Lo Standard TETRA: il processo di certificazione e sviluppi futuri

Daniele Biondini, Giuseppe Pierri
Ministero dello Sviluppo Economico - Dipartimento per le Comunicazioni - ISCOM
Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
Fondazione Ugo Bordoni
Lo StanDarD tEtra: IL ProcESSo DI cErtIfIcazIonE E SvILuPPI futurI
(The TeTRA STANdARd: CeRTifiCATioN PRoCeSS ANd fUTURe develoPmeNTS)
Sommario
Lo standard TETRA è lo standard di radiocomunicazione digitale ad accesso collettivo per la trasmissione sicura di
voce e dati ad alta qualità. Esso è stato pensato per servizi di
emergenza e di pubblica sicurezza, per trasporti pubblici e privati, e in generale per tutti quegli enti che hanno la necessità di
comunicare all’interno di un’area definita.
In particolare in questo lavoro si riporta una descrizione
delle principali attività che ISCOM (l’Organismo di
Certificazione ufficiale dal marzo 2002) e FUB svolgono nell’ambito del consorzio TETRA, la “Tetra Association”.
Esse coprono due aspetti fondamentali: il Processo di
Certificazione dell’Interoperabilità tra apparati basati su tecnologia TETRA e la “Chairmaship” dei vari gruppi di
lavoro di cui è costituito il consorzio per la sovraintendenza al
Processo della Creazione dei documenti per la definizione delle
specifiche tecniche di IOP (Interoperabilità). ISCOM e FUB
hanno anche la responsabilità di coordinare la Segreteria del
Technical Forum, convegno permanente al quale partecipano i
membri della TETRA Association.
Tali attività sono in continua evoluzione proprio per la
caratteristica dello standard: esso non è chiuso e proprietario e
ciò significa che i vari componenti del consorzio collaborano
insieme nella sua realizzazione in modo cooperativo e trasparente, al fine di realizzare un sistema efficiente e al tempo stesso sicuro non raggiungibile con altre tenologie radio.
1. Introduzione
Negli ultimi anni si è assistito ad una rapida crescita di sistemi di telecomunicazioni che portano a
servizi sempre più futuribili basati sulla possibilità di
usufruire di contenuti multimediali in ogni momento
e in ogni luogo. Un tale scenario si è potuto realizzare grazie allo sviluppo di diverse tecnologie in grado
di utilizzare una banda di trasmissione sempre più
la Comunicazione 2012
a bstract
TETRA is the standard of multiple access digital communication for secure transmission of both voice and data
with high quality. It has been proposed for emergency services
and public safety, for public and private transports, and in
general for those organizations needing to communicate in a
bounded secured area.
Specifically in this work the main activities performed by
ISCOM (Certification Body since 2002) and FUB in the
TETRA Association have been described. They cover two
fundamental aspects: Interoperability Certification Process of
devices based on TETRA technology and Chairmanship of
the Working Groups of the Association to manage the
Official Documents Creation Process for IOP specification
definition. In addition, the Certification Body with FUB are
responsible of TF Secretary, the periodic meeting of the
TETRA Association.
These activities are in progress due to the standard characteristic: it is an open standard, meaning that the members
of the Association work together to define in cooperative manner an efficient and secure system not reachable with other
radio technologies.
ampia, permettendo così una connettività diffusa in
cui i dispositivi mobili comunicano tra di loro in
modo efficiente ed affidabile all’interno di reti di
comunicazione.
Contestualmente anche le forze dell’ordine
hanno trovato interesse nelle tecnologie radiomobili
per la possibilità di poter scambiare informazioni in
ogni momento ed in ogni circostanza al fine di poter
gestire in maniera efficiente situazioni di emergenza.
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Daniele Biondini, Giuseppe Pierri, Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
in tale contesto si inserisce lo standard TeTRA, proposto per la prima volta dall’eTSi nel 1995. da allora l’eTSi Technical Committe TeTRA, TC-TeTRA,
ha continuamente lavorato per lo sviluppo dello standard, riscontrando un sempre più crescente successo,
tale da renderlo lo standard adottato dalle forze dell’ordine nei principali paesi della Unione europea.
Successivamente anche nel resto del mondo si è assistito ad un graduale interesse per il sistema TeTRA,
tanto che nel 2006 venne adottato da circa il 40% dei
paesi nel mondo. Tale popolarità è dovuta al fatto che
esso rappresenta il primo sistema di radiocomunicazione digitale ad accesso multiplo per la trasmissione
sicura dei dati e della voce sia in modalità a circuito
che in modalità a pacchetto ad alta qualità. il suo successo risiede nel fatto di essere il primo standard digitale aperto per sistemi PmR, Public mobile Radio, a
differenza dei vari sistemi radiomobili consolidati che
hanno standard chiusi e proprietari.
la necessità di uno standard europeo aperto ed
unico deriva da varie necessità di carattere economico, sociale e tecnologico quali:
- possibilità da parte dei vari produttori di sviluppare apparati e radio in grado di poter
comunicare ed interoperare tra loro. in questo
modo lo standard permetterà prezzi competitivi, forniture di mercato competitivo grazie
alla concorrenza tra le varie compagnie manifatturiere;
- necessità di dare un seguito effettivo all’assunzione degli obblighi di cooperazione tra le
varie forze di Polizia in ambito comunitario,
come previsto dall’accordo di Schengen;
- armonizzazione a livello europeo dello spettro
elettromagnetico. in europa l’ampiezza di
banda di frequenze per le forze dell’ordine e
servizi di sicurezza è 380-400 mhz. il sistema
TeTRA usa portanti spaziate di 25 Khz come
gli attuali sistemi PmR, i quali quindi potranno facilmente essere rimpiazzati dai sistemi
TeTRA.
- unire i mercati PmR frammentati in un unico
mercato comune;
- interesse a sviluppare sistemi Private Access
mobile Radio, PAmR, assicurando l’indipendenza dei diversi utenti da un fornitore unico
e consentendo allo stesso tempo l’interoperabilità tra reti di costruttori diversi.
in un tale scenario lo scopo della certificazione ha
un ruolo determinante, poiché permette a dispositivi
110
realizzati da produttori diversi di poter interagire con
tutte le modalità previste all’interno della rete
TeTRA. Per realizzare ciò l’ente di Certificazione e
le varie compagnie manifatturiere lavorano insieme al
fine di arrivare ad un accordo comune sullo sviluppo
dell’intero standard.
il lavoro qui proposto è articolato nel seguente
modo: un’introduzione dello standard in termini di
specifiche dell’architettura di rete viene fornita nella
Seconda Sezione; il Processo di Certificazione descrivendone in dettaglio le varie fasi che lo compongono
viene riportato nella Terza Sezione; l’attività del
Processo di Creazione dei documenti necessari per la
definizione dello standard e quindi della validazione
tramite la Certificazione è riportata nella Quarta
Sezione; le Conclusioni e gli Sviluppi futuri vengono
infine riportati nella Quinta e Sesta Sezione rispettivamente.
2. tEtra: aspetti Generali
il sistema TeTRA, come già detto, è un
sistema adatto per applicazioni di emergenza.
essenzialmente ciò che lo rende più interessante
rispetto ad altri sistemi esistenti è tutta una serie di
caratteristiche non ottenibili con l’impiego di sistemi
commerciali tipo 2G o 3G. Con il sistema TeTRA in
effetti è possibile fare operazioni come:
- chiamate collettive;
- veloci instaurazioni di chiamate (al di sotto dei
300 ms, non raggiungibile con i sistemi radiomobili cellulari);
- modalità di operazione direct mode spesso
supportata da dispositivi che fungono da ripetitori;
- trasmissione sicura dei dati grazie alla possibilità di crittografare l’informazione a vari livelli, end-to-end encryption;
- modalità di operare in Push to Talk, caratteristica che permette agli utenti di comunicare
con altri senza comporre il numero.
Quest’ultima non è supportata dai consolidati
sistemi cellulari e risulta particolarmente
importante in situazioni di emergenza e pericolo.
la realizzazione di un tale sistema è possibile grazie a delle scelte opporttune nella definizione del
protocollo, i cui concetti generali sono elencati di
seguito. lo standard TeTRA è quindi caratterizato
la Comunicazione 2012
lo STANdARd TeTRA: il PRoCeSSo di CeRTifiCAzioNe e SvilUPPi fUTURi
(The TeTRA STANdARd: CeRTifiCATioN PRoCeSS ANd fUTURe develoPmeNTS)
da:
- possibilità di trasmettere sia voce che dati in
modo simultaneo ad un rate che può arrivare
fino a 28 kbit/s. Tale velocità di trasmissione
permette la trasmissione di immagini e video
anche se ad una bassa qualità e lentamente. È
comunque sufficiente per l’invio di contenuti
multimediali in situazioni di emergenza;
- elevata flessibilità e modularità: è possibile
realizzare reti di tipo locale, regionale e nazionale;
- utilizzo di un particolare formato di modulazione: il ð/4-dQPSK. Tale modulazione rappresenta una variante della modulazione differenziale dQPSK. Si tratta di una modulazione
di fase a due bit come la 4-PSK, ma la differenza rispetto a quest’ultima è che la coppia di
bit non codifica la fase della portante ma la
differenza di fase rispetto alla portante che
codificava i due bit precedenti (risolve il problema dello sfasamento introdotto dal mezzo
trasmissivo). la ð/4-dQPSK è un sistema di
modulazione estremamente efficiente dal
punto di vista dell’utilizzo dello spettro, che
tuttavia richiede l’uso di amplificatori di trasmissione lineari e dunque molto costosi
affinché le emissioni fuori banda indesiderate
siano poco elevate.
- elevata efficienza spettrale rispetto agli altri
sistemi radiomobili. il sistema TeTRA usa
come metodo per l’accesso al canale trasmissivo la tecnica a divisione di tempo TdmA, la
quale permette a differenti utenti di condivi-
-
-
-
dere lo stesso canale dividendo il segnale in
differenti timeslot. Gli utenti trasmettono in
rapida successione, uno dopo l’altro, ognuno
usando il proprio timeslot (interleaving). lo
standard fornisce quattro canali di comunicazione interlacciati all’interno di un canale di
radiocomunicazione di 25 khz. Utilizzando
una tecnica a divisione di tempo a 4 canali di
comunicazione su 25 khz l’efficienza spettrale (rispetto ad altri sistemi) aumenta notevolmente come mostra la figura 1 in cui viene
riportato il confronto tra l’efficienza spettrale
di alcuni sistemi radiomobili (principalmente
GSm, PmR) e lo standard TeTRA;
sicurezza delle comunicazioni: TeTRA è uno
standard sicuro grazie alla possibilità di autenticazione a più livelli (da utente a sistema
radio, da sistema radio a rete, da rete a rete, da
utente a utente), che può cambiare a seconda
della velocità di trasmissione. in questo modo
vengono definite differenti classi di sicurezza;
possibilità di variare la richiesta di banda
necessaria (on-demand), a seconda del flusso
di informazioni da trasmettere;
possibilità di fare roaming tra uno o più sistemi TeTRA e tra le altre reti di telecomunicazioni (GSm, UmTS, ect.). Ciò è possibile poiché il dispositivo TeTRA disporrà delle varie
interfacce necessarie per la interoperabilità
con comuni terminali radiomobili;
funzionamento efficiente anche in condizioni
di trasmissione e ricezione critiche, persino
anche in assenza di rete grazie all’uso della
Fig. 1. Confronto dell’efficienza spettrale dei principali sistemi radiomobili.
la Comunicazione 2012
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Daniele Biondini, Giuseppe Pierri, Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
modalità direct mode, modalità dmo;
- possibilità da parte dei terminali TeTRA di
funzionare come stazione radio per altri terminali TeTRA nelle vicinanze attraverso la
modalità dmo-Gateway.
da quanto sopra descritto si evince che la particolarità di tale sistema risiede nella flessibilità ma
soprattutto nell’affidabilità, motivo per cui l’utenza
principale a cui si rivolge è la pubblica sicurezza e in
generale utenza che fornisce servizi di emergenza. le
organizzazioni di Pubblica Sicurezza e di Recupero,
Public Safety and disaster Recovery (PSdR), stanno
quindi pensando, per poter intervenire efficacemente
in situazioni di emergenza, di basare la maggior parte
dei sistemi PmR di comunicazione in situazioni critiche sul sistema TeTRA. Un possibile scenario di
azione di un sistema così ideato è riportato in figura
2, nella quale viene mostrata un’ampia area in cui vi
sono le infrastrutture necessarie per realizzare una
rete TeTRA. essa sarà in grado di fornire tutti i ser-
Base Station, poste in posizioni strategiche.
in figura vengono riportate le due interfacce operative per le comunicazioni tra i terminali radio che il
sistema supporta:
- v + d - voice plus data air-interface, l’interfaccia più nota, caratterizzata dall’operare in trunked
mode, ossia la modalità per cui la risorsa radio viene
allocata e disallocata dinamicamente e sulla base on
demand per permettere un impiego efficiente della
banda disponibile a molti gruppi di utenti. Con questa modalità due o più stazioni mobili comunicano
tra loro attraverso l’infrastruttura di rete; a livello di
applicazioni gli apparecchi conformi alle specifiche
v+d offrono una vasta gamma di servizi di trasmissione dati, di teleservizi e di servizi supplementari per
la trasmissione mista di voce e dati;
- dmo - direct mode optimization.
Quest’ultima è caratteristica del sistema TeTRA,
non è supportata dai tradizionali sistemi radiomobili.
Con la modalità dmo due utenti possono comunicare tra loro direttamente, con modalità peer-to-peer
Fig. 2. Generico scenario di un
sistema di telecomunicazioni
PSDR basato sulla tecnologia
TETRA
vizi necessari alle varie agenzie che costituiscono il
PSdR, che sono: forze dell’ordine, Servizi di ambulanze, gestione di emergenze Civili, vigili del fuoco,
Servizi di Guardia Costiera, e così via [1].
dalla figura 2 si può notare che l’elemento cuore
di tutto il sistema TeTRA è l’infrastruttura di
Gestione e di instradamento, Switching and
managment infrastructure, Swmi. essa comprende
tutti gli elementi del sistema necessari per la gestione
della rete. inoltre, essa è in grado di fornire una serie
di servizi a banda stretta ad un’ampia area geografica
coperta da un numero elevato di stazioni radiobase,
112
senza necessità dell’utilizzo dell’infrastruttura
TeTRA. essa rappresenta un punto di forza del
sistema in quanto può essere usata in condizioni di
emergenza quando la rete si trova in condizione di
fuori servizio parziale o totale, e quindi in situazioni
in cui la modalità trunked risulterebbe inattiva. i servizi supportati dal sistema TeTRA dmo vengono
solitamente divisi in due categorie: i servizi di base e
i servizi intrinseci, quali chiamate selettive veloci,
comunicazioni tra gruppi di utenti, scambio di messaggi di testo, possibilità di lavorare in modalità diretta, trasmissione dati o video, comunicazioni full
la Comunicazione 2012
lo STANdARd TeTRA: il PRoCeSSo di CeRTifiCAzioNe e SvilUPPi fUTURi
(The TeTRA STANdARd: CeRTifiCATioN PRoCeSS ANd fUTURe develoPmeNTS)
Fig. 3. Servizi offerti da TETRA
duplex, modalità cripto e interfacciabilità con linee
telefoniche e centralini. in realtà il dmo ha portata
limitata, per cui la sua presenza nello standard deve
essere considerata complementare alla modalità
trunked e non sostitutiva.
mentari offerti dallo standard TeTRA si trovano registrazione dell’accesso in rete, modalità push to talk, creazione di gruppi virtuali,
ascolto discreto e in ambiente, chiamata prioritaria, entrata in ritardo e comunicazione
simultanea dei dati e della voce.
2.1. Perchè scegliere tEtra?
le comunicazioni radiomobili hanno raggiunto
una maturità tale ed una capillarità tale che ci si
potrebbe chiedere dove risieda la necessità di definire un nuovo sistema radio. in realtà il sistema
TeTRA ha guadagnato l’interesse da parte di particolari utenze grazie a caratteristiche che lo rendono
unico e non rimpiazzabile. la forza del sistema
TeTRA risiede nella possibilità di offrire servizi non
ottenibili con altre tecnologie. la figura 3 riassume
tutti i possibili servizi che il sistema può offrire. essi
possono essere suddivisi in 3 diversi gruppi ognuno
dei quali copre particolari esigenze, e sono:
- Teleservizi - il sistema TeTRA ammette la
possibilità di effettuare comunicazioni singole
o di gruppo, comunicazioni in modalità diretta dm, chiamata in broadcast, canale aperto, e
chiamata di emergenza;
- Servizi di trasmissione dati - il sistema
TeTRA permette la trasmissione dati sia in
modalità a circuito che in modalità a pacchetto;
- Servizi supplementari - Nei servizi supplela Comunicazione 2012
Quindi è la possibilità di offrire servizi nuovi che
rende tale sistema appetibile per tutti quegli enti che
si trovano ad operare in situazioni critiche. Per
meglio comprendere l’aspetto innovativo di questo
sistema, una breve descrizione dei vari servizi sopra
citati viene data nelle sezioni di seguito.
2.1.1. teleservizi
Comunicazioni singole o di gruppo
il sistema permette chiamate di gruppo (ad esempio agli utenti appartenenti ad una determinata area),
gruppi aperti per lo scambio delle informazioni
durante un intervento e chiamate singole da un terminale all’altro (ad esempio per comunicazioni riservate in cui siano trattati dati sensibili). Sono possibili due modalità:
- full duplex: con questa modalità si può parlare e ascoltare nello stesso momento (Tmo);
- half duplex: con questa modalità si può parlare e ascoltare in modo alternato
(Tmo/dmo).
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Daniele Biondini, Giuseppe Pierri, Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
l’apparecchiatura terminale di TeTRA (come la
maggior parte dei sistemi PmR) lavora in generale in
semi-duplex, il che significa che non è possibile trasmettere e ricevere contemporaneamente. il funzionamento in duplex corrisponde al tipo di funzionamento che conosciamo del telefono con filo ed è
facile da realizzare con TeTRA grazie alla procedura d’accesso al canale TdmA (time division multiple
access). le stazioni mobili che partecipano ad una
comunicazione lavorano sulla stessa frequenza. Con
il direct mode è possibile mantenere contemporaneamente su una frequenza fino a due collegamenti
simplex indipendenti.
Direct Mode
Con l’opzione direct mode due o più terminali
mobili possono comunicare tra di loro direttamente,
senza l’intervento della stazione base. la funzionalità è simile a quella dei walkie-talkie.
Broadcast Call
la chiamata in broadcast, è una comunicazione
unidirezionale punto-multipunto in una determinata
zona. la zona e gli utenti sono predefiniti. i singoli
partecipanti non devono confermare la chiamata e
perciò colui che chiama non può controllare chi ha
ricevuto la chiamata e chi no.
Canale aperto
Un gruppo d’utenti può conversare su un determinato canale durante un certo lasso di tempo.
All’interno del gruppo tutti sentono la conversazione e possono parteciparvi in ogni momento. Con
TeTRA questo servizio non è esplicitamente normalizzato. Tuttavia, può essere installato mediante
tutta una serie di servizi supplementari, come ad
esempio pre-emptive priority call e call retention.
Chiamata d’emergenza
in caso di necessità, ogni terminale è abilitato alla
chiamata d’emergenza che segnala alla centrale operativa che si richiede subito assistenza per una situazione di pericolo. in particolari situazioni di sovraccarico della rete (in caso di calamità naturali), possono essere attribuite priorità alle unità operative più a
rischio, alle quali sarà sempre garantita la comunicazione.
Include Call
Questo tipo di chiamata permette di chiamare e
di inserire in una conversazione uno o più utenti sup-
114
plementari.
2.1.2. Servizi di trasmissione Dati
Status Transmission
messaggi brevi e predefiniti possono essere trasmessi dal dispatcher verso le stazioni mobili e viceversa oppure tra le stazioni mobili.
Short Data Service (SDS)
TeTRA permette l’invio di messaggi di testo
brevi simili agli SmS della rete GSm. i messaggi predefiniti possono essere inviati a singoli utenti o ad un
gruppo.
Trasmissione dati a commutazione a pacchetto
in una trasmissione a commutazione di pacchetto le risorse sono assegnate a tutti gli utenti che
hanno prenotato la banda tramite la tecnica a banda
prenotata. in questo tipo di rete non si ha la certezza sulla disponibilità delle risorse trasmissive, dunque
si rende necessario l’utilizzo di memorie nelle quali
immagazzinare i dati temporaneamente, in attesa
della loro trasmissione.
Trasmissione dati a commutazione di circuito
in questo tipo di commutazione le risorse di rete
sono dedicate esclusivamente agli utenti a cui è stata
assegnata una banda tramite tecnica a banda assegnata. la banda è totalmente a disposizione degli
utenti che la ricevono, dunque non è previsto l’uso di
alcuna memoria.
2.1.3. Servizi Supplementari
Registrazione di accesso nella rete
ogni accesso nella rete viene registrato e abilitato
dal sistema (se riconosciuto); ciò consente il controllo di quanti siano collegati al momento e di quali terminali invece siano fuori copertura di rete o non in
servizio. inoltre si garantisce una certa sicurezza
delle comunicazioni che i vecchi sistemi analogici
non garantivano.
Push to Talk mode
la modalità di comunicazione push to talk (ptt)
non necessita di comporre numeri, come invece è
previsto nel sistema GSm. i terminali sono dotati di
un tasto che è sufficiente premere per parlare, ciò
dopo essersi connessi ad un gruppo di utenti o ad un
la Comunicazione 2012
lo STANdARd TeTRA: il PRoCeSSo di CeRTifiCAzioNe e SvilUPPi fUTURi
(The TeTRA STANdARd: CeRTifiCATioN PRoCeSS ANd fUTURe develoPmeNTS)
singolo altro utente in modalità permanente. il
tempo di connessione è di 0,5 secondi.
3. Il Processo
Interoperabilità
Creazione di gruppi virtuali
Un utente può essere chiamato ed incluso in un
gruppo aperto. Questo consente di creare gruppi che
possono coinvolgere non solo personale appartenente allo stesso corpo di intervento presso una determinata area, ma anche terminali di altre reti TeTRA
compatibili che appartengano ad altri corpi ed enti di
soccorso e sicurezza pubblica.
lo scopo del processo di Certificazione dello
standard TeTRA nasce dall’esigenza di poter garantire l’inetroperabilità tra i terminali proposti da varie
compagnie manifatturiere e il sistema. il lavoro dell’associazione TeTRA Association è proprio quello
di mantenere il sistema TeTRA uno standard aperto. Per il processo di certificazione è necessario dover
definire i requisiti per poter testare e certificare l’interoperabilità TeTRA utilizzando sistemi esistenti e
tool consolidati di testing. la certificazione riguarda
il testare sia la stazione radiomobile, Switching and
managment infrastructure (Swmi), che il terminale,
mobile Station (mS). di seguito vengono descritte le
varie fasi di cui è composto il processo di certificazione. in particolare viene analizzato il processo di
certificazione relativo alla segnalazione dell’interfaccia radio, Air interface, per entrambe le modalità di
operazione dei terminali: Trunked mode operation
(Tmo), e direct mode operation (dmo).
Ascolto discreto
È possibile per il gestore della rete in centrale
operativa o per terminali abilitati, l’ascolto delle
comunicazioni di gruppo o di chiamate singole o
anche dell’ambiente attorno al terminale, senza che
questo sia comprensibile agli utilizzatori. Ciò è molto
importante quando un membro di un corpo di polizia sia in pericolo e sotto minaccia.
Ascolto in ambiente
Questo servizio supplementare permette al dispatcher in caso di situazioni poco chiare e pericolose di ascoltare le conversazioni all’interno di un veicolo senza farsi notare. Questo servizio è importante per la polizia o altri servizi di sicurezza.
Chiamata prioritaria
Questo servizio supplementare permette ad un
utente di attribuire la priorità alla propria chiamata,
che viene dunque effettuata prima di tutte le altre
chiamate la cui priorità è inferiore. Se non vi sono
più risorse di rete a disposizione (ad es. tutti i canali
sono occupati) è possibile liberarne alcune grazie al
cosiddetto pre-emptive priority call. di conseguenza,
le comunicazioni con la priorità più bassa vengono
interrotte.
entrata in ritardo
l’entrata in ritardo permette a un utente d’inserirsi all’interno di una conversazione di gruppo dopo
che essa è già stata instaurata. Tale servizio è utile se
ad esempio si era occupati al momento della chiamata o se non si aveva ancora acceso il proprio apparecchio.
Comunicazioni voce e dati
TeTRA prevede che mentre avviene uno scambio di dati (esempio la ricezione di una foto segnaletica) è sempre possibile continuare ad utilizzare il
canale voce. oltre all’invio di immagini, dati e voce,
è possibile inviare messaggi col protocollo Short
data Service, SdS.
la Comunicazione 2012
di
certificazione
di
il processo di certificazione consiste essenzialmente in tre fasi che sono:
1) definizione delle specifiche attraverso la realizzazione
del
documento
TeTRA
interoperabilty Profile TiP;
2) Creazione dei documenti TiP Compliant Test
Plan;
3) esecuzione dei test di interoperabilità TeTRA.
lo scopo dei test di interoperabilità serve per
verificare che i prodotti testati (sia terminali che
Stazioni RadioBase) siano in linea con le funzionalità e i requisiti definiti nei documenti TiP delle specifiche. la figura 4 mostra in dettaglio l’intero processo di certificazione all’interno dell’associazione
TeTRA. in particolare il testing viene effettuato dal
Certification Body il quale ha il compito di emettere
i certificati relativi ai vari terminali testati.
l’accettazione finale dei vari TiP Compliance Test
Plans relativi ai vari terminali sotto test è ad opera del
TeTRA Association Technical forum così come i
vari documenti delle specifiche, i TiP Specifications.
3.1. Sessione di test di interoperabilità
tEtra
lo scopo della sessione di test completa, è valutare se le specifiche descritte nel TiP sono soddisfat-
115
Daniele Biondini, Giuseppe Pierri, Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
vemente.
1. NOTE0: Testing –
Una volta soddisfatte
la fasi preliminari di
test
(Prerequisiti,
Criteri di ingresso,
Pianificazione) la sessione può iniziare
sotto la supervisione
dell’ente di certificazione. i test vengono
effettuati fino a che il
tempo allocato per
ogni terminale registrato nella sessione
non termina o fino a
quando tutti i test pianificati non sono stati
effettuati. Prima dell’iFig. 4. Processo di certificazione di interoperabilità all’interno della TETRA Association.
nizio di ogni allocaziote dai vari terminali. le parti coinvolte nella sessione
ne temporale (slot) dedicata ad ogni terminale
di test sono tre: la compagnia manifatturiera che
il Certification Body, insieme alle altre due
vuole testare il terminale, la compagnia manifatturieparti, pianifica le priorità dei vari test al fine di
ra che vuole testare la stazione Swmi, e il
impiegare il tempo dello slot in maniera effiCertification Body che esegue praticamente i test.
ciente, e tale da garantire la realizzazione di
ovviamente possono esserci situazioni in cui la comtutti i test nel tempo dedicato. Al fine di impiepagnia manifatturiera che propone il terminale è la
gare lo slot in maniera efficiente, si cerca di
stessa che propone l’infrastruttura Swmi. la sessioottimizzare la verifica dei test; per fare ciò
ne di test viene effettuata con un sistema vero in
l’obbiettivo è quello di utilizzare i risultati ottelaboratorio, e viene testato sia il terminale che la stanuti ed evitare la ripetizione di test già eseguizione Swmi in un ipotetico scenario di operabilità.
ti e verificati. Per questo l’ente di
Alcune differenze si hanno se si sta operando in
Certificazione pianifica tali test prima che la
modalità Tmo o in modalità dmo. A titolo di esemsessione abbia inizio. esso è quindi responsapio, di seguito si riportano i dettagli dell’esecuzione
bile dell’efficienza con cui tutti i test vengono
di una sessione di test per la modalità Tmo.
effettuati, e perciò è suo compito prevedere
quale sia il numero adeguato di tecnici inge3.2. Esecuzione Sessione di test di interopegneri necessari per effettuare l’intera sessione
rabilità tEtra: tMo
nei tempi pianificati. Alla fine di ogni test, i
tecnici dell’ente di Certificazione fanno una
Tutte le fasi necessarie per l’esecuzione di una sespreliminare valutazione dei log file della Swmi
sione di test in modalità Tmo sono riportate in
e del terminale per vedere la sequenza di sefigura 5. Al fine di eseguire una sessione è necessagnalazione, ossia la sequenza delle PdU,
rio che tutte le fasi preliminari siano state effettuate
Packet data Unit, scambiate tra la Swmi e il
con esito positivo secondo il processo definito all’inmS. Ciò viene fatto per controllare se le PdU
terno dell’organizzazione [2].
sono state correttamente riportate nei log file.
dalla figura si vede che per l’esecuzione della sesinfine è importante ricordare che le versioni
sione è necessario il coinvolgimento di tre parti: la
di hardware e Software sia della Swmi che del
compagnia della Swmi che ospita la sessione, le comterminale devono essere le stesse dichiarate
pagnie dei vari terminali, e l’ente di Certificazione
prima dell’inizio della sessione. eventuali camche esegue i test. in particolare le varie fasi che combiamenti devo essere dichiarati al Certification
pongono l’esecuzione della sessione sono descritte
Body, in modo che verranno poi riportati nei
da alcune “NoTe” che descriviamo di seguito bre-
116
la Comunicazione 2012
lo STANdARd TeTRA: il PRoCeSSo di CeRTifiCAzioNe e SvilUPPi fUTURi
(The TeTRA STANdARd: CeRTifiCATioN PRoCeSS ANd fUTURe develoPmeNTS)
Fig. 5. Processo di esecuzione di una TMO Test Session
Certificati finali. durante il test è lecito cambiare un pacchetto hardware solo con un pacchetto dello stesso tipo, mentre un pacchetto
software può essere cambiato solo per il terminale e solo se si dimostra che il software che
si sta usando non è in grado di supportare le
funzionalità che si devono testare.
2. NOTE1: Wrap up meeting – Alla fine di ogni
slot viene effettuato un piccolo meeting tra la
compagnia della Swmi, la compagnia del terminale sotto test e l’ente di certificazione. in
questo meeting vengono discussi i test che
sono stati fatti durante lo slot dedicato per
chiarire eventuali disaccordi che possono verificarsi circa l’interpretazione delle specifiche
tecniche e sullo svolgimento dei test fatti.
la Comunicazione 2012
Queste discussioni servono per identificare eventuali cambiamenti necessari
ai TiP, Test Plan e TiC-RT per chiarire
e migliorare il processo di test ioP.
3. NOTE2: Inspections of logs – Alla fine
di ogni slot temporale i partecipanti
alla
sessione
forniscono
al
Certification Body i log file delle interfacce radio in maniera leggibile. i file
log devono mostrare gli scambi di messaggi secondo il protocollo seguendo
le specifiche riportate nel TiP. È
importante fornire in questa fase programmi di decodifica delle PdU (livello 3 della pila protocollare iSo-oSi),
per filtrare le informazioni non utili ai
fini del test. (Si ricordi che tutti test
vengono effettuati sul livello 2 della
pila). Se vengono forniti log file non
leggibili essi verrano scartati e non
presi in considerazione per l’esito finale del test. Al fine di ottimizzare il
tempo per quei test che in fase preliminare erano stati giudicati positivi, si
analizza solo una parte del log file. Se
però da un’analisi parziale non si riesce
ad avere il verdetto positivo come in
fase preliminare, allora viene ispezionata una sezione del log file. infine se
un equipment non è in grado di produrre un log file al fine del test, si
accetterà il log “parziale” prodotto e si
effettuerà il verdetto dall’analisi di questo log file parziale.
4. NOTE3: Discussion of test session
results – finita la sessione di test, inizia
la fase di discussione dei risultati ottenuti
durante i test. Tale discussione viene fatta via
e-mail tra la Swmi, il terminale sotto test, e il
Certification Body. Quest’ultimo ha il ruolo
chiave in quanto dovrà prendere decisioni
oggettive sull’analisi dei risultati ottenuti dai
test e risolvere i vari problemi irrisolti tra le
due parti.
5. NoTe4: Certificates – Se tutte le fasi descritte in precedenza vengono terminate senza
problemi e se tutte le informazioni e i tool
vengono forniti in tempo, i certificati e i Test
Report vengono prodotti circa 45 giorni dopo
la sessione di test. i certificati devono essere
rilasciati per tutte le compagnie manifatturiere
nello stesso giorno al fine di non arrecare van-
117
Daniele Biondini, Giuseppe Pierri, Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
taggio o disagio a nessuna delle varie compagnie partecipanti. i certificati vengono poi
pubblicati nel sito web dell’associazione
TeTRA [3] una volta che eventuali commenti
ricevuti dai vari partecipanti sono stati valutati e risolti. i Test Report, i certificati e tutte le
dichiarazioni delle aziende manifatturiere sono
disponibili nel sito web di TeTRA, nell’area
riservata ai membri dell’associazione. in particolare in ogni certificato nella prima pagina
vengono riportate le indicazioni di dove possono essere consultati i Test Report nel sito
web dell’associazione.
4. Il Processo di creazione delle specifiche
tecniche e supervisione dei gruppi di lavoro
(“chairmanship”)
lo scopo della TeTRA Association, come già
ricordato in precedenza, è di mantenere lo standard
TeTRA uno standard aperto. Per ottenere ciò, la
definizione e validazione delle specifiche viene effettuato tramite l’interazione dei vari componenti dell’organizzazione, che sono: il Technical forum,
l’Associazione degli operatori e Consumatori
(oUA), i Gruppi di lavoro (Working Group). in questo modo si crea tutta la documentazione tecnica
necessaria per la definizione delle varie specifiche. in
particolare:
- tIP (tEtra Interoperability Profile) definizione delle Specifiche che caratterizzano il terminale TeTRA a seconda dello scopo
a cui è destinato (Tmo, dmo, iSi)
- IoP test Plan - definizione di tuti i test
necessari per verificare la specifica defina nel
corrispondente TiP.
- cr (change request) - Cambiamenti necessari ai documenti principali TiP, e ioP.
- tIc-rt
(tEtra
Inter-operability
certification requirement table) Strumento utilizzato in fase di test per effettuare i vari test per la certificazione del terminale.
- Streamlining - descrizione delle sequenze
dei test da effettuare per ottimizzare la fase di
test e verifica.
il processo di creazione delle specifiche TiP, ioP
Test Plan e delle CR è basato su le priorità assegnate
alle varie funzionalità che formano lo standard
TeTRA dall’oUA. in generale la richiesta di implementare una specifica per una nuova funzionalità
118
(Servizio) è generata dall’oUA per i vari WG in base
alle loro esperienze e necessità sul campo. dall’altra
parte anche una compagnia manufatturiera appartenente ai vari WG potrebbe richiedere il miglioramento di una funzionalità esistente per risolvere alcuni
problemi incontrati in fase di test e validazione. i
vari documenti di interesse (TiP, ioP, CR) vengono
finalizzati da uno o più componenti del WG, e successivamente vengono mandati al Tf per l’approvazione e pubblicazione finale [3].
Una volta che i documenti relativi ad una specifica sono stati approvati e pubblicati si procede alla
realizzazione della TiC-RT la quale rappresenta uno
strumento per effettuare i test di interoperabilità di
quella specifica. in particolare serve per: verificare le
capacità dei terminali sotto test (“equi-pment”); selezionare varie combinazioni di test e osservare se le
funzionalità che compongno la specifica vengono
certificate; definire in caso in cui una funzionalità
non è stata certificata a chi è imputabile la “NoN”
certificazione, “failed”, del test (uno dei due terminali sotto test, errore umano, incompatibilità della combinazione dei test selezionati, ecc.).
Per ogni dispositivo TeTRA si avranno quindi
tante TiC-RT quante sono le caratteristiche sottoposte a certificazione (sia per il terminale, sia per la
Swmi). Attraverso di esse l’ente di Certificazione è in
grado di estrapolare tutte le informazioni necessarie
per poter creare il Certificato ed il Test Report del
terminale testato che verranno successivamente resi
disponibili nel sito web ufficiale di TeTRA
la TeTRA Association ha creato tutto il processo per realizzare uno standard europeo unico. in
questo modo l’organizzazione ha definito un insieme
di regole per la creazione delle varie specifiche da
implementare nei prodotti certificati TeTRA.
d’altro canto il fatto di suddividire in WG le varie
attività potrebbe creare problemi quando una specifica ha varie implicazioni nei vari WG. Ciò comporta
il rischio di duplicare il lavoro con potenziali differenti soluzioni e quindi ritardare la finalizzazione dei
vari documenti. il metodo che ha adottato la TeTRA
Association per superare questo problema è di richiedere “unaminità” nell’approvazione delle varie specifiche o variazioni di esse (al contrario dell’eTSi che
si basa sul “consenso”). in questo modo, solo dopo
aver analizzato i vari aspetti che potrebbero derivare
da quella specifica anche negli altri WG che non se
sono occupati, si decide di accettare o meno quella
funzionalità aggiuntiva o eventuali modifiche di essa.
Tutto il processo ha quindi la finalità di definire in
modo rigoroso e non proprietario lo standard
la Comunicazione 2012
lo STANdARd TeTRA: il PRoCeSSo di CeRTifiCAzioNe e SvilUPPi fUTURi
(The TeTRA STANdARd: CeRTifiCATioN PRoCeSS ANd fUTURe develoPmeNTS)
TeTRA, il quale è stato sottoposto ad oggi ad un’attenta procedura di approvazione con numerosi
emendamenti e revisioni, che hanno assicurato alta
qualità e affidabilità rispetto alle soluzioni proprietarie. Tra le altre, sono queste premesse a fare del
TeTRA la tecnologia di riferimento per le istituzioni
pubbliche nel settore delle radiocomunicazioni
mobili.
5. tEtra : Sviluppi futuri
io standard TeTRA costituisce una piattaforma
unificata per la comunicazione vocale e la trasmissione dati, in cui le due tipologie di servizi coesistono.
in più, implementa sofisticate funzionalità di chiamata individuale e di gruppo, livelli di priorità multipli e temporali per assicurare un’allocazione delle
risorse più efficiente alle chiamate più urgenti.
in italia si è previsto di estendere la rete TeTRA
su tutto il territorio nazionale, per ottenere una piattaforma unica al servizio di tutte le forze di sicurezza. la prima attuazione della rete è stata realizzata a
supporto delle forze dell’ordine nella zona delle
olimpiadi invernali di Torino 2006. Ad oggi, il
TeTRA è utilizzato nelle città di milano e Brescia,
nella regione emilia Romagna, nella Città del
vaticano e negli aeroporti di Roma.
Gli enti governativi e gli Stati membri dell’Unione
europea hanno dato un forte impulso all’elaborazione dello standard TeTRA. in effetti, l’acquisizione di
un unico standard digitale europeo nel mercato
radiomobile è sostenuta da motivazioni di carattere
economico, sociale e tecnologico, in particolare per:
- la necessità di dare un seguito effettivo all’assunzione degli obblighi di cooperazione tra le
forze di Polizia in ambito comunitario, come
previsto dall’accordo di Schengen;
- l’armonizzazione a livello europeo e ottimizzazione dell’uso dello spettro elettromagnetico;
- la sostenibilità di sviluppare la domanda di
sistemi PmR/PAmR assicurando però l’indipendenza dei diversi utenti da un fornitore
unico e consentire l’interoperabilità.
Secondo il “TeTRA Annual General meeting
2010 - Board Report” [4], il 2010 è stato un anno
molto impegnativo per l’Associazione, che si è vista
impegnata su diversi fronti (attività di regolamentazione dello spettro, marketing, eventi ed espansione
del mercato verso l’America del Nord). Nell’ultimo
la Comunicazione 2012
anno il numero dei soci dell’Associazione TeTRA è
aumentato fino a raggiungere i 151 membri. Alla luce
di questo numero sempre maggiore di manifatturieri
che si uniscono al processo, si sta lavorando sulla
velocizzazione delle attività di testing e certificazione. in particolare, si sta cercando di automatizzare
tali attività, il che rende necessario un riadattamento
delle attività svolte dai tecnici iSCom durante le sessioni di test. A febbraio 2010 è stato finalizzato lo
sviluppo dello strumento automatico per la certificazione (Pei Scripting engine), convalidato con successo con pochi script necessari per testare una
prima versione del Test Plan semplificata. Adesso la
comunità TeTRA sta iniziando a sviluppare un
nuovo ed aggiornato insieme di script più dettagliato. l’ente Certificatore (iSCom) dovrebbe quindi
effettuare aggiornamenti inerenti l’interfaccia Pei
(ad esempio, partecipando ai Corsi di Training promossi dal Tf per la gestione automatica dello strumento) per mantenere la propria competitività.
Al fine di essere sempre competitiva e al passo
con i tempi, già da un po’ di anni l’Associazione sta
lavorando all’evoluzione del TeTRA, ossia al
TeTRA Release 2, che aumenterebbe la capacità di
trasmissione dati. Ciò ha portato i manifatturieri a
costituire un sottogruppo del v+d, il cosiddetto
“TedS”. inoltre, l’eTSi ha avviato un nuovo progetto per il TeTRA a banda larga affinché il TeTRA
rimanga la tecnologia leader per quegli utenti che
hanno bisogno di comunicare in situazioni critiche.
due standard nuovi che offrono agli utenti una tecnologia digitale alternativa sono il dPmR e il dmR.
il primo è stato creato per soddisfare la necessità di
emissione a bassa potenza in frequenze radio non
licenziate, attualmente servite dallo standard
PmR446; il secondo, invece, è stato creato per soddisfare il mercato delle utenze private con livelli di
funzionalità e velocità di trasmissione dati più bassi.
i manifatturieri hanno iniziato da poco a pensare alla
compatibilità e interoperabilità di questi nuovi prodotti.
in tale contesto la certificazione avrà sempre un
ruolo chiave, e soprattutto aumentando la complessità delle specifiche si richiederanno sessioni di Test
sempre più articolate e complesse. l’iSCom ha partecipato al bando per la certificazione della prossima
fase che si svolgerà dal 2012 al 2015. in questa successiva fase, l’organizzazione ha previsto l’inserimento anche di un certificazione automatica al fine
di migliorare il processo. Per rispondere a queste
nuove esigenze, l’iSCom e la fUB hanno partecipato a corsi formativi per la definizione della certifica-
119
Daniele Biondini, Giuseppe Pierri, Samuela Persia, Bartolomeo Sapio
zione automatica. Bisogna comunque ricordare che
una totale automatizzazione della certificazione è
ancora lontana a causa dell’estrema complessità dell’intero processo.
6. conclusione
da quanto descritto in questo lavoro, si evince
come lo standard TeTRA sia uno standard ancora in
evoluzione. la TeTRA Association ha definito una
procedura per assicurare l’effettiva interoperabilità
tra apparati di diversi costruttori allo scopo di garantire un mercato aperto e realmente competitivo.
l’Associazione dunque rappresenta gli interessi dei
costruttori, degli operatori di rete e degli utilizzatori
per la tecnologia radio mobile digitale TeTRA in
modo imparziale. Per questo il compito
dell’Associazione TeTRA è da un lato quello di realizzare Specifiche Tecniche di interoperabilità (TiP),
attraverso una collaborazione con le industrie, e dall’altro è quello di effettuare le prove tecniche dei terminali sulle infrastrutture di rete di altri costruttori.
A causa dell’enorme crescita del mercato legato a
TeTRA, l’associazione ha deciso di affidare i compiti relativi all’interoperabilità ad un ente di Certificazione indipendente: la gara internazionale bandita
per tale ruolo è stata vinta nel 2002 dall’iSCom, che
ha firmato un contratto con il consorzio TeTRA
Association con il quale si è assunto il ruolo di
organismo di Certificazione dell’interoperabilità dei
medesimi.
A fine 2003 si è inoltre formalizzata ufficialmente la collaborazione della fondazione Ugo Bordoni,
la quale è stata chiamata a svolgere attività di suppor-
to all’ente Certificatore iSCom. le attività svolte
dall’ente collettivo iSCom-fUB sono dunque: coordinamento delle riunioni internazionali volte a definire le specifiche dei test di interoperabilità ioP
attraverso la mediazione delle proposte provenienti
dagli attori coinvolti; partecipazione alle attività di
gestione delle sessioni di test degli apparati (supervisione delle misure ed all’analisi dei dati); definizione
del processo di test e certificazione. in particolare la
procedura di certificazione di interoperabilità, realizzata dal TeTRA Association, costituisce il più significativo fattore di fiducia per i gestori delle reti, in
quanto fornisce l’evidenza del vantaggio del funzionamento della normativa condivisa.
Al fine di rendere lo standard TeTRA più competitivo è prevista una evoluzione verso TeTRA 2
che consentirà di mantenere i sistemi TeTRA già
installati al passo con l’evoluzione tecnologica complessiva del mercato delle telecomunicazioni, in linea
con quanto sta accadendo per i sistemi cellulari.
Quindi in definitiva, il ruolo dell’ente di
Certificazione è determinante al fine di garantire l’interoperabilità dei vari sistemi, essendo l’ente imparziale nei confronti delle varie aziende manifatturiere,
garantendo così l’evoluzione del sistema TeTRA in
linea con la filosofia che lo caratterizza e cioè un
sistema che abbia uno standard aperto e non proprietario e quindi non realizzato seguendo le esigenze di particolari aziende manifatturiere. Questa caratteristica è il punto di forza che permetterà di realizzare un sistema efficiente e robusto tale da essere utilizzato in situazioni critiche e di inadeguata copertura radio.
BIBLIoGrafIa
[1] Andrea festelli, ”Presentazione Tetra” http://www.regione.emiliaromagna.it/wcm/sicurezza/sezioni/leTeCNoloGiePl/rtre/documentazionetecnica/7.pdf
[2] TPd001 TeTRA Association Process definition - Part 1 “TeTRA interoperability Certification Process
description” www.tetra-association.com/
[3] TPd002 TeTRA Association Process definition - Part 2 “main Processes of the TeTRA Association
Technical forum” www.tetra-association.com/
[4] “TeTRA Annual General meeting 2010 - Board Report” www.tetramou.com/
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la Comunicazione 2012