Quel avenir pour TETRA ?

Face au besoin de capacités accrues pour le transfert de données mobiles, quelle sera la place des réseaux de communications professionnels à ressources partagées TETRA ? Le point sur ses atouts, ses spécificités et ses récentes évolutions.

Au milieu des années 90, deux groupes d’utilisateurs se sont penchés sur les communications mobiles numériques : l’un issu du monde des opérateurs de la sécurité et l’autre issu de celui des opérateurs de télécommunications publiques. Leurs contraintes opérationnelles et leur passé technique étaient différents. En Europe, ils ont donné naissance à 2 standards incompatibles, TETRA (TErrestrial Trunked Radio) et GSM. Aujourd’hui, face au besoin de capacités accrues pour le transfert de données mobiles, les industriels de la sécurité civile planchent sur une extension de TETRA vers les données haut débit. Mais est-ce bien opportun face aux solutions opérateurs déjà disponibles ?

Quels atouts opérationnels ?

Les utilisateurs principaux de TETRA sont les services d’urgence (pompiers, ambulances, hôpitaux, médecins), les forces de polices, mais également les gestionnaires d’aéroports, de flottes de véhicules ou encore de grands sites industriels comme les raffineries. Alors que le GSM est structuré pour servir des dizaines de millions d’abonnés, un réseau TETRA sert de quelques dizaines à quelques dizaines de milliers d’abonnés. Mais il présente de sérieux atouts par rapport à l’analogique.Les systèmes analogiques précédents présentaient plusieurs défauts :

Les canaux radio de communication, alloués pour tout le temps d’une mission ne pouvaient pas être réutilisés par une autre lors des silences de la première ;
Les canaux pouvaient être interceptées grâce à des « scanners ».

Le passage à la radio numérique a permis de corriger ces défauts par :

L’amélioration de l’efficacité spectrale (bit/Hz/s) ;
Le partage dynamique des canaux entre différentes missions ;
Le chiffrement des données sur la base de clefs associées par mission.

TETRA offre des modes opératoires spécifiques des communications critiques :

Sûreté de fonctionnement ;
Accès rapide au canal radio ;
Possibilité de communiquer hors de portée de l’infrastructure (Direct Mode) ;
Communications à l’alternat (mode talkie walkie ou Push To Talk – PTT) ;
Communications de groupe ;
Appels d’urgence ;
Ecoute de l’ambiance d’une situation ;
Ecoute « discrète » d’une mission ;
Gestion avancée des communications : mise en garde d’un appel (call hold), interdiction d’un appel (call barring), transfert d’un appel (call diversion).

Les 5 derniers modes reposent sur « le dispatcher ». Il est à la fois le gestionnaire des ressources du réseau et des personnels sur le terrain. Il définit les groupes, peut s’introduire dans toute communication, déclenche l’écoute d’ambiance, reçoit les appels d’urgences, transmets les ordres.

Quelle architecture ?

TETRA a été défini par l’ETSI [1] (European Telecommunications Standards Institute) pour être utilisé en Europe.Comme en GSM, un réseau TETRA est composé d’un réseau de contrôleurs, les SCN (Switchting Control Node) auquel sont connectées les stations radio (Base Station). Les SCN gèrent l’accès aux canaux radio, et assurent le routage des communications d’une BS à l’autre.L’ETSI a défini plusieurs interfaces afin d’assurer l’inter opérabilité des systèmes de différents manufacturiers (cf. Figure 1).

AI : l’Interface Air, pour la voix et la donnée (V+D). En mode trunk (TMO), où le mobile est connecté à une BS, et en mode direct (DMO), où il communique directement avec un autre terminal sans passer par une station de base.
TEI : l’interface de l’équipement terminal (TEI) est conçue pour faciliter le développement d’applications.
ISI : Interface Inter Systèmes (ISI) permet l’interconnexion des réseaux TETRA des différents constructeurs.).

L’infrastructure TETRA permet la mise en œuvre de réseaux virtuels chiffrés de façon, par exemple, à partager l’infrastructure entre plusieurs organisations comme c’est le cas en France avec le réseau ANTARES de la sécurité civile, appuyé sur le réseau ACROPOLE de la police nationale.

Quelles fréquences sont utilisées ?

Les bandes sous le GHz, offrant une bonne propagation, ont été allouées sans beaucoup de concertation entre les Etats. On retiendra pour mémoire le tableau suivant exprimé en MHz :

TETRA utilise 4 canaux entrelacés dans une porteuse de 25KHz accédée en partage de temps (TDMA). Chaque canal offre un débit binaire net de 7.2Kbps. Il est possible, quoique très rarement implémenté, de transmettre des données sur les 4 canaux simultanément pour un débit binaire de 28.8Kbps. TETRA utilise une modulation différentielle par déplacement de phase en quadrature (π/4-DQPSK) et différents mode de codage fournissant par canal :

sans codage à 7.2 kbps ;
avec un codage 2/3 à 4. 8 kbps (mode protégé) ;
avec un codage 1/3 à 2.4 kbps (mode très protégé).

Sachant qu’en TETRA le codex voix utilise un débit binaire de 4,567 Kbits/s, la voix est donc naturellement transportée dans un canal codé 2/3.

La structure des trames radio

Une trame TDMA de TETRA dure 170/3 ms. Elle est formée de 4 trames radio de 85/6 ms transportant 510 bits de donnée chacune. On en déduit donc que le débit binaire brut est de 36 kbps. Du fait des bits de synchronisation et d’apprentissage du canal, le débit utile est bien de 28 kbps. 18 trames sont ensuite regroupées en une super trame. La 18ème (Control Frame ou CF) est réservée à la signalisation en mode circuit. Elle forme le Slow Associated Control Channel (SACCH) toujours disponible.

Quel marché ?

Bien que né en Europe, TETRA acquiert des parts de marché dans les régions Asie-Pacifique et Moyen-Orient. TETRA est présent dans 105 pays, dont 56 en dehors de l’Europe.D’après le TETRA MoU, en 2006 le marché global de TETRA se répartissait ainsi :

Une étude rendue publique par l’ARCEP [2] montre que le marché est en croissance faible (5 %) depuis 2003 et probablement jusqu’en 2009. En France, pour l’année 2004, alors que le chiffre de 500 millions d’euros est généralement affiché, l’étude n’a trouvé que 300 millions d’euros dont 170 millions pour les intégrateurs et 130 millions pour les constructeurs. Le succès mitigé de TETRA s’explique par plusieurs facteurs :

Les utilisateurs satisfaits de leurs anciens systèmes analogiques amortis, hésitent à passer à un système numérique dont le surcoût n’est pas justifié par les nouveaux services rendus.
Le déploiement massif du GSM a fourni une alternative d’un coup attractif à la PMR, même s’il ne fournit pas, loin s’en faut, les services de sécurité avancé de TETRA.

A la demande des utilisateurs, et dans le but d’en attirer d’autres, TETRA a défini 2 nouvelles normes TETRA2 et TEDS offrant des bandes passantes supérieurs. C’est là une véritable avancée par rapport aux anciennes radios analogiques.

Quel avenir ?

Dans le cas d’une première installation d’un réseau PMR, TETRA présente de nombreux avantages par rapport aux technologies analogiques, notamment en ce qui concerne l’efficacité spectrale, la fiabilité et la richesse applicative des systèmes largement éprouvés depuis 10 ans. TETRA va donc continuer encore pour au moins 5 ans, à fournir une solution en bande étroite aux services PMR des nouveaux entrants. Toutefois, l’avenir de TETRA en remplacement des technologies analogiques passe par le large bande. Mais ce dernier est déjà largement concurrencé par le déploiement des réseaux 3G et 4G. L’objectif est de fournir les services de voix et de données critiques courtes sur TETRA, et les services large bande – vidéo, accès rapide à Internet, échange de données volumineuses (photographies hautes définition, plan de bâtiments) – sur la 4G (Wimax, LTE). Par Philippe Bereski, Alcatel-Lucent CTO

Notes

[1] ETSI TS 100 392-2 ( V3.1.1 2006-09), TETRA Voice plus Data (V+D) Part 2 – AIR Interface (AI)[2] Etude IDC France « Le marché des réseaux radio électriques » commandité par l’ARCEP (2006)Pour savoir plus : http://www.tetra-association.com/default.aspx