1 2 3 4 - Sehutel SL

TErrestrial Trunked RAdio
Introducción al 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.
 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
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).
Finalización en breve plazo.
 TETRA MoU: Foro de fabricantes y
usuarios. Orientados a
interoperabilidad

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.
Diferentes estándares 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.
Diferentes estándares TETRA
C
C
B1
TETRA
V+D
A1
B2
TETRA
DMO
TETRA
DMO
B3
A2
A3
Sistema TETRA V+D
 En el modo V+D, siempre es necesario comunicarse con
una estación base (con la infraestructura)
Dimensionamiento del sistema
 Número
estimado de usuarios / red:
100 a 100.000
 Cobertura
 Densidad
típica: de 50 Km2 a nacional.
típica de usuarios:
hasta 70 / Km2.
Subsistema radio








Sistema TDMA (Time Division Multiple Access)
de 4 slots.
Acceso mediante Aloha ranurado.
Modulación π/4 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying)
a 36 Kbps.
Separación de canales: 25 KHz (opcional 12.5 KHz).
Rechazo al canal adyacente: > 60 dBc.
Potencia de equipos móviles: 1, 3 y 10w. (Pot máx MDT-400= 10w en
el equipo de 380-400; 3w en el equipo de 410-430).
Potencia de estaciones base: de 0.6 a 40w.
Bandas de trabajo: 380-400 (Reservada en España para Servicios de
Seguridad) / 410-430 y 450-470 (Reservadas en España para Tetra
Civil -Operadores públicos-) / 800-870 MHz.
Estructura del espectro (I)
Estructura FDMA



Banda dividida en dos partes, una para el enlace ascendente (uplink -Tx de
los terminales-) y otra para el descendente (downlink -Rx de los
terminales-).
Dentro de cada parte hay varias portadoras RF, separadas 25 KHz entre sí.
Normalmente la separación entre el enlace ascendente y descendente es de
10 MHz.
Banda uplink
Banda downlink
D(MHz)
0,001G
+
0,025/2
ESTRUC_ESPEC.CDR

0,025
0,025
0,025
0,025
f(MHz)
Fup.min.
fup.1
fup.2
fup.3
fdw.1
fdw.2
fdw.3
Estructura del espectro (II)

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).
Estructura TDMA (I)
1 hipertrama = 60 multitramas (61,2 sec)
60
1
2
3
4
5
6
7
8
60
1
1 multitrama = 18 tramas (1,02 sec)
17
18
1
2
3
4
5
6
7
8
17
18
1
2
3
4
Trama de Control
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
MCCH
1
2
4
1
2
3
4
1 slot = 14,167 ms
1 subslot = 7,08 ms
tiempo
Estructura TDMA (y II)
Frecuencia
‘downlink’
1
Frecuencia
‘uplink’
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
Tiempo
Uplink
Downlink
3
4
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
Canales físicos (I)


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, SCCH y
PDCH.
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 (ocasionalmente algo de
control utilizando ‘stealing’).
 Canales
no asignados
Canales físicos (II)





Siempre hay una portadora principal por zona que tiene el
MCCH en su primer time-slot (S1), por tanto, ese canal
físico es de control (CP)
Los slots restantes (S2-S4) pueden ser canales físicos de
control o de tráfico.
Si la red usa servicios packet data, uno de los slots puede
estar reservado para esta funcionalidad. Este PDCH es un
canal de control específico.
Los canales de control secundarios (SCCH) serán
emplazados en uno de los slots libres de la portadora
principal o en cualquiera de los de otra portadora.
El resto de canales no asignados serán utilizados para
tráfico según sea necesario.
Canales físicos (III)
SBS 1
T1 T2
Main Carrier MCCH TCH
T1
2nd Carrier
TCH
T3
T4
PDCH PDCH
T2
T3
T4
TCH
TCH
TCH
SBS 2
T1
T2
T3
T4
MCCH SCCH PDCH TCH
Main carrier
SBS 3
T1
T2
T3
T4
Main Carrier MCCH SCCH SCCH SCCH
T1 T2
T3
T4
2nd Carrier
PDCH PDCH TCH
TCH
Ejemplo de la distribución de canales
físicos en una red de dos zonas.
8 TS están disponibles para canales físicos
de tráfico.
Canales físicos (IV)

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)
Canales físicos (V)

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.
Canales físicos (VI)

Uso de los canales de tráfico (stealing y trama 18)
 Hay
dos mecanismos para el intercambio de
información entre un terminal y la infraestructura
durante una llamada.

Mecanismo de ‘Stealing’:



Roba slots que pertenecen a tráfico para enviar señalización.
No es posible la transmisión de datos largos mediante este
mecanismo.
Trama de control 18:


No hay limitación en el tamaño de la señalización enviada.
El tiempo necesario para enviar la señalización dependerá del
tráfico de la red así como del tamaño de la señalización (sólo hay
una trama 18 cada segundo compartida por todos los terminales)
Canales lógicos (I)



2
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.
3
4
1
2
CL 1
COMMON

3
4
1
2
3
4
CL 2
CL 3
SUBSLOT 1
SUBSLOT 2
1
2
3
4
En función de su propósito pueden distinguirse dos subgrupos:
 Canales lógicos de control
 Canales lógicos de tráfico
1
2
Canales lógicos (II):

Canales lógicos de control: Transporte de señalización y de datos de
usuario.
 BCCH (Broadcast Control Channel): proporciona información a
todos los terminales del sistema.



LCH (Linearization Control Channel): No contienen información
útil, usado para linealizar los transmisores.



BSCH (Broadcast Synchronisation Channel)
BNCH (Broadcast Network Channel)
BLCH (BS Linearization Channel): usado por las portadoras.
CLCH (Common Linearization Channel): usado por los terminales.
SCH (Signalling Control Channel): señalizacion general de
control.



SCH/F (Full size Signalling Channel): usa un slot completo.
SCH/HD (Half size Downlink Channel): usa un subslot descendente
SCH/HU (Half size Uplink Channel): usa un subslot ascendente.
Canales lógicos (III)

AACH (Access Assignment Channel):



STCH (Stealing Channel):


Señalización de acceso al medio.
Siempre hay un AACH en todos los slots descendentes. Proporciona
información sobre el tipo de canal físico de cada slot.
Usado para enviar información de control en un canal de tráfico.
Canales lógicos de trafico: Voz o datos (modo circuitos)
 TCH/S (Speech Traffic Channel) - Información de voz
 TCH/7.2 & TCH/4.8 & TCH/2.4 - Llamadas de modo circuito (sin
protección, baja protección y alta protección). Las llamadas se
gestionan exactamente igual que las de voz pero se envían datos.
Packet Data Unit - PDU - (I)




2
3
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.
4
1
2
3
4
SCH/HD
PDU Terminal A
NULL
1
2
3
4
SCH/HD
PDU Terminal B
1
2
3
4
1
2
Packet Data Unit - PDU - (II)

2
3
Cuando hay espacios libres dentro de un canal lógico usamos una
PDU vacia para completar este hueco. No contienen ninguna
información útil.
4
1
2
3
4
SCH/HD
PDU Terminal A
NULL
1
2
3
4
SCH/HD
PDU Terminal B
1
2
3
4
1
2
Packet Data Unit - PDU - (III)

2
3
Una PDU puede ocupar un único slot o puede necesitar varios para
ser enviada. Para estos casos, empleamos el mecanismo de
fragmentación.
4
1
2
SCH/HD SCH/HD
PDU – F1

3
4
1
2
SCH/HD SCH/HD
PDU – F2
3
4
1
2
3
4
1
SCH/HD SCH/HD
PDU – F3
Los fragmentos pueden ocupar distinto tamaño (especialmente el
último)
2
TETRA. Como funciona (I)

Sincronización con el sistema


2
3
El sistema envía información sobre el sincronismo en algunos
slots.
El terminal “escucha” la señalización del sistema buscando la señal
de sincronismo.
4
1
2
3
4
1
2
RX RX RX RX RX RX RX RX
(SYNC)

3
4
1
2
3
4
RX
Una vez sincronizado, el terminal busca el canal de control
principal (MCCH en el TS 1 de cada trama)
1
RX
2
TETRA. Como funciona (II)

Acceso al sistema:

2
3
Una vez sincronizado, el terminal permanece escuchando el
MCCH.
4
1
2
3
4
1

2
3
3
4
1
RX
RX

2
2
3
4
1
RX
2
RX
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)
4
1
RX
2
3
4
1
2
RX
3
4
1
2
RX
3
4
1
2
RX
TETRA. Como funciona (III)
- Llamada Individual/Grupo Semiduplex:
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
EB TX
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
MS A RX
2
MS B TX
E.B. MANDA A
MS A y MS B A
TRAFICO (TS 2)
2
3
4
1
2
3
MS B
LLAMA A MS A
EQUIPOS EN CONTROL
4
MS A RECIBE VOZ
DE MS B
1
2
3
MS B
ENVIA VOZ A MS A
4
1
MS A RECIBE VOZ
DE MS B
2
3
MS B
ENVIA VOZ A MS A
4
1
MS B
ENVIA VOZ A MS A
EQUIPOS EN TRAFICO
TETRA. Como funciona (IV)
- Llamada Duplex:
FD
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
E.B. TX
FD
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
2
MS B RX
3
MS A RX
MS B
VOZ RX
FD
1
2
3
4
1
3
E.B. MANDA MS A
Y MS B A TRAFICO
FU
1
2
3
4
1
3
1
2
3
4
1
MS B
VOZ TX
2
3
4
4
1
2
MS A
VOZ RX
MS B
LLAMA A
MS A
FU
MS B
VOZ RX
1
2
MS B
VOZ RX
3
MS A
VOZ TX
4
1
1
2
MS A
VOZ RX
2
3
4
1
MS B
VOZ TX
3
4
2
MS A
VOZ RX
2
3
4
2
MS B TX
3
4
3
MS A TX
MS B
VOZ TX
3
MS A
VOZ TX
4
1
2
MS A
VOZ TX
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.
CODEC (II): Funcionamiento.
Trozo de voz analógica
de 60 mseg. de duración
Transformación usando
un diccionario.
Transmisión
radio
Conversión D/A de la voz
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.
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.
Protocolo aire (AI)

Estructurado según niveles OSI. El software se divide en
módulos. Cuando hay que hacer un cambio, sólo se
modifican uno o varios módulos, no todo el software.

En cada nivel hay entidades que realizan funciones
concretas.

Permite diseñar el programa de control de una forma más
modular y robusta.

Facilita la integración en aplicaciones (mediante
protocolos de convergencia) y la ampliación con nuevas
opciones (servicios suplementarios).
Protocolo aire (equipo terminal)
INTERFAZ
HOMBRE MAQUINA
APLICACION
TNCC-SAP TNSS-SAP
USUARIO
ROUTER
TNSDS-SAP TNMM-SAP TNCO-SAP TNSCLNP-SAP
CMCE
MM
LCMC-SAP LMM-SAP
CONP
SCLNP
LCO-SAP
LSCL-SAP
PROTOCOLOS
DE ACCESO
DE USUARIO
MLE
Capa 3
TLA-SAP
TLB-SAP
ACCESO
EXTERNO
DATOS
USUARIO
TLC-SAP
LLC
TMA-SAP
TMB-SAP
TMC-SAP
UMAC
Capa 2
TMV-SAP
LMAC
HARDWARE RF
Distintas capas
del software
CAPA FISICA
PLANO DE
USUARIO
TMD-SAP
CODEC
Cada capa añade las cabeceras
que le corresponden en la trama
de bits de señalización
Características funcionales (I)
 Configuración
jerárquica de flotas con
distintas prioridades:
Distintos
niveles de acceso
Distintos niveles en la prioridad de llamadas
 Convivencia
de flotas independientes sobre
una misma red.
 Control de potencia de transmisión desde la
Estación Base.
Características funcionales (II)
Habilitación de economizado de energía en los
equipos terminales desde la estación base.
 Negociación de recursos del sistema según
necesidades:

 Transmisiones
simultáneas de voz y datos.
 Transmisiones de datos con anchos de banda distintos
en cada sentido.

Permite al equipo terminal pasar entre células de
una misma red (roaming) y entre redes
(migration).
Características funcionales (III)

Los modos de transmisión de la estación base
permiten distintas configuraciones:
 Transmisión

Una estación base ocupa permanentemente una frecuencia
portadora.
 Transmisión

continua
con compartición de portadora
Una frecuencia portadora puede ser compartida por varias
células.
 Transmisión
con compartición del canal principal de
control

El canal de control principal es compartido por varias células.
Características funcionales (y IV)
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
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.
Funciones de usuario (II)
Grupo limpieza
Llamada de grupo
Llamada individual
Grupo Mantenimiento
Grupo
seguridad
Portero
Funciones de usuario (III)
**
**
**
***
**
***
**
**
***
**
*
Grupo encargados
Grupo general
**
Grupos seleccionables: * (1) , ** (2) *** (3)
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.
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.
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).
Datos en TETRA (tabla resumen)
DATOS MODO CIRCUITO (Kbit/s)
V+D
SERVICIO DE DATOS CORTOS (SDS)
1-slot
2-slots 3-slots 4-slots
2.4 hi
4.8 lo
7.2 no
4.8 hi 7.2 hi
9.6 lo 14.4 lo
por
14.4 no 21.6 no 28.8 no usuario)
DATOS EN MODO
DE PAQUETES (PD)
Datos definidos por usuario (bits)
Sin
Orientados
(nº de
9.6 hi valores tipo 1 tipo 2 tipo 3 tipo 4 a conexión conexión
19.2 lo definidos
hasta (CONS) específica
(S-CLNS)
ESTADOS
16
32
64
2039
32,767
DMO
16
PDO
hi = alta protección; lo = baja protección; no = sin protección
* 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.
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.

TETRA frente a otros sistemas (I)
 Mejor
–
que los sistemas FM analógicos en:
Calidad de voz en el límite de cobertura.
Calidad
de voz
12 dB SINAD (2% BER)
Nivel de señal
TETRA frente a otros sistemas (III)
–
Mayor tasa y flexibilidad en la transmisión de
datos
36 kbps
1
2
3
4
7,2 kbps
Estación base
TETRA
28,8 kbps
MUX
TETRA frente a otros sistemas (y IV)

Mejor que el sistema GSM en:
 Mayor eficiencia espectral
 Mayor aprovechamiento del espectro
radioeléctrico.
 Mayor rechazo al canal adyacente
 Menos problemas en la planificación de frecuencias,
pese a estar los canales más juntos.
 Menor tiempo en el establecimiento de llamadas.
 Aspecto importante en determinados grupos de
usuarios.
 Permite llamadas de grupo y de tipo general (broadcast),
llamadas de emergencia, modo directo...
 Soporta cifrado entre extremos.
Eficiencia espectral (tabla comparativa)
Ancho de banda 200kHz
GSM
GSM
(half-rate)
PMR 25 kHz
PMR 12.5 kHz
TETRA
Canalización 200 kHz
8 canales
Canalización 200 kHz
16 canales
Canalización 25 kHz
8 canales / 200 kHz
Canalización 12.5 kHz
16 canales / 200 kHz
Canalización 25 kHz
4 canales / portadora
32 canales / 200 kHz
www.etsi.org
www.tetramou.com
GRACIAS
SEHUTEL S.L.
Polígono Industrial Store Calle Escarpia Naves 29-38
41008 Sevilla – España
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