TETRA là gì: mạng vô tuyến trung kế số của cảnh sát và cứu hộ

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) là chuẩn vô tuyến trung kế số do Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI) xây dựng từ giữa thập niên 1990, dùng cho cảnh sát, cứu hoả, cấp cứu, sân bay, đường sắt đô thị và các ngành cần liên lạc nhóm tin cậy. Điểm cốt lõi của "trung kế" là các đội không giữ kênh riêng cố định, mà dùng chung một kho kênh, máy tính phân kênh trong tích tắc mỗi khi có người bấm nút nói.

Trung kế là gì: ví dụ quầy giao dịch

Hình dung một ngân hàng có mười quầy. Cách cũ là gán mỗi quầy cho một nhóm khách cố định: quầy 1 cho khách vay, quầy 2 cho khách gửi tiền. Lúc đông khách vay thì quầy 1 ùn, quầy 2 ngồi chơi. Cách trung kế là để mọi khách bốc số chung, quầy nào trống thì gọi số tiếp theo. Mười quầy phục vụ được nhiều khách hơn hẳn.

Vô tuyến cũng vậy. Trong hệ thường, mỗi đội giữ riêng một tần số, kể cả khi im lặng cả buổi. Trong hệ trung kế, các đội được tổ chức thành nhóm đàm thoại (talkgroup). Khi một người bấm nút, máy gửi yêu cầu lên hệ điều khiển, hệ cấp ngay một kênh trống, mọi máy trong nhóm tự chuyển sang kênh đó để nghe. Nói xong, kênh trả về kho cho nhóm khác dùng. Với người dùng, mọi chuyện diễn ra trong vài phần mười giây, cảm giác giống như bộ đàm thường.

Những tính năng làm nên một mạng "nhiệm vụ trọng yếu"

TETRA được thiết kế cho những người mà liên lạc hỏng có thể nghĩa là mất mạng. Vì vậy chuẩn này có những tính năng điện thoại di động thông thường không có hoặc không đặt lên hàng đầu.

Về kỹ thuật, TETRA chia mỗi sóng mang rộng 25 kHz thành bốn khe thời gian, nên một tần số mang được bốn cuộc liên lạc cùng lúc. Giọng nói được số hoá và nén, dữ liệu thì có tốc độ thấp, chỉ đủ cho tin nhắn và vị trí, không đủ cho video.

Ai dùng TETRA và các chuẩn tương tự

Từ cuối thập niên 1990 và đầu thập niên 2000, nhiều nước châu Âu xây mạng TETRA quốc gia cho mọi lực lượng công vụ cùng dùng. Anh có mạng Airwave, Hà Lan có C2000, Bỉ có ASTRID, Phần Lan có VIRVE. Đức dùng TETRA cho mạng vô tuyến số của các lực lượng an ninh và cứu hộ, thay thế hệ thống tương tự cũ. Ngoài châu Âu, TETRA được dùng ở nhiều nước châu Á, Trung Đông, Mỹ Latinh, ở sân bay, cảng, hệ thống tàu điện ngầm và nhà máy lớn.

Mỹ đi một con đường khác. Lực lượng công vụ ở đây chủ yếu dùng chuẩn P25 (Project 25), do APCO, chính hiệp hội từng phổ biến mã 10, khởi xướng cùng các cơ quan nhà nước. P25 và TETRA cùng mục tiêu nhưng không tương thích với nhau. Doanh nghiệp, khu công nghiệp, toà nhà thì hay dùng DMR, một chuẩn bộ đàm số rẻ hơn, đơn giản hơn.

Mạng chung: lợi ích và bài học

Ý tưởng một mạng cho mọi lực lượng giải quyết được bài toán kinh điển "không nói chuyện được với nhau". Khi cảnh sát, cứu hoả, cấp cứu đều là người dùng của cùng một mạng, trung tâm có thể tạo ngay một nhóm đàm thoại chung cho một sự cố, đưa máy của các bên vào đó, rồi giải tán khi xong việc.

Nhưng mạng chung cũng dồn trứng vào một giỏ. Mạng phải được xây cực kỳ chắc chắn: trạm có điện dự phòng dài giờ, đường truyền về trung tâm có tuyến dự phòng, có trạm lưu động mang tới khi trạm cố định hỏng. Một bài học nhiều nước rút ra là vùng phủ trong nhà và dưới lòng đất: lính cứu hoả làm việc trong tầng hầm, đường hầm, toà nhà bê tông dày, nơi sóng khó tới. Vì vậy nhiều nơi bắt buộc công trình lớn lắp hệ khuếch đại sóng trong nhà cho mạng công vụ, và mọi đội đều được tập chuyển sang liên lạc trực tiếp máy với máy.

Một bài học khác là năng lực mạng lúc cao điểm. Sự cố lớn kéo theo hàng trăm máy cùng muốn nói. Hệ trung kế xử lý được nhờ ưu tiên và xếp hàng, nhưng điều đó chỉ chạy tốt khi nhóm đàm thoại được thiết kế gọn và người dùng giữ kỷ luật thoại. Mạng không thay được quy trình.

Thế hệ tiếp theo: bấm để nói trên mạng di động

Giới hạn lớn nhất của TETRA là dữ liệu chậm. Lực lượng cứu hộ ngày nay muốn gửi ảnh hiện trường, truyền video từ camera, xem bản vẽ toà nhà, tra hồ sơ ngay trên xe. Những việc đó cần băng thông của mạng di động 4G, 5G.

Tổ chức chuẩn hoá mạng di động 3GPP vì vậy đã đưa vào chuẩn của mình chức năng "bấm để nói nhiệm vụ trọng yếu" (MCPTT), từ khoảng giữa thập niên 2010. Ý tưởng là có được nhóm đàm thoại, ưu tiên, nút khẩn cấp như TETRA, nhưng chạy trên mạng băng rộng. Mỗi nước chuyển đổi theo cách riêng: có nơi xây mạng riêng, có nơi thuê ưu tiên trên mạng của nhà mạng thương mại. Phần Lan là một trong những nước đi đầu chuyển sang mạng băng rộng cho lực lượng công vụ. Anh có dự án thay thế Airwave bằng mạng trên nền 4G nhưng dự án này kéo dài nhiều năm hơn kế hoạch ban đầu.

Trong giai đoạn chuyển tiếp, nhiều nơi giữ TETRA chạy song song, vì nó đã chứng minh độ tin cậy qua nhiều năm, và vì tính năng liên lạc trực tiếp máy với máy khi mất hạ tầng vẫn là thứ mạng di động khó làm bằng.

Góc nhìn hôm nay: nghe thấy mạng trung kế ở đâu

Người dân bình thường gặp mạng trung kế nhiều hơn mình nghĩ. Nhân viên an ninh sân bay, nhân viên ga tàu điện ngầm, đội vận hành khu công nghiệp lớn đeo bộ đàm có màn hình nhỏ và nút đỏ trên đỉnh: nhiều khả năng đó là máy của một mạng trung kế số. Khi họ nói ngắn và chờ một nhịp sau khi bấm nút, đó là vì hệ thống cần chút thời gian cấp kênh.

Người muốn tìm hiểu sâu hơn có thể đọc tài liệu giới thiệu công khai của ETSI về TETRA và của 3GPP về liên lạc nhiệm vụ trọng yếu, hoặc tài liệu của hiệp hội TCCA, nơi tập hợp các bên dùng và làm thiết bị cho mạng nhiệm vụ trọng yếu.