Исследование особенностей построения и эксплуатации транкинговых сетей стандарта TETRA для транспорта и общественной безопасности

Стандарт цифровой транкинговой связи TETRA разработан Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunication Standard Institute) как единый общеевропейский цифровой стандарт, поэтому до апреля 1997 г. аббревиатура TETRA означала Трансъевропейское транкинговое радио (TransEuropean Trunked Radio). В настоящее время в связи с расширением применения систем стандарта Tetra в мире аббревиатура расшифровывается как Наземное транкинговое радио (Terrestrial Trunked Radio).

Разработка стандарта была начата в 1994 годупервые версии спецификаций стандарта TETRA были представлены в 1996 г.

Стандарт TETRA состоит из двух частей: TETRA V+D (TETRA Voice + Data) — стандарта на интегрированную систему передачи речи и данных и TETRA PDO (TETRA Packet Data Optimized) — стандарта, описывающего вариант транкинговой системы, ориентированный только на передачу данных.

Стандарт TETRA, разработанный на основе технических решений и рекомендаций стандарта GSM, является открытым, т. е. предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо.

В табл. 1 приведены данные по европейским проектам развертывания сетей на основе стандарта TETRA. Фирмы-производители оборудования приведены в табл. 2.

По прогнозу фирмы MOTOROLA к 2005 г. в мире будет произведено 980 000 абонентских устройств стандарта TETRA. Мировой рынок TETRA оценивается компанией Nokia в 8−13 млн. пользователей к 2010 году, из них 3−6 млн. — сектор общественной безопасности, а 8 -10 млн. — гражданские абоненты.

В 2001 г. абоненты TETRA распределились примерно следующим образом:

45% - общественная безопасность,.

18% - транспорт,.

Таблица 1.

Страна Наименование проекта Статус сети Основные потребители Оператор, участники проекта Зона охвата Предполагаемое количество абонентов.

Великобритания Сеть полиции о. Нью-Джерси Государственная сеть регионального масштаба Полиция, пожарные, аварийно-спасательные службы МВД, службы безопасности, Департамент электроники, MOTOROLA 85% территории острова 1500.

Великобритания PSRCP Государственная сеть национального масштаба Полиция, пожарные аварийно-спасательные службы Консорциум QUADRANT 96% территории В еликобритании.

Великобритания Лондонский метрополитен Ведомственная сеть технологической связи Службы метрополитена и аварийные службы CONNECT COMMUNICATIONS Станции метрополитена.

Великобритания Сеть компании DOLPHIN Коммерческая сеть национального масштаба Коммерческие пользователи DOLPHIN С 08.99г. охватывается 80% территории страны с 08.99г. 49% населения.

Финляндия VIRVE Государственная сеть национального масштаба Армия, пограничная служба, полиция, железные дороги, муниципальные службы TELECOM FINLAND Территория страны 60 000.

Финляндия HELEN NET Корпоративная сеть энергетической компании Сотрудники компании Телекоммуникационное подразделение компании Район Хельсинки.

Норвегия ElTeleOst Корпоративная сеть энергетической компании Сотрудники компании, возможно, муниципальной полиции OsloEnergiTele Район Осло os.

Страна Наименование проекта Статус сети Основные потребители Оператор, участники проекта Зона охвата Предполагаемое количество абонентов.

Швеция Project Gotland Государственная сеть национального масштаба Армия, полиция, органы госбезопасности, аварийно-спасательные службы Tetra Mobile Территория страны 150 000.

Нидерланды С2000 Государственная сеть национального масштаба Службы госбезопасности, скорая медицинская помощь, пожарные, аварийно-спасательные службы ITO (Телекоммуникационное агентство МВД Нидерландов) Территория страны 40 000.

Германия Сеть МВД Государственная сеть национального масштаба Полиция, пожарные TETRACON Район Берлина 14 000.

Бельгия ASTRID Государственная сеть национального масштаба Жандармерия, полиция, пожарные, органы государственной безопасности, таможня, аварийно-спасательные службы ASTRID (61% - у государства) Территория страны 40 000.

Россия СПб Метрополитен Ведомственная сеть технологической связи Службы метрополитена, аварийные службы, пассажиры НИИ Точной механики (СПб) Станции метрополитена.

Таблица 2.

Производитель Инфраструктура Абонентские станции Диспетчерские пульты Тестовое оборудование.

Cleartone — + - +.

DeTeWe — + +.

ETELM + - ;

GEC-Marconi Communications + + +.

ICOM — + ;

Kenwood — + ;

Marconi Instruments — - + +.

Maxon — + ;

Motorola + + +.

Nokia + + +.

OTE + + +.

Rhode & Schwarz + - + +.

Simoco/Frequntis + + +.

Tait + + +.

Teltronic — + ;

Uniden America + + ;

16% - прикладные применения,.

6% - промышленность,.

6% - сервис,.

8% - прочие применения.

В начале 2003 года проекты строительства систем стандарта TETRA реализовывались в 46 странах в объеме более 170 контрактов.

Первый звонок TETRA в России был произведен 11.10.2000 года в Санкт-Петербурге в рамках проекта «Демосистема TETRA» [1]- в настоящее время в стране действуют две опытные зоны:

• в интересах Минобороны в Москве, построенная в 2001;2002 годах,.

• для МПС в Уральском регионе (участок Северка — Камышлов железной дороги), завершенный в 2002 г.

Предполагается ввести опытную зону для РАОЕЭС.

В Самаре фирмами «Комтех» и «Компас+Радио» проведены испытания базовой станции SIMOCO с целью определения зоны покрытия [2].

Приказом Министра РФ по связи и информатизации № 62 от 06.06.02 создана рабочая группа по написанию системного проекта «Федеральная сеть подвижной радиосвязи стандарта TETRA» (он же — проект «Тетрарус»), в которую вошли представители Минсвязи, Минобороны, МПС, ФСБ, МВД, РАОЕЭС и других потенциальных заказчиков.

Большая часть прогнозируемых абонентов систем стандарта TETRA обеспечивается (и, по всей видимости, будет обеспечиваться в перспективе) службами общественной безопасности и транспорта. По этой причине исследования, проведенные в данной работе, в основном были направлены на решение вопросов, связанных с особенностями применения стандарта TETRA службами общественной безопасности и на транспорте. Ряд полученных результатов представляет интерес и для других областей применения систем TETRA.

Заключение

.

На основании проведенных в работе исследований могут быть сделаны следующие выводы:

1. Наиболее перспективными европейскими системами транкинговой связи являются системы стандарта TETRA. Вобрав в себя лучшие технические решения цифрового стандарта сотовой связи GSM, системы стандарта TETRA обладают характерными чертами транкинговых систем, такими как коллективный вызов, дополнительные средства защиты, возможности создания мультимедийных услуг и др.

Эти преимущества стандарта обеспечили его широкое распространение более чем в 40 странах для создания систем как для корпоративных пользователей, так и для коммерческого применения. В настоящее время стандарт TETRA получает распространение в России. Создана рабочая межведомственная группа по разработке российской версии — системы Тетрарус, уже действует ряд опытных зон систем стандарта TETRA.

2. Системы на базе стандарта TETRA применяются (и продолжается их дальнейшее развертывание) для обеспечения надежной связи вдоль транспортных магистралей. В работе была показана возможность использования достаточно простой модели Окамура — Хата для определения зоны покрытия одной зоны и уровня соканальных помех. Полученные выражения и зависимости позволяют легко определить с достаточной для первоначального проектирования сети связи точностью размеры зоны покрытия базовой станции, уровень соканальных помех с учетом возможности расположения абонентов внутри здания или автомобиля.

3. Полученные инженерные выражения позволяют определить емкость системы (т.е. число обслуживаемых абонентов) в зависимости от числа используемых каналов связи. С целью определения эффективности работы системы связи вводятся показатели эффективности использования спектра. Вычисление этих показателей позволяет оптимизировать построение системы связи в целом.

4. Потребность в увеличении емкости систем стандарта TETRA при ограниченном числе частотных каналов потребовало рассмотрения путей ее увеличения и, в частности, возможности использования сигналов с двойной ортогональной поляризацией (вертикальной и горизонтальной). Было установлено, что кросс-поляризационная интерференция слабо влияет на работу системы из-за частотного разноса каналов, передаваемых в разных поляризациях. Полученные зависимости позволили выяснить, что величина ошибки значительно увеличивается с возрастанием мощности сигнала, распространяющегося по второму пути. Можно сделать вывод о приемлемости применения двойной поляризации для передачи как речевых сообщений, допускающих величину ошибки порядка 10″ 3, так и данных с ошибкой 10″ 6.

5. Проведенные исследования показали, что при внедрении передачи с двойной поляризацией защитную полосу достаточно выбрать шириной f? — (0.0,1)/Т, где Т — битовый период, т. е. до 10% от битовой частоты.

Результаты моделирования показали, что увеличение ширины защитной полосы более, чем на 10. 12% несколько уменьшает величину ошибки лишь при использовании фильтров с малой прямоугольностью АЧХ. Уменьшение первоначального частотного сдвига каналов по сравнению с битовой частотой В (fa < 0) выигрыша не дает.

6. Результаты проделанного анализа позволяют сделать вывод, что предел увеличения емкости систем составляет 50−60%. Это эквивалентно, например, добавлению 8−10 радиоканалов на 16-канальную базовую станцию.

7. Среди различных мультимедийных услуг одной из наиболее перспективных и востребованных в системах мобильной связи является передача видеоизображений. Однако, для его передачи с высоким качеством необходимо иметь более высокие скорости передачи данных, чем существующие в действующих системах. Поэтому было целесообразно установить связь между скоростью передачи данных и качеством передаваемого видеоизображения, а также определить основные факторы, влияющие на качество передаваемого видеоизображения.

8. В работе были получены соотношения, позволяющие связать скорости передачи данных с числом кадров видеоизображения, передаваемых в секунду. Установлено влияние тракта обработки сигнала и радиоканала на качество передаваемого видеокадра. Показано, что даже при существующих скоростях передачи данных в стандарте TETRA возможна передача малокадрового изображения по каналам мобильной связи.