотрено подключение к другим сетям передачи данных. Это могут быть линии городской и ведомственной телефонной связи, ISDN, Internet, сети с протоколом обмена Х.25. Также предусмотрена возможность стыковки с сетями аналоговой радиосвязи. Для этих целей используется специальный цифро-аналоговый шлюз – Single Channel Converter (SCC). Благодаря нему абонентские радиостанции, работающие на аналоговом канале, могут связываться с радиостанциями, работающими в режиме групповой связи в цифровой сети.

Система нумерации

Каждому абонентскому устройству присваивается индивидуальный идентификационный код, состоящий из 4 частей (обозначается RFSI-адрес). Он имеет следующую структуру (например код: 148 8 22 123):

Многостанционный открытый канал (MOCH)

Интересной особенностью систем Tetrapol является возможность организации так называемого многостанционного открытого канала (MOCH). При помощи этой функции несколько групп абонентов могут взаимодействовать друг с другом в предварительно определенном наборе зон (до 12 зон в системе Tetrapol S-PRO производства Siemens [5]). Определение групп и зон выполняется системным оператором.

Как только абонент-инициатор организует вызов, система выделяет необходимые ресурсы (набор каналов в разных зонах), которые закрепляются за группой абонентов на весь сеанс связи. Завершить связь по MOCH могут только уполномоченные пользователи.

Режим MOCH позволяет всем участвующим в сеансе абонентам постоянно находиться на связи. Происходит имитация одного общего канала, доступ к которому возможен на большой территории («мини-сеть» в сети). Эта возможность особенно полезна при проведении оперативных мероприятий или аварийных работах на большой территории (в зонах действия нескольких базовых станций).

Режим МОСН предназначен, прежде всего, для тех групп, которые работают с предварительно определенным набором возможных связей. Абонентские радиостанции могут работать как в режиме групповой связи, так и в режиме групповой связи по MOCH.

«Закрытые» группы

В системе Tetrapol могут быть описаны различные конфигурации групп абонентов, так называемые «закрытые» группы. В этих конфигурациях описан перечень групп, которые могут вызываться в той или иной ситуации. Например, по умолчанию абонент может вызывать 3, 5 и 10 группы. При выборе «закрытой» группы «АВАРИЯ», абоненту разрешается вызывать 4, 8 и 9 группы.

Таким образом, по мере необходимости, может быть выбрана та конфигурация, которая обеспечит функционирование групп обычно не взаимодействующих друг с другом.

Режим «прямой» связи

Режим «прямой» связи, когда абоненты общаются напрямую (без участия базовой станции), может осуществляться как в зашифрованном, так и незашифрованном виде.

В режиме «прямой» связи абонентская станция может отслеживать вызовы, происходящие в транковой системе. Для этого радиостанция регистрируется в одной из базовых станций (зон) и в дальнейшем «прослушивает» соответствующий канал управления. Абонент может оперативно переходить из режима «прямой» связи в транковый режим и наоборот. За счет этого абонентская станция отслеживает все вызовы, адресованные ей.

В некоторых реализациях Tetrapol абонент, находящийся в режиме прямой связи, может осуществлять аварийный вызов (не путать с «аварийным вызовом» в транковом режиме!). Для этого используется специальная кнопка на абонентских радиостанциях.

При аварийном вызове сигнал передается по специальному симплексному каналу (устанавливается при программировании радиостанций), который контролируется всеми абонентскими радиостанциями. Радиостанции, находящиеся в пределах дальности действия радиосвязи, получают сообщение о вызове. Они могут либо подтвердить вызов, либо отклонить его. После подтверждения вызова радиостанции автоматически переходят на предусмотренный для этого аварийный канал.

Связь через автономный цифровой ретранслятор

Некоторые производители оборудования Tetrapol (например, Siemens [5]) предлагают специальный ретранслятор дуплексного канала, при помощи которого можно расширить зону связи. Это компактное устройство обеспечивает ретрансляцию открытого речевого канала. Те абоненты, кто перейдет на данный канал, смогут совместно работать для увеличения дальности связи. Ретранслятор может быть установлен как в зоне действия транковой системы, так и вне ее.

Система приоритетов

Приоритеты в системах Tetrapol зависят от режима связи:

• приоритет типа вызова;
• приоритет структуры вызова, указывается вызывающим абонентом при определенных вызовах;
• приоритет группировки каналов, устанавливаемый оператором при определении групповой связи.

Каждому типу приоритета присваивается различные уровни:

• нормальный (routine);
• быстрый (flash);
• срочный (urgent);
• вещательный вызов (broadcast);
• аварийный вызов (emergency).

TETRAPOL ИЗНУТРИ (для любознательных)

Информация в системе Tetrapol передается в цифровом виде по радиоканалу. Каждый радиоканал это последовательность определенных фрагментов данных – суперкадров длительностью 4 с.

Суперкадр состоит из 200 последовательных кадров длиной 160 бит, и длительностью 20 мс.

Метод кодирования кадра зависит от того, к какому логическому типу принадлежит канал (речевой, управляющий, данные, вещание, пейджинг и т.п.).

Для примера на рисунке показан процесс формирования информационного кадра соответствующего передачи голосовой информации. При обмене информацией другого типа, метод формирования кадра несколько отличается от приведенного.

ASB (Associated Signalling Bits) – биты, ассоциируемые с типом информации.

УСЛУГИ, ПРЕДЛАГАЕМЫЕ СИСТЕМОЙ TETRAPOL [1]

В первой части таблицы показаны возможные режимы работы и их применение. Во второй части таблицы показано: в каких режимах и для каких видов соединения могут применяться различные услуги. Некоторые из услуг могут использоваться в различных режимах, поэтому в отдельных ячейках указаны по два режима.

TETRAPOL ФАКТЫ

22 января 1999 г.

НАТО устанавливает систему Tetrapol на авиационной базе в Гиленкирчине (Geilenkirchen)

НАТО запустил в эксплуатацию Главную операционную базу (МОВ) сети, основанной на технологии Tetrapol.

МОВ расположена в Германии, вблизи Бельгийской и Голландской границ (примерно в пятнадцати километрах от города Ахена) и является важнейшим стратегическим объектом – центр базирования самолетов АВАКС Северотлантического альянса на Европейском континенте.

Система будет использоваться всеми службами базы: военными, диспетчерами, пожарной охраной, санитарной службой, охраной. Это позволит наилучшим образом координировать работу всего персонала базы в любых ситуациях. Например, в случае аварии самолета, пользователи могут переключиться в запрограммированный режим групповой связи «Сеть – Крушение», чтобы координировать спасательные работы. Использование этой технологии особенно оценено пожарной охраной и бригадами скорой помощи, так как теперь в аварийных ситуациях они могут легко взаимодействовать друг с другом, а также связываться с внешними службами.

Контракт, на сумму свыше 3 млн. немецких марок, был подписан НАТО и германским отделением Daimler Chrysler Aerospace и включает 200 радиостанций (носимых, автомобильных и стационарных) совместно с двумя диспетчерскими пультами: для Центральной диспетчерской башни и для центра управления пожарной службой.

Швейцария, Берн, 16 сентября, 1999
Официальное сообщение Федерального Департамента финансов

Швейцарская таможня приобретает сеть Tetrapol производства компании Siemens за 35 млн. долларов

Швейцарская таможня заключила контракт с компанией Siemens–Швейцария, на поставку новой цифровой сети связи, основанной на технологии Tetrapol. Сеть закроет связью все границы Швейцарии.

Это первый контракт в рамках проекта POLYCOM, целью которого является создание национальной сети для служб безопасности Швейцарии и аварийных служб. Основная цель POLYCOM, это создание системы способной к оперативному взаимодействию между всеми входящими в нее службами.

Решение о выборе Tetrapol как основы проекта POLYCOM было принято в декабре 1997 года Швейцарскими властями.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ КОМПАНИИ MATRA NORTEL COMMUNICATIONS [6]

Tetrapol системы развернуты или находятся в процессе запуска в 15 странах мира (7 из них в Европе), охватывают зону свыше 500 тыс. км2, и обслуживают около 150 тыс. пользователей. После запуска в эксплуатацию строящихся в настоящее время систем, они будут обслуживать примерно пол миллиона пользователей.

25 действующих сетей Tetrapol

Германия

• AUDI – компания по производству автомобилей
• BMW – компания по производству автомобилей
• BVG – Агентство Берлинского общественного транспорта
• Eurokai – сеть общественной безопасности Гамбургского порта
• FAG – Франкфуртский аэропорт
• НАТО – Geilenkirchen авиабаза

Испания

• Экспериментальная сеть Legacom – Национальные полицейские силы, Мадрид
• Сеть связи службы общественной безопасности, Каталония

Франция

• Сеть Didrot – Французский флот, военно-морская база в Тулоне
• Сеть Rubis – Национальная жандармерия
• Сеть Acropol – Национальная полицейская служба
• Сеть IRIS – Французские национальные железные дороги (SNCF)

Мексика

• Мехико, столица – Министерство внутренних дел

Палестина

• Палестинское Национальное Правление

Чешская Республика

• Национальная сеть Pegas – Министерства внутренних дел и обороны

Румыния

• Национальная сеть Phoenix – силы безопасности

Сингапур

• Полиция, подразделения гражданской обороны, отдел по борьбе с наркотиками

Словацкая Республика

• Национальная сеть Министерства внутренних дел

Швейцария

• POLYCOM национальная сеть для сил безопасности и МЧС, поддерживается SWISSCOM

Tайвань

• Сеть связи береговой охраны

Таиланд

• Королевская полиция, Бангкок

Юго-Восточная Азия

• 3 сети для клиентов, имена которых являются конфиденциальными.

Примеры сетей Tetrapol

О компании

Данные на октябрь 1999 г.

Компания Matra Nortel Communications, совместно с компаниями Aerospatiale Matra и Nortel Networks, является одним из лидеров телекоммуникационного рынка. Совмещение достижений компании Aerospatiale Matra в разработке космических технологий с опытом Nortel Networks в области сетевых коммуникационных решений, позволяет обеспечить Matra Nortel Communications ведущие позиции среди производителей.

Финансовый оборот компании Matra Nortel Communications в 1998 году составил 6,03 млрд. франков, 39% из которых от сделок за пределами Франции. Компания насчитывает около 5 тыс. служащих.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ОБОРУДОВАНИЯ TETRAPOL [4]

РАБОТЫ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ TETRAPOL ПРЕКРАЩЕНЫ (ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ)

Sophia Antipolis – Франция, 1 июня 1999 г.

На 32-ой Генеральной Ассамблее ETSI, проходившей с 22 по 23 апреля в Ницце (Франция), члены Ассамблеи решили не продолжать процесс преобразования системы подвижной связи Tetrapol в стандарт ETSI.

Был поставлен на голосование вопрос: «Согласны ли Вы, что процесс преобразования Tetrapol в международный стандарт должен быть продолжен?». 37,5% голосов было отдано в пользу продолжения и 62,5% членов проголосовали против. Таким образом, был приостановлен процесс преобразования технических требований Tetrapol к статусу европейского стандарта.

Чтобы помочь тем странам, которые имеют потребность в стыковке имеющихся систем Tetrapol с другими сетями, было решено, что будут продолжены поиски оптимального решения для взаимодействия.

Группа для этой работы будет состоять из Форума Tetrapol и членов TETRA MoU. Генеральной Ассамблеей были утверждены четыре стадии процесса:

1. Требования пользователей будут сформулированы Полицейским Советом Сотрудничества (PCC) основываясь на работу уже проделанную Шенгенской Группой.
2. Формулировка возможных технических решений, удовлетворяющих требованиям взаимодействия, будет сделана PCC, возможно с поддержкой Форума Tetrapol и TETRA MoU.
3. Совет Сотрудничества сделает выбор из предложенных технических решений (для различных ситуаций в области взаимодействия), основанный на анализе функциональных возможностей и экономических показателей.
4. Форум Tetrapol и TETRA MoU вместе с пользователями и представителями ETCI, будут взаимодействовать, чтобы решить, как лучше всего воплотить выбранные технические решения в жизнь и действительно ли будет необходима формальная стандартизация этих решений.

Таким образом технология Tetrapol не принята Европейским Институтом телекоммуникационных стандартов и не признана Международным Союзом электросвязи (ITU) в качестве открытого стандарта. Все попытки разрешения этой проблемы, сделанные французской компанией Matra Nortel Communications, имеющей монопольное право на производство оборудования для Tetrapol, завершились неудачей.

Литература:

1. TETRAPOL Technical Report: Part 1 – Guide to TETRAPOL features. Part 1 – System Technical Report, TTR 0001-1-1, Version – 1.0.1, TETRAPOL Forum, 30 January 1998.
2. TETRAPOL Specifications: Part 2 – Radio Air Interface, PAS 0001-2, Version – 2.0.2, TETRAPOL Forum, 03 July 1998.
3. TETRAPOL Specifications: Part 3 – Air Interface Protocol, Part 2 – Air Interface Application Messages, PAS 0001-3-2, Version 2.3.1, TETRAPOL Forum, 3 November 1999.
4. Материалы Форума Tetrapol, Frequently Asked Questions, 2000.
5. Siemens S-PRO-System, ver. V33, Siemens Schweiz AG, ICM SE, 10/98.
6. Материалы Интернет сайта компании Matra Nortel Communications: http://www.matranortel.com