W XXI wieku komunikacja mobilna jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania przedsiębiorstw o ważnym znaczeniu dla gospodarki, a w szczególności sektora energetycznego, którego zadaniem jest niezakłócone zapewnienie dostaw energii elektrycznej. Pomimo wielkiego rozwoju technologii łączy szerokopasmowych i trwającej dyskusji na temat wykorzystania technologii 5G, do 2030 roku obecny standard TETRA będzie nadal odgrywał decydującą rolę w komunikacji głosowej o znaczeniu krytycznym oraz pozostanie jedną z najważniejszych stosowanych technologii w sektorze bezpieczeństwa i w przemyśle. Z tego powodu „3rd Generation Partnership Project” (3GPP), czyli ogólnoświatowa inicjatywa współpracy komitetów normalizacyjnych dla standaryzacji komunikacji radiowej, standaryzuje połączenia między systemami wąskopasmowymi, takimi jak TETRA, i technologiami szerokopasmowymi LTE i 5G, a tym samym kładzie podwaliny pod długoterminowe równoległe wykorzystanie tych technologii. Jednocześnie Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) rozpoczął prace nad kolejną generacją funkcji bezpieczeństwa technologii TETRA. ETSI działa na rzecz kompleksowej ochrony systemu TETRA przed rosnącymi zagrożeniami ze strony cyberprzestępczości. Między innymi wdrożeniem w standardzie dodatkowych algorytmów szyfrowania, których odporność na kryptoanalizę powinna przetrwać do lat 30., a nawet dłużej.
Należy zwrócić uwagę na różnice pomiędzy systemami opartymi na technologii TETRA a standardami szerokopasmowymi. Standard TETRA opracowano specjalnie dla usług głosowych i łączności krytycznej, odgrywających fundamentalną rolę podczas działań operacyjnych, które cechują się niską przepustowością transmisji danych, np. dla połączeń grupowych, priorytetowych i alarmowych. TETRA gwarantuje niezwykle szybkie i deterministyczne ustanawianie połączeń poniżej kilkuset milisekund i oferuje specjalnie przystosowane do potrzeb klienta terminale końcowe różnych zastosowań.
Technologia łączności oparta na standardzie szerokopasmowym (LTE /4G/5G) wywodzi się z kolei z sektora komercyjnego i zaprojektowano ją specjalnie do efektywnego przesyłania dużej liczby danych. Chociaż komitet standaryzacyjny 3GPP dąży do standaryzacji istotnych pod względem operacyjnym usług głosowych i transmisji danych dla tych systemów, to droga od opracowania standardu do wdrożenia produktów i niezawodnych rozwiązań zdatnych do użytku jest nadal długa. Przed producentami terminali stoi wyzwanie zapewnienia urządzeń abonenckich dla specyficznych grup odbiorców, takich jak przedsiębiorstwa branży energetycznej. W zastosowaniach technologicznych branży energetycznej systemy łączności oparte na technologii TETRA mają przewagę nad systemami szerokopasmowymi. Na przykład w technologii LTE, w przeciwieństwie do technologii TETRA, występują problemy z trybem DMO, czyli bezpośrednią komunikacją między terminalami końcowymi bez wykorzystania stacji bazowych. Tryb bezpośredni ma jednak zasadnicze znaczenie dla zastosowań o krytycznym znaczeniu operacyjnym. W przypadku rozległej awarii sieci energetycznej tryb DMO skraca czas korespondencji pomiędzy ekipami służb utrzymania ruchu oraz odciąża system łączności, usprawniając krytyczną komunikację danych telemetrycznych z zabezpieczeń energetycznych czy sterowanie łącznikami na sieciach dystrybucyjnych. Tryb łączności bezpośredniej uwzględniono wprawdzie w standardzie LTE za pomocą specjalnego oprogramowania serwisowego, jednak jest to rozwiązanie wymagające dopracowania czy nawet stworzenia specjalnych chipsetów obsługujących terminale abonenckie. Istnieją też znaczne różnice w mocy nadawczej szerokopasmowych terminali końcowych, a co za tym idzie w ich zasięgach radiowych. Zasięg w przypadku szerokopasmowych terminali końcowych jest znacznie niższy niż choćby w przypadku terminali końcowych TETRA. W rezultacie tryb bezpośredni oferowany w standardzie LTE nie nadaje się jeszcze do zastosowań o krytycznym znaczeniu operacyjnym. Należy też zauważyć, że problemy z dostępnością chipsetów dla szerokopasmowych terminali końcowych, które obsługują tryb bezpośredni, wynikają z zapotrzebowania przemysłu na takie terminale. Tworzenie chipsetów dla przemysłu jest opłacalne tylko wtedy, gdy zapotrzebowanie na nie jest wystarczająco duże. W przeciwnym razie wdrożenie takiej technologii jest biznesowo nieopłacalne dla producenta sprzętu. Dodatkowo, aby móc zaoferować adekwatną alternatywę dla cech użytkowych standardu TETRA, należałoby rozwiązać wiele innych problemów występujących nadal w technologii LTE. A to wymaga czasu i nakładów finansowych.
Wydaje się, że w ciągu najbliższych lat główną rolę odegra w łączności standard 5G. Dobrym kierunkiem rozwoju wydaje się połączenie tych dwóch technologii: wąsko-(TETRA) i szerokopasmowej (5G) w jednym terminalu. Z pierwszymi rezultatami prac obejmujących połączenie obu systemów można było zapoznać się podczas targów PMRExpo 2019. Firma AIRBUS zaprezentowała tam kompaktową stację bazową nowej generacji, obsługującą zarówno dostęp radiowy dla systemu TETRA, jak i 4G/5G. To pierwsza hybrydowa stacja bazowa obsługująca zarówno technologię TETRA, jak i 4G/5G na tej samej platformie sprzętowej. Nowo zaprojektowane urządzenie TETRA nie dość, że ma wszystkie te same zaawansowane funkcje, co popularna stacja bazowa TETRA, to również zapewnia zarówno dostęp radiowy w systemie TETRA, jak i 5G. Funkcjonalności te obejmują tzw. dual homing (gdy stacja bazowa podłączona jest do dwóch central cyfrowych), szyfrowanie interfejsu radiowego i pracę w trybie awaryjnym. System wykorzystuje także najnowszą technologię z rozwiązań sieci komórkowej – integration of multicarrier remote radios. System łączności oparty na nowej stacji bazowej umożliwia użytkownikom korzystanie z długiego cyklu życia systemu TETRA i płynnej ewolucji w kierunku bezprzewodowego systemu szerokopasmowego. Użytkownicy systemów TETRA po wdrożeniu stacji hybrydowej będą mogli zachować te same konfiguracje anten, co umożliwi płynne przejście do sieci 5G przy znacznych oszczędnościach w planowanym radiowym i wdrażaniu sieci.
Należy również wspomnieć o zakończonych sukcesem testach połączenia użytkowników systemu TETRA i sieci 5G, które miały miejsce w chińskim Kantonie. Udało się to dzięki zastosowaniu specjalnej aplikacji; użytkownicy systemu byli świadkami pełnej interoperacyjności między dwiema sieciami – 5G i TETRA. System zapewnia płynne usługi głosowe i transmisji danych między użytkownikami końcowymi w sieci TETRA i tymi korzystającymi z 5G, w tym połączenia grupowe i indywidualne, usługi przesyłania wiadomości, udostępnianie wideo i danych, a także pozycjonowania geograficznego i funkcji Naciśnij i Mów (PPT). Obecnie współdzielona sieć radiowa w Kantonie jest jedną większych sieci TETRA w całym mieście. Obsługuje ponad 50 tys. użytkowników policji, straży pożarnej i pogotowia ratunkowego, lokalnych przedsiębiorstw użyteczności publicznej i biura reagowania kryzysowego (PPDR).
Miejmy nadzieję, że nowe wdrożenia sieci szerokopasmowych 5G wspomogą działanie sieci łączności krytycznej TETRA w zakresie szybkich transmisji danych i usprawnią działanie sektora publicznego i prywatnego. Czekamy na takie rozwiązania w Europie i w Polsce.
MACIEJ SKORASZEWSKI, Biuro PTPiREE
