TETRA

Abk. für Terrestrial Trunked Radio . Ursprünglich mit „Trans European Trunked Radio Access“ bezeichneter internationaler ETSI-Standard eines digitalen, zellularen Bündelfunksystems zur Sprach- und Datenübertragung für private und öffentliche Betriebsfunkanwendungen. Wegen der Kanalbandbreite ( Carrier Spacing ) von 25 kHz wird der Standard oft auch TETRA 25 genannt.

Potenzielle Anwender von Bündelfunksystemen sind geschlossene Benutzergruppen wie Transportdienste (Taxi, Transportunternehmen usw.), Flughäfen, Energieunternehmen sowie der BOS-Bereich („Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben“) , zu dem u.a. Polizei, Feuerwehr und Grenzschutz zählen. Diese, für die Allgemeinheit (Öffentlichkeit) nicht zugänglichen Telekommunikationssysteme werden im englischen Sprachraum mit Private Mobile Radio ( PMR ) bezeichnet.

Die vorgenannten Benutzergruppen verfügen entweder über ihr eigenes privates Bündelfunksystem oder benutzen die Dienste einer Betreibergesellschaft. Heute basiert noch der überwiegende Teil der Betriebsfunksysteme auf analogen Technologien. Frühere optimistische Schätzungen gingen davon aus, dass im Jahr 2003 etwa 80 % des digitalen PMR-Marktes in Europa mit TETRA-Technologie bedient werden.

Als wichtigster Konkurrent von TETRA gilt das von der französischen Matra Communication spezifizierte digitale Bündelfunksystem TETRAPOL , abgeleitet von „Terrestrial trunked radio pour les services de sécurité“, dt. etwa „Terrestrisches Bündelfunksystem für die Sicherheitsdienste“. Im Bereich der BOS-Kommunikation wird darüber hinaus gegenwärtig auch der Einsatz eines an die BOS-Bedürfnisse angepassten GSM-Systems diskutiert.

Bündelfunksysteme unterscheiden sich von den bekannten öffentlichen Mobilfunksystemen GSM ( Global System for Mobile Communications ) und UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) vor allem durch schnellen Verbindungsaufbau , Gruppenrufe, Prioritätsrufe, Ende-zu-Ende-Verschlüsselung und die optionale Möglichkeit der direkten Verbindung von Mobilstation zu Mobilstation . Die nachstehende Tabelle der „Projektgruppe BOS-Digitalfunk“ vergleicht die für den BOS-Bereich relevanten Parameter eines modernen, bündelfunkbasierten BOS-Kommunikationssystems mit denen von GSM und UMTS .

Hinweis : Mit „Schengen-Katalogen“ sind die auf das am 14.06.1985 unterzeichnete internationale Schengen-Abkommen zurückgehenden europäischen Vereinbarungen oder Vorgaben gemeint, die BOS-Kommunikationssysteme betreffen.

Das ETSI-Spezifikationswerk für TETRA erstreckt sich im Wesentlichen über drei Nutzungssegmente:

·	Voice and Data ( V+D ),
·	Packet Data Optimized ( PDO ),
·	Direct Mode Operation ( DMO ), kurz Direct Mode ( DM ).

Für diese Segmente wurden verschiedene Spezifikationen entwickelt, die jedoch auf der gleichen physikalischen Funkplattform ( Modulation , Kanalraster , Frequenzen usw.) basieren.

Geräte nach den V+D-Spezifikationen bieten eine reichhaltige Palette von Trägerdiensten, Telediensten und Zusatzdiensten für gemischte Sprach- und Datenübertragung an.

Geräte nach den PDO-Spezifikationen unterstützen nur paketvermittelte Datendienste. Obwohl auch von V+D-Anlagen paketorientierte Datendienste übertragen werden können, ist die Luftschnittstelle von PDO zur Übertragung von paketorientierten Daten besser geeignet. Dies ist insbesondere im Hinblick darauf interessant, dass in naher Zukunft die Datendienste – und insbesondere auch die paketvermittelten Datendienste (z.B. Zugriff auf das Internet ) – immer mehr an Bedeutung gewinnen werden.

In der Betriebsweise DMO können zwei oder mehrere Mobilstationen ohne Einbeziehung einer Basisstation direkt miteinander kommunizieren ( Walkie-Talkie ). So bleiben etwa beim Aufenthalt in unversorgten Räumen oder in Katastrophenfällen, in denen innerhalb kleiner geographischer Bereiche mit enormen Verkehrsdichten gerechnet werden muss, einfache Kommunikationsmöglichkeiten weiterhin bestehen. Zudem ist es oft auch möglich, eine Mobilstation als mobile Relaisstelle für andere Mobilstationen einzusetzen, um die Netzverfügbarkeit temporär zu verbessern.

Das breite Spektrum der von TETRA angebotenen Dienste wird unterteilt in:

·	Teledienste (Teleservices),
·	Daten- oder auch Trägerdienste (Data/Bearer Services),
·	Zusatzdienste (Supplementary Services).

TETRA-Teledienste (Auszug):

·	Sprachübertragung in Punkt-zu-Punkt-Konfiguration (Individual Call ),
·	Sprachübertragung in Punkt-zu-Mehrpunkt-Konfiguration ( Group Call ),
·	Sprachübertragung in Rundspruch-Konfiguration ( Broadcast Call ).

TETRA-Datendienste (Auszug):

·	Statusübertragung ( Status Message ),
·	Kurzdatenübertragung ( Short Data Message , SDM ),
·	Kanalvermittelter (leitungsvermittelter) Datendienst ( Circuit Switched Data Service , CSDS ),
·	Paketvermittelter Datendienst (Packet Switched Data Service , PSDS ).

Hinsichtlich ihrer Sender-Empfänger-Konstellation wird bei den Datendiensten zwischen Punkt-zu-Punkt-Übertragung (Individual Messaging) , Punkt-zu-Mehrpunkt-Übertragung ( Multipoint Messaging ) und Broadcast-Übertragung ( Broadcast Messaging ) unterschieden.

Der kanalvermittelte Dienst wird in drei Ü bertragungsverfahren angeboten:

·	Ungeschützte Datenübertragung („ Unprotected “) mit n × 7200 bit/s (n = 1, 2, 3 oder 4), d.h. 7200 bit/s , 14400 bit/s , 21600 bit/s oder 28800 bit/s ,
·	Geschützte Datenübertragung („Standard Protection“) mit n × 4800 bit/s (n = 1, 2, 3 oder 4), d.h. 4800 bit/s , 9600 bit/s , 14400 bit/s oder 19200 bit/s ,
·	Hoch geschützte Datenübertragung („High Protection“) mit n × 2400 bit/s (n = 1, 2, 3 oder 4), d.h. 2400 bit/s , 4800 bit/s , 7200 bit/s oder 9600 bit/s .

Hierbei bezeichnet n die Anzahl der Zeitschlitze (Slots), die auf einem Träger belegt werden.

Im paketvermittelten Dienst stehen die folgenden drei, grundsätzlich verschiedenen Übertragungsmethoden zur Verfügung:

·	verbindungsorientierter ( connectionoriented ) Paketdatendienst : Übertragung von X.25-Paketen ( ITU-T X.25) von einer Mobilstation zu einer anderen Mobilstation . Zwischen den beiden Stationen wird eine logische bzw. virtuelle Verbindung aufgebaut.
·	verbindungslose ( connectionless ) Paketdatendienste: Jedes einzelne Datenpaket (Datagramm) wird, unabhängig von weiteren Datenpaketen, von einer Mobilstation zu einer anderen adressierten Mobilstation (oder zu mehreren Mobilstationen) übermittelt. Dazu wird keine virtuelle Verbindung aufgebaut (Datagrammübertragung).
·	TCP/IP Access : Dieser Datendienst erlaubt den TETRA-Mobilstationen den Zugang zum Internet/Intranet oder zu Servern, die das TCP/IP-Protokoll unterstützen. Daneben unterstützen TETRA-Netze inzwischen auch das Wireless Application Protocol ( WAP ).

TETRA-Zusatzdienste (Auszug):

·	Bereichsauswahl (Area Selection, AS ),
·	Zugangspriorität ( Access Priority ( AP ),
·	Rufidentifikation ( Call Identification ),
·	Gesprächsprotokoll ( Call Report , CR ),
·	Gesprächsgruppenidentifizierung (Talking Party Identification , TPI ),
·	Rufumleitung ( Call Diversion, CD ),
·	Anklopfen ( Call Waiting , CW ),
·	Halten/Rückfrage ( Call Hold , CH ),
·	Rückruf bei Besetzt ( Call Completion to Busy Subscribers, CCBS),
·	Rückruf bei Nichtmelden ( Call Completion on no Reply, CCNR ),
·	Gebührenanzeige ( Advice of Charge , AOC ),
·	Sperre abgehender Gespräche/Verbindungen (Barring of Outgoing Calls, BOC),
·	Sperre ankommender Gespräche/Verbindungen (Barring of Incoming Calls, BIC ),
·	Zuschaltruf ( Include Call , IC ),
·	Prioritätsruf ( Priority Call , PC),
·	Prioritätsruf mit Kanalfreischaltung (Pre-Emptive Priority Call , PPC),
·	Schutz vor Unterbrechung ( Call Retention , CRT ),
·	Weiterreichen der Steuerkompetenz ( Transfer of Control ),
·	Spätzugang ( Late Entry , LE ),
·	Dynamische Gruppenbildung (Dynamic Group Number Assignment , DGNA ),
·	Rufliste ( List Search Call , LSC ),
·	Mikrofonfreischaltung ( Ambience Listening , AL),
·	Mithören ( Discrete Listening ),
·	Verbindungsaufbau mit Zustimmung ( Autorisierung ) der Leitstelle ( Call Authorized by Dispatcher , CAD ),
·	Kurzrufnummer ( Short Number Addressing , SNA ).

Mit TETRA Release 2 will ETSI die als notwendig erachteten Erweiterungen realisieren, um mit seinem Konzept im Umfeld der neuen Telekommunikationsnetze der dritten Generation konkurrenzfähig zu bleiben.

Im Einzelnen sind die folgenden Erweiterungen und Merkmale geplant:

·	höherratige Paketdatendienste zur Unterstützung von Multimedia - und Datenanwendungen mit hohem Bandbreitenbedarf.
·	Auswahl und Standardisierung eines (oder mehrerer) zusätzlicher Sprachcodecs, um den einfachen Übergang zwischen TETRA-Netzen und anderen Netzen der dritten Generation ohne Transcoding zu ermöglichen und eine optimale Sprachqualität unter Verwendung modernster Codec-Technologie zu erreichen,
·	weitere Verbesserungen der Luftschnittstelle , um die spektrale Effizienz, die Kapazität des Netzes, die Dienst - und Endgerätequalität (Lebensdauer der Batterie, Größe und Kosten) zu erhöhen,
·	Erstellung oder Anpassung von Standards mit dem Ziel, ein verbessertes Interworking und Roaming von TETRA mit anderen Mobilfunknetzen wie GSM , GPRS und UMTS sowie auf dem Internet Protocol ( IP ) basierenden Netzen der dritten Generation zu erreichen,
·	Weiterentwicklung der TETRA-SIM-Karte hin zur Universal SIM ( USIM , Universal Subscriber Identity Module ) von UMTS , um TETRA-spezifische Dienste in Kooperation mit den öffentlichen Mobilfunknetzen (u.a. GSM , GPRS und UMTS ) anbieten zu können,
·	Erweiterung der Reichweite von TETRA auf ca. 120–200 km, um das Nutzungsspektrum auf luft- und wassergestützte Einheiten, dünn besiedelte Gebiete, Pipelineüberwachung und Bahnfunk auszudehnen,
·	Spezifikation weiterer ETSI-Dienste und –Leistungsmerkmale zur Unterstützung von nutzer- und marktinduzierten Anforderungen.

Grundsätzlich kann TETRA auf allen Frequenzen unter 1 GHz eingesetzt werden. In Europa stehen für den digitalen Bündelfunk vier Frequenzbereiche zur Verfügung:

·	410,0–430,0 MHz,
·	870,0–876,0 MHz, gepaart mit 915,0–921,0 MHz,
·	450,0–470,0 MHz,
·	385,0–390,0 MHz, gepaart mit 395,0–399,9 MHz.

Das bei TETRA verwendete Kanalzugriffsverfahren TDMA ( Time Division Multiple Access ) eignet sich insbesondere für den Betriebsfunk , weil sich damit die ohnehin knappen Frequenzen in den Ballungsräumen optimal nutzen lassen. TETRA bietet vier unabhängige Kommunikationskanäle innerhalb eines 25–kHz-Funkkanals. Dieser Kanal wird nur während eines Viertels der Zeit für die Dauer eines Slots belegt. Während der restlichen Zeit kann der Funkkanal von anderen Teilnehmern benutzt werden. Bei größerem Bandbreitenbedarf kann jedoch ein einzelner Teilnehmer auch mehrere (bis zu vier) Slots belegen. Dabei können von einem einzelnen Teilnehmer sowohl Sprache als auch Daten simultan übertragen werden.

Ähnlich wie beim GSM-Mobilfunk wird auch bei TETRA auf einem bestimmten Träger im ersten Slot jedes TDMA-Rahmens der Control Channel übertragen. Er wird dazu verwendet, den Mobilstationen die Systemdaten des Netzes zu übermitteln und die Synchronisation zwischen Mobilstationen und Basisstation herzustellen.

Die Sendeleistungen der Mobilstationen werden mit Kommandos von der Basisstation dauernd auf das notwendige Minimum geregelt, welches die Basisstation braucht, um die Daten von den Mobilstationen noch zu erkennen. Mit dieser Leistungsregelung (Power Control) können einerseits Interferenzen minimiert und andererseits die Batterielebensdauer der Mobilgeräte maximiert werden. Die Sendeleistung der Basisstation hingegen wird bei TETRA nicht geregelt.

Als Modulationsverfahren wird p /4-DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) genutzt. Dieses lineare Modulationsverfahren bietet zwar eine hohe spektrale Effizienz, verlangt aber sehr lineare und daher teure Senderendstufen.

Die maximale Datenrate von TETRA liegt bei 28,8 kbit/s (ungeschützte Übertragung) bei 25 kHz Kanalbandbreite ( Carrier Spacing ).

Wie bei den meisten zellularen Mobilfunksystemen wird auch bei TETRA – außer im Direct Mode Operation ( DMO ) – das Frequenzduplexverfahren (Frequency Division Duplex , FDD ) genutzt. Uplink - und Downlink-Übertragung werden hierbei mit zwei verschiedenen Frequenzen abgewickelt, welche durch den sogenannten Duplexabstand ( Duplex Spacing ) voneinander getrennt sind. Die Größe dieses Abstandes hängt vom Frequenzband ab, in dem das System betrieben wird.

Die Endgeräte von TETRA (wie die meisten PMR-Systeme) arbeiten im Allgemeinen im Halbduplexbetrieb , d.h. es kann nicht gleichzeitig gesendet und empfangen werden. Der Vollduplexbetrieb , bekannt von den öffentlichen Mobilfunksystemen, wäre mit TETRA ebenfalls einfach zu realisieren, wird aber in der Praxis selten realisiert. Im DMO ist nur Simplexbetrieb möglich. Hierbei benutzen die an einer Verbindung beteiligten Mobilstationen die gleiche Frequenz. Auf einem Träger können im DMO bis zu zwei unabhängige Simplexverbindungen simultan betrieben werden.

http://webapp.etsi.org/action/OP/OP20020913/en_3003921018v010200o.pdf

http://www.intellectics.com/tetra.html

http://www.tetramou.com