TETRA

TETRA, eller TErrestrial Trunked RAdio är en internationell standard för trunkad digital komradio och är idag grundstenen i många av världens nationella radiosystem, däribland vårt svenska nät RAKEL, RAdio Kommunikation för Effektiv Ledning.

Det primära målet med utvecklingen av teknologin var att skapa en europeisk standard för trunkad digital radiokommunikation. Avsikten med den var att möjliggöra för enskilda tillverkare att kunna utveckla och producera teknologi som fullt ut kan interagera med varandra inom samma system och att öka integrationen mellan olika typer av utrustning, likväl som mellan olika tillverkare.

Nyckelfunktioner

Fysiken bakom tekniken

Radiokommunikation har vid sidan av ekonomin alltid ytterligare en restriktion, nämligen fysikens lagar. En del av "problematiken" ligger i radiovågornas egenskaper, där man förenklat kan säga att låg frekvens ger lång räckvidd men dålig överföringskapacitet, medan hög frekvens ger kortare räckvidd men bra kapacitet.

Eftersom TETRA primärt är framtaget för organisationer i behov av verksamhetskritisk kommunikation, har fokus legat på att skapa en effektiv talkommunikation med god ljudkvalitet och tillförlitlighet i krissituationer. Målet har därför varit att överföringskapaciteten skall vara tillräcklig för att möjliggöra datatrafik men att räckvidden fortfarande är godtagbar för att inte kräva allt för omfattande infrastruktur, ett TETRA-system kan därför liknas med ett trådlöst nätverk med lång räckvidd men med lägre hastighet. Tack vare modern teknik har man sedan kunnat justera vissa parametrar för att ge ett tillfredsställande resultat. Det är framförallt tre grundtekniker som utnyttjats för att ge teknologin dess många fördelar, digitalisering, TDMA och trunking.

TETRAs plats i radio-spektrumet

TETRA arbetar (oftast) i frekvensbanden 380-430Mhz vilket gör att TETRA erhåller en del egenskaper automatiskt men som kan optimeras med kreativa tekniker.

Digitalisering

Idag använder sig nästan all elektronik av digital teknologi, och trådlös kommunikation är inget undantag. Den analoga till digitala omvandlingen som sker när man talar i en TETRA-terminal kan jämföras med en fax som omvandlar skriven text till en dataström.

Vocoder

Genom en så kallad vocoder (voice coder/decoder) i terminalen filtreras det inspelade ljudet för att eliminera bakgrunds- och missljud. Den mänskliga rösten som återstår komprimeras sedan till en digital bitstream och kodas innan sändning för att förhindra att bitfel uppstår under transmission.

Efter att konverteringen har genomförts så organiseras informationen i digitala "paket" genom ett förfarande som kallas framing. Det digitala paketet innehåller likt ett kuvert även information om mottagare och avsändare. Vid sändning har 60ms tal komprimerats till 14,2 ms för att vid ankomst åter utökas till 60ms, alltså ca ¼.

Rösten konverteras alltså till digital kod, eller med andra ord, data. Systemet gör vid sändning på så vis ingen skillnad dem emellan. Tal och data är alltså integrerade i TETRA vilket innebär att tjänster som textmeddelanden, koordinater och bilder effektivt kan sändas genom radionätet.

Kryptering

Tack vare digitaliseringen kan informationen också krypteras utan att förändra sättet som informationen sänds på som t.ex. scrambling, där radiovågen förvrängs för att förhindra avlyssning. Vid digital kryptering sker istället en "kodning" av de digitala paketen genom algoritmer som sedan sänds som vanligt, men en avkodning krävs hos mottagaren för att kunna lyssna eller läsa innehållet.

Räckvidd

Hos analoga system ökar brus och störningar ju längre från källan man kommer, vilket gör att man trots att signalen kommer fram inte kan urskilja vad som sägs. Eftersom talet i ett digitalt system skickas i paket, så påverkas inte hörbarheten av brus och störningar på samma sätt, utan man kan rent praktiskt säga att antingen fungerar det bra eller inte alls.

Den brantare kurvan för det digitala systemet i diagrammet beror alltså på att "paketet" antingen leveras intakt eller inte levereras alls.

TDMA - Time Division Multiple Access

TETRA arbetar med en kanalbredd på 25Khz, som många analoga radiosystem också gör. Men varje 25kHz-kanal är uppdelad i tidsluckor. Genom att trafiken på kanalen delas upp och hoppar mellan sin tilldelade tidslucka kan 4 samtal pågå samtidigt på samma kanal (se exempel nedan). På detta sätt effektiviseras utnyttjandet av varje fysisk kanal och kapaciteten räknat i antal användare ökar eftersom fler kommunikationskanaler finns tillgängliga.

Genom att tilldela specifika tidsluckor för olika ändamål kan tal- och dataöverföring pågå samtidigt i systemet. Tack vare TDMA kan man också använda systemet för att ringa telefonsamtal, alltså tvåvägskommunikation. Detta kallas för full duplex och möjliggörs genom att utnyttja varannan tidslucka för sändning och mottagning.

Trunking

Är en teknik som tillåter flera individer att på ett effektivt sätt dela på en resurs. Genom denna definition kan man applicera trunking även på annat än radiokommunikation även om det kanske främst förekommer inom tele- och radioteknik.

I TETRA fungerar trunkingen så att all trafik inom nätet ligger på en så kallad kontrollkanal. När en individ sänder så tilldelas samtalet automatiskt en ledig tidslucka på någon av de fysiska kanalerna i systemet. När någon svarar så fortsätter samtalet i den tilldelade tidsluckan. Om svar skulle dröja mer än ett angivet antal sekunder hoppar samtliga inblandade tillbaka till kontrollkanalen och när samtalet fortsätter igen tilldelas det en ny tidslucka. Den automatiska och dynamiska tilldelningen av ledig kanal ökar också integriteten i systemet då det förhindrar spontanavlyssning.

För att möjliggöra trunking krävs att terminalen, individen och talgrupperna är registrerade i systemet. Genom att också tilldela individer och samtalstyper olika prioritet ges det möjlighet att gå före i kön om samtliga tidsluckor skulle vara upptagna. På detta sätt kan t.ex. nödsamtal, operatörer eller räddningsledare alltid få utrymme i systemet, oavsett belastning. Registreringen gör också att det alltid finns en spårbarhet, vilket minskar missbruk av systemet.