Tetra (standardi)

Tetra (engl. Terrestrial Trunked Radio) on viranomaisille suunnattu digitaalinen puheradioverkko. Suomessa käytössä oleva viranomaisradioverkko Virve oli aloittaessaan ensimmäinen valtakunnallinen Tetra-radioverkko. Tetra tukee sekä puheen- että tiedonsiirtoa. Tiedonsiirto on mahdollista sekä paketti- että piirikytkentäisenä.

Tetra-tukiasema Hollannissa

Historia

Tetran historia alkoi 1980-luvun alkupuolelta, kun kyseistä standardia alettiin kehitellä. Vuonna 1990 ETSI pyysi telekommunikaatioalan laitevalmistajia valmistelemaan ja lähettämään oman ehdotuksensa Tetra-standardiksi. Työ valmistui vuonna 1995 jolloin julkaistiin versio 1.0 Tetra-standardista. Helsingin Energia otti Tetra-radiopuhelinverkon koekäyttöön ensimmäisenä maailmassa jo vuonna 1997. Standardin kehittelyä on jatkettu, ja uusien teknologioiden myötä se uudistuu jatkuvasti.

Taajuusalueet

Tetran Euroopassa käyttämät taajuudet ovat 380–400 MHz ja 410–430 MHz sekä Aasiassa noin 800 MHz. Taajuusalue 380–400 MHz on sotilasliitto Naton aikoinaan käyttämä taajuusalue, joka luovuttettiin Euroopan viranomaisverkkojen käyttöön uuden standardin myötä. Taajuusalue 410–430 MHz on taas varattu kaupallisille lisensseille, joita myöntävät yksittäisten maiden viranomaiset. Ainakin Isossa-Britanniassa on lisensoitu kaksi kaupallista lisenssiä TETRA-sovelluksille, jotka toimivat kyseisellä taajuusalueella. Muitakin taajuusaluita on otettu Euroopassa käyttöön väliltä 380–921 MHz, mutta ne eivät vielä ole kovinkaan suuressa käytössä. Tulevaisuudessa on tarkoitus laajentaa Tetran käyttämät taajuusalueet välille 130–1 000 MHz mahdollista Tetran maailmalle leviämistä varten. Tällä hetkellä Tetraa käytetään lähinnä vain Euroopassa yleisesti.

Tiedonsiirto

Tiedonsiirrossa TETRA käyttää aikajakoista TDMA-kanavointia. Tetrassa taajuudet on jaettu 25 kHz kokoisiin kanaviin ja jokainen taajuuskanava jaetaan neljään aikaväliin. Tiedonsiirron enimmäisnopeus on 28,8 kbit/s mikäli käytettävissä on kanavan kaikki neljä aikaväliä eli yhden kanavan nopeus on 7,2 kbit/s. Yhden kanavan todellinen siirtonopeus on 9,0 kbit/s, mutta osa kanavan nopeudesta menee eri ohjaus- ja välitystietojen käsittelyyn. TETRA käyttää pakkausohjelmaa joka pakkaa puheen viemään kaistaa 4,8 kbit/s.

Puhelut

TETRA-verkossa puhelu muodostuu nopeasti (0,3 sekuntia). Käytettävissä on yhdensuuntainen radiopuhelu sekä kahdensuuntainen puhelu päätteiden välillä. TETRA mahdollistaa myös monenväliset ryhmäpuhelut. Puhelimet voivat muodostaa yhteyden keskenään ilman verkkoa (Direct Mode Operation, DMO). Näin voi myös verkon ulkopuolella sijaitseva pääte päästä verkkoon käyttämällä siltana verkon kuuluvuusalueella olevaa toista päätettä.

Salaus

Tetran perusominaisuuksiin kuuluu todennus ja salaus. Todentamisessa käytetään haaste-vastaus-menetelmää, jossa päätelaite pystyy todentamaan käytettävän verkon sekä verkko päätelaitteen. Salauksille ei ole määritelty kiinteitä algoritmeja, vaan verkon ylläpitäjä pystyy valitsemaan ne itse. Tetrassa on mahdollista salata liikenne joko ilmarajapintasalauksella tai päästä päähän -salauksella. Ilmarajapintasalaus on yleisesti käytössä oleva salaus, joka salaa päätelaitteen ja tukiaseman välisen liikenteen. Tarvittaessa suurempaa tietoturvan tasoa kuin normaaliliikenteessä on Tetrassa mahdollista salata liikenne myös koko matkalta kahden päätelaitteen väliltä. Tällöin tukiasemat eivät pura salausta vaan salauksen purku tapahtuu vasta päätelaitteessa liikenteen saapuessa perille.

GSM:stä poiketen Tetralla on käytössä useita eri salausavaimia. TETRA käyttää eri salausavaimia riippuen siitä onko kyseessä yksilö-, ryhmä- vai päästä päähän -puhelu. Tetrassa on myös sisäänrakennettuna ominaisuus, joka havaitsee häirinnän. Jos verkko havaitsee tietyillä taajuusalueilla tahallista häirintää se vaihtaa automaattisesti omaa taajuusaluettaan taajuuksille, joilla häirintää ei esiinny.

TETRA-standardissa on tuki neljälle salausalgoritmille: TEA1, TEA2, TEA3 ja TEA4. Laitevalmistajat käyttävät eri algoritmeja eri tuotteista käyttökohteen mukaan. Kaikissa neljässä algoritmissa on 80-bittinen salausavain, mutta TEA1:ssä avain lyhenee 32-bittiin ja siten on nopeasti murrettavissa. Kyseessä on tarkoituksella tehty takaovi, jonka alankomaalaiset tutkijat löysivät vuonna 2023. Päästä-päähän salauksen on kehittänyt The Critical Communications Association (TCCA), joka toimii läheisesti ETSI:n kanssa ja molemmissa organisaatioissa on samoja henkilöitä. TCCA:n toimittaman määrittelyn mukaan avaimen koko voi olla 128 tai 56 bittiä, mutta laitteiden ostajat eivät tiedä minkä tason he saavat.^[1][2][3]