Ретранслятор-Шлюз TETRA на платформе Sepura

В ходе эксплуатации системы TETRA  часто требуется решить проблему отсутствия надежного покрытия в небольших по размерам зонах: подвальных помещениях и подземных гаражах зданий, в туннелях и даже на открытой местности, например, на дне глубокого карьера или в зоне радиотени за холмом.

Традиционно задача решается следующими способами:

1. Установкой дополнительной базовой станции. Это наиболее качественное решение, но и самое долгое при строительстве и затратное при дальнейшей эксплуатации, включающее:

• затраты на покупку оборудования базовой станции и расширение системных лицензий;
• организацию каналов связи с построенной частью системы;
• получение и оплату дополнительных номиналов частот;
• проектирование сайта, монтаж и пусконаладку оборудования;
• высокие эксплуатационные расходы.

Пойти на такой вариант можно только при очень большом числе абонентов, работающих в проблемной зоне, либо при жестких требованиях к наличию системных сервисов: полнодуплексные индивидуальные вызовы, выход в телефонную сеть, работа со шлюзами пакетных данных и др.

2. Установка локального ретранслятора TETRA, работающего в каналах Uplink и Downlink на тех же номиналах частот, что и базовая станция, к которой он подключен.

Успешно применяются оптические ретрансляторы, состоящие из базового блока (Optical Master Unit, OMU), устанавливаемого на базовой станции с подключением к ее АФУ, и одного или нескольких вынесенных по оптике локальных приемопередатчиков (RU, Remote Unit). Оптические ретрансляторы TETRA хорошо себя зарекомендовали при организации покрытия в удаленных (до 20 км) от базовой станции локальных зонах в подземных помещениях и в туннелях.

При использовании обычных (без оптических линий) радиоретрансляторов TETRA на практике сложно обеспечить требуемую развязку радиопортов Uplink и Downlink при сохранении достаточного усиления, особенно  на открытой местности, поэтому такое решение, несмотря на его относительную простоту и дешевизну, не получило большого распространения.

Радиоретранслятор неизбежно создает зоны перекрытия с сигналом базовой станции, и связь в зоне перекрытия (там, где разница в уровнях прямого и ретранслированного сигналов менее 10 дБ) будет надежно работать только при разнице в задержке сигналов не превышающей 14 мкс.

Если применяются не полосовые, а канальные радиоретрансляторы TETRA (которые существенно эффективнее, но и дороже), то, чем уже полоса канала, тем больше время групповой задержки сигнала;  в зонах перекрытия разница по задержке прямого и ретранслированного сигнала может превышать допустимую, что приведет к отказам связи.

Локальные ретрансляторы TETRA (как правило, оптические) являются удачным, но довольно дорогим решением в случаях, когда можно обеспечить развязку их радиопортов: туннели и подземные сооружения, недоступные для покрытия наземными базовыми станциями TETRA.  При этом они обеспечивают полный системный сервис в жестко заданной зоне локального обслуживания.

3. Работа через DMO-шлюз TETRA (DMO-GW). Как правило, в качестве DMO-GW применяют обычную абонентскую радиостанцию TETRA со специальной лицензией, позволяющей ей работать как шлюз между системной группой (режим TMO) и группой прямого канала (режим DMO):

Это самый простой и доступный способ обеспечения связи между абонентами группы в системе TETRA и группой локальных абонентов в зоне плохого покрытия базовых станций:

• Наиболее дешевый из всех вариантов.
• Мобильное решение. Если в качестве шлюза DMO-GW использовать автомобильную радиостанцию TETRA, можно оперативно организовать локальное покрытие практически в любой зоне - достаточно выбрать точку, где надежно работает сам шлюз.
• Не требует квалифицированного обслуживания в процессе монтажа и при эксплуатации.
• Экономичность. При отсутствии трафика шлюзовая радиостанция работает только на прием, потребляя минимум энергии.
• Работая в режиме DMO-GW, шлюзовая радиостанция способна прослушивать ведущиеся переговоры и принимать в них участие. Таким образом, при установке на автомобиле отдельное оборудование для организации шлюза не требуется – достаточно докупить лицензию DMO-GW.
• В отличии от ретрансляторов TETRA не создает проблемных зон перекрытия, не имеет ограничений по излучаемой мощности и, таким образом, выбору места развертывания.
• На дисплее абонентской радиостанции появляется специальный значок, показывающий, что радиостанция «видит» шлюз и будет работать через него. Шлюз периодически (по-умолчанию раз в 5 секунд) передает на канале DMO маркер своего присутствия. Попадая в зону действия шлюза, абонентская радиостанция принимает этот сигнал и, если его уровень превышает запрограммированное в радиостанции значение, «подключается» к шлюзу, переходя в специальный режим работы DMO-GW.
• Контроль доступа. В шлюзе DMO-GW может быть создан «белый список» из номеров ISSI абонентских радиостанций, которым будет разрешена работа через него.

Отметим особенности и недостатки решения DMO-GW:

• Необходимо получение лицензии на частоту DMO, причем, если разговорных групп DMO нужно несколько, потребуется равное им число шлюзов DMO-GW и номиналов частот DMO.
• Ограниченный набор сервисов, как правило, это только групповой вызов.
• Для работы в локальной зоне абонент должен вручную переключить радиостанцию из режима TMO в режим DMO.  Находясь в режиме DMO, он доступен для вызова из системы через единственную группу TMO, обслуживаемую соответствующим шлюзом, так как в радиостанциях TETRA отсутствует сканирование групп DMO.
• При удалении от шлюза наступает момент, когда уровень принимаемого абонентской радиостанцией маркера становится ниже порогового, значок шлюза на дисплее пропадает, а радиостанция переходит в обычный (MS-MS) режим работы на канале DMO.

Особенность работы через DMO-GW состоит в том, что абонентская радиостанция не производит на шлюзе какой-либо регистрации и способна только обнаружить наличие шлюза. Пригодность использования шлюза определяется установкой порогового уровня на приеме абонентской радиостанции. Необходимо правильно устанавливать этот порог с учетом мощностей передатчиков как шлюза, так и абонентской радиостанции, иначе возможна ситуация, когда, «видя» шлюз на большом удалении от него, DMO-радиостанция перейдет из режима MS-MS в режим DMO-GW, и при работе на передачу ее мощности может не хватить для открытия приемника шлюза.

• Важно отметить, что оба режима DMO совместимы: если одна из радиостанций «видит» шлюз и работает в режиме DMO-GW, а вторая - нет (работает в режиме MS-MS), они смогут работать друг с другом в общей группе DMO. Разница только в том, что передача одного из абонентов будет ретранслироваться шлюзом, а другого – нет. И обратно: только один из абонентов DMO будет слышать проходящие через шлюз разговоры в связанной группе TMO:

• Предусмотренный стандартом TETRA шлюз DMO-GW  не обеспечивает локальной ретрансляции на канале DMO.  Может возникнуть  ситуация, когда две абонентских радиостанции DMO  «видят» шлюз, не видя друг друга напрямую, например, из-за препятствия. В результате, они могут передавать информацию в системную группу TMO, но не слыша друг друга. В обратную сторону канал связи работает нормально: обе радиостанции принимают информацию от абонента группы TMO:

При работе в опасных зонах это недопустимо, и здесь решить проблему мог бы шлюз DMO-GW с ретрансляцией в канале DMO, но, такие устройства не предусмотрены стандартом TETRA и в продаже отсутствуют.

• Так как стандартный шлюз DMO-GW выполняется на платформе абонентской радиостанции, он принципиально имеет только одну антенну, что создает следующие проблемы:

- невозможность раздельной оптимизации зон покрытия в режимах DMO и TMO;

- практика применения стандартных шлюзов DMO-GW показывает, что при существенной мощности передатчика (до 10 Вт) невозможно гарантировать надежную работу шлюза, если уровень сигнала TMO на приеме ниже -80 дБм; возможно, это связано со значительным временем установления при высокой выходной мощности передатчика шлюза.

Ретранслятор-шлюз TETRA на платформе Sepura

Была поставлена задача создания шлюза TMO-DMO, лишенного недостатков стандартного решения DMO-GW на базе радиостанции TETRA и удовлетворяющего следующим требованиям:

Уровень сервиса

На практике в подавляющем большинстве случаев в проблемной зоне нужно  организовать работу одной или нескольких групп при относительно небольшом количестве абонентов. Большинство сервисов TETRA при этом не востребованы, и заказчику вполне достаточно только групповых вызовов.

Помимо работы в качестве шлюза DMO-GW устройство должно осуществлять локальную ретрансляцию принимаемого сигнала группы DMO, т.е., выполнять также функцию предусмотренного стандартом TETRA DMO-ретранслятора.

Экономичность решения

Устройство должно быть выполнено на базе сертифицированных серийно производимых блоков, использовать штатное программное обеспечение и программатор и не требовать технического обслуживания.

Мобильность

Часто встречается ситуация, когда локальная зона обслуживания должна быстро меняться, например, при выезде пожарного расчета на тушение здания, имеющего подземный гараж, поэтому устройство должно иметь небольшие габариты и вес. Желательно иметь собственный автономный источник питания.

Конструкция

Устройство должно размещаться в малогабаритном прочном герметичном корпусе с возможностью установки вне помещений.

Основные технические требования

• Рабочий диапазон частот 407-470 МГц
• Выходная мощность передатчиков в режимах TMO/ DMO до 3 Вт с возможностью программирования
• Работа на 2 разные антенны (TMO и DMO)
• Помимо питания от внешней электросети, должно быть предусмотрено резервное электропитание от встроенных аккумуляторных батарей, включая схему контроля их заряда. Время автономной работы зависит от близости к базовой станции и проходящего трафика.

Исходя из перечисленных выше требований, компания Интегра Про создала и предлагает заказчикам не имеющий аналогов на рынке Ретранслятор-шлюз TETRA:

• Одновременная работа в качестве ретранслятора групп DMO-TMO и DMO-шлюза
• Две независимые антенны TMO и DMO
• Надежная работа в качестве шлюза при уровнях сигнала, принимаемого от базовой станции, до -105 дБм и выходных мощностях передатчиков каналов TMO и DMO до 3 Вт.
• Прочный герметичный корпус. Работа на открытом воздухе при температуре от -20 до +40С.
• До 14 часов автономной работы от встроенных аккумуляторных батарей (зависит от удаления от базовой станции TETRA и интенсивности трафика).  Автоматическая подзарядка аккумуляторов при подаче питания 220в и контроль их разряда.
• Выполнен на базе стандартных модулей производства SEPURA
• Программирование штатным программным обеспечением SEPURA Radio Manager2, кабель USB-A/USB-B

Автор: Технический директор, Ремизов А.Ю.

Компания: "Интегра Про"