Popis hierarchie sítě

Sítě typu TETRAPOL jsou hierarchicky rozděleny do tří základních úrovní (subsystémů). Základem je hlavní řídící páteřní síť X.IP (dříve typu X.25). Na ni jsou připojené provozní servery, dohledová centra a jednotky MSW (Main SWitch) ovládající jednotlivé podsítě (regiony). K MSW jsou připojeny přes podružné přepínače tzv. (SSW Secondary SWitch) jednotlivé buňky RBS (Radio Base Station) tvořící rozhraní mezi radiostanicí a sítí v určených geografických oblastech.

Nadřazené jednotky jednolivých buňek (RBS) mohou být buď podružné přepínače SSW (Secondary Switch) nebo DSSW (Duplicated Secondary Switch). V případě, že je MSW fyzicky součástí RBS, mohou být RBS připojeny přímo k řídícímu MSW. Jednotky SSW (DSSW), které distrubuují data v rámci definovaného regionu mohou obsluhovat až 8 buněk (RBS). SSW (DSSW) jsou propojeny mikrovlnnou nebo optickou (původně metalickou) linkou do příslušného ovládacího MSW. Řídící MSW je propojen do páteřní sítě pomocí protokolu X.IP (ex X.25).

Funkcí řídícího MSW je propojení hovorů a dat do páteřní sítě, sběr informací o připojených terminálech (radiostanicích), autorizace terminálů do sítě a distribuce lokálních šifrovacích klíčů. Každý MSW řídí celou regionální síť tj. všechny příslušné regionální SSW (DSSW).

V rámci stability sítě mohou být jednotky SSW ze dvou různých regionů vedle sebe propojeny. Celá síť má tedy hvězdicovitou strukturu a spojení s okolními regionálními sítěmi je možné do dvou a více směrů. Pokud tedy dojde k výpadku jedné datové linky, je umožněno, aby řídící MSW z jednoho regionu komunikoval s druhým přes jinou část sítě. Pokud ale přeci jen nastane situace, kdy dojde k přerušení datové komunikace v některé části hierarchie, může dojít lokálně k omezení služeb.

Pokud se výpadek týká všech linek mezi MSW a páteřní sítí, může provoz v rámci regionu v podstatě bez problémů pokračovat dál jen s tím omezením, že není možné propojit hovory a datové služby mimo region. V každém MSW jsou uloženy platné autorizační údaje všech stanic příslušející danému regionu a současně i stanic registrovaných za poslední den. Aktivní přihlašování a odhlašování terminálů do sítě je tedy možné bez omezení, pokud je přihlašující se terminál příslušný k regionu, nebo pokud se jedná o cizí terminál a byl autorizován v regionu za poslední den.

Pokud ovšem dojde k přerušení komunikace na straně SSW a řícího MSW, SSW a lokální buňky RBS nebo MSW a lokální buňky RBS, je provoz na omezen. Jelikož by v tento moment nebyla možnost autorizace nových terminálů (databázi přihlašovaných stanic obstarává MSW), je možná pouze komunikace již přihlášených radiostanic a to pouze v rámci jedné buňky RBS. Tento výpadek je pak identifikován na samotných terminálech, aby bylo jasné, že jsou služby sítě omezeny.

Infrastruktura sítě PEGAS II. generace (mezi lety 2001-2016)

Síť PEGAS tvořilo (v letech 2010- 2016) 220 radiových základen (RBS) a řadou lokálních lineárních zesilovačů (například pro pokrytí stanic pražského metra), které byly propojeny digitálními linkami do nadřazených řídících jednotek (Pozn. Jedná se o duplexní zesilovač, který přijímá definovanou nebo nejbližší nejsilnější buňku RBS a její signál zesílí bez jekéhokoliv zpracování dat.) a několik napevno instalovaných nezávislých IDR převaděčů.

Jak již jsem napsal v první kapitole, v roce 2001 došlo ke kompletní změně rozdělení sítě, identifikace terminálů a šifrovacích klíčů. Síť byla ze tří regionů rozdělena dle nového územního dělení na čtrnáct regionů. Jejich identifikace tak byla změněna na nové číslování:

Rozdělení regionálních sítí RN (Regional Network) v síti PEGAS II.generace :

  • RN0 – MSW 101 – Praha
  • RN1 – MSW 125 – Středočeský kraj
  • RN2 – MSW 222 – Jihočeský kraj
  • RN3 – MSW 322 – Plzeňský kraj
  • RN4 – MSW 362 – Karlovarský kraj
  • RN5 – MSW 422 – Ústecký kraj
  • RN6 – MSW 462 – Liberecký kraj
  • RN7 – MSW 522 – Královéhradecký kraj
  • RN8 – MSW 562 – Pardubický kraj
  • RN9 – MSW 262 – Kraj Vysočina
  • RN10 – MSW 622 – Jihomoravský kraj
  • RN11 – MSW 662 – Zlínský kraj
  • RN12 – MSW 762 – Olomoucký kraj
  • RN13 – MSW 722 – Moravskoslezský kraj

Každá buňka RBS vysílá svoji identifikaci a každý terminál má v menu funkci zobrazení této informace. Uživatel může tedy zjistit, ke které buňce a v jakém regionu je momentálně jeho terminál přihlášen.

Identifikace buňky je ve tvaru RRR SS NN kde:

  • R – je 3 ciferné číslo regionální sítě, ke které RBS přísluší (viz seznam výše)
  • S – je dvojciferné číslo SSW a v případě sítě PEGAS lze tak určit pro kterou část kraje je RBS určena
  • N – je dvojciferné vlastní číslo RBS

Otevřené kanály (OCH)

Každá RBS vysílala mimo vlastní identifikace i seznam aktuálních logických (virtuálních) kanálů a to ve formě tzv. otevřených kanálů (OCH-Open CHannel), což byly de facto skupinové hovory identifikované číslem 0 – 254, do kterým mohl každý uživatel, který měl příslušný OCH v radiostanici povolen. Uživatelský terminál (radiostanice) ovšem mohl být k síti jen přihlášen, bez toho aniž by byl aktivní v nějakém otevřeném kanálu. V tom případě byla stanice pouze přihlášena do sítě a dostupná pro přímé volání svým unikátním číslem.

Otevřené kanály (OCH) byly rozděleny podle skupin uživatelů (flotil) a každá flotila měla v terminálu povolen jiný seznam dostupných OCH. Nebylo tedy možné, aby například terminál PČR měl stejné OCH jako terminál HZS s výjimkou součinnostních IZS kanálů. Každá RBS je určena pro pokrytí signálem určitého území. Jelikož mohla mít každá složka MV v každém okrese svůj vlastní otevřený kanál, mohly být dostupné na každé RBS jen určité otevřené kanály, které se v dané lokalitě používaly. K dispozici byly ovšem i kanály součinnostní, nebo kanály propojující hovor na všechny buňky v kraji. Počet otevřených kanálů a jejich vazba na území mohlo dohledové centrum dle potřeby uživatelů měnit.

Otevřené kanály byly tedy v podstatě propojovací identifikátory. Pokud začal účastník hovořit na otevřeném kanálu lokálním, slyšeli jej jen stanice, které byly přihlášeny na stejný kanál a pouze na konkrétní RBS. Pokud byl ale otevřený kanál propojen například na všechny buňky v rámci regionu (kraje), automaticky se tím aktivovalo vysílání na všech převaděčích, které měly tento kanál aktivní. Všichni v daném regionu přihlášení k danému kanálu slyšeli tedy všechny hovory. Toto sdružování komunikačních kanálů mělo nevýhodu v tom, že nešetřilo počet radiových prostředků (fyzických hovorových kanálů) a navíc byli nuceni účastníci poslouchat mimoděk hovory, které jim nemusely být určeny.

Hovorovové skupiny (TKG)

Rok 2016 znamenal zlom. Celá síť PEGAS přešla na nový hovorový systém. Hovory určené pro více účastníků již nejsou identifikovány jako otevřené kanály, ale již jako klasické hovorové skupiny tj. skupiny identifikované dvou až čtyřciferným číslem. Účastníci již nemají v radiostanicích nahraný seznam příslušných OCH, ale list konkrétních skupin, ke kterým se má možnost uživatel připojit, popřípadě, které si může aktivovat, pokud nejsou na buňce aktivní.

Přechod na systém hovorových skupin přinesl výhody ale i nevýhody z pohledu optimalizace využití prostředků sítě. Jednoznačnou výhodou je šetření radiových prostředků RBS. Pokud není na buňce přihlášena žádná stanice, nebo není aktivní žádná skupina, ke které by byl uživatel přihlášen, žádný hovorový kanál se neaktivuje. Přesně opačný efekt má ovšem situace, kdy je na buče přihlášeno více uživatelů v různých skupinách a vůbec se nemusí jednat o skupiny ze stejného regionu. V tom případě jsou na buňku linkovány hovory z místních i okolních regionů, nebo klidně i napříč sítí, stačí, aby byla přihlášena na buňce jediná stanice z konkrétní skupiny. Z této situace vyplývá i další výhoda, tj. stanice již nemusejí hledat buňku s příslušným otevřeným kanálem, ale jednoduše se přihlásí na nejbližší RBS, pošle do sítě identifikaci skupiny, ke které se přihlašuje a o vše ostatní se postará infrastruktura. Stírá se tedy příslušnost k regionu a síť se stává více celoplošnou infrastrukturou, než byla původní koncepce sítě , kde OCH striktně patřil regionální síti s možností přímého volání do jiného regionu.

Stejným způsobem jak tomu bylo ve verzi s OCH i zde jsou přesně vymezeny rozsahy skupin flotilám. V síti naleznete dvou, tří a čtyř-číselné identifikanty skupin. Tří-číselné skupiny jsou určeny pro primárně pro běžné služební hovory, čtyř-číselné skupiny jsou určeny jako „zásahové“ tj. při speciálních příležitostech, pro místní komunikaci při zásahu, aby nebyl omezen provoz ostatních uživatelů.

Radiový provoz RBS

Síť TETRAPOL používá režim přístupu FDMA (Frequency Division Multiple Access). V praxi tedy kopíruje funkci analogové radiové profesionální sítě trunkového typu.

Každá buňka neustále vysílá jeden datový servisní kanál (Control Channel – CCH), na kterém je vysílána identifikace sítě, regionu a seznam aktivovaných (nikoliv aktuálně aktivních) IZS skupin. CCH slouží také pro přihlášené stanice jako zdroj provozních informací. Skrz servisní datový kanál jsou posílána provozní data pro přihlašující se stanice a jsou zde přenášeny informace o právě probíhajících hovorech na hovorových kanálech. Terminál si dle daného nastavení filtruje služby dostupné pro uživatele. V případě aktivního hovoru ve skupině, kam je uživatel přihlášen, dostává terminál informaci, na který hovorový kanál (Traffic Channel – TCH) se má přeladit na poslech. To samé platí pro přímé volání účastníka účastníkem, nebo telefonního hovoru do a z pevné telefonní sítě. Třetím typem trvale vysílaného kanálu, je DACH datový kanál sloužící pro přenos GPS pozic nebo jiných uživatelských dat například z datových terminálů (lustrace osob či aut). Datový kanál může být na na vyžádání rozšířen na jeden či více dynamicky přidělovaných kanálů.

Na každé RBS je k dispozici (podle typu buňky) 6 až 10 dynamicky přidělovaných radiových kanálů TCH, na kterých probíhají hovory ať již skupinové, privátní či uživatelská data. Pokud na převaděči neprobíhá žádný hovor, zůstává vždy aktivní minimálně jeden hovorový kanál v tzv. idlingu (vyčkávání). Jakmile jsou ale všechny vyčkávající hovorové/datové kanály obsazeny, dynamicky jsou aktivovány další. Pokud dojde k aktivaci všech TCH a nějaký terminál chce otevřít (například přímým voláním) další kanál (a nemá vyšší prioritu, než právě probíhající hovory na ostatních kanálech), zařadí se do fronty a vyčkává, až se uvolní nějaký hovor. V případě čekací fronty jsou automaticky zavírány hovorové kanály již po 5 vteřinách nečinnosti. Pokud se tedy na aktivním hovorovém kanálu objeví nečinnost delší než 5 vteřin, kanál je automaticky uzavřen a aktivuje se hovorový kmitočet pro stanici čekající ve frontě. Pokud by další prostředky žádal terminál s vyšší prioritou, je jeden z hovorů s nižší prioritou „násilně“ přerušen a prostředky jsou přiděleny účastníkovi s vyšší prioritou.

Každá radiostanice má k dispozici možnost provozu nezávislého na síti. Jedná se o tzv. direktní mód (označený DIR). Terminál má k dispozici různý počet různých direktních kanálů daných příslušností ke službě – flotile. HZS má tedy jiné direktní kanály než PČR s výjimkou IZS kanálu nebo kanálů ke všeobecnému použití (DIR kanály řady 4xx a 9xx) společné pro všechny uživatele. Komunikace na direktních kanálech probíhá v simplexním režimu (tj. jedna frekvence na vysílání i příjem). Veškerá hovorová i uživatelská data jsou šifrována pomocí speciálních klíčů (viz dále).

Další možností komunikace terminálů Tetrapol je provoz na nezávislém digitálním převaděči IDR (Independent Digital Repeater). Jedná se o klasický semiduplexní převaděč, který lze mobilně nainstalovat kdekoliv v terénu. Tento převaděč nepřísluší do sítě (pokud není propojen speciální linkou do páteřní sítě), stanice se tedy před započetím provozu neautorizují a slouží skutečně jen jako zesilovač signálu mobilních stanic. IDR převaděče neustále vysílají idlingový (vyčkávací) signál, i když na nich není provoz, účastníci tak neustále vidí na terminálech, zda je IDR v dosahu popřípadě úroveň signálu, i když není na převaděči žádný hovor. IDR používají stejný kmitočtový odskok jako klasické RBS tj. -10MHz. Pokud je ale IDR připojen do sítě, dochází ke klasické registraci a autorizaci účastníků, i když výsledkem není distribuce dočasných hovorových šifrovacích klíčů (viz dále).

Parametry sítě PEGAS II. generace:

Kmitočtové pásmo:

  • 390.000 – 394.9875 MHz – výstupy převaděčů (rastr 12,5 kHz)
  • 380.000 – 384.9875 MHz – vstupy převaděčů (rastr 12,5 kHz)

Direktní kanály:

  • 390.0125 – 390.300 MHz = kanál 1 až 25 (rastr 12.5 kHz)
  • 380.000 – 380.300 MHz = kanál 400 až 425 (rastr 12,5 kHz)
  • 410-412 MHz = kanály 900 – 920 (rastr 12,5 kHz, nepravidelné dělení)

IDR kanály:

  • 390.3125 – 390.4125 = kanál 26 až 34 (rastr 12.5 kHz) vstup -10 MHz

V síti PEGAS se používají pro direktní provoz jen kanály 1 – 34  a totéž v řadě 401 – 434. Vyšší kmitočty (nad 390.4125 MHz) již využívá infrastruktura, proto se v praxi nepoužívají, aby nedocházelo ke vzájemnému rušení direktních a síťových komunikací. Kolidující stanice by se sice vzájemně neslyšeli (kvůli použití odlišných kódů), ale docházelo by k výpadkům a přerušování příjmu. Totéž platí i o mobilních převaděčích IDR.

Rozdělení skupin uživatelů (tzv. flotily) v síti PEGAS II. generace:

  • 1 – PČR s působností po celé ČR (LS, OÚČ, NCPOZ, URNA …)
  • 2 – PČR okresní
  • 3 – GIBS
  • 4 – Městské policie, nestátní subjekty
  • 5 – Hasičský záchranný sbor profesionální
  • 6 – Hasičský záchranný sbor dobrovolný, krizové štáby
  • 7 – Zdravotnická záchranná služba, červený kříž
  • 8 – Armáda ČR, Vojenská policie
  • 9 – Bezpečnostní informační služba
  • 0 – MV, školy a servis sítě

Přechod z OCH na GRP

Přechod na nový systém hovorů začal vlastně už v roce 2015, kdy došlo k rozsáhlé rekonstrukci buněk v síti. Po čtrnácti letech provozu byl stav takový, že se v síti objevovaly buňky jak druhé a třetí generace, tak úplně nejstarší generace G1. Plánovitě tedy začala rekonstrukce sítě, kdy byly nejstarší buňky likvidovány a nahrazovány RBS druhé generace. Ty se vzaly nejčastěji z klíčových míst, kde byly nahrazovány buňky třetí nejnovější generací. Tato změna znamenala nejen fyzické přesuny buněk, ale také přeladění některých RBS na nové frekvence a také kompletní přečíslování buněk. Tato změna byla zajímavá i tím, že došlo k poměrně dobré frekvenční separaci typů kanálů. Když se podíváte na frekvenční spektrum pásma sítě PEGAS a rozdělíte si typy kanálů frekvenčně zjistíte, že úplně dole, nad DIR (respektive IDR) kanály najdete pár kontrolních kanálů (CCH) starých buněk řady G2, pak jsou zde téměř bez vyjímek datové kanály a to až někam k polovině pásma tj. 392 MHz. Uprostřed pásma 392-393 MHz je největší koncentrace řídících kanálů a v rozsahu 393-395 MHz najdete vždy jen hovorové kanály (TCH).

Změna identifikace hovorových skupin samozřejmě znamenala nejen změnu infrastruktury, ale zasáhla také koncové terminály, které musely být logicky kompletně přeprogramovány. To znamenalo dostat na „programátor“ cca 30 tisíc radiostanic a to samozřejmě není možné udělat za dva dny (viz kapitola o aktivaci stanice v síti). Navíc zde vyvstal další problém, jak vyřešit identifikaci sítě v případě, kdy v ní máte stanice nastavené na otevřené kanály a současně stanice, které se již hlásí k hovorové skupině. Řešení bylo zajímavé. Řídící kanál vysílal mimo seznamu aktivních OCH také něco jako převodní tabulku tj. seznam lokálních hovorových skupin a odpovídajících otevřených kanálů. Jednalo se tedy zřejmě o vodítko pro nově naprogramované stanice. Kdyby síť již pracovala ve skupinovém režimu a jednalo se jen o změnu číslování skupin, stačilo by aktivovat funkci „group deviation“ a pospojovat skupiny dle starého a nového číslování, než budou příslušné stanice přeprogramovány. Mimochodem, tato funkce se objevila právě po přechodu na hovorové skupiny a lze ji použít pokud je potřeba dočasně „pospojovat“ několik skupin například když velitel zásahu chce sdělit zprávu více jednotkám, které jsou aktivní na více skupinách.

Přiznám se, že si nedokážu představit, jak bylo možné přeprogramovat tolik stanic, aniž by se jelo na tři směny, ale povedlo se. V druhé polovině roku 2016 již byla větší část stanic připravena na tuto zásadní změnu.

Zatímco v režimu OCH bylo k dispozici jen 255 kanálů pro všechny skupiny uživatelů, v režimu GRP je k dispozici 10.000, tedy dle požadavků uživatelů. Základní (tříciferné) hovorové skupiny jsou logicky tvořeny tak, že první číslo odpovídá číslu flotily uživatelů a další čísla již odpovídají regionu platnosti. Hasičská záchranná služba v tomto směru převzala navíc identifikace dle původní analogové radiové sítě. PČR bohužel stále využívá opakující se čísla skupin v rámci více krajů. Pro účely komunikace při zásahu byly přidány navíc „akční“ skupiny, které se identifikují číslem „1“ na začátku tozn., že například hasičská skupina 545 bude používat jako zásahovou skupinu 1545.

V současné síti se tedy používají skupinové hovory s tím, že je možné aktivovat OCH za účelem spojení několika skupin za účelem dočasného jednosměrného hlášení řídící stanice (např. operační důstojník, velitel opatření) všem stanicím připojených do různých komunikačních skupin. Jedním z typických příkladů je otevření záchranného „emergency“ kanálu (EMOCH), který umožňuje komunikaci záchranných složek napříč flotilami.

DATUM: