Kolejny system ³¹cznoœci

cyfrowej, który podbija

œwiat. I znów z Europy.

TETRA (Terrestial Trunked Radio, naziem-

na zbiorowa ³¹cznoœæ radiowa) to najno-

woczeœniejsza obecnie sieæ naziemnej ³¹cz-

noœci dyspozytorskiej. Nie jest to jeden,

zwarty standard otwarty, ale ca³y zespó³ ta-

kich standardów, opracowanych przez

ETSI (Europejski Instytut Norm Telekomu-

nikacyjnych). W opracowaniu bra³y udzia³

organizacje rz¹dowe kilkunastu krajów eu-

ropejskich oraz najwiêksi europejscy produ-

cenci terminali i systemów. W rezultacie

uda³o siê pogodziæ wysokie oczekiwania

s³u¿b publicznych i organizacji komercyj-

nych z mo¿liwoœciami techniki cyfrowej.

Przyjêto obowi¹zuj¹c¹ w ETSI zasadê nor-

malizacji us³ug i interfejsów, pozostawiaj¹c

rozwi¹zania urz¹dzeñ dostawcom sprzêtu.

W rezultacie, w systemie TETRA swobodnie

wspó³pracuje ze sob¹ sprzêt od ró¿nych

wytwórców a w³aœciciel sieci od nikogo siê

nie uzale¿nia.

Po doœæ d³ugim okresie rozruchowym, kie-

dy TETRA walczy³a o swoje miejsce z syste-

mami analogowymi zarówno otwartymi (bry-

tyjski protokó³ sygnalizacji MPT 1327/43)

jak i firmowymi, zastosowania na ca³ym

œwiecie rozwijaj¹ siê w tempie b³yskawicz-

nym i na rok 2010 przewiduje siê nawet 10

mln u¿ytkowników systemu. Powtarza siê

te¿ prawid³owoœæ, która objawi³a siê przy

GSM i by³a przyczyn¹ klêski amerykañskie-

go pomys³u na œwiatow¹ sieæ ³¹cznoœci sa-

telitarnej Iridium _ niedocenianie przez USA

europejskiej myœli technicznej i techniki.

W USA nie ma systemu TETRA, równie¿ nie

by³o tam GSM, pomimo ewidentnych zalet

obydwu. Ale GSM zaczêto ju¿ doceniaæ

w Ameryce, czêœciowo po wynikach u¿ytko-

wania pierwszych sieci, czêœciowo po miliar-

dach dolarów strat na systemie, który mia³

byæ dla niego konkurencj¹.

TETRA to sieæ czysto cyfrowa, wykorzystu-

j¹ca pewne elementy systemu GSM a jed-

noczeœnie bardzo od niego odleg³a, wielo-

funkcyjna i o zdefiniowanym przeznaczeniu

_ trankingowe sieci profesjonalne.

O sieciach trankingowych (taki polski neo-

logizm, za³atwiaj¹cy jednym s³owem to, co

w ”prawid³owej” polszczyŸnie wymaga³oby

ca³ego, opisowego zdania) pisaliœmy kilka lat

temu (ReAV nr 3/99), wystarczaj¹co dawno,

11

CYFROWY SYSTEM

TRANKINGOWY TETRA

r

TELEKOMU

NIKCJA

kracza 60 km. Mo¿liwa jest ³¹cznoœæ simple-

ksowa lub dupleksowa z okreœlonym odbior-

c¹, z ca³¹ grup¹ lub z numerem w sieci pu-

blicznej, a tak¿e ³¹cznoœæ telekonferencyj-

na z p³ynnym kszta³towaniem sk³adu ucze-

stników i u¿ytkowników. Grupy abonentów

mog¹ siê na siebie nak³adaæ. W czasie pra-

cy w jednym kanale radiowym mo¿na

nadzorowaæ inny (dual watch), co umo¿liwia

odbieranie wywo³añ kierowanych do danej

stacji przez innych u¿ytkowników sieci. Po-

³¹czeniom alarmowym oraz innym a wa¿-

nym jest przyznawany priorytet a w razie

braku wolnych kana³ów system roz³¹cza

po³¹czenia o ni¿szym priorytecie.

Bardzo wygodn¹ cech¹ systemu jest mo¿li-

woœæ wykorzystywania jednej du¿ej sieci dla

wielu organizacji. Dla nich sieæ zachowuje siê

wtedy tak jakby to by³a ich sieæ w³asna. Po-

wstaje tzw. podsieæ, której us³ugi mo¿na

dostosowaæ do specyficznych potrzeb ka¿dej

organizacji. Aco wa¿ne, jej dyspozytor nie ma

dostêpu do podsieci innych organizacji.

Rozwi¹zania sieci z wydzielonymi kana³ami

dla poszczególnych grup u¿ytkowników wy-

sz³y z u¿ycia. £¹cznoœæ radiowa jest wszê-

dzie tak popularna, ¿e nie starczy³aby nawet

10-krotnie wiêksza liczba kana³ów od do-

stêpnej fizycznie, nie mówi¹c ju¿ o ograni-

czeniach pasm.

Czekanie na dojœcie do wolnego kana³u

trwa³oby w wielu miejscach d³u¿ej ni¿ prze-

s³anie wiadomoœci przez pieszego goñca.

Nie pomog³o zmniejszanie odstêpów miê-

dzykana³owych z pocz¹tkowych 100 kHz do

realnego analogowego minimum 12,5 kHz.

Trzeba by³o podejœæ do sprawy inaczej.

Przede wszystkim, przejœæ na technikê cy-

frow¹ i z jej pomoc¹ lepiej wykorzystaæ do-

stêpne kana³y. Trochê to przypomina zada-

nie stoj¹ce obecnie przed TV: jak zwiêk-

szyæ liczbê kana³ów przy ograniczonym pa-

smie? OdpowiedŸ: przejœæ na technikê cy-

frow¹ i umieœciæ 16 stacji tam, gdzie do-

tychczas mog³a dzia³aæ jedna. W systemie

TETRA uwzglêdniono specyficzne charak-

terystyki ³¹cznoœci dyspozytorskiej: krótkie

(na ogó³ nie przekraczaj¹ce minuty) i pilne

wiadomoœci w formie sygna³ów mowy i da-

nych, utajnione lub nie; grupowa praca abo-

nentów a prac¹ grupy kieruje dyspozytor;

³¹cznoœæ wewn¹trz grupy i miêdzy grupami,

aby warto by³o pokrótce przypomnieæ zasa-

dê ich budowy.

Schemat struktury sieci trankingowej, tak¿e

systemu TETRA, jest pokazany na rys. 1.

G³ównym elementem struktury jest centrum

sterowania, którym w praktyce jest szybki

komputer o du¿ej mocy obliczeniowej. Kom-

puter przydziela kana³y zg³aszaj¹cym siê

u¿ytkownikom na zasadzie:

q

wszyscy wykorzystuj¹ wszystkie kana-

³y w systemie,

q

kana³y zwalniane s¹ natychmiast przy-

dzielane nastêpnemu u¿ytkownikowi,

q

w razie zajêtoœci wszystkich kana³ów

zg³oszenia s¹ ustawiane w kolejkê i realizo-

wane w miarê zwalniania siê kana³ów,

q

centrum steruje interfejsem do analo-

gowej lub pakietowej sieci publicznej.

Funkcje centrali pe³ni automatyczna stacja

retransmisyjna œredniej mocy (do 50 W)

z wysoko umieszczonym systemem anteno-

wym, bo im wiêkszy zasiêg, tym mo¿e byæ

wiêcej u¿ytkowników i tym szersze s¹ mo¿-

liwoœci wspó³pracy z innymi sieciami. Real-

na maksymalna œrednica komórki nie prze-

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 3/2003

Rys. 1. Sieæ

trankingowa

z podzia³em

na grupy

abonentów

Rys. 2. Wielokrotne wykorzystanie kana³u radiowego

Cztery kana³y u¿ytkownika

w jednym kanale 25 KHz

Cztery kana³y u¿ytkownika

w jednym kanale 25 KHz

Dyspozytor

Grupa A

Grupa B

Grupa C

27

a jeœli wewn¹trz grupy, to musi byæ mo¿liwa

nawet poza zasiêgiem sieci.

System TETRA ma wiele istotnych zalet.

S¹ to m.in.

q

efektywne wykorzystanie kana³ów ra-

diowych _ w jednym kanale o szerokoœci

25 kHz mieszcz¹ siê 4 kana³y komunikacyj-

ne (rys. 2),

q

liczne funkcje u¿yteczne dla s³u¿b dzia-

³aj¹cych w stanach zagro¿enia (policja, stra¿,

pogotowia, s³u¿by celne, przedsiêbiorstwa

du¿e, przedsiêbiorstwa transportowe itp.) _

po³¹czenia grupowe, alarmowe, w trybie

bezpoœrednim terminal-terminal (DMO, Direct

Mode Operation), mo¿liwoœæ ustalania ró¿-

nych priorytetów dla po³¹czeñ, odpornoœæ na

zak³ócenia i stabilnoœæ dzia³ania, szybkie

zestawianie po³¹czeñ,

q

zaawansowane us³ugi transmisji danych

z mo¿liwoœci¹ równoczesnego przesy³ania

g³osu i danych,

q

bezpieczeñstwo _ mo¿liwoœæ kodowania

mowy, danych i sygnalizacji w torze radio-

wym, identyfikacja u¿ytkownika,

q

oszczêdnoœæ _ brak uzale¿nienia od jed-

nego producenta, zakup terminali na konku-

rencyjnym rynku,

q

szerokie mo¿liwoœci wspó³pracy z inny-

mi systemami ³¹cznoœci (rys. 3).

Podobnie jak w GSM, sygna³ TDMA (Time

Division Multiple Access, wielodostêpu

z podzia³em czasowym) jest nadawany

w formie ramek. W systemie TETRA ka¿da

ramka o d³ugoœci 56,67 ms zawiera 4 szcze-

liny czasowe (slots) o d³ugoœci 14,167 ms

ka¿da i zawieraj¹ce po 510 bitów modulacji.

Stosowane s¹ te¿ pó³szczeliny (subslots)

po 255 bitów modulacji. Osiemnaœcie ramek

tworzy wieloramkê (multiframe) o d³ugoœci

1,02 s ka¿da, 60 wieloramek tworzy hiper-

ramkê (hyperframe) o d³ugoœci 61,2 s okre-

œlaj¹c¹ czas nadawania podczas jednego

dostêpu do sieci (rys. 4). Dziêki wprowadze-

niu sta³ej kompresji (sygna³y, które mieœci-

³yby siê w 18 ramkach s¹ nadawane w 17

ramkach, pozostaje wiêc jedna wolna) zna-

laz³o siê miejsce na sygnalizacjê.

Parametry techniczne systemu TETRAi nie-

których jego elementów podano w tablicy.

Warto zauwa¿yæ rozdzia³ pasma bezpie-

czeñstwa publicznego i pasm komercyj-

nych, choæ jest mo¿liwoœæ tworzenia okre-

œlonych interfejsów wewnêtrznych (si³y bez-

pieczeñstwa musz¹ mieæ np. mo¿liwoœæ

œci¹gniêcia stra¿y po¿arnej czy pogotowia)

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 3/2003

Parametry techniczne systemu TETRA

Zakresy czêstotliwoœci
_ bezpieczeñstwo publiczne

380

÷

400 MHz

1)

_ zastosowania komercyjne

410

÷

420 i 420

÷

430 MHz

450

÷

460 i 460

÷

470 MHz

870

÷

888 i 915

÷

933 MHz

Szerokoœæ kana³u i

25 kHz

zwielokrotnienie czasowe

TDMA, 4 kana³y g³osowe i jeden kana³ danych
Modulacja

π

/4 DQPSK

2)

SzybkoϾ transmisji mowy

36 kbit/s

SzybkoϾ transmisji danych
zabezpieczonych

19,2 kbit/s

Odstêp dupleksowy

10 MHz (45 MHz w pasmie 900 MHz)

Czas zestawiania po³¹czenia

<300 ms

Czas przeniesienia po³¹czenia

<1 ms

Moc terminala

1, 3 lub 10 W

Maksymalna prêdkoœæ samochodu
dla zrozumia³ej ³¹cznoœci

200 km/h

Czu³oœæ odbiornika stacji ruchomej 112 dBm statyczna, 103 dBm dynamiczna

stacji bazowej 115 dBm statyczna, 106 dBm dynamiczna

1)

_ W tym 5 MHz tylko dla policji

2)

_

π

/4 Differential Quaternary Phase Shift Keying, ró¿nicowe poczwórne kluczowanie

fazy z przesuwem

π

/4

Rys. 3. Mo¿liwoœci wspó³pracy systemu TETRA z innymi systemami ³¹cznoœci.

PDO _ publiczna sieæ cyfrowa,

LAN/WAN _ sieci lokalne i rozleg³e, PSTN _ publiczna sieæ telefoniczna,

PABX _ prywatna centrala telefoniczna, PEI _ prywatne przy³¹cze informacyjne

Rys. 4. Struktura sygna³u w systemie TETRA

1 bit modulacji = 27,78

µ

s

1 pó³szczelina = 255 bitów (~7,08 ms)

1 szczelina czasowa = 510 bitów (~ 14,167 ms)

1 ramka TDMA = 4 szczeliny czasowe = 56,67 ms)

1 hiperramka = 60 wieloramek (=61,2 s)

1 wieloramka = 18 ramek TDMA (= 1,02 s)

Ramka sterowania

1 2 3 4

1

255

1 2 3 4 509 510

1 2 3 4

1 2 3 4 5

17 18

1 2 3 4

2

255

1 2 3 4 5

60

Rys. 5. Pocz¹tkowy etap budowy systemu SWD

WOJ.

POMORSKIE

WOJ.

WARMIÑSKO

MAZURSKIE

WOJ.

PODLASKIE

WOJ.

LUBELSKIE

WOJ.

POD-

KARPACKIE

WOJ.

OPOLSKIE

WOJ.

DOLNOŒL¥SKIE

WOJ.

WIELKOPOLSKIE

WOJ.

KUJAWSKO

POMORSKIE

WOJ.

LUBUSKIE

WOJ.

ŒL¥SKIE

WOJ.

ŒWIÊTOKRZY-

SKIE

SDRAM i _ ciekawostka _ podgrzewany

dysk 6 GB umo¿liwiaj¹cy prowadzenie dzia-

³añ w niskich temperaturach. Terminal umo¿-

liwia do³¹czenie ró¿nych urz¹dzeñ peryfe-

ryjnych jak drukarka, czytnik kodu paskowe-

go, czytnik kart magnetycznych czy odbior-

nik GPS, a tak¿e ma gniazda dla kart pamiê-

ciowych PCIMCIA typu II i III. Funkcje termi-

nala obs³uguje oprogramowanie Premier

MDC firmy SCA.

Radiotelefony przewoŸne i przenoœne

firmy Nokia s¹ pokazane na rys. 8.

lub zewnêtrznych (wspó³praca miêdzynaro-

dowa). Powstaj¹ wtedy bardzo szerokie

mo¿liwoœci koordynacji dzia³añ.

Œwiatowych producentów terminali, czyli tej

czêœci, która najbardziej interesuje u¿yt-

kownika, jest kilku (Nokia, Marconi, Motoro-

la, Simoco...). W Polsce najczêœciej spoty-

kane s¹ instalacje i terminale firm Motorola

i Nokia. Przyk³adem mo¿e byæ System

Wspomagania Dowodzenia (SWD) dla pol-

skiej policji (rys. 5), budowany przez firmê

Motorola w kolejnych województwach z my-

œl¹ o stworzeniu systemu ogólnopolskiego.

Poniewa¿ sterowniki systemów SWD maj¹

du¿¹ nadmiarow¹ pojemnoœæ, umo¿liwiaj¹

do³¹czanie kolejnych stacji bazowych i roz-

budowê terytorialn¹ systemów miejskich

do systemów wojewódzkich, do³¹czanie ko-

lejnych u¿ytkowników i tworzenie wirtual-

nych sieci w³asnych a¿ do osi¹gniêcia pe³-

nego systemu ogólnokrajowego. Dla orien-

tacji, na rys. 6 przedstawiono strukturê sy-

stemu SWD, a œciœlej _ zintegrowane w nim

modu³y funkcjonalne, na rys. 7 przedsta-

wiono terminal przewoŸny MW-520 instalo-

wany w radiowozach, na pierwszy rzut oka

przypominaj¹cy laptopa. Terminal jest wypo-

sa¿ony w system operacyjny Windows 2000

z procesorem Pentium 333 MHz i 64 MB

28

r

TELEKOMU

NIKCJA

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 1/2003

Rys. 6. Struktura systemu SWD

Rys. 7. Terminal przewoŸny MW-520 (Motorola)

O tym, co mo¿e system i terminal syste-

mowy (czyli radiotelefon) _ napiszemy wkrót-

ce w nastêpnym artykule.

n

Leon Kossobudzki

L I T E R A T U R A

[1]. L. Kossobudzki: Tranking _ nowoczesna ³¹cznoœæ

profesjonalna. ReAV nr 3/1999

[2]. Materia³y firmowe Motorola, Nokia, Marconi

Rys. 8. Radiotelefony systemu TETRA (Nokia)