Режим прямой передачи
Базовый вариант режима прямой передачи (Direct Mode, DMO) предоставляет возможность прямой связи «точка—точка» или «точка—много точек» между двумя или более TETRA DMО-терминалами без использования средств управления транкинговой сетевой инфраструктурой (TETRA Switching and Management Infrastructure, SwMI). При этом существуют разные типы реализации данного режима связи (рис. 5).
|
Рис.5 Использование режима DMO
|
Прибегнув к помощи DMО-ретрансляторов, зону связи DMO-терминалов можно значительно расширить. В стандарте TETRA DMО-ретранслятор определяется как регенеративный, т.е. способный самостоятельно декодировать и кодировать принимаемые речевые и управляющие сигналы. Таким образом, он способен улучшить общие эксплуатационные показатели канала связи. Стандарт указывает три типа DMO-ретрансляторов, различающихся числом используемых для вызова частот: одно- и двухчастотный (один вызов), а также работающий на двух частотах с двумя вызовами.
В режиме DMO предусматривается возможность связи между DMО- и транкинговыми терминалами. Проще всего подобное соединение реализуется с помощью так называемого терминала двойного наблюдения (Dual Watch, DW), который способен работать в одном из указанных режимов (но не одновременно в обоих!). Терминал DW функционирует в соответствии со следующими алгоритмами:
-
в режиме ожидания он периодически (по очереди) производит мониторинг выбранной частоты DMO-режима и канала управления в режиме транкинга;
-
при подключении к другому DMO-терминалу он осуществляет мониторинг канала управления в режиме транкинга, не прерывая работы в режиме DMO;
-
при подключении к транкинговой сети он периодически отслеживает выбранную для режима DMO частоту, оставаясь на связи в режиме транкинга.
TETRA предусматривает использование DMO-шлюза для двустороннего взаимодействия оборудования и абонентов, работающих в режимах DMO и транкинговом. Вызов, полученный из транкинговой системы, ретранслируется на мобильные терминалы, которые функционируют в режиме DMO, и наоборот.
Управляемый прямой режим
Одна из особенностей режима DMO состоит в том, что если канал свободен, терминал может приступить к передаче без дополнительных разрешений от системы. Этим DMO отличается от режима транкинга, в котором терминал начинает передачу сигнала только после получения от системы санкций на ее проведение. Правда, при некоторых обстоятельствах (например, в условиях помех) бывает необходимо ограничить географическую область функционирования DMO-терминала (причем не накладывая ограничений на свободу его перемещения). В таком случае используется управляемый прямой режим (Managed Direct Mode, MDMO), который обеспечивает дополнительный способ установления связи: DMO-терминалу запрещается осуществлять передачу в точно оговоренном географическом районе, пока он не получит системный сигнал на авторизацию данной операции.
Механизм режима MDMO основан на базовом принципе функционирования аппаратуры в составе системы TETRA: ей необходимо регулярно принимать сигналы авторизации (разрешения на передачу). Логика управления DMO-терминалами программируется в соответствии с требованиями к системе. Сигнал авторизации генерируется как оборудованием транкинговой инфраструктуры (в этом случае он передается через шлюзы и терминалы двойного наблюдения), так и специальным главным терминалом, который, согласно лицензионным условиям, должен работать, например, только в определенной зоне.
Службы DMO
Услуги, обеспечиваемые в режиме DMO, указаны во врезке.
Службы передачи речи могут использовать речевой кодек TETRA с шифрованием речи для двухточечной (индивидуальный вызов) и многоточечной (групповой вызов) связи. Режим передачи речи всегда является симплексным.
Передача данных как при индивидуальном, так и при групповом вызове может выполняться в незащищенном и закрытых (с разным уровнем защиты) режимах. В режиме транкинга пропускная способность абонентского канала определяется одним временным интервалом, т.е. составляет 7,2 кбит/с. В стандарте TETRA DMO указаны шесть типов услуг передачи защищенных данных, при реализации которых поддерживаются (с помощью метода FEP) два уровня защиты от ошибок передачи. Скорость транспортировки данных составляет 4,8 и 2,4 кбит/с (при степенях защиты 2/3 и 1/3 соответственно). Как речь, так и данные могут быть зашифрованы.
Услуга передачи коротких сообщений TETRA DMO (Short Data Service, SDS) подобна сервису SDS, предлагаемому транкинговым стандартом TETRA. При этом в режиме DMO поддерживается и двухточечная, и многоточечная связь, но в первом случае допускается (опция) передача уведомлений, а во втором уведомление не предусмотрено. Служба SDS может быть оптимизирована для обмена сообщениями, размер которых определяется пользователем, а также имеющими заранее заданный размер либо текст (например, если нужно проинформировать о возникновении аварийной ситуации). Такие сообщения не возбраняется отправлять или получать параллельно с ведущимся разговором или передачей данных. Услуги SDS можно использовать при автоматическом определении местонахождения подвижного средства (автомобиля), передаче статуса, выполнении процедур смены ключей по эфиру и т.д.
Специфические службы DMO
Эти службы дополняют описанные ранее услуги, добавляя к ним как бы новое качество, которое распознается системой при анализе управляющих сигналов. К таким службам относятся подключение к соединению в процессе сеанса связи, идентификация номера передающей стороны, оповещение об аварийной ситуации и передача ключей по эфиру.
Подключение к соединению в течение сеанса связи позволяет DMO-терминалу при «получении» активного канала подключиться к текущему сеансу связи (если пользователь является членом данной группы). Доступ к активному каналу может осуществляться в разных ситуациях, например при выборе частотного канала, включении терминала или переключении с одного DMO-канала на другой, при возвращении абонента в зону DMO-покрытия и переходе с режима транкинговой связи на DMO (с помощью терминала Dual Watch).
Услуга идентификации номера передающей стороны позволяет терминалам, принимающим вызов, определять номер мобильной станции, осуществляющей передачу в данный момент. Для этого терминал, инициирующий вызов, записывает в начало каждой транзакции вызова индивидуальный номер абонента (ITSI), благодаря чему принимающие терминалы могут отобразить на экране идентификатор данной станции. Однако пользователь способен скрыть точное значение своего исходящего идентификатора ITSI, т.е. не заносить его в каждую транзакцию (для определенных групп авторизованных пользователей такая функция очень важна).
Кроме того, в режиме DMO обеспечивается передача аварийного вызова. DMO-терминал, инициирующий аварийный вызов по каналу DMO, получает преимущество перед любым другим вызовом по этому каналу.
Служба смены ключей по эфиру (OTAR) поддерживается в режиме DMO с помощью специально назначенного терминала. Он может генерировать и распределять статические ключи шифрования (Static Cipher Key, SCK) по DMO-терминалам, используя собственный шифрованный ключ, который передается с соблюдением всех мер защиты из центра аутентификации.
Средства безопасности
Режим TETRA DMO предусматривает использование целого ряда механизмов, которые служат для защиты передаваемых по эфиру управляющих сигналов, речи и данных. В их число входят средства аутентификации, обеспечения конфиденциальности, управления ключами (включая передачу последних по эфиру) и блокировки/разблокировки терминалов. Кроме того, обеспечивается сквозное шифрование, при котором задействуется технология синхронного шифрования потока информации, что позволяет достичь высокого уровня защиты трафика пользователя.
Стандартные интерфейсы TETRA
Несколько внутренних системных интерфейсов определены в TETRA как стандартные. (В спецификациях на эти интерфейсы имеются тесты на интероперабельность, которые должны проводиться независимыми тестовыми лабораториями. Они призваны установить возможность использования в системе элементов от различных производителей.) К системным относятся общий радиоинтерфейс (Common Air Interface, CAI), межсистемный интерфейс (Inter System Interface, ISI), интерфейс периферийного оборудования (Peripheral Equipment Interface, PEI), интерфейс проводной связи (Line Station Interface, LSI) и главный интерфейс управления сетью (Central Network Management Interface, CNMI). Кроме того, в TETRA определены интерфейсы связи со стандартными телекоммуникационными сетями (рис. 6).
|
Рис.6 Стандартные интерфейсы TETRA-системы
|
Межсистемный интерфейс
ISI позволяет объединить отдельные сети TETRA. При построении большой сети, например региональной, можно связать между собой множество локальных сетей через их коммутирующие узлы. Такая сеть будет администрироваться с помощью общих системы контроля вызовов и подсистемы управления сетью. Аналогичным образом несколько региональных систем связи объединяются в национальную сеть.
Перечень услуг, предоставляемых через ISI, включает в себя индивидуальный и групповой вызовы, управление мобильными радиостанциями, службу коротких сообщений, все виды дополнительных услуг, а также защиту передаваемой информации. Этот интерфейс обеспечивает пользователю возможность перемещения из одной системы TETRA в другую; при этом все услуги, предоставляемые в «смежных» системах, оказываются доступными для него. Если переход в другую систему осуществляется во время сеанса связи, ISI реализует функцию восстановления вызова.
Конечно, «путешественник» должен регистрироваться в каждой посещаемой им системе TETRA. Однако интерфейс ISI имеет свойство дерегистрации «мигрирующего» пользователя. «Родная» сеть абонента получает уведомление о его переходе в другую систему, но благодаря функции группового прикрепления (Group Attachment) он может остаться членом своей рабочей группы и принимать относящиеся к ней вызовы. Служба аутентификации дает возможность каждой «новой» сети аутентифицировать этого абонента, а служба OTAR — назначать для него статические ключи шифрования (SCK).
Интерфейс ISI — очень полезный инструмент при развертывании средних и больших многоуровневых сетей TETRA. С его помощью можно строить сети, используя оборудование разных производителей. Он обеспечивает, как минимум, совместную работу различных сетей TETRA, позволяя предоставлять услуги и передавать вызовы их абонентам. Но что еще важнее, ISI гарантирует полное взаимодействие «обособленных» сетей TETRA, функционирующих в одном и том же диапазоне частот.
Интерфейс периферийного оборудования
При создании стандартов TETRA одной из главных целей была разработка интерфейса, который вполне соответствовал бы принципам и техническим решениям, используемым в области информационных технологий, однако требовал бы минимального (и по объему, и по функциям) ПО, встраиваемого в терминальное оборудование передачи данных. Интерфейс периферийного оборудования (PEI) позволяет подключать разные типы устройств, применяемых для передачи данных (например, переносные ПК), к мобильным станциям через стандартный порт и дает таким станциям (как носимым, так и установленным на подвижных средствах) доступ к широкому кругу компьютерных приложений. Все функции передачи данных в режиме TETRA V+D может выполнять оборудование, подсоединенное к мобильному терминалу через PEI. Этот интерфейс служит также для настройки и управления речевыми вызовами при совместной передаче речи и данных, но не он обеспечивает саму речевую связь.
Спецификации PEI определяют набор параметров и информации, которая доступна абоненту, работающему на подключенном к мобильной станции ПК. В них определены следующие категории услуг.
1. Применение команд AT, которые позволяют получить доступ к услугам передачи данных по коммутируемым каналам, к службам коротких сообщений и информации, хранящейся в памяти мобильной радиостанции.
2. Пакетная передача данных по протоколу двухточечной связи PPP.
3. Дистанционное управление по радиоканалу на основе сетевого протокола TETRA тип 1 (TNP1) — управление вызовами, доступом к функциям мобильного управления вызовами, доступом к функциям такого управления с терминального оборудования, например с ПК, и использованием службы коротких сообщений.
Интерфейс проводной связи
Основой работы интерфейса LSI является «отображение» функций общего радиоинтерфейса (CAI) на функции, используемые при передаче информации по проводным каналам связи. При этом каждый канал TETRA представляется в нем как отдельный поток данных со скоростью 8 кбит/с. Основное отличие LSI от интерфейса мобильной станции состоит в том, что пользователь, подключенный через LSI, всегда имеет доступ к инфраструктуре коммутации и управления системы (SwMI), в то время как обычному абоненту приходиться устанавливать доступ каждый раз.
Поскольку LSI способен одновременно поддерживать несколько речевых каналов, каждый из которых требует наличия своего кодека, то на работающей через него станции необходимо иметь целый банк кодеков TETRA. Благодаря этому интерфейсу можно получить почти все услуги, предоставляемые в режиме TETRA V+D, в том числе сервис ограниченного доступа к функциям управления системой TETRA. Физический уровень LSI базируется на каналах с пропускной способностью 64 кбит/с (выделенные каналы связи или B-каналы сети ISDN с базовой или максимальной скоростью передачи); соединение осуществляется напрямую либо через промежуточную (например, ISDN) сеть.
Главный интерфейс управления
Для управления внешней сетью двух или более самостоятельных сетей TETRA, связанных интерфейсом ISI, и координации работы ее пользователей был создан интерфейс CNMI (или CNM). Он предназначен лишь для инициализации функций высокого уровня, исполняемых на уровне ядра TETRA-системы. CNM снабжен собственными службами авторизации и аутентификации; дополнительно он может использовать функции шифрования. Его главные задачи — обеспечение централизованного мониторинга более чем одной системы TETRA и поддержка основного набора (ограниченного по сравнению с общим для TETRA) функций управления глобальным роумингом абонентов.
CNM выполняет немало функций управления и координации работы оборудования (хотя и несколько меньше, чем обеспечивают обычные средства управления локальной сетью TETRA). Например, данные, предназначенные для управления производительностью, передаются из локальной сети в CNM в специальном стандартном формате, который необходим для их последующего анализа. Система реагирует на возникшую неисправность только после генерации сигнала предупреждения, что происходит лишь в случае серьезных отказов оборудования или системы безопасности.
Однако следует отметить: управление работой абонента сводится к выдаче разрешения на регистрацию в сети и к ведению истории его деятельности, а к функциям управления расчетами относятся управление центральной биллинговой системой и вычисление платы за глобальный роуминг. Управление безопасностью в CNM включает в себя процедуры, регулирующие как доступ, так и защиту информации.
Подключение к сетям общего пользования
В TETRA определены стандарты трех шлюзов, обеспечивающих подключение к телефонным сетям общего пользования (ТфОП), сетям ISDN и передачи данных (СПД).
Шлюз к ТфОП позволяет абоненту TETRA устанавливать соединение с любым номером ТфОП, и наоборот, но это возможно только при речевой связи (как полудуплексной, так и дуплексной). Передача данных по модему в коммутируемую сеть (аналоговую ТфОП) не входит в стандарт TETRA. Шлюз и сеть TETRA «воспринимаются» сетью ТфОП как ее абоненты. Для реализации входящего звонка из ТФОП необходимо активизировать двухступенчатую процедуру набора номера, которая обеспечивает тональный набор с разделением частот (в телефонном аппарате это функция DTMF). Шлюз выполняет кодирование/декодирование речи в соответствии со стандартом TETRA, подавление эха, преобразование номеров, а также обеспечивает хорошее качество звука.
Шлюз к сети ISDN позволяет ее абонентам устанавливать связь с пользователями системы TETRA, и наоборот. При входящих звонках шлюз преобразует управляющую информацию (сигнализацию) ISDN в формат, совместимый с процедурами управления вызовом системы TETRA. При исходящих звонках сигнализация TETRA конвертируется в формат, необходимый для процедур управления вызовом ISDN (DSS1).
В случае входящих звонков адресация вызываемого абонента TETRA может реализовываться с помощью дополнительной функции прямого набора номера (Direct Dial In, DDI), субадресации в рамках ISDN-сети или за счет двухступенчатого набора. Функция DDI позволяет внешнему абоненту ISDN звонить непосредственно по номеру пользователя в системе TETRA.
Спецификация шлюза ISDN определяет предоставление речевых услуг: в режиме открытого канала — для двухточечных соединений, а в режиме коммутации цепей — для многоточечных. При этом поддерживаются как максимальная, так и базовая скорость передачи ISDN. Для каждого вызова шлюз выполняет перекодировку речевого сигнала со скоростью передачи 7,2 кбит/с (стандарт TETRA) в речевой сигнал, обработанный методом импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation, PCM), со скоростью передачи 64 кбит/с. В случае полудуплексного вызова возможны два варианта работы: использование запроса сети ISDN на передачу или ее прекращение, а также применение процедур обнаружения речевого сигнала.
Шлюз к СПД — это обычный шлюз, реализующий протокол X.25. Он обеспечивает услуги пакетной передачи для абонентов TETRA, в том числе доступ к службам и базам данных. Внешней СПД сеть TETRA «представляется» узлом СПД либо устройством ввода данных (терминалом). В первом случае связь осуществляется по протоколу X.75. Одна из важных функций шлюза к СПД — преобразование внутренних адресов TETRA в стандартные адреса, применяемые в сетях X.25.
Итоги второго TETRA-форума
В беспроводных системах связи все больше используются такие новые приложения, как широкополосный доступ в Internet и электронная коммерция. Не за горами массовое внедрение услуг 3-го поколения, которое будет стимулироваться выдачей лицензий UMTS.
Цифровая технология мобильной связи на базе стандарта TETRA уникальна по своей сути. Она обеспечивает как набор сервисов и функций, отсутствующих в других мобильных сетях, так и большую часть услуг, которые характерны для сетей прочих типов. Это, в частности, быстрое установление вызова, возможность групповых и широковещательных вызовов, поддержка диспетчерских функций, пакетной передачи данных и режима прямой передачи.
Системы TETRA предоставляют и такие возможности, которые ставят их в особое положение по сравнению с другими мобильными сетями 2-го и даже 3-го поколений. Их стоит перечислить: безопасность связи, эффективное использование частотного диапазона, масштабируемость сети, приоритетное обслуживание, предоставление нескольких сервисов одновременно, наличие среды для разработки приложений и, безусловно, поддержка приложений, предназначенных для управления сетями.
Стандарт TETRA постоянно совершенствуется, и к уже имеющимся мощным функциям добавляются новые. Так, в целях конвергенции этой технологии с технологиями 3-го поколения проводятся работы, нацеленные на повышение уровня взаимодействия систем TETRA с иными сетями. Кроме того, намечается увеличить размер зоны покрытия систем TETRA до 120 км, что станет весьма существенным преимуществом для средств связи, работающих с летательными аппаратами, а также для сетей в сельской местности.
Сообщество TETRA сотрудничает с промышленными группами, развивающими системы связи 3-го поколения; совместными усилиями создается универсальная SIM-плата для подобных систем и TETRA. Уже решено, что в терминалы и сетевое оборудование TETRA следующего поколения будут встроены протоколы Bluetooth и Wireless Application Protocol (WAP), что позволит потребителям в любой момент прибегать к услугам беспроводной передачи данных. Сервисы пакетной передачи данных TETRA полностью совместимы с ПО промежуточного слоя протокола WAP, разработанного для мобильных приложений Internet/intranet. При этом система TETRA может поддерживать стек протоколов WAP, обеспечивая передачу данных в рамках собственных служб коротких сообщений и IP-протокола. А значит, почти создана общая среда беспроводных приложений для мобильных терминалов и других устройств. Кроме того, TETRA-система интегрирована с доменами 3-го поколения, благодаря чему она получает механизм предоставления специализированного доступа к приложениям и услугам 3-го поколения.
ОБ АВТОРЕ
Ранко Пинтер ([email protected]) — менеджер по стратегическим направлениям развития компании Simoco, ее официальный представитель в TETRA MoU. Участвует в разработке стандарта TETRA с 1993 г. Руководитель Рабочей группы 1 ETSI, занимающейся спецификациями служб TETRA, член редакционной коллегии ассоциации TETRA MoU.
Услуги, обеспечиваемые режимом DMO
-
Передача речи в стандарте TETRA (индивидуальный и групповой вызов)
-
Передача данных: по незащищенной линии связи (7,2 кбит/с), по линии связи с низким уровнем защиты (может использоваться одна из трех схем перемежения; 4,8 кбит/с), по линии связи с высоким уровнем защиты (может использоваться одна из трех схем перемежения; 2,4 кбит/с)
-
Служба коротких сообщений (их размер определяется пользователем): тип 1 (16 бит), тип 2 (32 бит), тип 3 (64 бит), тип 4 (2047 бит)
-
Передача статусных сообщений (16 бит)
Почти мировое признание
Как только спецификации стандарта TETRA были достаточно проработаны, чтобы стать основой для производства оборудования, началось активное внедрение систем TETRA. Сегодня в мире заключено более 40 контрактов на развертывание таких систем, общая стоимость которых превысила 1,5 млрд долл. Панъевропейская общественная сеть (TETRA PAMR), развертывание которой началось в Великобритании, сейчас охватывает Францию и Германию. TETRA стал национальным стандартом мобильной связи Великобритании, Нидерландов, Бельгии, Финляндии и активно используется в зоне Гибралтара. В Швеции, Польше, Испании, Венгрии, Португалии, Хорватии, Австрии и Италии этот стандарт будет применяться в локальных или региональных сетях. Еще несколько контрактов нацелены на Латинскую Америку, Азиатско-Тихоокеанский регион и Ближний Восток. Кроме того, организация ARIB в Японии и Ассоциация официальных представителей служб связи общественной безопасности США (APCO) намерены поддерживать взаимодействие своих систем с сетями TETRA.
Достоинства определяют использование
Режим прямой связи (DMO) дает абоненту сети TETRA ряд преимуществ, среди которых можно назвать следующие:
-
прямая связь вне зоны покрытия и в зонах слабого сигнала транкинговой системы;
-
возможность выполнения транкинговых операций в зонах со слабым покрытием;
-
работа в режиме DMО при отказе транкинговой системы;
-
специальные DM-операции внутри транкинговой инфраструктуры.
Каждое из названных преимуществ определяет круг приложений для определенных групп пользователей.
Прямая связь вне зоны покрытия транкинговой системы используется, например, в тех случаях, когда в удаленных районах происходят инциденты, требующие привлечения служб общественной безопасности или городского хозяйства. Каждая из служб аварийного вызова режима DMO способна предоставить связь с местом происшествия. Кроме того, при правильном планировании выделенных каналов можно обеспечить даже взаимодействие этих служб в зоне инцидента. Услуги DMO пригодятся и компаниям-операторам — в начальный период развертывания сети.
Прямая связь в областях слабого сигнала (неуверенной связи) внутри транкинговой сети. В городах можно использовать DMO в расположенных под землей офисах, на станциях метрополитена, стоянках машин, в крупных торговых зонах, туннелях и подземных переходах, а также в любой точке, являющейся «дырой» в зоне охвата системы. В сельской местности такими точками являются, например, пещеры, глубокие долины рек и ущелья. С помощью DM-шлюза TETRA-система расширяет зону покрытия транкинговой системы, обеспечивая передачу сообщений из транкинговой системы на DMO-терминалы, и наоборот.
Работа в режиме DMО при отказе транкинговой системы. На этот режим можно переключиться, если транкинговая инфраструктура по любой причине (будь то отказ системы, акт саботажа, перегрузка и т.д.) оказалась в нерабочем состоянии.
Специальные DM-операции внутри транкинговой инфраструктуры обычно являются локальными, но важнейшее требование к ним — секретность, поэтому использовать инфраструктуру транкинга нежелательно. К специальным относятся засекреченные операции, проводимые для нужд VIP-пользователей, а также для обеспечения перевозок особо опасных или ценных грузов. Кроме того, подобные операции осуществляются при обслуживании и ремонте, например, линий городского энергоснабжения и транспортного хозяйства. В таких случаях переговоры ремонтной группы удобнее вести в режиме DMO, не загружая «нежную» сеть транкинговой связи, которая всегда должна быть доступна вдоль линий газопровода, электроснабжения или железной дороги.
|