Наземное транкинговое радио [1] ( TETRA ; ранее известное как Трансъевропейское транкинговое радио ), европейский стандарт для системы транкинговой радиосвязи , представляет собой профессиональную мобильную радиосвязь [2] и спецификацию двустороннего приемопередатчика. TETRA был специально разработан для использования государственными учреждениями, службами экстренной помощи ( полицией , пожарными депо , скорой помощи ) для сетей общественной безопасности , персоналом железнодорожного транспорта для железнодорожных радиостанций, транспортными службами и военными . [3] TETRA — европейская версия транкинговой радиосвязи, аналогичная Project 25 .
TETRA — стандарт Европейского института телекоммуникационных стандартов (ETSI), первая версия опубликована в 1995 году; об этом упоминает Европейский комитет по радиосвязи (ERC). [4]
TETRA использует множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) с четырьмя пользовательскими каналами на одной радионесущей и интервалом между несущими 25 кГц. Возможна передача как «точка-точка», так и «точка-многоточка» . Передача цифровых данных также включена в стандарт, хотя и с низкой скоростью передачи данных.
Мобильные станции TETRA (MS) могут обмениваться данными в прямом режиме (DMO) или в транкинговом режиме (TMO) с использованием инфраструктуры коммутации и управления (SwMI), состоящей из базовых станций TETRA (TBS). Помимо обеспечения прямой связи в ситуациях, когда покрытие сети недоступно, DMO также включает возможность использования последовательности одного или нескольких терминалов TETRA в качестве ретрансляторов. Эта функция называется шлюзом DMO (от DMO к TMO) или повторителем DMO (от DMO к DMO). В чрезвычайных ситуациях эта функция позволяет осуществлять прямую связь под землей или в зонах с плохим покрытием.
Помимо голосовых и диспетчерских услуг, система TETRA поддерживает несколько типов передачи данных. Сообщения о состоянии и службы коротких данных (SDS) предоставляются по основному каналу управления системы, тогда как передача данных с коммутацией пакетов или данных с коммутацией каналов использует специально назначенные каналы.
TETRA обеспечивает аутентификацию терминалов по отношению к инфраструктуре и наоборот. Для защиты от подслушивания доступно шифрование радиоинтерфейса и сквозное шифрование.
Общим режимом работы является режим группового вызова , в котором нажатие одной кнопки соединяет пользователя с пользователями выбранной группы вызова и/или диспетчером . Терминал также может действовать как рация «один к одному», но без обычного ограничения диапазона, поскольку вызов все равно использует сеть. Терминалы TETRA могут действовать как мобильные телефоны ( сотовые телефоны ) с полнодуплексным прямым соединением с другими пользователями TETRA или PSTN . Кнопки экстренной помощи, предусмотренные на терминалах, позволяют пользователям передавать диспетчеру сигналы экстренной помощи , игнорируя любые другие действия, происходящие в то же время.
Углубленный обзор стандарта и алгоритмов шифрования TETRA, опубликованный в июле 2023 года компанией Midnight Blue и впервые обнародованный за последние 20 лет, обнаружил множество недостатков безопасности, которые в совокупности называются TETRA:BURST. Всего в базу данных CVE было зарегистрировано 5 уязвимостей : [5]
Кроме того, команда Midnight Blue заметила «особенность S-box TEA3 », но еще не определила, является ли она недостатком. [6]
Эти уязвимости оставались публично неизвестными в течение 28 лет после публикации TETRA, поскольку TETRA не публикует определения своих криптографических алгоритмов, что является примером безопасности через неизвестность . Команда Midnight Blue получила доступ к криптографическому коду TETRA, атаковав доверенную среду выполнения на радиостанции с поддержкой TETRA. Команда указывает на список ранее взломанных криптографических систем, основанных на неизвестности, и утверждает, что следовало следовать принципу Керкхоффа : система была бы безопаснее, если бы ее структура была публично известна. [6]
Основными преимуществами TETRA перед другими технологиями (например, GSM ) являются:
Дополнительную информацию можно получить в Ассоциации TETRA (ранее TETRA MoU), а стандарты можно бесплатно загрузить на сайте ETSI .
Его основными недостатками являются:
До 7,2 кбит/с на таймслот в случае соединений «точка-точка» и 3,5 кбит/с на таймслот в случае IP-инкапсуляции. Оба варианта допускают использование от одного до четырех временных интервалов. Различные реализации включают в себя одну из предыдущих возможностей подключения, либо обе, либо ни одну, а также один временной интервал или несколько. Эти скорости якобы выше, чем у конкурирующих технологий DMR, dPMR и P25. Последняя версия стандарта поддерживает скорость 115,2 кбит/с в канале 25 кГц или до 691,2 кбит/с в расширенном канале 150 кГц. Чтобы преодолеть эти ограничения, многие поставщики программного обеспечения начали рассматривать гибридные решения, в которых TETRA используется для критически важной сигнализации, а синхронизация больших данных и передача изображений и видео выполняются через 3G/ LTE . [8]
Для модуляции TETRA использует π ⁄ 4 дифференциальную квадратурную фазовую манипуляцию . Скорость передачи символов (бод) составляет 18 000 символов в секунду, и каждый символ отображается в 2 бита, что дает общую скорость передачи данных 36 000 бит/с.
Поскольку для передачи данных во время каждого пакета используется своего рода фазовая манипуляция, было бы разумно ожидать, что мощность передачи будет постоянной. Однако это не так. Это связано с тем, что боковые полосы , которые по сути являются повторением данных модуляции основной несущей, отфильтровываются с помощью резкого фильтра, чтобы не использовать ненужный спектр. Это приводит к амплитудной модуляции, и именно поэтому TETRA требует линейных усилителей. Результирующее отношение пиковой мощности к средней (RMS) составляет 3,65 дБ. Если используются нелинейные (или недостаточно линейные) усилители, боковые полосы появляются вновь и вызывают помехи на соседних каналах. Обычно используемые методы достижения необходимой линейности включают декартовы петли и адаптивное предыскажение.
Базовые станции обычно непрерывно передают и (одновременно) непрерывно принимают сигналы от различных мобильных телефонов на разных несущих частотах; следовательно, система TETRA представляет собой систему дуплексной связи с частотным разделением каналов (FDD). TETRA также использует FDMA/TDMA (см. выше), как и GSM. Мобильные телефоны обычно передают только в 1 слоте из 4 и принимают в 1 слоте из 4 (вместо 1 слота из 8 для GSM).
Речевые сигналы в TETRA дискретизируются с частотой 8 кГц, а затем сжимаются вокодером с использованием линейного предсказания с алгебраическим кодовым возбуждением (ACELP). Это создает поток данных со скоростью 4,567 кбит/с. Этот поток данных перед передачей кодируется с защитой от ошибок, чтобы обеспечить правильное декодирование даже в зашумленных (ошибочных) каналах. Скорость передачи данных после кодирования составляет 7,2 кбит/с. Емкость одного слота трафика при использовании 17/18 кадров.
Одиночный слот состоит из 255 используемых символов, оставшееся время используется для последовательностей синхронизации, включения/выключения и т. д. Одиночный кадр состоит из 4 слотов, а мультикадр (длительность которого составляет 1,02 секунды) состоит из 18 кадров. Гиперфреймы также существуют, но в основном используются для синхронизации алгоритмов шифрования.
Нисходящая линия связи (т. е. выходной сигнал базовой станции) обычно представляет собой непрерывную передачу, состоящую либо из конкретной связи с мобильным(-ами), синхронизации, либо из других общих широковещательных передач. Все слоты обычно заполняются пакетно даже в режиме ожидания (непрерывный режим). Хотя система использует 18 кадров в секунду, только 17 из них используются для каналов трафика, причем 18-й кадр зарезервирован для сигнализации, сообщений службы коротких данных (например, SMS в GSM) или синхронизации. Структура кадра в TETRA (17,65 кадров в секунду) состоит из 18 000 символов/с; 255 символов/слот; 4 слота/кадр, что является причиной воспринимаемой « амплитудной модуляции» на частоте 17 Гц и особенно заметно в мобильных/портативных устройствах, которые передают только в одном слоте/4. Они используют оставшиеся три слота для переключения частоты, чтобы получить пакет от базовой станции двумя слотами позже, а затем вернуться на свою частоту передачи ( TDMA ).
Для обеспечения конфиденциальности радиоинтерфейс TETRA шифруется с использованием одного из шифров алгоритма шифрования TETRA (TEA) . Шифрование обеспечивает конфиденциальность (защиту от подслушивания), а также защиту передачи сигналов.
В настоящее время определены 4 различных шифра: от TEA1 до TEA4. Эти шифры TEA не следует путать с алгоритмом блочного шифрования Tiny Encryption Algorithm . Шифры TEA имеют разную доступность из-за ограничений на экспорт и использование. Об этих проприетарных шифрах опубликовано немного подробностей. Рисс [12] упоминает в ранних проектных документах TETRA, что шифрование должно выполняться с помощью потокового шифра из-за его свойства не распространять ошибки передачи. Паркинсон [13] позже подтверждает это и объясняет, что TEA представляет собой поточный шифр с 80-битными ключами. Позже алгоритмы были отменены, и оказалось, что TEA1 снижает стойкость своего ключа до 32 бит. [14] TEA1 и TEA4 обеспечивают базовый уровень безопасности и предназначены для коммерческого использования. [15] Шифр TEA2 предназначен только для европейских организаций общественной безопасности. Шифр TEA3 предназначен для ситуаций, когда TEA2 подходит, но недоступен. [16]
Это первое представление демонстрирует, где наиболее вероятно будут параметры порога медленного повторного выбора (SRT), порога быстрого повторного выбора (FRT) и задержки распространения. Они представлены в связи с затуханием несущей радиосигнала по мере увеличения расстояния от базовой станции TETRA .
На этой иллюстрации эти точки запуска SRT и FRT связаны с затухающим уровнем радиосигнала соответствующих несущих сот. Пороговые значения расположены таким образом, чтобы процедуры повторного выбора соты происходили вовремя и обеспечивали непрерывность связи для текущих вызовов связи.
Следующая диаграмма иллюстрирует, где осуществляется первоначальный выбор данной радиоячейки TETRA. Первоначальный выбор соты выполняется процедурами, расположенными в MLE и MAC. Когда сделан выбор соты и возможна регистрация, говорят, что мобильная станция (MS) присоединена к соте. Мобильному устройству разрешено первоначально выбрать любую подходящую соту, имеющую положительное значение C1; т. е. уровень принятого сигнала превышает минимальный уровень приема для параметра доступа.
Процедура первоначального выбора соты должна гарантировать, что MS выбирает соту, в которой она может надежно декодировать данные нисходящей линии связи (т. е. на основном канале управления/MCCH) и которая имеет высокую вероятность связи восходящей линии связи. Минимальные условия, которые должны быть выполнены, заключаются в том, что C1 > 0. Доступ к сети должен быть обусловлен успешным выбором ячейки.
При включении мобильного телефона он выполняет первоначальный выбор соты одной из базовых станций, что указывает на первоначальные обмены при активации.
Информационный элемент минимального уровня доступа к приему должен указывать минимальный уровень принимаемого сигнала, требуемый в SwMI в соте, либо обслуживающей соте, либо соседней соте, как определено в таблице 18.24.
Следующая диаграмма иллюстрирует, где данная радиоячейка TETRA становится возможной для улучшения . Обслуживающая сота становится невозможной для улучшения, когда происходит следующее: C1 обслуживающей соты ниже значения, определенного в параметрах повторного выбора ячейки параметра радиосети, порог медленного повторного выбора в течение периода 5 секунд, а C1 или C2 соседней соты превышает C1 обслуживающей соты на значение, определенное в параметрах повторного выбора ячейки радиосети, медленный гистерезис повторного выбора в течение периода 5 секунд.
Следующая диаграмма показывает, где можно использовать данную радиоячейку TETRA . Соседняя сота становится пригодной для радиосвязи, когда сота имеет радиосоединение нисходящей линии связи достаточного качества.
Чтобы объявить радиосвязь соседней соты пригодной для использования, должны быть выполнены следующие условия: Соседняя сота имеет параметр потерь на трассе C1 или C2, который в течение периода 5 секунд превышает порог быстрого повторного выбора плюс порог быстрого повторного выбора, и уровень обслуживания, предоставляемый соседней сотой, выше, чем уровень обслуживания обслуживающей соты. В течение предыдущих 15 секунд не должно происходить успешного повторного выбора ячейки, если только MM не запросит повторный выбор ячейки. MS-MLE должен проверять критерий освобождения обслуживающей соты каждый раз, когда одна соседняя сота сканируется или контролируется.
Следующие условия заставят MS оценить соседнюю соту как имеющую более высокий уровень обслуживания, чем текущая обслуживающая сота:
Следующая диаграмма иллюстрирует, когда данная радиоячейка TETRA становится непригодной ( оставленной ). Обслуживающая сота становится пригодной для отказа, когда происходит следующее: C1 обслуживающей соты ниже значения, определенного в параметрах повторного выбора ячейки параметра радиосети, пороге быстрого повторного выбора, в течение периода 5 секунд и C1 или C2 соседней соты. превышает C1 обслуживающей соты на значение, определенное в параметрах повторного выбора ячейки параметра радиосети, гистерезис быстрого повторного выбора, в течение периода 5 секунд.
В течение предыдущих 15 секунд не должно происходить успешного повторного выбора ячейки, если только Управление мобильностью (MM) не запросит повторный выбор ячейки. MS-MLE должен проверять критерий освобождения обслуживающей соты каждый раз, когда одна соседняя сота сканируется или контролируется.
Когда порог FRT нарушен, MS оказывается в ситуации, когда важно отказаться (или отказаться) от обслуживающей соты и получить другую, по крайней мере, пригодного для использования качества. То есть мобильная станция знает, что радиосигнал быстро затухает, и должна быстро повторно выбрать ячейку, прежде чем связь будет прекращена из-за сбоя радиолинии. Когда радиосигнал мобильной станции превышает минимальный уровень приема, радиостанция больше не может поддерживать приемлемую связь для пользователя, и радиолиния разрывается.
Сбой радиосвязи: (C1 < 0). Используя предложенные значения, этого будет удовлетворять уровень обслуживающей соты ниже –105 дБм. Затем активируются процедуры повторного выбора соты, чтобы найти подходящую базовую радиостанцию.
Любой радиотерминал TETRA, использующий технологию на основе Java ( Java ME / CLDC ), предоставляет конечному пользователю права связи, необходимые для выполнения его или ее рабочей роли при любом кратковременном задании.
Для обеспечения ловкости, гибкости и способности к развитию отдел радиотехники общественного транспорта решил использовать открытые исходные коды, спецификацию языка Java, администрируемую Sun и соответствующими рабочими группами, для создания набора инструментов для транспортных приложений .
Приобретение услуги позволяет различным уполномоченным агентам устанавливать каналы связи между различными службами путем вызова идентификатора службы и без полного знания ISSI, GSSI или любого другого плана нумерации установления связи, связанного с TETRA. Получение услуг администрируется через централизованную службу прав на связь или сервер распределения ролей , подключенный к базовой сети TETRA.
Подводя итог, можно сказать, что цели TETRA MMI заключаются в следующем:
Этот набор инструментов для транспортных приложений был успешно создан с использованием коммуникационной технологии TETRA и обеспечивает требования к приложениям общественного транспорта в будущем, упомянутые ниже.
Главное ( главное ) меню предоставляет конечному пользователю три возможности :
Приобретение услуги обеспечивает средства виртуальной персонализации конечного пользователя для любого данного радиотерминала и сети TETRA на время, пока конечный пользователь сохраняет терминал под своим владением.
Status SDS предоставляет конечному пользователю механизм генерации повторяющегося тонального сигнала частотой 440 Гц, который сигнализирует о факте мошенничества членам одной и той же (динамической или статической) групповой короткой идентификационной информации абонента (GSSI) или определенной индивидуальной короткой идентификационной информации абонента ( ISSI ) для продолжительность выполнения задания (час, утреннее патрулирование или заданный короткий период, отведенный на выполнение задания). Преимущество состоит в том, что каждый из конечных пользователей может подключиться к любому данному терминалу и объединиться в группу на короткий период времени, не требуя какой-либо серьезной реконфигурации с помощью инструментов программирования программного обеспечения радиосвязи. Аналогично действует функция агрессии, но с более высокой частотой тонального сигнала (880 Гц) и более быстрым повторяющимся характером, чтобы подчеркнуть срочность оповещения.
Вкладка параметров предоставляет конечным пользователям терминала важные средства, позволяющие им предварительно настроить целевой номер связи (заранее запрограммированный ISSI или GSSI ). С помощью этого заранее запрограммированного номера назначения конечный пользователь должен поддерживать связь с радиотерминалом назначения или сервером распределения ролей и может осуществлять связь в группе или с выделенным сервером, на который запросы на получение услуги принимаются, предварительно обрабатываются и, в конечном итоге, передаются через базовую сеть TETRA. Это упрощает процесс реконфигурации или повторного использования конфигурации, обеспечивая гибкость при выполнении коротких заданий.
Вкладка параметров также предоставляет средства выбора между предварительно выбранными тонами в соответствии с требованиями рабочей группы для оповещений о мошенничестве и агрессии. Возможность выбора любой клавиши, доступной на клавиатуре, в качестве быстрой клавиши для агрессии или мошенничества, также становится возможной с помощью набора инструментов программного обеспечения транспортного приложения. Рекомендуется использовать звездочку и решетку для быстрых клавиш мошенничества и агрессии соответственно. Для сигналов мошенничества и агрессии также рекомендуется использовать медленный повторяющийся сигнал частотой 440 Гц (пробел 500 миллисекунд) и быстрый повторяющийся сигнал частотой 880 Гц (пробел 250 миллисекунд) соответственно. Доступны следующие параметры тона: 440 Гц, 620 Гц, 880 Гц и 1060 Гц.
На странице параметров имеется меню помощи или справки , а последняя вкладка параметров кратко описывает набор инструментов, версию и историю набора инструментов транспортного приложения на сегодняшний день.
Ассоциация TETRA в сотрудничестве с ETSI разработала стандарт TEDS, решение для широкополосной передачи данных, которое расширяет возможности TETRA за счет гораздо более высокой емкости и пропускной способности для передачи данных. Помимо схем, предоставляемых TETRA, TEDS использует ряд схем адаптивной модуляции и ряд различных размеров несущей от 25 кГц до 150 кГц. Первоначальные реализации TEDS будут осуществляться в существующем радиоспектре TETRA и, вероятно, будут использовать полосу пропускания канала 50 кГц, поскольку это обеспечивает эквивалентную зону покрытия для голосовых услуг и услуг TEDS. Производительность TEDS оптимизирована для обеспечения широкополосной скорости передачи данных, широкого покрытия территории и эффективности использования спектра . [17]
Достижения в технологии DSP привели к введению стандартов передачи с несколькими несущими, использующих модуляцию QAM . Стандарты WiMAX, Wi-Fi и TEDS являются частью этого семейства.
См. также:
Проект 25 и TETRA используются для радиосети общественной безопасности и радиосети частного сектора по всему миру, однако они имеют некоторые различия в технических характеристиках и возможностях. [18] [19] [20]
В настоящее время P25 развернут более чем в 53 странах, а TETRA развернута более чем в 114 странах.
По состоянию на конец 2009 года [обновлять]системы TETRA использовали 114 стран Европы, Ближнего Востока, Африки, Азиатско-Тихоокеанского региона, Карибского бассейна и Латинской Америки. [21]
Система TETRA используется государственным сектором в следующих странах. В списке указаны только установки сетевой инфраструктуры TETRA. Поскольку TETRA является открытым стандартом, каждая из этих сетей может использовать любое сочетание мобильных терминалов TETRA от широкого круга поставщиков.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )