В связи с развитием 3G, 4G и 5G в профессиональном сообществе возникла дискуссия о перспективах применения этих технологий как основных средств профессиональной мобильной связи, и в частности, альтернативы TETRA. Рассмотрим предпосылки, ограничения, а также практику применения и перспективы LTE в таких отраслях как общественная безопасность, промышленность, транспорт и др.
Предпосылки для применения LTE в профессиональной мобильной связи
Технология LTE (4G) является эволюцией развития стандарта GSM/UMTS, получившей наибольшее распространение в сетях мобильной связи (мобильных телефонах частных пользователей). Ключевым преимуществом LTE стала высокая скорость передачи данных до 3 Гбит/с и низкая задержка до 2 миллисекунд. Эти особенности стали основой для дискуссии о перспективах LTE в сетях профессиональной мобильной связи (ПМР), т.к. существующие и наиболее применяемые стандарты TETRA и DMR в качестве слабого места имеют как раз весьма ограниченные возможности по передаче данных (DMR до 2 Кбит/с, TETRA до 28,8 Кбит/с).
Практика применения LTE в как средства ПМР в мире
Мировой опыт первопроходцев (США, Великобритания, Южная Корея, Франция, Катар) в применения LTE как средства ПМР (а также Critical Communications) и замены TETRA показывает, что ни одна из стран не смогла полностью отказаться от построенных сетей ПМР и продолжает их поддерживать и эксплуатировать. В частности, в Великобритании запланированный переход аварийных служб (ESN, Emergency Services Network) на LTE отложен из-за отсутствия критически важных функций. Для продолжения работы ESN до 2024 г. продлен сервисный контракт на имеющуюся систему TETRA.
Одной из ключевых особенностей LTE является тот факт, что во многих странах, в т.ч. в России частоты под LTE изначально распределялись под мобильных операторов, поэтому существует проблема с доступностью спектра частот. Создание сетей возможно либо по модели MVNO (mobile virtual network operator), создании виртуальных мобильных операторов, либо в формате отдельной услуги от оператора.
Также отметим, что в России практически не представлены устройства, близкие по качеству и надежности к оборудованию профессиональной связи. В частности, правила применения абонентских терминалов LTE (Приказ № 128 от 06.06.2011) ограничивают мощностью 23 дБм (0,2 Вт). Это существенно уменьшают зону действия, особенно в ключевом диапазоне 450 МГц.
Ключевые ограничения LTE в сравнении с TETRA
Применение LTE в сетях профессиональной радиосвязи имеет ряд существенных ограничений, в частности, отсутствие поддержки таких критичных для профессиональных пользователей служб и функций, как:
- Быстрый вызов
- Push-to-talk
- Подавление фоновых шумов
- Шифрование на уровне радиоинтерфейса
- Расстановка приоритетов вызовов
- Вызовы с терминала на терминал
- Групповой звонок и широковещание
В спецификациях LTE была изначально заложена потенциальная возможность реализации этих функций, однако на практике развернутые сети связи не поддерживают данные спецификации в полном объеме. Системы стандарта LTE не могут предложить базовую функциональность в части голосовой связи по сравнению с TETRA, а также реализацию требований гарантированной надежности и доступности. Не говоря про возможности TETRA внутрисетевой работы базовой станции (БС) в режиме отсутствия связи, вне зоны действия БС, а также возможностей самостоятельной установки и обслуживания системы (в независимости от оператора связи).
Также при использовании LTE возникают вопросы, связанные с обеспечением безопасности и защиты передаваемых данных. Для ПО с открытым исходным кодом, например Android, пока не сформированы правила и стандарты безопасности. Это имеет критическую значимость в рассматриваемом сегменте. В ответ на эти уязвимости появился новый стандарт связи MCPTT (Mission Critical Push-To-Talk), который активно разрабатывается организацией 3GPP, она же координирует развитие технологий 4G и 5G при поддержке TCCA (TETRA and Critical Communication Association). Однако на текущий момент он не лишен основных недостатков LTE по доступности и надежности сетей связи.
Развитие гибридных моделей TETRA и LTE
Большинство экспертов сходятся во мнении, что наиболее вероятный сценарий развития LTE в сфере профессиональной мобильной связи на следующие 10-15 лет, это продолжение применения гибридных (конвергентных) моделей, совместно с TETRA. Также этот тезис подтверждают реализованные проекты за последние годы. Напомним, что еще в 2015 году даже был введен специальный термин LTEtra (когда крупнейшие вендоры только начали представлять совместные решения TETRA + LTE).
При этом публичные сети LTE применяются для передачи не критических данных и голоса вне зоны действия основных систем, MC PTT LTE для передачи критических данных, а TETRA для критической голосовой связи. На рынке существуют решения с бесшовной интеграцией узкополосных и широкополосных сервисов в полном соответствии со стандартами 3GPP LTE и Mission Critical. При этом базовые станции TETRA подключаются напрямую к сетям LTE без применения сетевых шлюзов, создавая единую сеть для передачи голоса и данных
Таким образом гибридная модель предполагает использование преимуществ каждого из стандартов, а также возможность плавной эволюции в развитии проектов, отсутствие необходимости одновременного обновления всего парка оборудования.
Заключение
Несмотря на активное развитие, технология LTE имеет ряд структурных исторических особенностей (например, отсутствие голосового канала стабильного качества с гарантированной скоростью установления связи или недостаточная информационная безопасность), которые не способствуют полному и активному применению в сетях профессиональной мобильной связи. TETRA, напротив, продолжает оставаться оптимальным решением в составе отдельного решения или гибридных систем транкинговой связи совместно с LTE.