W strukturze przykładowego systemu Tetra możemy wyróżnić trzy części: część komutacyjno-sieciową, stacje bazowe oraz terminale.
W części komutacyjno-sieciowej znajdują się centrale główne oraz lokalne, przy czym centrale lokalne są podporządkowane centralom głównym. Centrale lokalne pełnią rolę pośrednią pomiędzy koncentratorami wyniesionymi nowoczesnych central elektronicznych w telefonii stałej, a sterownikami stacji bazowych w systemie GSM. Ponadto w części komutacyjno-sieciowej znajduje się moduł rejestracji użytkowników oraz centrum eksploatacji i utrzymania sieci. W tej części znajduje się zespół modułów pośredniczących, umożliwiających współpracę systemu z sieciami zewnętrznymi takimi jak: publiczna telefoniczna sieć stała, sieć ISDN, sieć pakietowa transmisji danych. Do central lokalnych dołączone są stacje bazowe.
W systemie Tetra Wyróżniamy dwa typy terminali:
- terminale ruchome
- terminale stałe
Analogicznie jak w systemach telefonii komórkowej, terminale ruchome mogą mięć tylko najprostsze funkcje pozwalające na transmisję sygnałów mowy, ale możliwe jest także połączenie z urządzeniami pozwalającymi na transmisję danych i inne usługi. Sieć Tetra poprzez sieci tranzytowe może być podłączona także z sieciami Tetra obsługiwanymi przez innych operatorów.
W architekturze systemu Tetra zdefiniowano liczne standardowe interfejsy. Jest wśród nich:
- interfejs radiowy
- do pracy w kanale prywatnym (styk I1)
- do pracy w trybie bezpośrednim (styk I6)
- styk z terminalami stałymi (styk I2)
- styk terminala z jego wyposażeniem (styki I4 i I4')
- styk pomiędzy sieciami Tetra obsługiwanymi przez różnych operatorów (styki I3 i I5)
Transmisja w kanale radiowym
Głównym zadaniem twórców standardu Tetra było zdefiniowanie systemu, który mógłby być używany co najmniej w całej Europie. Aby to zrealizować, konieczne było znalezienie pasma częstotliwości dogodnego dla wszystkich krajów Europy, a w praktyce dostępnego choćby w większości krajów Europy. Niestety, okazało się, że w Europie w zakresie poniżej 1 GHz nie istnieje pasmo częstotliwości o szerokości 220 MHz, które byłoby powszechnie dostępne. Kolejną możliwością był przydział częstotliwości w kilku mniejszych, nie przylegających do siebie pasmach. Rozważano m.in. pasma:
410 - 439 MHz
450 - 470 MHz
870 - 888 MHz
915 - 933 MHz
Nie było to jednak rozwiązanie na tyle zadowalające, aby uzyskało uznanie w oczach projektantów systemu, dlatego prowadzono negocjacje z NATO w wyniku których uzyskano zgodę na pracę przyszłościowych systemów Tetra w części pasma będącego dotąd w dyspozycji systemów łączności wojskowej: 380 - 400 MHz. Jest to nieduży fragment pasma 225 - 400 MHz , będącego w całości w dyspozycji systemów wojskowych NATO. Porozumienie dotyczące wykorzystania wspomnianej części pasma zezwala na pracę w nim jedynie systemów trankingowych będących w dyspozycji służb publicznych.
W standardzie Tetra zastosowano mieszany sposób wielodostępu, tj. połączenie wielodostępu częstotliwościowego FDMA i czasowego TDMA. Widzimy w tym miejscu analogię do systemu GSM. Przydzielone do użytkowania pasmo częstotliwości podzielone jest na kanały o szerokości 25 kHz każdy, a w każdym kanale zdefiniowana jest struktura ramkowa pozwalająca na utworzenie czterech kanałów rozmównych zwielokrotnionych czasowo. Tak więc efektywna szerokość pasma zajmowanego przez pojedynczy kanał rozmówny wynosi 6,25 kHz.
Sygnały mowy kodowane są z przepływnością 4.8 kbit/s, co zapewnia jakość transmisji niższą wprawdzie niż w telefonii publicznej, ale wystarczającą dla systemów prywatnych. Tak więc, sumaryczna przepływność danych w pojedynczym kanale częstotliwościowym wynosi 19,2 kbit/s, a po kodowaniu protekcyjnym 36 kbit/s. Dostęp do kanału radiowego realizowany jest przy pomocy algorytmu ALOHA.
Zdefiniowano trzy klasy terminali ruchomych, o mocach odpowiednio 1 W, 3 W i 10 W, co umożliwia realizację zasięgów nawet do 60 km od stacji bazowej.
Tryby pracy systemu TETRA
Standard Tetra definiuje dwa podstawowe tryby pracy systemu:
Tetra VD - służący do transmisji sygnału mowy oraz danych
Tetra POD - przeznaczony wyłącznie do transmisji danych.
W standardzie Tetra VD system pracuje w trybie połączeniowym. Transmisja sygnałów mowy realizowana jest w kanałach rozmównych zwielokrotnianych czasowo po cztery na każdej nośnej. Transmisja danych z kolei jest realizowana z przepływnością dopasowywaną. Takie dynamiczne przydzielanie przepływności jest bardzo korzystne, ponieważ pozwala na dopasowanie szybkości transmisji do aktualnych potrzeb użytkownika.
Układ sterujący umożliwia korzystanie w części lub w całości z czterech szczelin czasowych znajdujących się w obrębie każdego kanału częstotliwościowego. Oznacza to możliwość transmisji danych z szybkościami od 4,8 kbit/s do 19,2 kbit/s. W trybie pracy Tetra VD możliwa jest także łączność bezpośrednia pomiędzy terminalami, czyli łączność z pominięciem stacji bazowej, zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz obszaru działania sieci trankingowej. Dla celów takiej transmisji zdefiniowano specjalny styk radiowy.
W trybie pracy Tetra POD omawiany standard został zoptymalizowany pod kątem transmisji danych i będzie wykorzystywany w aplikacjach, w których transmisja głosu nie jest wymagana. W tym wariancie system ten może przesłać dane zarówno w trybie połączeniowym jak i w trybie bezpołączeniowym. Transmisja danych może być wówczas realizowana z różnymi priorytetami, do odbiorców indywidualnych oraz grupowych. W tym przypadku możliwe jest realizowanie transmisji z przepływnościami do 19,2 kbit/s.
Usługi
Standard Tetra przewiduje realizację bardzo szerokiego wachlarza usług, począwszy od transmisji sygnałów mowy w różnych wariantach, poprzez różnorodne formy transmisji danych, do klasycznych usług dodatkowych typu przekazywanie rozmów, czy blokowanie określonych połączeń. Wiele z tych usług znanych jest z nowoczesnych systemów telefonii komórkowej. Omawiany standard oferuje także szereg usług niespotykanych w typowych systemach komórkowych, czyli monitorowanie rozmów, rozbudowane możliwości nadawania priorytetów, czy też dyskretne słuchanie.
Poniżej wymieniono ważniejsze usługi zdefiniowane w standardzie Tetra:
- Transmisja sygnałów mowy (półdupleksowa lub dupleksowa) z szyfrowaniem lub bez szyfrowania. Możliwość obsługi połączeń do abonentów indywidualnych lub grupowych.
- Transmisja danych w trybie połączeniowym z szyfrowaniem lub bez szyfrowania. Możliwość wykorzystania różnych poziomów zabezpieczenia przed błędami, oraz przepływności od 9,6 kbit/s przy wysokim zabezpieczeniu przed błędami do 28,8 kbit/s przy braku kodowania protekcyjnego. Możliwość obsługi połączeń do abonentów indywidualnych lub grupowych.
- Pakietowa transmisja danych z potwierdzeniem lub bez konieczności potwierdzenia.
- Bezwarunkowe oraz warunkowe w przypadku zajętości wywoływanego terminala przekazywanie rozmów. Możliwość przekazywania rozmów także w przypadku, gdy brak jest odpowiedzi lub też w razie wyjścia terminala poza zasięg działania systemu.
- Blokowanie przychodzących lub wychodzących rozmów od i do określonych grup odbiorców.
- Abonent jest informowany o rozmowach przychodzących w trakcie trwania innego połączenia.
- Definiowanie numerów skróconych.
- Dynamiczne tworzenie grup abonentów oraz zestawianie połączeń konferencyjnych.
- Priorytetowanie dostępu do zasobów systemu, w tym do kanałów radiowych.
- Priorytetowanie może być bezwarunkowe lub warunkowe w zależności od aktualnego natężenia ruchu.
- Autoryzacja zestawianych połączeń przez centrum nadzoru, np. w sieciach używanych przez policję, czy wojsko.
- Dyskretne słuchanie charakteryzujące się tym, że użytkownik posiadający takie uprawnienia może monitorować rozmowy prowadzone przez innych użytkowników.
- Możliwość warunkowego zestawienia połączeń, np. w przypadku jeśli abonent wywoływany znajduje się na wskazanym obszarze.
- Przechowywanie przez system wiadomości użytkowników chwilowo nieobecnych w systemie wskutek np. wyłączenia terminala oraz ich przekazywanie po wznowieniu przez nich pracy.
Warto wspomnieć również o tym, iż standard Tetra zaprojektowano pod kątem potrzeb związanych z działaniem i współdziałaniem krajowych służb publicznych. Szczególny nacisk położono na wysoką niezawodność systemu, jego bezpieczeństwo, dostępność specyficznego typu usług, możliwość współdziałania różnych systemów ze sobą. Na przykład, przewiduje się, że wysoka przepływność danych oferowana przez system umożliwi policji, po raz pierwszy, m.in. transmisję z centrum nadzoru do radiowozów zdjęć przedstwiających poszukiwane osoby, a w przeciwną stronę przekazywanie zdjęć z miejsca wypadku.
Parametry systemu TETRA
Modulacja - p/4 DQPSK
Odstęp między sąsiednimi nośnymi - 25 kHz
Liczba kanałów na jednej nośnej - 4
Zwielokrotnianie dostępu - FDMA/TDMA
Przepływność danych na jednej nośnej - 19,2 kbit/s
Przepływność danych po kodowaniu protekcyjnym - 36 kbit/s
Szybkość modulacji - 18 kbodów
Algorytm dostępu do kanału transmisyjnego - ALOHA
Czas zestawiania połączenia - 300 ms
Czas przejścia terminala pomiędzy stacjami bazowymi - mniejszy od 1 s
Moce terminali ruchomych - 1, 3, 10 W
Wielkość komórek - do 60 km
Maksymalna prędkość terminala - do 200 km/h
Krótkofalarstwo cyfrowe