Turvallista mobiiliviestintää
Pertti Hämäläinen • Aloituskuva: Timo Simpanen • Piirrokset: Minna Aho
Gsm on liian epävarma ja rajoittunut tekniikka yhteiskunnan peruskoneiston pystyssä pitämiseen. Luotettavan vaihtoehdon tarjoaa Tetra.
Viranomaisverkkojen suosikkiteknologia, Tetra, täyttää tänä vuonna kymmenen vuotta, sillä ETSI (European Telecommunications Standards Institute) julkaisi Tetran ilmarajapintastandardin vuonna 1995.
Tetran iäksi voidaan laskea myös viisitoista vuotta, sillä ensimmäiset ehdotukset standardin pohjaksi esitettiin jo vuonna 1990. Euroopan komissio ja ETSI olivat käynnistäneet työn vaativaan ammattikäyttöön tarkoitettujen langattomien verkkojen kehittämisestä jo vuonna 1988.
Pääasiallinen sovelluskohde olivat niin sanotut pss-verkot (public safety and security) eli julkisen vallan turvallisuusverkot. Turvallisuus tarkoittaa tässä kahta asiaa: toisaalta verkolle itselleen asetetaan korkeat luotettavuus- ja turvallisuusvaatimukset, toisaalta verkkojen soveltamiskohteet kattavat erityisesti turva-alan tarpeet. Sotilaat, poliisit sekä palo- ja pelastustoimi ovat pss-verkkojen tyyppikäyttäjiä.
Tetra on digitaalinen radioverkko, joka on tarkoitettu korvaamaan vaativassa käytössä aikaisemmat, analogisen radion sovellukset kuten lyhytaaltopuhelimet. Se soveltuu viranomaiskäytön ohella myös yksityisten organisaatioiden omien, suljettujen verkkojen rakentamiseen. Tekniikoista puhuttaessa erotetaankin pmr- (professional/private mobile radio) ja pamr-verkot (public access mobile radio)
Tetra-verkkoja on Nokian Professional mobile radio -yksikön tiedotuspäällikkö Tiina Saariston arvion mukaan noin 420 kappaletta 60 eri maassa.
Suomessa valtion ja kuntien turvallisuudesta vastaavien viranomaisten käytössä on Tetraan pohjautuva Virve-verkko (www.virve.com). 20 000 käyttäjää kerännyttä verkkoa operoi valtion kokonaan omistama Suomen Erillisverkot Oy (www.everkot.fi). Lisäksi muun muassa puolustusvoimilla ja Helsingin Energialla on omia Tetra-verkkojaan.
Puhe edelleen pääsovellus
Kun gsm-verkko on suunniteltu kahden yksilön välisiin puheluihin, Tetra on tarkoitettu johtamisvälineeksi työyhteisön ja ryhmän käyttöön. Kahdenväliset puhelut onnistuvat toki myös Tetra-puhelimilla, ja niillä on pääsy perinteiseen julkiseen lankapuhelin- ja matkaviestinverkkoihin.
Leimallista Tetra-puhelimille ovat kuitenkin vuorosuuntaiset puhelut ja lyhytaaltopuhelimista tutun tangentin eli ptt-näppäimen (push-to-talk) käyttö. Puheenvuoron haluava käyttäjä pitää tätä näppäintä alas painettuna oman puheensa ajan, muun ajan puhelimesta kuuluu keskustelukumppanin tai -kumppaneiden ääni.
Tyypillinen sovellus on työnjohdon tai päivystäjän yhteydenpito työntekijöihin ja ohjeiden sekä tiedotteiden anto kentälle. Esimerkiksi poliisin komentokeskus voi pitää yhteyttä partioihin ja saada kenttämiesten raporteista tarkan kuvan tilanteen kehittymisestä. Nopeasti muuttuvia tilanteita varten uusien ryhmien muodostaminen käy helposti lennossa.
Tällainen toiminta vaatii puhelujen nopeaa yhdistämistä. Kun gsm-puhelun yhdistyminen kestää yleensä sekunteja, Tetrassa kytkentäaika on alle puoli sekuntia, tyypillisesti alle kolmesataa millisekuntia.
Gsm:ssä jokainen käyttäjä varaa tukiasemalle asti oman radiokanavansa, kun taas Tetran ryhmäpuheluissa kaikki käyttävät samaa kanavaa. Tetra käyttää muutenkin radiotieresursseja gsm:ää tehokkaammin, sillä yhden kanavan kaistanleveys on vain 25 kilohertsiä gsm:n 200 kilohertsin sijasta.
Datakin siirtyy
Kaiken tiedon ei tarvitse kulkea puheena. Erilaisia rutiinitilanteita varten voidaan ohjelmoida vakiomuotoisia tilaviestejä, joiden lähettäminen käy nopeasti. Esimerkiksi työvuoroon ilmoittautuminen sekä lounaalle lähdöstä tai työvuoron päättämisestä kertominen käy nappia painamalla. Standardoituja tilaviestejä ovat muun muassa soittopyyntö ja hätäviesti.
Myös itse kirjoitetut tekstiviestit ovat Tetrassa mahdollisia. Nekin kulkevat gsm:n tekstiviestejä nopeammin. Kuva- ja videoviestit ovat sen sijaan tulollaan vasta standardoinnin alla olevan Tetra2:n myötä.
Varsinainen datasiirto ei ollut tärkeimpiä asioita Tetraa suunniteltaessa, mutta piirikytkentäistä dataa kulkee yhdellä aikavälillä 2400, 4800 tai 7200 bittiä sekunnissa. Tetra-päätelaitteisiin kuuluu yleensä liitäntä esimerkiksi matkamikroa varten.
Myös ip-pohjainen pakettidata ja wap-palvelut ovat nyttemmin käytettävissä. Suuremmat datanopeudet ovatkin kärkipäässä Tetra2-standardoinnin asialistalla. Neljää aikaväliä käyttämällä kaavaillaan päästävän eri moduloinneilla 36:sta jopa 115:een kilobittiin sekunnissa.
Luotettavuus avainasemassa
Koska Tetra-verkon pitää toimia myös kriisitilanteissa, toiminnan luotettavuuteen ja turvallisuuteen on kiinnitetty erityistä huomiota.
Mikäli Tetra-verkko syystä tai toisesta halvautuisi, jokainen tukiasema pystyy toimimaan itsenäisesti välittäen puheluita omalla peittoalueellaan. Jos tukiasema putoaa pois pelistä, yksittäiset Tetra-puhelimet pystyvät viestimään suoraan keskenään; ominaisuutta kutsutaan nimellä suorakanavatoiminta eli direct mode operation (dmo).
Tetra-verkossa päätelaitteet ja keskukset autentikoivat toinen toisensa. Verkkoon ei pääse ulkopuolisia, eikä puhelimella saa vahingossa yhteyttä vieraaseen verkkoon.
Turvallista tiedonsiirtoa
Gsm:ssä tärkein tunnistettava on käyttäjä, joka tunnistetaan sim-kortin avulla. Tetraan sim-toiminnallisuus on luvassa vasta kakkosversiossa, mutta se tulee korkeamman turvatasovaatimuksen takia poikkeamaan gsm:n sim-järjestelmästä.
Nyky-Tetrassa tilaajan identiteetti ohjelmoidaan suoraan päätelaitteisiin niitä käyttöönotettaessa. Ajatuksena on, että puhelimen haltija on ennemmin toimija kuin yksilö; vastuu siirtyy päätelaitteen mukana viestikapulan tavoin henkilöltä toiselle esimerkiksi työvuoron vaihtuessa.
Elintärkeät puhelut on saatava perille vaikka verkko olisi ruuhkainen. Gsm:ssä tämä ei yleensä ole lainkaan mahdollista, niin kuin itse kukin massatapahtumiin osallistunut hyvin tietää. Tetrassa on mahdollisuus puheluiden priorisointiin, jonka äärimmäinen ilmentymä on niin sanotut altapurkavat puheenvuorot ja puhelut. Nämä katkaisevat käynnissä olevia vähemmän tärkeitä yhteyksiä tieltään.
Gsm:ssäkin on tarjolla puhelimen ja tukiaseman välinen liikenteen salaus, jonka operaattori voi halutessaan ottaa käyttöön. Tetrassa puhelut salataan päästä päähän, ja käytetyt salausmenetelmät täyttävät viranomaisvaatimukset. Salaukseen voidaan käyttää aes- tai idea-algoritmeja.
Jos käyttäjä joutuu vaaratilanteeseen, hän voi lähettää hätäkutsun komentokeskukseen. Päivystäjä voi myös kuunnella hänen puhelintaan koska hyvänsä tilanteen kartoittamiseksi, jos on aihetta epäillä ongelmia. Jos puhelin katoaa tai se varastetaan, se voidaan kytkeä tilapäisesti pois toiminnasta.
Tetra vastaan gsm
Suomen Virve-verkkoa ryhdyttiin rakentamaan jo vuonna 1998. Vaikka meillä lähdettiin varhain liikkeelle, Tetra ei ole ollut mitenkään itsestään selvä valinta viranomaisverkkoihin.
Pääasiallisena kilpailijana ovat tietysti kuluttajille ja yrityksille suunnatut gsm- ja 3g-teknologiat. Vaikka näistä ei löydykään sisäänrakennettuina monia Tetran kilpailuvaltteja, halvemmat laitehinnat, kevyemmät puhelimet, parempi akun kesto ja monipuolisemmat toiminnot ovat vahvoja myyntiargumentteja. Lisäksi monia Tetran piirteitä, kuten päästä päähän ulottuva salaus, voidaan toteuttaa myös rakentamalla muihin tekniikoihin standardin ulkopuolisia lisätoimintoja.
Ennen Tetran tuloa markkinoille kehitettiin gsm:stä erityisesti rautatietoimialan käyttöön gsm-r-versio. Se tarjoaa asci-nimellä (advanced speech call items) tunnetun osajoukon Tetran toiminnallisuudesta, esimerkiksi ryhmäkutsut ja puhelujen läpimenon varmistamiseen liittyviä menettelyjä. Se ei kuitenkaan täytä viranomaisverkoille asetettuja vaatimuksia luotettavuuden ja turvallisuuden osalta.
2000-luvun alkuvuosina tehtiin monissa maissa selvityksiä eri teknologioiden kustannuksista viranomaisverkoissa. Useimmiten lopputulos oli sama: Tetran edut painavat vaakakupissa enemmän kuin kaupallisempien tekniikoiden näennäinen edullisuus.
Esimerkiksi Gartner Groupin Norjan valtiolle vuonna 2002 tekemän selvityksen mukaan Tetran luotettavuuteen pääseminen tulisi gsm:ää soveltamalla todennäköisesti kalliimmaksi ja lopputulos olisi epävarmempi.
Tetra ja Tetrapol
Tetraa kehitettäessä ranskalaisen ilmailu-, avaruus- ja puolustusalan yrityksen Matran ehdotus, Tetra-12, hävisi standardointityöryhmän äänestyksissä. Matra ei kuitenkaan luopunut tekniikkansa kehittämisestä, vaan toi sen markkinoille Tetrapol-nimellä tarjoten sitä ensisijaisesti poliisisovelluksiin.
Tetrapol on menestynyt kohtalaisesti, ja maanlaajuisia viranomaisverkkoja on rakennettu sen varaan viidessä Keski- ja Etelä-Euroopan maassa. Tekniikka ei ole Tetran kanssa yhteensopivaa; se perustuu taajuusjakolimitykseen aikajakolimityksen sijasta, ja yhden kanavan leveys on 12,5 kilohertsiä Tetran 25:n sijaan. EU:n viranomaisverkkojen yhteensopivuudesta ei ole toivoa ainakaan lähitulevaisuudessa.
Suomalaisten kannalta Tetrapolin tekevät mielenkiintoiseksi ajankohtaiset tapahtumat. Matra, josta sittemmin tuli ranskalais-saksalais-espanjalaisen yritysfuusion jälkeen EADS (European Aeronautic Defence and Space Company), ilmoitti nimittäin huhtikuun alussa aikovansa ostaa Nokialta tämän Tetra-liiketoiminnan.
Eräänä julkilausuttuna syynä oli halu laajentaa yrityksen tarjontaa viranomaisverkkojen puolella Tetrapolista myös Tetraan. Tetra oli ehkä Nokialle lopulta liian pientä bisnestä, mutta Tetrapol oli jättämässä EADS:ää sivuraiteelle. Alueellisia Tetra-verkkoja kun on syntynyt jo yhtiön kotimarkkinamaihinkin.
Tetra-palveluita Helsingin Energialta
Suomen ensimmäinen yksityinen Tetra-verkko on Helsingin Energian Helennet. Päätös oman verkon rakentamisesta tehtiin jo 1997, kertoo tiimipäällikkö Miia Pakkanen. Tetra-teknologian puolesta puhui muun muassa käyttövarmuus, energian saantihan on turvattava kaikissa tilanteissa.
Helennetissä on 13 tukiasemaa, kaikki Helsingin kaupungin alueella. Verkko toimii 410–430 megahertsin taajuusalueella eli yhteentörmäystä 380–400 megahertsin aluetta käyttävän Virven kanssa ei tule. Tetralla päästään toistimilla ja vuotavan kaapelin tekniikalla helposti myös maanalaisiin tiloihin kuten kallioon louhittuihin hiilivarastoihin, selvittää Pakkanen.
Helennetissä on tällä hetkellä noin 1300 käyttäjää ja kapasiteettia riittäisi nykykalustolla 10000 käyttäjään asti. Verkko tuotteistettiin vuonna 2001, ja yhtiö myy sen palveluita Helsingissä, Etelä-Vantaalla ja Itä-Espoossa. Ensimmäisiä ulkoisia asiakkaita olivat Helsingin Pelastuslaitos ja kaupungin liikennelaitoksen metro.
HelenNetin palveluita voi ostaa vuokraamalla käyttöönsä valmiiksi asetettuja päätelaitteita oman, suljetun ryhmän käyttöön. Kiinteä kuukausimaksu on 36 euroa kuussa per käyttäjä. Hintaan sisältyy rajattomasti Tetra-puheluita ja -viestejä, mutta liikenne ulkoisiin verkkoihin maksaa erikseen.
” Lupaava käyttäjäryhmä ovat suurten yleisötapahtumien järjestäjät”, kertoo Pakkanen. Gsm-verkkohan tukkeutuu usein massatapahtumien aikana. Uusin sopimus on solmittu MM 2005 -kisaorganisaation kanssa. Elokuussa pidettävien urheilukisojen toimitsijat ja järjestysmiehet saavat käyttöönsä Tetra-puhelimet.
Julkinen liikenne siirtää dataa
Helsingin Energia käyttää Tetraa lähinnä puheen siirtämiseen, mutta yhtiön asiakas Helsingin kaupungin liikennelaitos siirtää verkossa myös paljon dataa.
Varikkopäällikkö Timo Puisto Helsingin bussiliikenne Oy:stä kertoo, että järjestelmässä ovat mukana sekä HKL:n raitiovaunut että bussit. Päätelaitteina käytetään Sepuran valmistamia ajoneuvopuhelimia, joita on asennettu 466 kappaletta.
Ajoneuvolaitteissa on mukana gps-paikannus, jonka avulla liikenteenohjaus näkee esimerkiksi raitiovaunujen jonoutumisen ruuhka-aikoina. Ensimmäisenä olevan ratikan kuski voidaan tällöin määrätä jättämään matkustajansa pysäkille ja pyytää näitä siirtymään seuraavaan, jolloin kuormitus vaunujen kesken tasaantuu.
Liikennelaitoksen kannalta Tetran tarjoamat ryhmät ovat tärkeä toiminto, selvittää Puisto. Esimerkiksi bussit muodostavat oman taustaryhmänsä, raitiovaunut omansa. Sen lisäksi kukin linja muodostaa oman linjaryhmänsä. Dynaamisen ryhmän voivat muodostaa esimerkiksi tilausajoon kiinnitetyt bussit. Tällaisten ryhmien kuljettajille tai matkustajille tulee usein yhteisiä kuulutuksia.
Puhesovelluksessa liikennelaitoksen vaatimukset poikkeavat tavanomaisesta. Koska kuljettajan kädet ja jalat ovat ajon aikana varatut, on tangentin painelu hankalaa. Sen tähden HKL:llä onkin tehty sovellus, jolla liikenteenohjaaja voi hoitaa puheenvuoron siirron keskustelun kuluessa. Kuljettajan tarvitsee vain lähettää yhteyden avauspyyntö tilaviestinä.
