Mobiel breedband in een bedrijfskritische

TETRA ASSOCIATION The TETRA Association 14 Blandford Square Newcastle upon Tyne NE1 4HZ United Kingdom

Tel: +44 191 231 4328 Fax: +44 191 245 3802

Mobiel breedband in een bedrijfskritische omgeving –

gezien vanuit het TETRA-perspectief Belangrijke opmerking De meningen en informatie die in deze white paper door de TETRA Association zijn verstrekt, zijn te goeder trouw vermeld. Ondanks het feit dat wij er alles aan doen om zeker te stellen dat de informatie in dergelijke docum enten juist is, kan de TETRA Association de nauwkeurigheid of volledigheid van enige informatie niet garanderen die hierin is op genomen. De TETRA Association, haar medewerkers en agenten zijn niet verantwoordelijk voor enige schade, ongeacht op welke manier deze is ontstaan, door het gebruik van of het vertrouwen op deze informatie. Uitgegeven door de TETRA Association februari 2011.

The TETRA Association Registered Office Richmond House, Broad Street Ely, Cambridgeshire, CB7 4AH, UK Registration No.4155039 in UK VAT Registration Number CB 755 4236 24

Mobiel breedband in een bedrijfskritische omgeving

Inleiding TETRA is een bewezen technologie. Deze wordt dagelijks bij talloze bedrijfskritische processen en organisaties gebruikt. Het is duidelijk dat TETRA’s kracht ligt in haar unieke manier om in bedrijfskritische groepsoproepen (groupcall) te voorzien. Daarnaast heeft TETRA een unieke en ongeëvenaarde lijst speciale functies voor professionele gebruikers. Gecombineerd met superieure spraaktechnieken is het duidelijk dat TETRA de technologie is voor bedrijfskritische gebruikers wereldwijd. Er dient te worden onderkend dat de datamogelijkheden van TETRA ontoereikend zijn. Als gevolg daarvan heeft ETSI een standaard voor wideband ontwikkeld, die bekend is onder de naam TEDS (TETRA Enhanced Data Services). Deze standaard zal de datatransmissie vertienvoudigen en er komen nu producten op de markt die met TEDS kunnen werken. Gebruikersorganisaties dienen zich echter ook bewust te zijn van het feit dat meer datatransmissie ook meer spectrum vereist. Ook al is de regelgeving voor TEDS in de CEPT-landen voltooid en hebben gebruikers nu de mogelijkheid om bij de betreffende landelijke toezichthouders spectrum aan te vragen, wordt spectrum voor de inzet van TEDS nog niet op een geharmoniseerde manier beschikbaar gesteld. Ondanks dat standaardkanalen van 25 kHz kunnen worden gebruikt, zijn wideband kanalen (50 kHz en hoger) nog niet algemeen beschikbaar. Maar spectrum is een randvoorwaarde voor de beschikbaarheid van nieuwe technologie. Dat is ook de reden waarom een aantal gebruikersorganisaties het initiatief heeft genomen om te werken aan aanvullend spectrum voor datadiensten, op een nog hogere snelheid, die aan de sector voor Openbare orde en veiligheid zou kunnen worden toegewezen. Een aantal organisaties, zoals ETSI, CEPT, de TETRA Association en PSC-Europe, hebben zich sterk gemaakt voor het verkrijgen van erkenning van de noodzaak voor aanvullend spectrum. Dit heeft geresulteerd in een aanbeveling voor toekomstige vereisten voor spectrum door de Europese Raad van de Ministers van Justitie en Binnenlandse Zaken. Dit alles mondt uit in een aantal vragen: •

wanneer zal er meer spectrum beschikbaar komen?

•

Hoeveel spectrum is vereist en kan redelijkerwijze worden verantwoord?

•

Waar zal het spectrum vandaan komen?

•

Zal "Digital Dividend" het antwoord zijn?

•

Zullen openbare netwerken in staat zijn om de dataservice te leveren?

•

Welke technologie zal worden gekozen?

•

De sector voor Openbare orde en veiligheid in Noord-Amerika heeft LTE als technologie gekozen – waarom wordt er dan niet gewoon gebruik gemaakt van de openbare LTE-netwerken?

•

Zullen netwerken met een hoge datasnelheid TETRA vervangen?

•

Als het nog ruim 5 jaar duurt voordat geharmoniseerd, toepassinggericht breedbandspectrum een feit is, wat zullen wij dan in de tussentijd doen?

Deze white paper van de TETRA Association d.d. februari 2011 zal trachten een toelichting te geven hoe TETRA zich zal ontwikkelen wanneer nieuwe hoge datasnelheid technologieën worden overwogen. Op dit moment kan er een keuze worden gemaakt uit twee standaarden - WIMAX en LTE. Naast enkele kleine technische verschillen is het belangrijkste verschil dat WIMAX nu al op de markt is en LTE nog tijd nodig heeft voor verdere ontwikkeling. Naar verwachting zal LTE op termijn de standaardkeuze voor openbare operators zijn. Zoals hierboven werd vermeld, is LTE ook in Noord-Amerika de gekozen standaard voor breedband dataservices voor Openbare veiligheidsdiensten.

TETRA Association

Versie 1.3 februari 2011

Pagina 2 van 13


Het belangrijkste doel van LTE is de landelijke massamarkt voor openbare communicatie. Naar alle waarschijnlijkheid zullen de eerste toepassingen dan ook op grote netwerken zijn gericht. Het lijkt erop dat W IMAX meer een niche technologie zal zijn. Met deze nieuwe, zogenaamde 4G-technologieën die op de markt komen, zal een aantal voorstanders uiteraard beweren dat hun nieuwe technologieën alle voorgaande technologieën kunnen vervangen. Dat komt er in dit geval op neer dat deze technologieën zijn geoptimaliseerd om aan de vereisten van bedrijfskritische gebruikers te voldoen. De praktijk kan er echter mogelijk anders uitzien. Een aantal te overwegen opties zijn: 1.

de mogelijkheid om een bestaand TETRA/TEDS-netwerk dat een breed gebied dekt in het toegewezen spectrum voor bedrijfskritische spraak, te behouden en dit uit te breiden met een overlap voor data op hoge snelheid in gebieden waar dit het meest belangrijk is.

2.

Het behouden van een TETRA-netwerk dat een breed gebied dekt voor bedrijfskritische spraak en wachten met het uitbreiden van data voor een overlappend netwerk, tot een geharmoniseerde toepassingsgerichte spectrumband beschikbaar is.

3.

Als 1 en 2, maar dan met gebruik van de service van openbare netwerken voor niet-bedrijfskritische data die bestand zijn tegen de tijden ruimtebeperkingen.

4.

Het volledig vervangen van een bestaand TETRA-netwerk door een LTE-netwerk. Dat kan worden geleverd door een particuliere exploitant of door een openbare operator die de mogelijkheid heeft om een bedrijfskritisch serviceniveau te bieden.

Deze white paper bekijkt de beschikbare opties, waaronder de haalbaarheid van het leveren van bedrijfskritische spraak via een LTEnetwerk in een Europese context.

TETRA Association


Pagina 3 van 13


Overzicht snelle technologie LTE en W iMAX zijn 4G-technologieën die hogere datasnelheden leveren met een veel hogere spectrumefficiëntie dan de ouder e 3G-technologieën. Een aantal van deze verbeteringen is het gevolg van de modulatie- en codeerschema’s die voor deze nieuwere technologieën werden toegepast, Enkele zijn tevens het gevolg van het gebruik van slimme antennetechnieken. Het leidt geen twijfel dat een technologie, zoals LTE, een uiterst effectieve methode is voor dataverkeer op hoge snelheid, met goede signaalcondities. Het ligt voor de hand dat LTE op succesvolle wijze zal kunnen worden ingezet in openbare snelle data netwerken. LTE is ook te voorschijn gekomen als de geselecteerde standaard voor breedbanddata voor de sector voor Openbare orde en veiligheid in Noord-Amerika. Zowel LTE als WiMAX zullen voorzien in de toenemende vraag naar datadiensten met hoge snelheden. Voorbeelden daarvan zijn verbeterde beeld- en videotransmissie met de mogelijkheid voor toekomstige videoconferentie en ontvangst van live-uitzendingen. Beide technologieën zijn schaalbaar en kunnen gebruik maken van verschillende systeembandbreedtes. N aar verwachting zal de inzet echter variëren van 1 x 5 MHz, voor bijvoorbeeld Time Division Duplex (TDD) WiMAX, tot 2 x 10 MHz voor Frequency Division Duplex (FDD) LTE-systemen. Voor breedbandformaten met een breder bereik is een maximaal downlinkvermogen van 25 Mbps beschikbaar. Dat vermogen wordt verdeeld tussen de gebruikers van de cel. LTE heeft tevens een toepassingsgerichte optie van 2 x 5 MHz (FCC 700 MHz band in VS). Hoewel WiMAX als een TDD-technologie werd ontwikkeld en LTE als een FDD-technologie, zullen beide systemen nu waarschijnlijk in beide formaten beschikbaar zijn. Beide standaarden zullen zich verder ontwikkelen en zullen in de toekomst mogelijk één systeem worden. Er is inderdaad al een TDD-versie van LTE op de markt verschenen. Hierdoor zal de planning van spectrum worden bemoeilijkt. In beide gevallen wordt een adaptief modulatieschema gebruikt, waarbij een compromis kan worden gevonden ten aanzien van datatransmissie en signaalsterkte. Hierdoor kunnen hoge datasnelheden worden bereikt wanneer de signaalsterkte goed is en waarbij een groter bereik op lagere datasnelheden kan worden gerealiseerd. Het gevolg hiervan is dat de opgegeven maximale capaciteit alleen in de nabijheid van het basisstation kan worden bereikt, daar waar de signaalsterkte krachtig genoeg is om de hoogste modulatiesnelheden mogelijk te maken. Aangezien de signaalsterkte tegen de buitengrenzen van het basisstation minder wordt, verminderen ook de modulatiesnelheden . Daardoor is het mogelijk om communicatie op lagere signaalniveaus voort te zetten, echter met lagere datasnelheden. Tegen de buitengrenzen van het basisstation is 100 of 200 kbps beschikbaar. Als alle gebruikers van het basisstation zich bij de buitengrens van het basisstation bevinden, zal de capaciteit tussen deze gebruikers worden verdeeld. Het is logisch dat voor het inzetten van dergelijke technologieën een aanzienlijke hoeveelheid spectrum is vereist. Momenteel kunnen gebruikers oplossingen in het GHz-radiospectrum gebruiken. Dit is echter waarschijnlijk niet de beste oplossing voor een landelijke implementatie voor de sector voor Openbare orde en veiligheid. Hiervoor is een toepassingsspectrum lager dan 1 GHz noodzakelijk, omdat lagere frequenties een beter bereik bieden. Laten wij daarom een aantal opties nader bekijken:

TETRA Association

Versie1.3 februari 2011

Pagina 4 van 13


Optie 1: het handhaven van een bestaand TETRA/TEDS-netwerk met een grote dekking voor bedrijfskritische spraakdiensten en het uitbreiden met een overlap voor hogere datasnelheden in gebieden waar de noodzaak hiervoor het meest hoogst is. Doordat in heel Europa de analoge televisie wordt uitgeschakeld en wordt vervangen door digitale televisie, maakt het zogenaamde 'Digital Dividend' ca. 800 MHz aan televisiefrequentie vrij dat voor minder kostbare netwerken met minder stations (in vergelijking met 2,5G Hz en hoger) zal worden gebruikt. Daardoor wordt een uitgebreidere geografische dekking economisch haalbaar. Waarschijnlijk zal echter geen van deze frequenties aan bedrijfskritische gebruikers worden toegekend. Deze frequenties zullen waarschijnlijk, via de providers van de landelijke netwerken, per land voor commerciële doeleinden worden geveild. Spectrum voor breedbanddiensten kan in het algemeen in het GHz-gebied worden gevonden, maar de kosten voor het gebruik op deze frequenties zullen waarschijnlijk een brede uitrol beperken. Zoals eerder gesteld, is WiMAX de technologie die momenteel beschikbaar is. Het combineren van TETRA/TEDS voor een groot bereik voor bedrijfskritische diensten met een toepassingsgerichte W iMAX-overlap is nu mogelijk en wordt daadwerkelijk in een aantal gevallen toegepast. Het zal nog wel even duren voor dat er LTE-oplossingen voor kleinere netwerken zijn. Gezien het huidige beschikbare spectrum biedt een bestaande UHF-technologie, zoals TETRA, nog steeds het enige economische middel om een grote dekking te bereiken. Dit levert echter duidelijk niet dezelfde datasnelheid in unicast-communicatie (1:1) zoals een 4Gtechnologie die biedt. TETRA/TEDS zal de enige uitvoerbare bedrijfskritische datadienst voor een grote dekking gedurende vele jaren worden, waarschijnlijk gedurende meer dan 5 jaar. Een compromis waarbij breedbanddekking voor exclusief bedrijfskritisch gebruik een vereiste is, kan een overlap in een 4G-network in gebieden met grote steden (metropolen) zijn waar voldoende dichtheid bestaat van bedrijfskritische gebruikers die de kosten voor de netwerk-rollout rechtvaardigen. TETRA zal de komende 10 jaar of langer de standaard blijven voor bedrijfskritische spraakdiensten. Er is geen andere technologie in het vooruitzicht dat erin voorziet om datgene te leveren wat TETRA nu al levert. Toepassingsgericht geharmoniseerd spectrum voor het gebruik van breedband voor de sector voor Openbare orde en veiligheid en voor 1

veiligheidsorganisaties ligt nog ver in de toekomst, waarschijnlijk pas over 5 tot 7 jaar. Dat wil zeggen dat TEDS de enige technologie is die in de komende jaren voor bedrijfskritische datadiensten met een grote dekking beschikbaar zal zijn. Deze optie - met een hybride oplossing - is een veilige manier voor de toekomst. 1

Voor TEDS is ook spectrum vereist.

TETRA Association


Pagina 5 van 13


Optie 2: het hebben van een TETRA-netwerk dat een grote dekking biedt voor bedrijfskritische spraak en het wachten met het uitbreiden met data voor een overlappend netwerk – tot een geharmoniseerde, toepassingsgerichte spectrumband beschikbaar is. Deze optie zal de innovatie waarschijnlijk belemmeren en de organisatorische effectiviteit jarenlang hinderen, omdat dit nu de status quo is. Deze optie werd ook beschreven als één van de vier ontwikkelingsmogelijkheden, zoals besproken in het onderzoek van Analysys Mason inzake 2

"Public Safety mobile broadband and spectrum needs" . Analysys Mason definieert vier mogelijke ontwikkelingsscenario’s voor de toekomstige vraag naar mobiele breedbandtoepassingen binnen de sector voor Openbare orde en veiligheid als onderdeel van het onderzoek. Het overwegen van deze vier verschillende ontwikkelingsscenario’s toonde aan dat de mogelijkheden van de huidige narrowband en wideband toepassingsgerichte mobiele netwerken die door de sector voor Openbare orde en veiligheid worden gebruikt, voor drie van de vier benoemde ontwikkelingsscenario’s niet voldoende zullen zijn om aan de toekomstige vereisten te voldoen. Het enige ontwikkelingsscenario dat door de bestaande netwerken zou kunnen worden ondersteund is het scenario van de "stabiele groei". Dat is echter op lange termijn niet houdbaar, omdat er een toenemend bewijs is van trends en veranderingen op het gebied van werkmethodes die aangeven dat het niet aan toekomstige behoeften zal voldoen. De vier ontwikkelingsscenario’s die in het onderzoek werden gedefinieerd, geven aan dat een nieuwe generatie mobiele breedbanddienst is vereist om aan de wens van toekomstige data, afbeeldingen en multimediatoepassingen te voldoen die door gebruikers binnen de sector voor Openbare orde en veiligheid zal worden gevraagd. De opties voor het leveren van deze nieuwe generatie diensten omvatten tevens het gebruik van geüpgrade commerciële netwerken (zoals gebruik maken van HSPA+/LTE-technologie) met het inzetten van een aangepast netwerk om aan de specifieke operationele vereisten van de sector voor Openbare orde en veiligheid te voldoen, of het ontwikkelen van een nieuwe generatie toepassingsgerichte mobiele breedbandnetwerken exclusief voor gebruik binnen de sector voor Openbare orde en veiligheid. Deze optie (2) zal leiden tot "Minimale veranderingen in de bestaande operationele procedures en een beperkt toepassingsgebied om meer efficiency en ontvankelijkheid door middel van nieuwe werkmethodes te bereiken."

Optie 3: als 1 en 2, maar dan met gebruik van de service van openbare netwerken voor ‘nietbedrijfskritische’-data die bestand zijn tegen de tijden ruimtebeperkingen. Deze optie zal ervoor zorgen dat een dataservice gedurende het grootste deel van de tijd beschikbaar is. De optie vereist echter dat de gebruikersorganisaties standaard operationele procedures (SOP) ontwikkelen, waarbij rekening wordt gehouden met het feit dat de datadienst mogelijk niet beschikbaar is op het moment dat de gebruiker deze dienst het hardst nodig heeft. Een voorbeeld is dat wanneer het openbare netwerk overbelast of niet beschikbaar is. Dit komt vaak voor bij grote incidenten, maar zou ook kunnen gebeuren bij grote evenementen, zoals bij openluchtconcerten.

https://www.tetra-association.com/uploadedFiles/Files/Documents/Analysys%20Mason%20final%20report%20for%20TETRA%20Associati on7o20080310.pdf

TETRA Association


Pagina 6 van 13


Optie 4a: Het volledig vervangen van een bestaand TETRA-netwerk door een LTEnetwerk. Dat kan worden geleverd door een particuliere exploitant of door een openbare operator die de mogelijkheid heeft om een bedrijfskritisch serviceniveau te bieden. Het gebruik van LTE - the Long Term Evolution van GSM – kan worden gezien als een mogelijke vervanging van TETRA en soortgelijke standaarden, voor het bieden van geïntegreerde spraak- en datafuncties voor communicatie op het gebied van Openbare orde en veiligheid. Een onderzoek heeft aangetoond dat een LTE-station of cel het vermogen heeft om meerdere groepsoproepen te ondersteunen. Als deze mogelijkheid wat dieper wordt onderzocht, blijkt helaas dat er nog vele andere factoren zijn vereist die ook moeten worden overwogen voordat het in de toekomst een succesvol netwerk voor bedrijfskritische spraakcommunicatie voor de sector voor Openbare orde en veiligheid in Europa kan bieden.

Bedrijfskritische spraakoproepen via LTE – is dat haalbaar? Het volledig vervangen van een TETRA-netwerk vereist bedrijfskritische spraak via LTE. Spraakoproepen worden via een LTE-netwerk verzonden als Voice over IP. Voice over IP heeft het voordeel dat het compatibel is met IP-netwerken die verder gaan dan het LTEnetwerk en op deze manier oproepen van en naar vaste gebruikers van het IP-netwerk kunnen verzenden. Het gebruik van IP heeft echter een aantal nadelige gevolgen voor de capaciteit van het netwerk, omdat IP een overhead toevoegt aan het gesprek dat wordt verzonden. De overhead van de IP-header kan door middel van compressie aanzienlijk worden verminderd, alhoewel compressie bij slechte signaalsterktes niet altijd goed functioneert, omdat frames verloren kunnen raken.

Omdat er geen volwassen standaard is die true multicasted bedrijfskritische prestaties voor groepsoproepen biedt (behalve TETRA), worden groepsoproepen doorgaans verondersteld een set unicast IP streams te gebruiken, waarbij elk groepslid een eigen kopie van de voice stream ontvangt. Hierdoor zullen groepsoproepen de stations of cellen zwaarder belasten dan bij individuele oproepen het geval is, direct evenredig met het aantal gebruikers in de groep van een oproep. De belasting wordt verzwaard wanneer de gebruikers zich tegen de buitengrens van het station bevinden, hetgeen naar alle waarschijnlijkheid een onverwacht verlies van de capaciteit van het station zal veroorzaken. Terwijl het snel opbouwen van een oproep via LTE in theorie mogelijk is, zijn er geen prestaties van een belast station aangetoond. Een simultane unicast groepsoproep naar een groot aantal gebruikers van een station zal een overmatige belasting veroorzaken. Het gebruik van individuele streams wil ook zeggen dat de vertraging op de ontvangende audio per gebruiker iets afwijkt. Dat kan een echo-effect tot gevolg hebben als gebruikers die hetzelfde gesprek ontvangen, bij elkaar in de buurt staan. De oplossing hiervoor is het ontwerpen van een ‘true multicasting’-functie in de technologie. Bestaande standaarden die werden ontworpen voor bedrijfskritische gebruik, zoals TETRA, hebben spraak van origine in het transmissieformaat geïntegreerd. Daardoor is er geen extra overhead. Dit zal met name van toepassing zijn, als zij een echte groepsoproep ontvangen, waarbij precies dezelfde transmissie door alle groepsleden tegelijkertijd wordt ontvangen. Als gevolg daarvan is er geen extra overheadcapaciteit beschikbaar, onafhankelijk van het feit of het nu een (1) persoon is of honderd personen die ditzelfde gesprek ontvangen. Als de LTE-standaarden zich zo ontwikkelen dat zij in de toekomst deze multicasting-capaciteit kunnen bieden, dan zal dit ook de mogelijkheid hebben om een efficiëntere ondersteuning voor een groepsoproep te kunnen bieden.

TETRA Association


Pagina 7 van 13


Bedrijven met expertise op het gebied van bedrijfskritische systemen bevinden zich in de unieke positie om deze ontwikkeling verder uit te werken. In de tussentijd zal er een oplossing zijn voor het inzetten van hoge datasnelheden (WiMAX of LTE), zonder de nadelen veroorzaakt door groepsoproepen. Dit is het inzetten van de 4G-technologie als een overlappend netwerk om naast de kerntechnologie voor gesprekken (TETRA), ook unicast-datadiensten te bieden. Een spraak- of gespreksservice en dan specifiek een groepsspraakservice, zal een overlap zijn. Deze zal afhankelijk zijn van de toepassing die deze overlap bevat. De bedrijfskritische groepsoproep heeft veel meer functionaliteit dan alleen maar de spraakoproep zelf. De volgende functies zijn van essentieel belang: •

snelle gespreksopbouw – 300 msec of minder van PTT (push to talk) in 95% van de gevallen om het gesprek op te bouwen, waaronder alle acties van de abonnees en ‘air interface’-transmissies (niet alleen de responsetijd van het netwerk) zijn inbegrepen.

•

Prioriteitsniveaus voor individuen en groepen die de volgorde van toegang in het geval van hoge belasting bepalen, alsmede de prioriteitsvolgorde in noodsituaties.

•

Noodtoegang - voorgaan op andere gebruikers, indien vereist.

•

Gesprekken in de wachtrij, voor het geval niet alle locaties de capaciteit voor een oproep hebben en de mogelijkheid om de voorwaarden in te stellen waar de oproep in de wachtrij zal worden geplaatst.

•

Gebruikersprioritisatieschema’s inzetten die de mogelijkheid kunnen bepalen om de oproep door te laten gaan in overeenstemming met de aanwezigheid van bepaalde gebruikers

•

Late toetreding – inkomen bij een oproep nadat deze werd gestart

•

Veiligheids vereisten hebben geleid tot een zeer specifieke en uitgebreide functionele suite, inclusi ef: o statische en Dynamische sleutels o Groepscijfercode o OTAR en OTAK o E2EE o Uitschakelen/uitzetten van eindapparatuur (het op afstand uitschakelen van verloren geraakte en gestolen eindapparatuur)

•

en vele andere functies

Deze functies zijn niet optioneel of "leuk om te hebben", maar het zijn functies die OOV van essentieel belang vinden voor het uitwisselen van informatie in overeenstemming met de voor hen van toepassing zijnde vertrouwelijkheidregels. Voor een aantal beveiligingsbedrijven is het bovendien vereist dat zij de implementatie van dergelijke veiligheidsfuncties verifiëren door middel van het controleren van het productontwerp. De meeste van deze eigenschappen kunnen aan een open standaard worden toegevoegd om te verzekeren dat er voldoende leveranciers zullen zijn en er voldoende concurrentie op de markt is. In de wereld van de standaarden bestaat een der gelijke ontwikkeling nog niet. Er is echter ten minste één belangrijke functie waarvoor een compromis van toepassing zal moeten zijn, te weten de tijd van slechts 300 msec voor het opbouwen van een oproep. Gebruikers zullen een dubbele of misschien zelfs een driedubbele waarde hiervan moeten accepteren, vooral in noodsituaties als het dataverkeer zwaar wordt belast. Overige functionaliteit die voor een bedrijfskritische netwerk van belang is, zoals: •

direct mode – ‘radio to radio’-communicatie buiten de infrastructuur

•

Individuele gesprekken die gebruik maken van de half-duplex PTT (push to talk)-modus

•

Statusberichten die naast de meer standaard Short Data/Short Message-tekstdiensten als snelle efficiënte berichten worden gebruikt

•

Meervoudige encryptie niveaus, zowel voor ‘end to end’ als voor ‘air interface’

•

Dynamisch groepsbeheer – het via de ether voorzien van groepen, tijdelijk of permanent

•

Broadcast oproepen, zowel met statische als dynamische gebruikersbasis

•

Groepscanning met antwoordfuncties

•

Paging van de ene service naar een andere, en gelijktijdige services

....enz....

TETRA Association


Pagina 8 van 13

Mobiel breedband in een bedrijfskritische omgeving Technologie beperkt deze niet. Iedere toepassing kan worden gestandaardiseerd. Standaardisatie kan echter een lang proces zijn. Voor de ontwikkeling van deze standaardtoepassingen voor een echt netwerk zullen ook belangrijke hulpbronnen nodig zijn. In de eerste jaren van een nieuwe technologie, zoals LTE, zal de aandacht zijn gericht op de ontwikkeling voor de reguliere consument en zakelijke markten in plaats van op meer specialistische toepassingen. Met name Direct Mode vereist speciale aandacht. Een technologie die een aantal MHz-bandbreedte per kanaal vereist, is niet geschikt voor Direct Mode; al helemaal niet als spectrum beperkt is. De GSM-R-gemeenschap heeft voor een dergelijk gebruik een narrowband FM-modus gebruikt. Een soortgelijke alternatieve technologie zou voor een LTE-handset vereist zijn. Een essentiële functie voor een bedrijfskritische netwerk is de koppeling met dispatcher-eindapparatuur via direct bedrade interfaces naar het systeem. Deze apparatuur voldoet aan gespecialiseerde toepassingen, waaronder: •

het gelijktijdig monitoren van meerdere groepen

•

Het gelijktijdig verzenden naar afzonderlijke of meerdere groepen

•

Het verzenden van broadcast gesprekken naar afzonderlijke of meerdere groepen

•

Als de prioriteit van oproepen wordt verhoogd, dient het mogelijk te zijn om voorrang te krijgen op de huidige gebruikers die verzenden, indien dit is vereist

•

Het ‘patchen’ van groepen

•

Encryptie met:



statische en Dynamische sleutels



Groepssleutelcode



OTAR en OTAK E2EE

 •

Uitschakelen/uitzetten van eindapparatuur

•

Systeembeheerfuncties

•

Open interfaces met opdracht- en besturingstoepassingen van derden.

Deze apparatuur en hun interfaces met het netwerk zullen ook moeten worden ontwikkeld voordat een volledige oplossing voor bedrijfskritisch gebruik geschikt kan zijn. Er is geen reden waarom LTE- of WiMAX-standaarden niet kunnen worden uitgebreid om deze extra functieniveaus te integreren. Momenteel gebeurt er echter niets op dit gebied.

TETRA Association


Pagina 9 van 13


Optie 4b: het volledig vervangen van een bestaand TETRA-netwerk door een LTE-netwerk - gebaseerd op diensten van een openbaar netwerk. Een van de aspecten van het implementeren van een datanetwerk met hoge snelheden is het kostenaspect van een eigen systeem en door hen wordt onderhouden, dat diensten biedt binnen een breed gebied van het beschikbare spectrum, zoals in het voorgaande deel werd besproken. Om hoge kosten voor het inzetten van een dergelijk netwerk te voorkomen, of daar waar geen spectrum voor het inzetten van een eigen netwerk beschikbaar is, kan service mogelijk via een openbare netwerkprovider worden aangeboden, waarbij de consequenties van de operationele service duidelijk moeten zijn. Het discussiepunt van openbare netwerken en eigen netwerken werd in de afgelopen jaren redelijk gedetailleerd onderzocht, omdat alternatieven voor toepassingsgerichte technologieën, zoals TETRA, werden overwogen. Openbare netwerken zijn vaak geen aantrekkelijke oplossing en in de meeste onderzoeken kwamen de volgende kwesties ten aanzien van dekking naar voren: •

een openbare netwerkprovider zal daar waar de bevolking woont in dekking willen investeren, dat wil zeggen daar waar omzet kan worden gegenereerd. Als gevolg daarvan is er slechts weinig stimulans om te investeren in gebieden met een lage bevolkingsdichtheid. De kosten van de netwerkuitbreiding zullen alleen ten laste komen van door de sector voor Openbare orde en veiligheid.

•

De sector voor Openbare orde en veiligheid zal door middel van een inschrijvingsprocedure één van de providers moeten selecteren en de uitbreiding van dat systeem moeten bekostigen om de vereiste dekking te bieden. Dat zal op zijn beurt de concurrentie vertekenen. Het kan zelfs de reden zijn voor gerechtelijke procedures. Een mogelijkheid om dit te omzeilen is om toegang te hebben tot álle netwerken en hiertussen te kunnen ‘roamen’. Dat levert echter weer mogelijke andere problemen op, inclusief het parallel op meerdere netwerken hebben van data.

•

Op maat gemaakte bedrijfskritische netwerken worden doorgaans ontwikkeld met een hoger herstelvermogen, inclusief een aantal niveaus voor noodcapaciteit (fallback) met noodstroomvoorzieningen, wisselende link routering en lokale oproepschakelingen, zelfs binnen een enkel basisstation. Deze functies zijn niet op een zelfde manier voorzien in een openbaar netwerk.

•

In geval van lokale of landelijke noodsituaties raken openbare netwerken veelal overbelast, omdat hun vaste klanten uiteraard ook op dat moment willen communiceren. Het kan moeilijk blijken om in deze situaties toegang te waarborgen voor de sector voor Openbare orde en veiligheid.

•

In risicovolle situaties, bijv. in het geval van terroristische dreigingen of in tijden van oorlog, kunnen openbare netwerken bewust worden uitgeschakeld om communicatie voor het coördineren van activiteiten tussen terroristen , of voor het op afstand activeren van aanvallen (ontsteking activeren middels GSM of SMS) te voorkomen.

•

Netwerkveiligheid en –bescherming tegen cyberaanvallen in toepassingsgerichte overheidsinformatienetwerken is op een veel hoger niveau vereist dan bij openbare netwerken het geval is.

•

Operators kunnen mogelijk problemen hebben om verstorend netwerkonderhoud niet te laten plaatsvinden, bijv. als gevolg van een inc ident, d.w.z. een operator dient met de organis atie op het gebied van Openbare orde en veiligheid te overleggen voordat de diensten worden onderbroken, hetgeen een belangrijke invloed op de algehele concurrentiepos itie kan hebben.

Om deze problemen te voorkomen dient een openbaar netwerk op een bijzondere manier (in de ogen van commerciële operatoren) te worden gebouwd, zodat het herstelniveau en de noodcapaciteit (fallback) voor communic atie onder alle omstandigheden kan worden geboden. Het is de vraag of een commerciële operator zich aan een dergelijk netwerkontwerp zal willen verbinden.

TETRA Association


Pagina 10 van 13


Overheden die bedrijfskritische landelijke service op basis van TETRA hebben aangeschaft, hebben in het algemeen specifieke extra functionele vereisten, zoals een zeer hoog beschikbaarheidniveau, een uitgebreide dekking, controle over de leverancier van de service of dienst, financiële beperkingen, strenge boetes, enz. Specificaties die een publieke operator gewoonweg niet zou kunnen en willen accepteren.

Eindapparatuur Voorstanders van openbare netwerktechnologie zullen vaak verwijzen naar de zeer hoge volumes van verkochte eindapparatuur. Ze zullen beweren dat het hierdoor mogelijk wordt om veel goedkoper eindapparatuur te ontwikkelen die ook aan nichemarkten kan worden verkocht, zoals aan gebruikers in de sector voor Openbare orde en veiligheid. In eerdere voorbeelden is dit standpunt echter onjuist gebleken. Dezelfde beweringen werden voor handsets voor GSM-R-technologie (GSM voor treinverkeer) geuit. In de praktijk bleken de vereisten voor dergelijke eindapparatuur sterk af te wijken van de standaardeindapparatuur en was het verkoopvolume zo laag dat deze uiteindelijk veel en veel duurder bleken te zijn; ook aanzienlijk duurder dan de eindapparatuur die voor de TETRA-markt werd ontwikkeld. Dat komt doordat de GSM-R-nichemarkt een aanzienlijk kleiner aantal eindapparatuur heeft en veel minder concurrerende leveranciers dan op de TETRA-markt het geval is. Eindapparatuur voor bedrijfskritische gebruik wijkt op vele manieren af van cellulaire eindapparatuur voor het grote publiek: •

deze moeten robuust zijn en bestand tegen schokken en trillingen. De meeste professionele eindapparatuur zal gedurende zijn levenscyclus een groot aantal keren op een hard oppervlak vallen. Ook dan moeten deze volledig functioneel blijven en alles zonder schade overleven.

•

Deze moeten zijn ontworpen voor veel verschillende omgevingscondities. In het algemeen is eindapparatuur voor de sector voor Openbare orde en veiligheid ontworpen om te voldoen aan IP54 of bestand te zijn tegen hoge vochtigheidniveaus en stof (en dienen dit niveau te behouden ook als deze onderhevig zijn aan schokken of als de eindapparatuur valt, zie hierboven). Het algemene temperatuurbereik is van –I0 °C tot +60 °C – met volledige functionaliteit.

•

Deze moeten een uitstekende audio-output hebben, meestal 1 W audio voor werking in een situatie met veel achtergrondgeruis.

•

Deze moeten bestand zijn tegen intensief gebruik en ontvangst , alsmede veel kunnen zenden gedurende een periode van diensten van 10 uur, hetgeen een grote batterij capaciteit vereist met een batterij die eenvoudig te verwijderen en op te laden moet zijn.

•

Deze moeten een brede reeks accessoires ondersteunen, inclusief voertuigkits, speakers en microfoons op afstand. Bovendien dienen de accessoires net zo robuust te zijn als de eindapparatuur zelf.

•

Eindapparatuur voor de nichemarkt is vereist, bijv. intrinsiek veilig eindapparatuur voor het functioneren in explosieve omgevingen en verborgen eindapparatuur voor bewakingsdoeleinden. De markt voor eindapparatuur dient voldoende divers te zijn om deze te kunnen ondersteunen, omdat anders de technologie zelf het laat afweten.

•

Deze dienen de werking van Direct Mode buiten het netwerk te ondersteunen en ook met aparte repeaters en gateways te kunnen functioneren om vanuit de Direct Mode terug naar het netwerk te kunnen communiceren.

Door deze vereisten verschilt het ontwerp van eindapparatuur aanzienlijk van de cellulaire eindappar atuur voor de reguliere markt. De radio-chipset mag algemeen zijn bij een reguliere cellulaire handset, maar de algemene kosten voor eindapparatuur zullen aanzienlijk hoger zijn dan consumententoestellen, omdat hergebruik van bijvoorbeeld het LTE-platform een minimale invloed heeft op de totale kosten.

TETRA Association


Pagina 11 van 13


Spectrum, dekking en netwerkkosten 3

Openbare operators die de implementatie van LTE plannen, hebben in het algemeen tot 20 MHz spectrum nodig. Frequenties kunnen in andere sectoren op een locatie worden hergebruikt. Om de beste dekking te bereiken is echter voor elke sector een ander spectrum nodig. Als bedrijfskritische gebruikers een eigen netwerk in eigendom willen hebben of willen beheren, zullen zij dit spectrum moeten verkrijgen. Helaas zijn er momenteel in Europa geen frequentietoewijzingen voor het exclusieve gebruik voor de sector voor Openbare orde en veiligheid op frequenties lager dan ca. 2,5 GHz die deze bandbreedte kunnen leveren. TETRA-systemen worden gerealiseerd in 400 MHz. Het signaalbereik op 400 MHz kan meer dan 10 x zo groot zijn dan het equivalent op 2,5 GHz. Dat wil zeggen dat een netwerk op 2,5 GHz een factor tien (of mogelijk zelfs honderden) cellen voor elke 400 MHz-cel nodig heeft. Een bedrijfskritisch netwerk vereist in het algemeen minstens 95% geografische dekking van een regio of land. De kosten voor het inzetten hiervan kunnen voor een particulier netwerk, geheel bekostigd door de sector voor Openbare orde en veiligheid, niet op te brengen zijn als gevolg van de kosten voor het grote aantal cellen dat is vereist. Deze noodzaak voor een groot aantal cellen vereist ook een groot aantal linkverbindingen (die elk een hoge bandbreedte nodig hebben om de breedbanddata te kunnen ondersteunen) en een daarvoor geschikt groot schakelplatform.

3

Respons van GSA - Global mobile Suppliers Association to Ofcom Consultation: Award of available spectrum: 2500-2690 MHz, 2010-2025 MHz and 2290-2300 MHz (Datim van de reactie van GSA: 9 maart 2007)

TETRA Association


Pagina 12 van 13


Samenvatting TETRA zal de komende 10 jaar of langer de standaard blijven voor bedrijfskritische spraakdiensten. Er is geen andere technologie gepland die voorziet om aan de spraak functionaliteit te voldoen zoals TETRA dat momenteel doet. Toepassingsgericht geharmoniseerd spectrum voor mobiele breedbanddata dat door de sector voor Openbare orde en veiligheid en door veiligheidsorganisaties kan worden gebruikt, is nog jaren van ons verwijderd, waarschijnlijk nog 5 tot 7 jaar. Dat betekent dat de 4

bedrijfskritische dataservice TEDS , de enige beschikbare technologie is voor toepassingen met een groot dekkingsgebied. LTE of WiMAX kunnen echter mogelijk een uiterst effectief overlapnetwerk bieden, met een dekking voor data op hoge snelheden in gebieden waar voldoende dichtheid van –bedrijfskritische gebruikers is om de kosten van een netwerk in eigen eigendom te verantwoorden. Deze overlappingen kunnen hoogstwaarschijnlijk in gebieden van grote steden worden geïmplementeerd; dit in tegenstelling tot buitengebieden en in een 2,5 GHz- of 3,5 GHz-spectrum. Openbare netwerken kunnen ook oplossingen voor bedrijfskritische gebruikers bieden. Deze vermijden zowel de financieringskosten voor het realiseren van een netwerk, als de problemen voor het verkrijgen van spectrum. Voor de bruikbaarheid van openbare netwerken dienen in het ontwerp van deze netwerken de problemen van het herstelvermogen van het netwerk en de noodcapaciteit (fallback) voor communicatie aangepast te worden, in combinatie met aspecten op het gebied van de communicatiebeveiliging. In het kader van gegarandeerde beschikbaarheid in periodes met een zware belasting van het netwerk en tijdens rampscenario’s dienen bewuste keuzes te worden gemaakt. De operator zal de vaardigheden moeten hebben om een service op bedrijfskritisch niveau te bieden. Als dit niet kan worden bereikt, zullen de toepassingen uitsluitend moeten worden gebruikt voor situaties die niet-bedrijfskritisch zijn. Daarnaast zullen standaardoperationele procedures (SOPs) moeten worden ontwikkeld en zullen gebruikers moeten worden geschoold in hoe zij moeten handelen als de service of dienst niet beschikbaar is. Op de lange termijn, onafhankelijk van welke technologie de breedbanddata levert en of die technologie ook spraaks ervices heeft geïntegreerd, kan het alleen succesvol zijn als de eindapparatuur voldoet aan de vereisten voo r de bedrijfskritische markt. Robuustheid, omgevingsaspecten, audio niveaus, gebruiksduur van de batterij, accessoires en dergelijk zijn alle uiterst belangrijke factoren voor deze markt. Deze factoren maken het moeilijk om eindapparatuur afkomstig van de consumentenmarkt in te zetten en om de schaalvoordelen te verkrijgen die bij een consumentenmarkt behoren.

4

TEDS vereist ook spectrum.

TETRA Association


Pagina 13 van 13

Mobiel breedband in een bedrijfskritische

Recommend Documents