TETRA - Terrestrial Trunked Radio

Applications

La norme TETRA (TErrestrial Trunked RAdio) a été conçue pour répondre aux exigences des utilisateurs d’applications PMR (Private Mobile Radio), LMR (Land Mobile Radio), PAMR (Public-Access Mobile Radio), d’applications de sécurité privée et publique dont pour ces dernières la police, les patrouilles frontalières, les garde-côtes, les services d’incendie et ambulances.

Les principales caractéristiques TETRA répondant aux exigences de tous ces groupes d’utilisateurs sont les suivantes :

• Faible largeur de bande (en Europe, adaptée parfaitement au canal 25 kHz existant utilisé par les systèmes analogiques)
• Transmission de la voix et des données à différents débits
• Possibilité de cryptage des canaux pour empêcher toute écoute clandestine
• Etablissement rapide des appels
• Appels duplex ou semi-duplex (fonction Push-to-Talk)
• Appels individuels ou groupés
• Canaux de diffusion
• Mode direct en cas d’urgence si un réseau n’est pas accessible (par ex. en cas d'intervention de secours dans des tunnels)
• Transmission des données par paquets (PDO) et à haute vitesse (BRAN)

L’acronyme PMR renvoie à des applications pour lesquelles le groupe d’utilisateurs (en général, une société) détient le réseau radio.

Les réseaux PAMR (Public Access Mobile Radio) sont gérés par des sociétés qui ne sont pas affiliées aux groupes d’utilisateurs. Ces réseaux sont comparables aux réseaux téléphoniques cellulaires publics excepté qu'ils offrent leurs services à des organisations telles que les services de transport par camion et de messagerie, les taxis et autres parcs automobiles.

Les pages web du groupe TETRA MoU (protocole d’entente TETRA) (www.tetramou.com) listent un grand nombre d’applications et de réseaux existants. TETRA est en concurrence avec une technologie brevetée de EADS appelée Tetrapol.

Dans la lignée des accords de l’Union Européenne et de Schengen, la nécessité d’un système de communication radio répondant à toutes les exigences des administrations de sécurité européennes (police, patrouille frontalière, service d’incendie, ambulance etc.) est apparue fin des années 80. En 1989, les administrations, fabricants et utilisateurs de radios PMR¹ se sont regroupés au sein de l’ETSI pour établir une norme commune appelée TETRA, (anciennement “Trans European Trunked RAdio”, devenue aujourd’hui “TErrestrial Trunked RAdio").

Déjà quelques années auparavant, au milieu des années 80, d’autres fournisseurs de systèmes PMR avaient développé leurs propres normes de radiocommunication numérique à ressources partagées en réponse à la demande de leurs clients en matière de sécurité d'interception et d'efficacité de spectre. L’une de ces normes s’appelle TETRAPOL, inventée  par Matra, qui se positionne désormais comme le concurrent principal au niveau des réseaux PMR/PAMR²  européens.

En Europe, tous les Etats CE ont signé l’accord de Schengen pour établir un réseau de radiocommunication numérique à ressources partagées pouvant interagir avec les Etats voisins. Malheureusement, certains Etats se sont décidés pour un réseau TETRAPOL (France, Suisse, Espagne etc.) et d’autres pour un réseau TETRA (Royaume-Uni, Pologne, BeNeLux etc.). L'objectif de normalisation, à savoir créer un réseau commun avec des capacités de roaming n’a donc pas pu être atteint. L’Allemagne n’a pas encore décidé de la norme qu'elle appliquerait.

¹PMR est l’abréviation de Private Mobile Radio, qui représente le marché des systèmes radio commandés par l’utilisateur en personne. Ces réseaux sont principalement de simples réseaux radio bidirectionnels.
²Les réseaux PAMR (Public Access Mobile Radio) sont des réseaux PMR qui ne sont pas commandés par l’organisme utilisateur ou l’utilisateur même mais par un opérateur privé ou public indépendant comparable aux réseaux téléphoniques cellulaires publics.

Aperçu technologique

TETRA est une norme TDMA similaire à la norme GSM. Elle utilise quatre intervalles de temps par porteuse, la largeur de bande de la porteuse étant de 25 kHz. Tout comme la norme GSM, le premier intervalle de temps sur la première porteuse transmet le BCCH, un canal logique qui assure la synchronisation et les données de contrôle. La connexion entre la station mobile radio et la station de base est séparée en deux bandes pour les liaisons ascendantes et descendantes (duplexage par répartition en fréquence).

TETRA utilise la technique π/4 DQPSK (modulation de phase en quadrature à décalage). Cette modulation est hautement efficace pour les ressources spectrales mais exige une forte linéarité de tous les composants RF, tout particulièrement les amplificateurs de puissance RF au niveau des radios.

Les services TETRA reposent sur trois catégories de services principales présentant différentes interfaces radios, toutes spécifiées par l’ETSI :

• Voice plus Data (V+D), transmission voix et données à commutation de circuits, (ETS 300 392)
• Packet Data Optimized (PDO), transmission des données à commutation de paquets, (ETS 300 393)
• Direct Mode (DMO), une transmission voix unidirectionnelle entre deux mobiles sans utiliser de réseau. Sur un canal physique, deux appels DMO simultanés peuvent être établis. (ETS 300 396)

Caractéristiques

Les services de transmission voix et données TETRA ont été tout particulièrement normalisés en vue de répondre aux exigences de toutes les administrations de sécurité. Les utilisateurs des anciens systèmes radio de sécurité privée et publique et de systèmes PMR n’ont pas besoin de modifier leur mode de communication puisque la quasi-totalité des caractéristiques de ces systèmes sont disponibles également en version TETRA. Par ailleurs, de nombreux services complémentaires sont disponibles. Les services TETRA sont répartis en différentes catégories, les téléservices, les services supports et les services complémentaires. Voici un aperçu des caractéristiques TETRA les plus importantes :

Télé Services :

• Individual Call (appel individuel) : connecte un utilisateur du réseau à un autre utilisateur, comparable à un système téléphonique public.
• Group Call (appel groupé) : connecte un utilisateur à un groupe d’autres utilisateurs ; les groupes n’ont pas besoin d’être figés mais peuvent être formés de manière dynamique. Il est possible de configurer l'appel groupé, cette action est nécessaire pour chaque utilisateur afin de confirmer la réception de l'appel. Ceci permet à la station appelante d’être sûre que tous les utilisateurs ont reçu l'appel.
• Broadcast Call (appel de diffusion) : un appel de diffusion est envoyé depuis un centre de contrôle pour informer tous les utilisateurs. Les utilisateurs ne confirment pas l’appel.
• Emergency Calls (appels d’urgence) : ces appels sont traités par le Centre de Commutation Mobile TETRA en leur accordant une haute priorité pour permettre une connexion rapide à un dispatcher ou un groupe.
• Direct Mode (DMO) (mode direct) : deux utilisateurs se connectent directement de manière unidirectionnelle sans utiliser de réseau TETRA.
• Open Channel (canal ouvert) : est un service très similaire à un canal radio bidirectionnel analogique, chaque participant pouvant parler ou écouter librement.
• Call Include (inclure appel) : permet d’ajouter d’autres utilisateurs à un appel groupé déjà établi et en cours.

Services supports :

• User Status Transmission (transmission de l’état utilisateur) : service comparable aux systèmes de transmission de messages d'état FSK, utilisé pour transmettre de très courts messages d’état prédéfinis (tels que « Véhicule de patrouille en service », « Ordre reçu » ou « Camion d’incendie de retour à la caserne ») entre l’utilisateur et le poste de répartition ou vice-versa.
• Short Data Service (service de messages courts) : transmet de courts messages texte entre les utilisateurs (semblables à des SMS en mode GSM)
• Circuit Switched Data Services (services de transmission de données à commutation de circuits) en mode non protégé (7,2 kbit/s par intervalle de temps), cryptage standard (4,8 kbit/s par intervalle de temps) et cryptage supérieur (2,4 kbit/s par intervalle de temps)
• Packet Switched Data Services (services de transmission de données par paquets) : service reposant sur le protocole TCP/IP ou X.25 en fonction de l’application avec un débit maximum de 28,8 kbit/s

Services supplémentaires :

• Priority and preemption services (services de priorité et préemption) : Priorité d’accès, écoute discrète, appel prioritaire, sélection de la zone, appel autorisé par le dispatcher, entrée tardive, écoute ambiante, assignation dynamique du numéro de groupe, CLIR, CLIP, retenue d’appels, appel en attente, inclure appel, transfert de contrôle, services d’interdiction et de transfert d’appels.

Mesures typiques

La sécurité publique et la santé des pompiers, policiers et ambulanciers dépendent de la sécurité et de la fiabilité des stations de base et mobiles TETRA. C’est la raison pour laquelle Willtek a mis au point des applications de test personnalisées qui sont adaptées aux exigences des utilisateurs TETRA en termes de précision et de rapidité des tests pour permettre une interruption minimale du service associée à une sécurité maximale des opérations pour les mobiles et les réseaux TETRA :

Test TETRA MS/BS :

• Enregistrement, rattachement
• Appel depuis une station mobile
• Appel depuis une station de base
• Amplitude du vecteur d’erreur RMS et de pointe
• Erreur de synchronisation (alignement)
• Affichage de la constellation graphique π/4 DQPSK
• Sensibilité de paging
• Puissance RF
• Erreur de fréquence
• Puissance de porteuse résiduelle
• Erreur de phase
• Puissance / temps
• Spectre de modulation

Test de l’interface radio TETRA :

• Analyse du protocole d’interface radio

Equipements de test Willtek