TErrestrial Trunked RAdio (TETRA) est une norme de radiocommunication numérique créée dans les années 90 par l’ETSI, l’institut européen des normes de télécommunication basé à Sophia Antipolis.
C’est un standard de radiocommunication plébiscité par les services de secours de nombreux pays et également les réseaux de transports en commun de grandes métropoles. Belgique, Allemagne, Norvège, Bulgarie, Afrique du Sud… la liste des pays exploitant cette norme pour leurs services d’urgence est très longue.
Contrairement à la DMR qui est plutôt employée pour couvrir des sites individuels et quelques dizaines d’utilisateurs tout au plus, la norme TETRA révèle tout son potentiel lorsqu’elle est utilisée pour des réseaux composés de nombreux relais (BTS) reliés les uns aux autres et couvrant ainsi de larges zones urbaines et des milliers d’utilisateurs.
(Illustration réseaux)
Néanmoins TETRA peut aussi bien fonctionner dans un mode de communication direct de poste à poste ou via un simple relais indépendant de tout réseau. C’est ce dernier mode que nous utilisons la plupart du temps en radioamateur.
D’un point de vu technique…
TETRA repose sur une modulation de phase π/4-DQPSK et occupe 25 KHz de bande passante par canal de transmission.
Comme la DMR, elle est basée sur un multiplexage temporel TDMA. C’est une technique inhérente au numérique qui offre la possibilité d’effectuer plusieurs communications en simultané sur une seule et unique fréquence.
(Insérer illustration TDMA FDMA)
En TDMA, l’information (la voix) est fragmentée en paquets de quelques millisecondes (14,17 ms en TETRA) appelés timeslots.
Ainsi, comme en DMR, en TETRA, un poste n’émet jamais de porteuse continue mais des salves lorsque l’utilisateur parle.
| DMR | TETRA | |
|---|---|---|
| Modulation | 4-FSK | π/4-DQPSK |
| Multiplexage | TDMA | TDMA |
| Bande passante | 12,5 KHz | 25 KHz |
| Nombre de TS | 2 | 4 (1 réservé à la signalisation en TMO) |
| Durée d’un TS | 30 ms | 14,17 ms |
| Intervalle de garde | 2,5 ms | 0,4 ms |
| Vocodeur | AMBE+2™ | ACELP |
Avantages
Une meilleur qualité sonore
TETRA et DMR n’encodent pas la voix de la même manière.
DMR utilise le vocodeur AMBE+2™ tandis que TETRA utilise un vocodeur ACELP.
La voix traitée en DMR subit une compression plus agressive qu’avec le vocodeur ACELP utilisé par la norme TETRA.
De plus, le flux audio dispose d’une bande passante de 4800 bits/s en TETRA contre 2400 bit/s en DMR.
En pratique, la qualité audio offerte par la technologie DMR est effectivement inférieure à celle produite en TETRA. Il est même parfois difficile de reconnaître une personne à sa voix en DMR alors qu’en TETRA la voix est clair et presque aussi bonne qu’au téléphone.
(Échantillons voix)
Relais mono-fréquence
La technologie TETRA a été principalement conçue pour créer des réseaux de type « trunk » composés de multitudes de BTS (Base Transceiver Station) connectées les unes aux autres couvrant ainsi ensemble de grandes zones urbaines (plusieurs hectares). Le mode direct « DMO » a surtout été imaginé pour assurer une continuité du service dans des zones où le réseau trunk demeure injoignable (tunnel, parking…) ou en cas de panne réseau.
Bien que la marque Hytera produit des radios DMR pouvant fonctionner en mode relayé sur une seule fréquence, la fonction répéteur DMO est ancrée dans la norme TETRA et présente chez tous les fabricants.
Dans ce mode là, tout comme en DMR conventionnel, le poste répéteur se contente simplement de réémettre la voix et les données depuis un point géographique stratégique.
Néanmoins, contrairement à un relais DMR, un répéteur TETRA DMO n’a besoin que d’une seule fréquence sur laquelle recevoir et émettre. Il reçoit l’information sur le slot TDMA n°2 et la réémet sur le slot n°1. Un répéteur TETRA DMO représente néanmoins quelques désavantages par rapport à un relais DMR conventionnel.
| Relais analogique | Relais DMR Tier II | Répéteur TETRA DMO | |
|---|---|---|---|
| Fréquences utilisées | 2 | 2 | 1 |
| Communications simultanées | 1 | 2 | 1 |
| Talkgroups accessibles | Un seul ou plusieurs milliers (avec support des appels sélectifs) | Plusieurs milliers (choisis par l’utilisateur) | Un seul (programmé dans le répéteur) |
Plusieurs modèles de terminaux TETRA mobiles peuvent êtres transformés en répéteurs DMO. En voici quelques-uns :
- Motorola MTM5400
- Motorola Cleartone CM5000
- Sepura SRG3900
Inconvénients
Une portée limitée
(insérer photo durées timeslots)
Un timeslot TETRA a une durée divisée par 2 par rapport à celle d’un timeslot DMR. Ce qui est logique puisque qu’il y a 2 fois plus de timeslots en TETRA. Vous avez dû remarquer la ligne « Intervalle de garde » (ou guard interval en anglais). Cet intervalle est compris dans un timeslot. Il s’agit d’un laps de temps essentiel en TDMA qui prend en compte deux choses :
- Le temps de montée en puissance de l’amplificateur de puissance
- Le délai de propagation de l’onde (dépend de la vitesse de la lumière)
L’onde doit donc atteindre le récepteur dans un délai inférieur à ce laps de temps pour éviter que les timeslots ne se « marchent dessus ».
Ce qui pose donc problème lorsqu’on utilise des relais. Mais qui peut être en revanche ignoré dans le cas de communications directes de poste à poste.
| DMR | TETRA | |
|---|---|---|
| Intervalle de garde | 2,5 ms | 0,4 ms |
| Distance maximum théorique | 150 km | 58 km |
Ces valeurs théoriques sont valables dans le cas d’une liaison en vue directe entre l’émetteur et le récepteur. En cas de présence d’obstacle sur le trajet de l’onde, cette dernière peut subir des réflexions pouvant allonger son délai de propagation jusqu’à la cible et donc par conséquent abaisser la distance maximum à laquelle la communication peut être établie.
D’autre part, il est bon de rappeler l’impact de la bande passante du signal. Un signal TETRA a une bande passante de 25 KHz, il est deux fois plus large qu’un signal DMR qui occupe 12,5 KHz de largeur de bande. Un récépteur réglé pour capter les 25 KHz d’un signal TETRA, va également capter plus de bruit et sera moins sensible qu’un récépteur à bande plus étroite réglé pour un signal DMR.
Consommation énergétique
TETRA repose sur une modulation π/4-DQPSK tandis que la norme DMR préconise une modulation de fréquence 4-FSK.
Comme on peut le voir, un signal modulé en 4-FSK possède une amplitude (enveloppe) constante. Il n’est donc pas détérioré lorsqu’il est amplifié par un amplificateur non-linéaire (à découpage typiquement).
En revanche, un signal modulé en π/4-DQPSK peut prendre plusieurs états avec des niveaux d’amplitude différents. Il doit donc être amplifié par un amplificateur linéaire.
Malheureusement, un amplificateur linéaire a un rendement énergétique moindre par rapport un amplificateur à découpage. A puissance égale, un émetteur TETRA consomme donc plus d’énergie qu’un émetteur DMR.
D’autre part, comme expliqué précédemment, pour produire le même rapport signal/bruit, un équipement TETRA doit émettre plus de puissance qu’un équipement DMR à plus faible largeur de bande.
En réalité, bien que ce problème de consommation soit non négligeable pour des relais qui émettent des porteuses continues et qui peuvent êtres en émission permanente (cas des stations de base dans les réseaux TMO TETRA), il faut tenir compte des timeslots et rappeler qu’un terminal TETRA émet deux fois moins longtemps en émission sur un même intervalle qu’une radio DMR.
Programmation plus complexe
Sources
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/quadrature-phase-shift-keying
https://www.mouser.com/pdfdocs/TI-Long-range-RF-communication.pdf