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Sistemas de comunicaciones. TETRA – Terrestrial Trunked Radio

Posted by Firestation en 16/02/2009

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TETRA – Terrestrial Trunked Radio

Vista General

Bandas de frecuencia

Assignment according to ETSI TS 100392-15

TETRA can be used on all frequencies below 1000 MHz; frequency bands for Private Mobile Radio (PMR) and public safety applications are assigned on a national basis.

870 a 876 MHz (UL), 915 a 921 MHz (DL)
380 a 390 MHz (UL), 390 a 400 MHz (DL)
410 a 420 MHz (UL), 420 a 430 MHz (DL)
450 a 460 MHz (UL), 460 a 470 MHz (DL)

Espaciamiento de canal

25 kHz

Modulación

π/4 DQPSK (Differential Quaternary Phase Shift Keying, phase shifts of π/4)

Modulation rate

36 kbit/s

Bits por símbolo

2

Formato de acceso

TDMA (time-division multiple access)
TDD/FDD (time and frequency division duplex)

Número de canales por el portadora

4 time slots per TDMA frame (56.67 ms)
14.167 ms per time slot containing 255 symbols, BCCH in time slot 1

Control de potencia

Yes, in 5 dB steps from 15 dBm to 45 dBm

Aplicaciones

El sistema de radio enlace terrestre TETRA (TErrestrial Trunked RAdio) ha sido diseñado para satisfacer las necesidades de los usuarios de la radio móvil privada (PMR), la radio móvil terrestre (LMR), la radio móvil de acceso público (PAMR), y las aplicaciones públicas de protección y seguridad, tales como la policía, patrullas fronterizas y guardacostas, cuerpos de bomberos, y ambulancias.

Las principales características de este sistema TETRA que soporta las necesidades de todos estos grupos de usuarios, son:

  • Reducido ancho de banda (en Europa se adapta perfectamente al espaciado de canales de 25 kHz que se utiliza para los sistemas analógicos)
  • Soporta la transmisión de voz y datos a diversas velocidades
  • Posibilidad de codificar los canales para prevenir escuchas ilegales
  • Rapidez en el establecimiento de llamada
  • Llamadas duplex y semiduplex (operación del tipo “pulsar para hablar”)
  • Llamadas individuales y de grupo
  • Canales de difusión
  • Soporta el modo directo de operación en casos de emergencia donde no se encuentre una red accesible (por ejemplo, en casos de salvamento en túneles)
  • Soporta la transmisión de paquetes de datos (PDO) y de alta velocidad (BRAN)

El acrónimo PMR se utiliza para aplicaciones donde el grupo de usuarios (habitualmente una compañía) es el propietario de la red de radio.

Las redes móviles de acceso público PAMR (Public Access Mobile Radio) están operadas por compañías que no se encuentran afiliadas con los grupos de usuarios. Estas redes son comparables a las redes públicas de telefonía celular, excepto en que ofrecen sus servicios a determinadas organizaciones, tales como los servicios de transporte urgente y por carretera, los taxis, y otros vehículos ligeros.

Las páginas web del grupo TETRA MoU (www.tetramou.com) enumeran gran cantidad de aplicaciones y de redes existentes. TETRA compite con una tecnología propietaria de EADS, denominada Tetrapol.

Siguiendo el camino de la Unión Europea y del Convenio de Schengen, la necesidad de disponer de un sistema de radiocomunicaciones capaz de cubrir todas las necesidades de las administraciones de seguridad europeas (policía, patrullas guardacostas, cuerpos de bomberos, ambulancias, etc.) fue planteada a finales de los 80. En 1989, las administraciones, fabricantes, y usuarios de radios PMR1, se unieron junto con la ETSI para establecer un estándar vinculante denominado TETRA, (por entonces “Trans European Trunked RAdio”, actualmente “TErrestrial Trunked RAdio”).

Ya algunos años antes, a mediados de los 80, otros suministradores de sistemas PMR habían desarrollado algunos estándares propietarios de radio enlaces digitales a causa de la demanda por parte de los usuarios de mayor eficiencia espectral y de mayor seguridad contra la interceptación de las comunicaciones. Uno de estos estándares es el denominado TETRAPOL, inventado por Matra y que ahora se presenta como el principal competidor de las redes Europeas PMR/PAMR2.

En Europa, todos los estados de la CE acordaron en el Convenio de Schengen implantar una red de enlaces que pudiera soportar la interoperabilidad con los estados vecinos. Desgraciadamente, algunos estados se decidieron por una red TETRAPOL (Francia, Suiza, España, etc.) y otros por una red TETRA (Reino Unido, Polonia, BeNeLux, etc.), por tanto, el intento de estandarización por crear una red común con capacidades de itinerancia no pudo llevarse a cabo. Alemania todavía no ha tomado una decisión acerca del estándar que implementará.

1PMR es la abreviación de “Private Mobile Radio” (radio móvil privada), lo que significa que se trata de un mercado de sistemas de radio operado por el propio usuario. Estas redes son principalmente redes simples de radio de dos vías.
2Las redes de radio móvil de acceso público PAMR (Public Access Mobile Radio) son redes PMR no operadas por la organización de usuarios o por el usuario mismo, sino por un operador público o privado independiente, de forma comparable a las redes telefónicas públicas celulares.

Sumario de tecnología

TETRA es un estándar TDMA similar al estándar GSM, y utiliza cuatro ranuras de tiempo para la portadora cuyo ancho de banda es de 25 kHz. De forma similar al GSM, la primera ranura de tiempo de la primera portadora trasmite el BCCH, un canal lógico que transporta la sincronización, y datos de control.

La comunicación entre la radio móvil y la estación base está dividida en dos bandas, una para el canal ascendente y otra para el descendente (duplex por división de frecuencia).

TETRA utiliza una modulación por desplazamiento de fase diferencial en cuadratura π/4 DQPSK (Differential Quaternary Phase Shift Keying). Este tipo de modulación es altamente eficiente con los recursos espectrales, pero requiere una gran linealidad en todos los componentes de RF, especialmente en los amplificadores de potencia de RF de las radios.

Los servicios TETRA están basados en tres tipos de servicios principales con diferentes interfaces radio, todos ellos especificados por la ETSI:

  • Voz y datos (V+D): Transmisión de voz y datos a través de circuitos conmutados. (ETS 300 392)
  • Paquete optimizado de datos (PDO): Tráfico de datos basado en la conmutación de paquetes. (ETS 300 393)
  • Modo directo (DMO): Transmisión de voz unidireccional (simplex) entre dos sistemas móviles sin utilizar una red. Sobre un canal físico se pueden establecer dos llamadas DMO simultáneas. (ETS 300 396)

Características

Los servicios de voz y datos en el sistema TETRA fueron especialmente estandarizados para satisfacer las necesidades de todas las administraciones de seguridad. Los usuarios del antiguo sistema PMR y de los sistemas públicos de radio para protección y seguridad no necesitan cambiar el comportamiento de sus comunicaciones, ya que casi todas las características de estos sistemas ahora también están disponibles en TETRA. Además también se dispone de muchos servicios adicionales. Los servicios TETRA están divididos en teleservicios, servicios de portadora, y servicios adicionales. He aquí una perspectiva general de las características más importantes de TETRA:

Teleservicios:

  • Llamada individual: Conecta a un usuario de la red con otro usuario, de forma similar a un sistema de telefonía pública.
  • Llamada de grupo: Conecta a un usuario de la red con un grupo de otros usuarios. Los grupos no tienen porqué ser fijos, pudiendo formarse dinámicamente. Se puede configurar la llamada de grupo que resulta necesaria para que cada usuario pueda confirmar la recepción de la llamada, lo cual permite a la estación llamante asegurarse de que todos los usuarios la han recibido.
  • Llamada de difusión: Las llamadas de difusión se trasmiten desde el centro de control con el fin de informar a todos los usuarios, los cuales no necesitan confirmar la llamada.
  • Llamada de emergencia: Son tratadas con alta prioridad por el MSC TETRA para permitir una rápida conexión con un expedidor o con un grupo.
  • Operación en modo directo (DMO): Dos usuarios se conectan directamente entre sí en modo simplex y sin utilizar una red TETRA.
  • Canal abierto: Servicio cuyo comportamiento es muy similar a un canal de radio analógica de dos vías, donde cada participante puede hablar o escuchar libremente.
  • Inclusión de llamada: Permite añadir usuarios a una llamada de grupo que ya ha sido establecida y que está en ejecución.

Servicios de portadora:

  • Transmisión del estado de usuario: Es comparable a los sistemas de mensajes de estado basados en datos FSK, utilizados para transmitir mensajes de estado breves y predefinidos, tales como “coche patrulla de servicio“, “petición de trabajo recibida“, o “vehículo de bomberos regresando a la central“, del usuario hacia el centro de control, o viceversa.
  • Servicio de datos breves: Trasmite breves mensajes de texto entre los usuarios (como los mensajes SMS en GSM).
  • Servicio de datos sobre circuitos conmutados:Se utiliza en modo no protegido (7,2 kbit/s por ranura de tiempo), con codificación estándar (4,8 kbit/s por ranura de tiempo), y con codificación de rango superior (2,4 kbit/s por ranura de tiempo).
  • Servicio de datos sobre paquetes conmutados: Basado en los protocolos TCP/IP o X.25, dependiendo de la aplicación, con una velocidad máxima de datos de 28,8 kbit/s.

Servicios adicionales:

  • Servicios prioritarios y de prevención: Prioridad de acceso, escucha discreta, llamada prioritaria de prevención, selección de área, llamada autorizada por el expedidor, última entrada, escucha de ambiente, asignación dinámica del número de grupo, CLIR, CLIP, retención de llamada, llamada en espera, llamada incluyente, transferencia de control, servicios de expedición y de excepción.

Medidas típicas

La seguridad pública y la salubridad de los funcionarios de bomberos, ambulancias y policía, dependen de la integridad y fiabilidad de las prestaciones de los móviles y estaciones base del sistema TETRA. Esta es la razón por la que Willtek ha desarrollado determinadas aplicaciones de prueba, a medida de las necesidades de los usuarios de TETRA en términos de precisión y de velocidad de las pruebas, permitiendo periodos cortos de servicio, junto con la más elevada seguridad operacional para los móviles y redes TETRA:

Pruebas TETRA para MS/BS:

  • Registro, conexión
  • Llamada desde estación móvil
  • Llamada desde estación base
  • Magnitud de pico y RMS del vector de error
  • Error de temporización (alineamiento)
  • Presentación gráfica de la constelación π/4 DQPSK
  • Sensibilidad al paginado
  • Potencia de RF
  • Error de frecuencia
  • Potencia de portadora residual
  • Error de fase
  • Potencia en función del tiempo
  • Espectro de modulación

Prueba TETRA para la interfaz radio:

  • Análisis de protocolos de la interfaz radio

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