سیستم بیسیم ترانک زمینی تترا TETRA Terrestrial Trunked Radio

تترا چیست؟

اصولا” انتقال صوت وداده نیازمند تجهیزات متفاوتی از یکدیگر می‌باشند‌، همچنین از سیگنال‌های رادیویی متفاوتی بهره می‌گیرند‌، این د‌ر حالی‌ست که یک رادیوی تترا شامل ترکیبی از یک رادیوی متحرک‌، یک تلفن سلولی (تلفن همراه)‌، یک پایانه‌ی تبادل داده و یک پیجر در قالب دستگاهی کوچک است . برای مثال یک تماس رادیویی می‌تواند بوسیله‌ی یک رادیوی تترا در کمتر از یک ثانیه برقرار شود چه شخص به شخص و چه شخص به گروه، حتی در میان تماس‌ قادر به اتصال به شبکه‌های پایگاه داده از جمله اینترنت خواهد بود و نیز توانایی برقراری ارتباط با شبکه‌ی تلفن شهری بوسیله‌ی شماره‌گیری همانند یک تلفن همراه را خواهد داشت.

امکانات عمومی :
مکالمه
اولویت بندی ترافیک
ورود به مکالمه
انتظار مکالمه
کنفرانس
نگهداشت خط
رؤیت هویت مکالمه کننده در کنفرانس
محاسبه صورت حساب
امکان استفاده به صورت واکی تاکی
آگاهی دادن جهت ورود با تاخیر افراد غایب
محدودیت برای تماس با داخل یا خارج شبکه
ارسال دیتای کوتاه SDS
مکالمه صوتی کانال باز
ایجاد شبکه مجازی VPN
کدگذاری و رمزگذاری در حالت مد مستقیم
اتصال به شبکه داخلی و استفاده از کلیه خدمات
اتصال به شبکه تلفن شهری
…

مزایای سیستم‌های Tetra نسبت به سیستم‌های رادیویی مرسوم :
استفاده بیشتر و مؤثرتر از باند فرکانسی
بهره‌برداری مؤثر و کامل از کانال‌های رادیویی
ارتباط با شبکه تلفن سوئیچینگ شهری و مرکز تلفن داخلی
دارای تمام مشخصات اساسی یک سیستم رادیویی خصوصی،همراه با محرمانه ماندن پیام‌های هر مشترک
امکان گسترش منطقه پوشش، متناسب با نیاز مشترک
سرویس‌های متنوع قابل ارائه برای تعداد زیادی از مشترکین: پیام خصوصی ـ گروهی کنفرانس ـ گروهی پخش، امکان تغییر آدرس پیام، پیام اولویت دار، پیام اضطراری، پیام وضعیتی، پیام کوتاه عددی و حرفی، انتقال دیتای طولانی و…
برقراری سریع ارتباطات و امکان قرار گرفتن در صف پیام‌ها به علت اشغال کانال‌ها
امکان افزایش و تغییرات سرویس‌های عملیاتی به علت کنترل نرم‌افزار سیستم ترانک
امکان شناسایی کاربرهای غیرمجاز و ممانعت از دسترسی آنها به شبکه (ترانک تترا)
امکان طراحی و به کارگیری رمزکننده دیجیتالی با ضریب امنیت بالا و پیچیدگی رمز (تترا)
‌ امکان افزایش سطح پوشش رادیویی با استفاده از سرویس (Gateway/Repeater) (ترانک تترا)
امکان بکارگیری بی‌سیم‌ها در خارج فرکانس شبکه در مد مستقیم (ترانک تترا)
امکان ارسال صدا و دیتا به طور همزمان توسط یک بی‌سیم به دو نقطه (ترانک تترا)

ساختار مبتنی بر IP

 

• برقراری ارتباط مبتنی بر IP بین المان های شبکه و امکان استفاده از ساختارهای موجود، سبب ایجاد لینک های اضافی و در عین حال کاهش هزینه می گردد.
• برقراری ارتباط صوتی با کیفیت

امن و قابلیت اطمینان بالا

• کیفیت بالای ارتباطات صوتی در نتیجه استفاده از تکنولوژی تترا
• پشتیبانی از الگوریتم های رمزنگاری (E2EE و AIE) و مکانیزم های احراز هویت
• قابلیت اطمینان بالا در اثر استفاده از تکنیک های هوشمندانه افزونگی المان ها (redundancy)

طراحی انعطاف پذیر شبکه

• استفاده از توپولوژی متمرکز و یا توزیع شده
• سفارشی سازی توزیع درگاه ها و المان ها در شبکه غیر متمرکز
• قابلیت ACCESSNET‑T در رفع نیازهای کاربران از شبکه های تک سلولی تا شبکه های گسترده سرتاسری

تترا چیست؟

تترا نام یک استاندارد برای مخابرات سلولار دیجیتالی حرفه­ ای یا همان ترانک است. این استاندارد اولین استاندارد باز واقعی است که برای سیستمهای رادیویی سیار حرفه­ ای دیجیتالی وضع شده ‌است. بازار سیستمهای رادیویی سیار حرفه ­ای (PMR) به صورت سنتی از نظر فناوری، اختصاص فرکانسی و غیره در عرصه‌های مختلف توزیع شده ‌است. این سیستم شباهتهای زیادی با سیستم جهانی ارتباطات سیار عمومی (GSM) دارد. ولی تفاوتهای آن در جهت بالا بردن قابلیت اطمینان، ضرایب امنیتی، سرعت و سرویس ارتباط گروهی است که مطلوب کاربردهای عملیاتی، امدادی و اضطراری (از جمله پلیسی) است.

سیستمهای رادیویی ترانک زمینی (تترا) اولین استاندارد رادیویی سیار خصوصی دیجیتال باز واقعی است. این استاندارد توسط مؤسسه‌ی استانداردهای ارتباطات راه دور اروپا (ETSI) وضع شده‌است که همه‌ی اجزای پروژه از جمله نیروهای کاربر شبکه، مدیران فنی و سازندگان تجهیزات را پوشش می‌دهد. استفاده از استانداردهای ETSI در اروپا اجباری و در خارج از اروپا مجاز است. حتی کاربران پلیس، سرویسهای امدادی، حوادث غیر مترقبه و حمل و نقل عمومی نیز به شدت در ایجاد استاندارد مشارکت داده ‌شده‌اند. در نتیجه استاندارد تترا دارای کارایی بالا برای اینگونه کاربریهاست.

برای اطمینان از بوجود آمدن یک بازار باز با مشارکت تولید کنندگان گوناگون، تترا واسط­های استاندارد زیر را برای شبکه تعریف کرده ‌است:

1. واسط هوایی استاندارد که استفاده مشتری از انواع بی‌سیمها و تجهیزات پایانه‌ای عرضه شده توسط تولیدکنندگان مختلف را در یک شبکه تضمین می­ کند.

2. واسط تجهیزات ترمینالی (TEI) استاندارد که توسعه مستقل کاربردهای دیتای سیار را در شبکه برای مشتری هر وقت که اراده کند تسهیل می ­کند.

3. واسط بین سیستمی (ISI) استاندارد که همکاری و استفاده از شبکه­ های تترای ساخت تولیدکنندگان مختلف را برای تشکیل شبکه‌های بزرگتر امکان­پذیر می­ سازد.

4. استاندارد حالت کارکرد مستقیم (DMO) که ارتباط میان ترمینال­های تترا را در خارج از پوشش شبکه ممکن و تضمین می­ کند.

5. واسط ایستگاه سیمی استاندارد که امکان استفاده از کنسولهای باسیم تولید شده توسط سازندگان مختلف را در شبکه به عنوان ابزار ارتباطی قدرتمند برای مراکز پیام استقراری فراهم می‌کند.

لازم به ذکر است که واسط­های مربوط به مدیریت و سوئیچینگ در زیرساخت شبکه تترا هنوز استاندارد نشده است. این واسطهای با استاندارد مزیتهای مهم ناشی از بازار باز (غیر انحصاری) را تأمین می­ کند و سازندگان را نیز آزاد می­ گذارد تا با صرفه­ ترین راه­ حل­های خود را در تولید تجهیزات به کار گیرند. همچنین گفتنی است بسیاری از سازمان­های مهم مصرف کننده، اپراتورها و کارگزاران شبکه، سازندگان سیستم، نصب و تنظیم کنندگان، آزمایش کنندگان و تولیدکنندگان نرم افزارهای کاربردی اساسنامه تفاهم تترا را که موسوم به MoUاست امضا کرده­ اند و این یک تلاش جمعی با ارزش در جهت پشتیبانی و ارتقای سریع و قاطع تترا در کشورهای عضو این جمعیت است. MoU برای حصول اطمینان از یک بازار باز وسیع تأکید زیادی بر همکاری تجهیزات تولید شده توسط سازندگان مختلف دارد. این جمعیت یک خبرنامه‌ی فصلی نیز به نام TETRA News منتشر می­ کند و یک وب سایت اطلاع رسانی نیز به آدرسwww.tetramou.com‌ دارد.

بنابراین تترا اولین و تنها استاندارد تأیید شده­ ی ترانک دیجیتالی در اروپا (و سایر نقاط جهان) است.

معماری سیستم

طراحی منحصر به فرد و ماژولار سیستم ACCESSNET-T بر اساس استاندارد TETRA، با به کار گیری در دو نوع شبکه متمرکز و توزیع شده، تمام نیازمندی های کاربران را پاسخ می دهد.

 

در سیستم های متمرکز انتقال صوت و داده به شبکه هایی نظیر PABX/PSTN در مرکز سیستم صورت خواهد پذیرفت. معماری سوییچینگ مرکزی، یک مدل کلاسیک برای سوییچینگ در سیستم های رادیویی محسوب می گردد.

در مدل توزیع شده، انعطاف پذیری بیشتری در طراحی شبکه بر اساس امکان پیاده سازی سوییچ ها و درگاه ها در هر نقطه دلخواه شبکه وجود خواهد داشت. علاوه بر انعطاف پذیری بالا در شبکه های غیر متمرکز، این شبکه ها در مقابل از کار افتادگی بخشی از سیستم، مقاومت بیشتری دارند.

خصوصیات معماری سوییچینگ توزیع شده

• استحکامی بالا در مقابله با خرابی در شبکه انتقال توسط توزیع هوشمند
• بازآرایی ایستگاه های پایه و تقسیم شبکه به زیر سیستم ها
• قابل استفاده در سناریوهای مختلف (نظامی، امنیت عمومی و مأموریت های انسان دوستانه)
• امکان توسعه قابل انعطاف برای درگاه ها، اینترفیس ها و ایستگاه های پایه

خصوصیات معماری سویچینگ متمرکز

• پلتفرم COTS
• ارائه ظرفیت بالا برای مکالمات تلفنی (پروتکل SIP)
• قابلیت دسترسی بالا به نودها شبکه بر اساس مکانیزم به کار گیری اضافی المان های ضروری
• استفاده مقرون به صرفه از سخت افزار سرور
• پهنای باند بهینه

کاربردها

با استفاده از رابط کاربردی برنامه نویسی A-CAPI) ( امکان استفاده از برنامه های کاربردی با عملکردهایی قابل توجه را برای سیستم های رادیویی ACCESSNET-T IP را پدید می آورد. برخی از این برنامه های کاربردی شامل مرکز کنترل/ دیسپچر، ضبط صوت، سیستم های SCADA و ITCS است.

 

دیسپچر

مرکز کنترل تترا با ACCESSNET-T IP

دیسپچرها از المان های مهم در سیستم های رادیویی ACCESSNET-T IP محسوب می گردند. این واحد به منظور کنترل و مدیریت کاربران رادیویی و ارتباطات آن ها در شبکه مورد نیاز می باشد.

دیسپچرها به مدیریت تمامی اطلاعات شبکه، تماس های گروهی و کاربران رادیویی در شبکه TETRA پرداخته و بنابراین به تسهیل مدیریت ارتباطات بحرانی منجر خواهند شد.

محیط کاری دیسپچرها شامل یک کامپیوتر و نرم افزار دیسپچینگ، لوازم جانبی صوتی و دکمه PTT می باشد. برای پاسخگویی به نیازمندی های گروه کاربران متفاوت، دیسپچر قادر به سازگاری با تقاضاهای متفاوت بر حسب قابلیت دسترسی، مقیاس پذیری و اندازه شبکه می باشد.

 

ضبط صوت

اساساً برقراری ارتباط از الزامات اولیه در سیستم های رادیویی تترا به کار گرفته شده در امنیت عمومی می باشد. با استفاده از ثبت کردن صوت و داده، می توان به بازسازی و شفاف نمودن وقایع و رویدادها پرداخت. با استفاده از ضبط صوت می توان به ضبط صوت و داده در سیستم چند کاناله پرداخت. داده های صوتی دیجیتال در شبکه تترا به صورت فرمت کد شده kbit/s 8 ذخیره می گردند. صوت ذخیره شده قابل باز پخش شدن می باشد.

 

AVL

موقعیت یابی افراد و رادیوهای متحرک توسط سیستم ردیابی خودکار وسایل نقلیه

با استفاده از AVL امکان نمایش اطلاعات موقعیتی روی نقشه فراهم شده است. در این مورد، ترمینال های متحرک با استفاده از GPS به تعیین دقیق موقعیت خود در فواصل معین پرداخته و به صورت خودکار اطلاعات موقعیتی خود را به دیسپچر اعلام کرده و دیسپچرها به نمایش این اطلاعات روی نقشه اقدام می نمایند. به منظور بهینه سازی عملکرد، امکان نمایش مسیر تحرک برای ایستگاه های متحرک نیز وجود دارد. بنابراین سیستم AVL هم به عنوان دیسپچینگ و واحد کنترل در مدیریت وسایل نقلیه و هم برای مانیتورینگ آلارم ها قابل استفاده می باشد. اطلاعات مورد نیاز از طریق ACCESSNET-T IP به مرکز کنترل ارسال شده و در آنجا به نمایش گذاشته می شود.

 

سيستم هاي كنترل و سرپرستي داده SCADA

اصطلاح اسکادا به مفهوم مانیتور و کنترل فرآیندهای تکنیکی گوناگون بوده که عموماً در کنترل و مانیتور سیستم هایی که دور از مرکز کنترل قرار دارند مورد استفاده هستند. اساساً جمع آوری داده توسط یک سیستم محلی صورت گرفته و در مرحله بعدی به سمت سیستم اسکادا که دارای فرمت کاربرپسند می باشد فرستاده می شود.

انتقال داده بین المان های مختلف سیستم اسکادا باید به سرعت و با قابلیت اطمینان بالا صورت پذیرد.

 

اندازه گیری هوشمند (Smart Metering) و قرائت خودکار دستگاه های اندازه گیری (AMR)

اغلب کشورها قوانینی به منظور کنترل هزینه های مشتریان در مصرف انرژی، برق و گاز تعیین نموده اند. در این راستا شرکت هایترا، به ارائه راهکاری مؤثر و مقرون به صرفه برای تولیدکنندگان صنایع همگانی در انتقال داده های ثبت شده توسط کنتورهای هوشمند با قابلیت اطمینان بالا پرداخته است.

سیستم مدیریت شبکه (NMS)(TAB4)

با استفاده از سیستم مدیریت شبکه امکان مدیریت و مانیتور زیرساخت و سرویس های مختلف شبکه ACCESSNET-T IP مهیا می باشد. NMS یک سیستم چندکاربره و چند سرور با پایگاه داده ای یکپارچه می باشد. طراحی ماژولار صورت گرفته امکان پاسخگویی به نیازمندی های مختلف در شبکه های مختلف را برقرار می سازد.

با استفاده از این پکیج نرم افزاری، شما قادر به مدیریت تمامی عملکردها، المان های شبکه، و کاربران رادیویی خود خواهید بود. برای هر سیستم تترا، یک پکیج منحصر به فرد با ماژول های مورد نیاز ارائه خواهد شد.

به طور خلاصه در مورد سیستم های NMS می توان به خصوصیات زیر اشاره کرد:

• نرم افزاری کاربر پسند برای مدیریت شبکه های رادیویی TETRA
• مدیریت انعطاف پذیر روی عملکردها، المان های شبکه و کاربران
• ساختار ماژولار
• ساختاری قابل تنظیم در دسترسی به داده بر اساس شبکه مبتنی بر IP
• قابلیت اطمینان و امنیت حداکثری
• تعیین کنترل دسترسی به NMS برای حفاظت از سیستم
• پشتیبانی از بسیاری از زبان ها در رابط کاربر (GUI) و امکان اضافه نمودن زبان مورد نظر بنا به درخواست

 

مرور تکنولوژی

سیستم NMS پیشنهادی بر اساس ساختار Client-Server طراحی گشته است. از این رو امکان دسترسی از هر موقعیتی (متمرکز، توزیع شده) توسط ACCESSNET-T IP فراهم خواهد بود.

امکان دسترسی به اطلاعات NMS توسط تمامی کاربران از طریق شبکه IP برقرار خواهد بود. با استفاده از ساختار غیر متمرکز NMS، شبکه رادیویی در مقابل از دست دادن اطلاعات حفاظت شده و به علاوه دارای عملکردی بهینه بوده که بر اساس نیازمندی و تقاضای شما عملکرد کنترلی قابل تنظیم خواهد داشت.

 

عملکرد سیستم

عملکرد سیستم مدیریت شبکه بر اساس مدل استاندارد شده FCAPS و سازگار با ITU-T M.3010 می باشد. در این راستا عملکردهای زیر توسط این سیستم قابل دسترسی است:

• مدیریت خرابی
• مدیریت ساختار
• مدیریت کاربران/ مدیریت حساب
• مدیریت عملکرد
• مدیریت امنیت

مشخصات فنی پیشرفته‌ی تترا

تترا یک مجموعه از ایده‌ها و شیوه‌های فنی بسیار پیشرفته است که امکانات ارتباطی فوق­ العاده و سرویس­های یکپارچه­ ی صوت و دیتا را ارائه می­ کند و یک سطح جدیدی از کیفیت را در فناوری سیستم­های رادیویی سیار حرفه­ ای فراهم کرده ‌است. یک سیستم کاملاً دیجیتالی که کیفیت مطلوب و پایدار صوت را به همراه نرخ بسیار کم خطای بیت برای انتقال دیتا ارائه می­ کند. سرویسهای دیتای تترا از نوع سوئیچ شده­ ی مداری و نیز سوئیچ شده­ ی بسته­ ای با سطح خوبی از مقابله با خطاست. در این سیستم از شیوه‌ی TDMA یا به اختصار Time Division Multiple Access با چهار کانال کاربری که در یک حامل با فاصله کانالی KHZ 25 جا داده شده استفاده می­ شود. این به معنی بازدهی عالی طیف فرکانسی است. در ایستگاه­های تترا اگر چهار کانال کاربری جوابگو باشد تنها به یک سیستم رادیویی نیاز است که به کاهش شدید هزینه ها منجر می‌شود.

تترا از همان ابتدا طوری طراحی شده که استفاده­ ی مشترک چندین سازمان را به طور مؤثر و اقتصادی از یک شبکه امکان پذیر می‌کند و در عین حال خصوصی بودن، مدیریت مستقل شبکه (بطور مجازی) و امنیت E2E را نیز برای هر سازمان بهره‌بردار بطور مستقل حفظ می­ کند. شبکه مجازی داخل شبکه­ ی تترا این امکان را فراهم می­ کند که هر سازمان به صورت مستقل کار کند اما همچنان از مزایای یک سیستم بزرگ با کارایی بالا و با استفاده بهره‌ور از منابع سود ببرد.

تترا یک فناوری بسیار ایمن است که دارای رمزگذاری قوی روی صوت، دیتا، سیگنالینگ و مشخصات افراد عضو شبکه است. در این سیستم دو مکانیزم رمزگذاری به صورت زیر تعریف می­ شود:

::: رمزگذاری واسط هوایی که مسیر رادیویی میان بی‌سیم پایانه و ایستگاه رادیویی را امن می­ کند.

::: رمزگذاری پیغام بصورت E2E برای کاربردهای با حساسیت بالا که در آنها برای انتقال اطلاعات از پایانه مبدأ به پایانه دیگر از طریق سیستم نیاز به رمزگذاری سرتاسری وجود دارد.

تترا برقراری ارتباط بسیار سریعی (حداکثر 300 ms) را امکان‌پذیر می­ کند که برای سرویس­های امنیت عمومی و شرایط اضطراری از اهمیت حیاتی برخوردار است. به طور طبیعی تترا هم ارتباطات یک طرفه را برای ارتباطات گروهی بهینه و هم ارتباطات دوطرفه را برای تماس­های تلفنی شخص به شخص پشتیبانی می­ کند. ویژگی­های پیشرفته­ ی ارتباط گروهی و اعلام تماس که در تترا موجود هستند نیازهای بسیار حیاتی کاربران عملیاتی را برآورده می­ کنند. الگوهای اولویت‌بندی چند تماس در این سیستم اختصاص مؤثر منابع را به ارتباطات فوری شبکه تضمین می­ کند.

بی‌سیمهای تترا بدون نیاز به زیرساخت شبکه دارای امکان ارتباطی مستقیم با همدیگر هستند. همچنین در اینگونه از کاربرد به منظور گسترش پوشش بی‌سیمهای سیار و دستی تکرارکننده­ ها و درگاه­هایی تعریف شده­‌ است که مثلاً ارتباط افراد خارج از پوشش شبکه را به شبکه از طریق واسطه میسر می‌سازد.

کلاس­های تعریف شده­ ی توان برای تجهیزات رادیویی تترا عبارتند از W25، W10، W3 و W1. سیستم رادیویی تترا می ­تواند به طور خودکار توان خروجی را بر اساس قدرت میدان مورد نیاز تنظیم کند. اتصال انواع مختلف شبکه­ ها به صورت روز افزون از اهمیت بیشتری برخوردار می­ شود. این امر در توسعه­ ی فناوری تترا مورد توجه قرار گرفته است. شبکه­ های تترا دامنه­ ی وسیعی از اتصالات به شبکه­ های دیگر را تسهیل می­ کنند. یک شبکه­ ی تترا می­ تواند به عنوان مثال به شبکه­ های تلفن خصوصی و عمومی، انواع مختلف شبکه­ های دیتا (LAN/WAN) و سیستم­های بزرگ فرماندهی و کنترل متصل شود. دسترسی به انواع این شبکه­ ها حتی از طریق یک ترمینال سیار تترا ممکن است. این اتصالات به همراه عرض باندی که همیشه در دسترس است، تترا را به صورت یک زیرساخت عالی برای توسعه­ ی کاربردهای دیتا برای واحدهای سیار تبدیل می­ کند.

فرکانسهای کار تترا

فناوری تترا مستقل از فرکانس است. در اروپا MHz 20 از فرکانس­های رادیویی را به سرویس‌های اضطراری و ایمنی عمومی اختصاص داده‌اند. این باند فرکانسی جدید در میان MHZ 400-380 قرار دارد. کشورها معمولاً دو مجموعه­ ی پنج مگاهرتزی در این باند 20 مگاهرتزی را به شبکه­ های ایمنی عمومی تترا اختصاص می‌دهند.

همچنین کشورهای اروپایی شروع به اختصاص فرکانس­هایی به تترای تجاری نموده­ اند. طرح­های مختلفی برای به کار بردن شبکه­ های تجاری تترا با شروع در باند MHz 430-410 وجود دارد.

انگلیس تاکنون دو مجوز برای به کار بردن شبکه­ های تجاری تترا در این باند را صادر کرده است. سایر فرکانس­ها برای کاربردهای تجاری تترا در اروپا معمولاً در باندهای زیر قرار دارد:

::: MHz 470-460 / 460-450

::: MHz 921-915 / 876-870