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TErrestrial Trunked RAdio

teltronic. TErrestrial Trunked RAdio. Origen y características del sistema. Aparición de la norma. ¿Por qué crear un nuevo sistema de comunicaciones? Optimización del espectro radioeléctrico. Mayor seguridad en las comunicaciones. Mayor capacidad de transmisión de datos.

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Presentation Transcript

  1. teltronic TErrestrial Trunked RAdio Origen y características del sistema

  2. Aparición de la norma • ¿Por qué crear un nuevo sistema de comunicaciones? • Optimización del espectro radioeléctrico. • Mayor seguridad en las comunicaciones. • Mayor capacidad de transmisión de datos. • Facilitar el acceso a redes externas al sistema. • Estandarización de un sistema a nivel europeo (¿mundial?) que permita grandes coberturas. • Una sucesión natural de los sistemas trunking analógicos

  3. Normalización del estándar • Realizada por el ETSI (European Telecommunications Standards Institute). • Inicio de grupos de trabajo en el año 1994. • Enero 2001: Se continúan perfilando algunos aspectos de la normativa (ACTUALIZACIONES). • TETRA MoU: Foro de fabricantes y usuarios. Orientados a interoperabilidad

  4. Aspectos que engloba el estándar • Interfaz aire (AI), que asegura operatividad entre terminales de distintos fabricantes. Establece cuál debe ser la señalización (Tramas de bits llamadas PDU’s - Packet Data Units-) que viaja por el aire. • Interfaz con el equipo terminal (PEI), que facilita el desarrollo de aplicaciones móviles de datos independientes. Establece la norma para acceder a las funcionalidades del terminal vía serie (p.e. desde un PC). • Interfaz de interconexión de sistemas (ISI), que permite la interconexión de redes TETRA de distintos fabricantes. Establece la norma para que los terminales puedan migrar de unas redes a otras (roaming, handover, etc.). • Operación en modo directo (DMO), que garantiza la comunicación entre terminales fuera del ámbito de cobertura de la red.

  5. Del estándar TETRA MODOS DE FUNCIONAMIENTO • V+D (Voice plus Data) • Transmisión de voz y de datos utilizando una estación base. • DMO (Direct Mode Operation) • Comunicación entre terminales sin necesidad de estación base.

  6. Del estándar TETRA C C B1 A1 TETRA V+D B2 TETRA DMO TETRA DMO B3 A3 A2

  7. Dimensionamiento del sistema • Número estimado de usuarios / red: 100 a 100.000 • Cobertura típica: de 50 Km2 a nacional. • Densidad típica de usuarios: hasta 70 / Km2.

  8. Especificaciones de radio • Sistema TDMA (Time Division Multiple Access) de 4 slots. • Acceso mediante Aloha ranurado. • Modulación p/4 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) a 36 Kbps. • Ancho de canales: 25 KHz • Potencia de equipos móviles: 1, 3 y 10w. • Potencia de estaciones base: de 0.6 a 40w. • Bandas de trabajo: 380-400 / 410-430 / 450-470 / 800-870 MHz.

  9. Estructura del espectro • Estructura TDMA • En cada portadora RF se ubican 4 canales físicos. Podemos tener hasta cuatro llamadas simultáneas por cada portadora. • La unidad básica es el timeslot (14,166 mseg.), en el que se alojan 510 bits (ó 255 x 2 subslots, según el caso).

  10. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Frecuencia Frecuencia 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 ‘ uplink’ ‘ uplink’ Tiempo Tiempo Estructura TDMA Frecuencia Frecuencia ‘ downlink’ ‘ downlink’ La estructura del enlace ascendente (uplink) se encuentra retardada dos timeslots respecto de la estructura del enlace descendente (downlink). Permite el cambio entre Tx y Rx en los terminales Uplink Downlink

  11. Canales físicos • Conjunto formado por un par de frecuencias (uplink y downlink) y un timeslot. El sistema dispone de 4 de ellos por cada par de frecuencias. • Tipos de canales físicos: • Canales de control • Llevan información de control. • Hay diferentes tipos de canales de control: MCCH y SCCH • El canal de control principal (MCCH) siempre suele ir en el timeslot 1 de la portadora principal. Siempre debe haber un MCCH por zona. • Canales de tráfico • Transportan información de tráfico • Canales no asignados

  12. Canales físicos (II) • Uso de los canales físicos de control: • Short Data Service • Mensajes de texto plano (SDS1, 2, 3, 4, TL, …) • Mensajes de estado (status messages) • Posicionamiento GPS (dentro de un SDS2, 3 o 4 dependiendo de la información requerida) • Mobilidad de terminales • Proceso de registro de los equipos • Paso entre distintas celulas • Gestión de grupos • Gestión de los recursos. • Transmision de datos en modo paquetes (PDCH)

  13. Canales físicos (III) • Uso de los canales físicos de tráfico: • Voz y datos (modo circuitos) • Short Data Service (dentro de llamada) • Mensajes de texto plano (SDS1, 2, 3, 4, TL, …) • Mensajes de estado • Posicionamiento GPS (dentro de un SDS2, 3 o 4 según información requerida) • Limitaciones temporales en el envío. • Mobilidad de terminal (dentro de llamada) • Cambio de celula en llamada • Gestión de recursos.

  14. Canales lógicos (I) • Son caminos de comunicación lógicos entre el terminal y la estación base y viceversa. • Representan el interfaz entre el protocolo aire y el subsistema radio. • Cada slot de cada canal físico puede contener uno o varios canales lógicos que se envía a un terminal o a un grupo de ellos. • En función de su propósito pueden distinguirse dos subgrupos: • Canales lógicos de control • Canales lógicos de tráfico 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 CL 1 CL 2 CL 3 SUBSLOT 1 SUBSLOT 2 COMMON

  15. Packet Data Unit - PDU - (I) • Es la unidad básica de información en Tetra. • Cada PDU contiene información especifica entre la infraestructura y un terminal/es o viceversa. • Las PDUs son transportadas como parte de la información dentro de los canales lógicos. • En el enlace descendente, un canal físico puede transportar varias PDUs (incluidas en canales logicos) para uno o varios terminales. 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 SCH/HD SCH/HD PDU Terminal A NULL PDU Terminal B

  16. Packet Data Unit - PDU - (II) • Cuando hay espacios libres dentro de un canal lógico usamos una PDU vacia para completar este hueco. No contienen ninguna información útil. 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 SCH/HD SCH/HD PDU Terminal A NULL PDU Terminal B

  17. Packet Data Unit - PDU - (III) • Una PDU puede ocupar un único slot o puede necesitar varios para ser enviada. Para estos casos, empleamos el mecanismo de fragmentación. • Los fragmentos pueden ocupar distinto tamaño (especialmente el último) 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 SCH/HD SCH/HD SCH/HD SCH/HD SCH/HD SCH/HD PDU – F1 PDU – F2 PDU – F3

  18. TETRA. Como funciona (I) • Sincronización con el sistema • El sistema envía información sobre el sincronismo en algunos slots. • El terminal “escucha” la señalización del sistema buscando la señal de sincronismo. • Una vez sincronizado, el terminal busca el canal de control principal (MCCH en el TS 1 de cada trama) 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 RX RX RX RX RX RX RX RX RX RX (SYNC)

  19. TETRA. Como funciona (II) • Acceso al sistema: • Una vez sincronizado, el terminal permanece escuchando el MCCH. • Si los códigos de sistema (dentro del BNCH) son correctos para el terminal, enviará una petición de registro al sistema. • Una vez registrado, el sistema puede redirigir al terminal a otros time slots para tareas especificas (p. Ej. Una llamada) 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 RX RX RX RX 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 RX RX RX RX

  20. TETRA. Como funciona (III) - Llamada Individual/Grupo Semiduplex: 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 EB TX 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 MS A RX E.B. MANDA A MS A y MS B A TRAFICO (TS 2) MS A RECIBE VOZ DE MS B MS A RECIBE VOZ DE MS B 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 MS B TX MS B LLAMA A MS A MS B ENVIA VOZ A MS A MS B ENVIA VOZ A MS A MS B ENVIA VOZ A MS A EQUIPOS EN CONTROL EQUIPOS EN TRAFICO

  21. TETRA. Como funciona (IV) - Llamada Duplex: 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 FD E.B. TX 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 2 FD MS B RX MS B VOZ RX MS B VOZ RX MS B VOZ RX 1 2 3 4 1 3 3 4 1 2 3 4 1 2 3 FD MS A RX E.B. MANDA MS A Y MS B A TRAFICO MS A VOZ RX MS A VOZ RX MS A VOZ RX 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 2 FU MS B TX MS B LLAMA A MS A MS B VOZ TX MS B VOZ TX MS B VOZ TX 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 3 FU MS A TX MS A VOZ TX MS A VOZ TX MS A VOZ TX

  22. CODEC (I): Características. • Tipo ACELP (Algebraic Code Excited Linear Prediction) a 4,56 Kbps. • Diseñado para reproducir alta calidad de voz en condiciones de funcionamiento adversas. • Convierte la señal de voz muestreada por un convertidor A/D a 8 KHz en un conjunto de códigos incluidos en un ‘diccionario’. • La información ya codificada incorpora código de redundancia cíclica y un potente corrector de errores. • Para la transmisión de esta información de voz de emplea un solo slot a 7,2 Kbps (TCH/S) en cada trama TDMA.

  23. CODEC (II): Funcionamiento.

  24. CODEC (III): Transmisión. Enlace ascendente Equipo transmisor Cada fragmento de voz de 60 mseg se codifica y se comprime para ser transmitido en 14 mseg.

  25. CODEC (y IV): Recepción. Enlace descendente Equipo receptor La trama de voz codificada de 14 mseg se descomprime en un fragmento de voz analógica de 60 mseg.

  26. Características funcionales (y IV)

  27. Servicios TETRA V+D • Servicios de voz (simplex/duplex) • Voz con CODEC TETRA • Voz con CODEC externo • Posibilidad de cifrado adicional • Servicios de datos • Mensajes de datos cortos y estados • Datos en modo de circuitos • Datos en modo de paquetes • Servicios suplementarios

  28. Funciones de usuario (I) • Llamadas básicas de voz • Individual • Grupo • Broadcast • Llamadas a PSTN o PABX (con Gateway externo) • Llamadas de datos • Transmisión en modo de circuitos con/sin protección de grado seleccionable. • Transmisión de paquetes de datos orientados a conexión. • Transmisión de paquetes de datos sin conexión.

  29. Funciones de usuario (II) Grupo limpieza Llamada de grupo Llamada individual Grupo Mantenimiento Grupo seguridad Portero

  30. Funciones de usuario (III) * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Grupo encargados * * Grupos seleccionables: * (1) , ** (2) *** (3) Grupo general

  31. Funciones de usuario (IV) • Servicios suplementarios esenciales • Llamada autorizada por equipo de despacho. • Selección de área de trabajo. • Cambio de prioridad de acceso. • Llamada de prioridad. • Entrada tardía (late entry) • Llamada de máxima prioridad (emergencia). • Incorporación a llamada en curso. • Monitorización discreta de llamada en curso. • Activación remota de escucha de ambiente. • Asignación dinámica de grupo.

  32. Funciones de usuario (y V) • Servicios suplementarios opcionales • Identificación de llamante / llamado. • Identificación de hablante en llamada de grupo. • Redireccionamiento de llamadas. • Marcación abreviada. • Llamada en espera. • Llamada de inclusión. • Limitación de llamadas entrantes / salientes.

  33. Seguridad • La norma define: • Autenticación: evita que terminales “hackeados” entre en el sistema. • Cifrado aire: class 2 (claves estáticas) / class 3 (claves dinámicas) • El cliente define: • Enlaces cifrados entre nodo y zonas. • Cifrado E2E (cifrado fin-a-fin).

  34. DATOS EN MODO DE PAQUETES (PD) DATOS MODO CIRCUITO (Kbit/s) SERVICIO DE DATOS CORTOS (SDS) 1-slot 2-slots 3-slots 4-slots Datos definidos por usuario (bits) ESTADOS Sin conexión específica (S-CLNS) Orientados a conexión (CONS) (nº de valores definidos por usuario) tipo 1 tipo 2 tipo 3 tipo 4 2.4 hi 4.8 lo 7.2 no 4.8 hi 9.6 lo 14.4 no 7.2 hi 14.4 lo 21.6 no 9.6 hi 19.2 lo 28.8 no hasta 2039 16 32 64 V+D 32,767 DMO 16 PDO hi = alta protección; lo = baja protección; no = sin protección Datos en TETRA(tabla resumen) * En modo circuitos se soporta cifrado, FEC y distintos niveles de protección. * El CODEC usa el servicio de datos en modo de circuito (7.2 Kbit/s). * CONS soporta conexión X.25 estándar. * S-CLNS proporciona protocolo específico TETRA y accesos CLNP e IP mediante protocolos de convergencia.

  35. Características destacables • Sistema digital con cifrado = confidencialidad en las comunicaciones. • Rapidez en el establecimiento de llamadas (< 300 mseg). • Flexibilidad en la configuración de flotas. • Facilidades para datos. • Interfaces normalizados.

  36. TETRA frente a otros sistemas (I) • Mejor que los sistemas FM analógicos en: • Calidad de voz en el límite de cobertura.

  37. Estación base MUX TETRA TETRA frente a otros sistemas (III) • Mayor tasa y flexibilidad en la transmisión de datos 36 kbps 7,2 kbps 1 1 28,8 kbps 2 2 3 3 4 4

  38. Ancho de banda 200kHz Canalización 200 kHz 8 canales GSM GSM (half-rate) Canalización 200 kHz 16 canales PMR 25 kHz Canalización 25 kHz 8 canales / 200 kHz PMR 12.5 kHz Canalización 12.5 kHz 16 canales / 200 kHz Canalización 25 kHz 4 canales / portadora 32 canales / 200 kHz TETRA Eficiencia espectral(tabla comparativa)

  39. ¿Alguna pregunta? teltronic www.etsi.org www.tetramou.com www.teltronic.es ...y esto es todo.

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