Ликбез 16. Основные стандарты профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР).

TETRA

Транкинговая связь относится к системам профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР) и стандартизирована как TETRA (Global Terrestrial Trunked Radio) Европейским Институтом стандартов телекоммуникация ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для замены морально устаревшего стандарта MPT 1327. Первая версия стандарта была опубликована в 1995 году.

В отличие от стандартов сотовой связи общего пользования, TETRA позволяет осуществлять связь типа «точка-многоточка» наряду с обычной связью «точка-точка».

Во всем мире стандарт TETRA является преобладающим (кроме США, где используются собственные стандарты ПМР, например, АРСО 25). TETRA обладает хорошей эффективностью использования спектра и характеристиками, необходимыми для профессиональной радиосвязи в критических ситуациях (critical communication), такими как низкое время установки вызова, широкий набор функций во время вызова, пакет услуг для использования на низкой скорости соединения, и услуги для передачи небольших пакетов данных, использование данных от систем спутникового позиционирования. Терминалы TETRA могут обеспечивать связь как через базовую станцию (или несколько станций), так и непосредственно друг с другом (direct mode).

Основными тенденциями развития TETRA являются:

Интеграция с технологией 4G (LTE);
Взаимодействие между различными технологиями TETRA и системами вендоров.

Ключевыми вендорами на рынке TETRA являются следующие компании:

Airbus Group
JVCKENWOOD
Motorola Solutions
Sepura

Кроме того, на рынке TETRA присутствуют другие вендоры:

Cartel Communication Systems
Codan Radio Communications
EXACOM
Harris
Hytera Communications
Simoco
SITA
Tait Communications
Thales

Системная архитектура TETRA показана на рисунке ниже:

Рисунок 1. Архитектура TETRA (Источник: http://www.slideshare.net/mahinthjoe/lecture-10-1580901).

Tetrapol

Система Tetrapol основана на множественном доступе с частотным разделением FDMA (Frequency Division Multiple Access), т.е для каждого сеанса связи выделяется отдельный частотный радиоканал.

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. Использование FDMA более эффективно в условиях сложного рельефа местности, поскольку метод частотного доступа устойчивее к интерференции и задержкам при прохождении сигналов.

Tetrapol ориентирован на использование службами общественной безопасности, что не могло не сказаться на решении вопросов надежности и защищенности связи. Технологию Tetrapol разработала французская компания Matra Communications в конце 90-х годов. Первыми пользователями систем стали службы охраны правопорядка и армия.

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[1].

DMR

DMR – открытый стандарт (ETSI TS 102 361), разработанный рабочей группой ведущих специалистов компаний-производителей радиокоммуникационного оборудования. Разработка стандарта была обусловлена потребностями рынка в радиокоммуникационном оборудовании, предоставляющем новые возможности связи через применение цифровых технологий[2].

Работа над DMR в ETSI началась в 2003 году и заменила работу над стандартом цифрового информационным обменом передачи сигналов (DIIS), которая была остановлена в 2003/2004 годах и далее не продолжалась. DMR предназначен для цифровой замены обычной аналоговой радиосвязи PMR, систем с автономными ретрансляторами и транкинговых систем радиосвязи стандарта MPT 1327. Стандарт DMR был впервые опубликован в 2005 году и с тех пор имел много обновлений. Оборудование DMR доступно на рынке с 2007 года[3]. Сравнение стандартов TETRA и DMR показано на рисунке ниже.

Рисунок 2. Сравнение стандартов Tetra и DMR (источник: http://radiospektr.com)

APCO P25

APCO P25 (Project 25) – американский стандарт, разработанных совместными усилиями ассоциаций средств связи и общественной безопасности США. P25 – система с открытой архитектурой, предназначенная для государственных, правительственных и прочих организаций в оперативной связи для целей обеспечения безопасности. Терминал Р25 может работать как только в аналоговом режиме, так и в совмещённом аналоговом или цифровом режиме.

Тенденции развития рынка TETRA

Отраслевые эксперты оценивают среднегодовой темп роста рынка систем TETRA CAGR 17,47% в период с 2017 по 2021 годы[4].

В настоящее время развиваются системы PMR over LTE, то есть, использование публичных сетей 4G (LTE) для эмуляции услуг транкинга. В некоторых реализациях таких сетей имеется возможность оперативного развертывания сети LTE в случае чрезвычайных ситуаций при помощи мобильного и носимого оборудования для базовых станций.

В будущем на горизонте 2025 года прогнозируется, что с развертыванием сетей нового поколения VoLTE и 5G, услуги транкинга, в т.ч. и в чрезвычайных ситуациях будут оказываться на основе общей сетевой инфраструктуры.

Однако, в существующем стандарте 4G (LTE) отсутствуют многие службы ПМР, требуемые экстренными службами, такие как:

Push-to-talk
Подавление фоновых шумов
Шифрование на уровне радиоинтерфейса
Расстановка приоритетов вызовов
Вызовы с терминала на терминал

Тем не менее, согласно прогнозам экспертов[5], замещение TETRA и других ПМР-систем LTE-системами произойдет в ближайшие годы. Однако, услуг «голос поверх LTE» (VoLTE) для коммуникаций экстренных служб для таких абонентов ожидается не раньше 2020 г.

До этого времени технологии TETRA и LTE будут сосуществовать. Об этом свидетельствуют достаточно многочисленные решения по интеграции этих технологий. Однако, многие вопросы ещё требуют решения, в т.ч. выделение частотного спектра, инвестиции в ведомственные сети LTE, обеспечение приоритета качества услуг для специальных служб, совместимость с существующими стандартами ПМР, такими как Р25 и TETRA.

Рисунок 3. Тенденции развития сетей ПМР (источник Telecoms & Media).

Система ПМР eLTE компании Huawei

Некоторое время назад, компания Huawei, ранее не присутствовавшая на рынке систем ПМР, предложила собственный стандарт для PMR over LTE под названием eLTE (Enterprise LTE), с учетом того, что стандартизация LTE для профессиональной радиосвязи до сих пор не завершена. Наиболее крупным реализованным проектом eLTE является сеть на 236 сайтов в г. Нанкин, развёрнутая ко вторым юношеским Олимпийским играм в 2014 году в Китае[6].

По информации компании[7], технология eLTE обеспечивает возможность беспроводной широкополосной передачи данных с пиковой скоростью 100 Мбит/с из сети и 50 Мбит/с в сеть. Система рассчитана для применения в вертикальных отраслях, таких как госорганы, транспорт, электроэнергетика, добыча и переработка полезных ископаемых, крупные предприятия и т. д. Кроме того, возможно применение eLTE в индустриальном Интернете вещей (IIoT).

Основные услуги, кроме голосовой связи, предоставляемые eLTE: видеонаблюдение, широкополосная передача данных, видеоконференцсвязь, геоинформационные системы, мобильные системы для экстренной связи в чрезвычайных ситуациях, широкополосный транкинг с возможностью видеосвязи.

В диапазоне 400 МГц eLTE обеспечивает дальность связи до 20 км на открытой местности. В проекте для нефтедобывающих платформ норвежской нефтяной компании Tampnet в Северном море была обеспечена дальность связи до 40 км для голоса и передачи данных на скорости 1 Мбит/с.

Рисунок 4. Применение ПМР eLTE в нефтедобывающей компании Tampnet (источник: Huawei, Tampnet).

Для оперативного развертывания сети eLTE в местах проведения массовых мероприятий, в случаях стихийных бедствий и других экстренных ситуациях создана высокомобильная версия eLTE Rapid[8]. Ее можно оперативно развернуть в течение нескольких часов или даже минут, а базовый комплект оборудования можно перевезти на легковом автомобиле, или перенести в нескольких рюкзаках.