筆者於數年來參與國內外多起數位式無線電之規劃設計(Tetra & APCO P25)，有感於一般IT人員對無線電不太瞭解且資訊取得不易，而無線電廠商提供之資料均不完整且有加以模糊化的情況。另一般類比無線電從業人員對數位式無線電或P25無線電線之認知或規劃設計觀念仍停留在類比無線電之時代，故仍以多年來對數位式無線電之瞭解提供粗淺解讀與看法以供參考。
本文將對APCO P25之數位式無線電通信標準、應用與互連互通提供數個章節陸續發表共包括:
1. P25無線電通信標準之基本探討
2. P25無線電之基本規劃設計與運用
4. P25無線電派遣台之連接與基本探討5. P25無線電Data數位傳輸應用之基本探討
P25無線電通信標準之基本探討
一. P25無線電通信標準 (TIA-102)
經由Association of Public Safety Communication Officials (APCO) 發起的P 25無線電通信標準最初是在美國發展，並開始於1995年制定了一套解決公眾安全的無線電通信要求與期望標準，而現在則通行於全球。P25制定了兩個階段標準(TIA-102)，第一階段針對的是一個12.5 kHz(千赫)通道為通信頻道帶寬(頻道間隔)並採用Digital Common Air Interface 與FDMA和C4FM數位編碼技術，而第二階段 (P25 phase ii) 採用TDMA (2 slot TDMA in 12.5kHz channels) 技術(頻道間隔維持12.5kHz不變)，其做法是將12.5kHz channels切割成為2個時槽(Time Slot)形成2個通信頻道且帶寬相等於6.25KHz(千赫)之通道(但設備可相容於第一階段之FDMA技術)。
註:TDMA與FDMA兩大技術陣營一直競爭競取P25 phase II採用其技術，最後由TDMA陣營勝出。APCO 的P25標準系统結構如下圖(一)中描述。
1. 在RF子系統(RFSS，RF Sub-System)之內所有設備對單一製造商(Single Manufacturer)而言是獨特且惟一的 (不相容於它廠)。 然而其中對外互通的每一個接口在APCO P 25標準中均被定義且開放相容互通互連。
註1: RF子系統(RFSS, RF Sub-System)通常是指單站基地台(Base Station/Repeater)或單站中繼系統 (Single Site trunking System)或多站中繼系統(Multi-Site trunking System)/多點基地台(Multi-Site Repeater)透過廣域網路(Wide Area Network)互連之系統控制或交換中心(Multi-Station Control Switch Center) 之整體系統，通常指的是多點系統控制或交換中心(System Controller Switch Center)。
RF子系統透是P25之核心基礎(Core Infrastructure)其為透過廣域網路系統(Wide Area Network)互相連結之架構，並且透過網路連接設定該RF子系統之相關設備或RF子系統的其他相關系統配置設備。 RF子系統可以由任一站點設備(Site Equipment)予以彙集管理控制(站點/台或多點站台) ，所有彙集管理唯一的要求是所有設備是支援共同的空中介面(CAI，Common Air Interface)通信協定(Protocol)，並且可控制包含所有必要的控制邏輯以支援系統間介面和呼叫處理(Intersystem interface and call-processing) 以及網路管理相關協定 。 如NMC網路管理中心中Manager/Agent 之介面和管理通信協定RCP(Radio Control Protocol)與SNMP等Radio Management Protocol以及AFSI/DFSI/CSSI等之派遣控制臺接口介面標準。
RFSS其相關標準主要定義於TIA-102 BACA、BACB、BACC、BACE、BACF等TIA-102文件中。
圖三Typical P25 Repeater or Base Subsystem reference configuration
2. 共同的空中介面協定 CAI，Common Air Interface Protocol
共同的空中介面(Um或CAI)定義了P25無線電之間的通信與信號溝通方式。 CAI空中介面協定標準(Air interface)可保證任一台P25無線電設備(基地台P25終端)與另一台P25無線電設備(基地台P25終端)溝通的核心元素，不管是傳統模式(Conventional mode)或中繼集群模式(Trunked Mode)。
目前這個介面協定幾乎已被完全定義且被認爲是非常合理與穩定的。 然而不排除未來會有一些進一步的修訂或增刪，如果新的製造商進入市場並使用此標準時明確遇到有些特殊方面的問題或解釋時才可能修改。
其相關標準主要定義於TIA-102 BAAA、BAAB、BAAC、BAAD等TIA-102文件中。
3. 相互子系統互連接口介面 (ISSI， Inter Sub-System Interface)
相互子系統互連接口介面ISSI乃定義APCO 25標準無線電系統之RF子系統之間(RFSS to others RFSS)或與中繼集群站點設備(Trunked Site Equipment) 互相連結之接口介面與通信協定標準。 ISSI允許多個不同廠商間之RF子系統一起被互聯形成更大範圍P25網路系統。
註2:目前Inter-System Interface (G) 圖(一)中(G) ，僅定義中繼集群模式(Trunked mode) 下之互連，未來會定義延伸至數位式傳統模式(Digital Conventional mode) 下之互連。
註2:目前Inter-System Interface (G) 圖(一)中(G) ，僅定義中繼集群模式(Trunked mode) 下之互連，未來會定義延伸至數位式傳統模式(Digital Conventional mode) 下之互連。
它也可爲不同的技術(FDMA phase I，TDMA Phase II)和不同的RF頻帶(ex: VHF/UHF) 子系統間提供互連能力。
ISSI其相關介標準主要定義於TIA-102 BACA、BACB、BACC、BACD等TIA-102文件中。
4. 電話互聯介面Telephone interconnect interface
電話互聯介面(Et)可支援類比電話和ISDN電話介面，提供使用者透過選擇性的標準電話介面來聯結P25無線電。 這個介面定義了2 wire (Loop/Ground start)和RF子系統與PSTN或交換機(PABX)之間的起動與連接。 這個介面僅應付語音服務，若是數據資料服務(Data)則將通過數據機(Modem)與PSTN或交換機電話網，另一資料端則連接到無線電系統的數據埠(Data port)。
目前此一介面只定義類比電話專線(Fixed line)與P25無線電之語音服務，尚未定義對VoIP (IP based telephone) 之聯結。目前並未有計劃要制定與VoIP聯結之需求和標準，當然廠商或用戶可自行提昇此介面來進行如與一般手機通信或提供與傳統類比派遣台連接(Dispatch) 。
其相關介面標準主要定義於TIA-102 BADA的TIA-102文件中。5. 網路管理接口介面 (NMS)、
網路管理介面(En)乃定義APCO 25標準無線電系統之NMC網路管理中心，其中包括Manager/Agent 之介面和管理內容基本定義，RCP(Radio Control Protocol)與SNMP等Radio Management Protocol之Control Plane Protocol Stack。 絕大多數廠商尚未遵照介面與標準管理內容定義來發展P25無線電之網路管理中心系統。另外，更多的網路管理功能和管理內容仍有待進一步定義與標準化。
其相關介面與標準主要定義於TIA-102 BAFA、BAFB、BAEE等TIA-102文件中。6.數據主機或網路接口介面Data Host or Network Interface
數據主機和網路接口介面（Ed）定義了FNE(Fixed Network Equipment) data end-system interface (終端數據系統網路接口介面)的數據連接方式。包括本地主機開放接口用於連接主機(Host)以及需要支持三種不同類型的現有數據網路接口介面（TCP / IP協議，SNA，X.25的協議）。
基本上FNE數據主機和網路接口介面是透過RFSS(RF Subsystem)之中繼集群站點設備(Trunked Site Equipment)予以連接並彙集於管理控制中心(NMC) 介接電腦數據傳輸主機。
目前絕大多數廠商尚未遵照此介面標準與數據連接定義來發展P25無線電系統數據網路傳輸應用。不過很多廠商已針對移動式(Mobile車機)和手攜式(Portable手機)設備(Subscribers data interface)之網路接口（A）以數據週邊(Data peripheral interface) 介面方式提供數據網路傳輸應用。
其相關介面與標準主要定義於TIA-102 BAEA、BAEB等TIA-102文件中。7. 數據週邊網路接口介面Data peripheral interface
數據週邊網路接口介面（A）是定義了數據週邊網路介面(Subscribers data interface)與通信協議，其中移動式(Mobile車機)和手攜式(Portable手機)設備將可支持一個數據介面端口(Data port)，通過此一數據介面端口和其他的筆記型電腦，數據終端設備，或其他終端用戶設備透過P25無線電中繼台(Repeater)系統透通連結以提供終端設備間數據網路傳輸應用。
此部份要求支持開放式接口介面(RS232/IP或RS232/SLIP)與通信協議(Protocol)並經由P25固定站台(Fixed Station)或基地台/中繼台(Repeater)以透通方式(Transparent)與網路另一個接口介面互通以提供數據網路傳輸應用(Subscriber to Repeater to Subscriber) ， 如X.25，SNA或TCP / IP等數據傳輸應用。
其相關介面與標準主要定義於TIA-102 BAEA、BAEB等TIA-102文件中。
註3: P25標準僅定義P25 Subscriber (如移動式Mobile車機和手攜式Portable手機) 之data peripheral interface數據週邊網路介面(MDP)，並未包括固定站台(Fixed Station)或基地台/中繼台(Repeater) 之數據網路介面，故P25無線電系統之數據傳輸謹可由Subscriber車機和手機之間經由中繼台(Repeater)或RFSS傳送。固定站台(Fixed Station)或基地台/中繼台(Repeater) 本身並不支援數據網路介面與數據傳輸應用。8. 固定站台接口介面標準Fixed Station interface
固定站台(Fixed Station)或基地台/中繼台(Repeater)接口介面標準（Er）或(Ef)早於2007年便制定完成並已完全釋出相關文件，其定義並提供一個固定站台（FS）或基地台/中繼台和一個RF子系統（RFSS）之間的通信與工作方式，並定義以下模式之間的通信機制與功能：
· 傳統無線電的類比模式Conventional analogue (此為P25 之設備可追溯支援傳統類比模式，P25系統本身只提供數位式(Digital Conventional or Trunked mode)
· 傳統無線電的數位模式Conventional digital
· 數位式中繼集群模式Trunked digital
· 數位式電話互連Digital telephone interconnect
· 線(電)路交換與封包數據Circuit and packet data
該固定站台或基地台/中繼台接口介面標準定義了一套強制性的信息溝通方式以支援數位式語音，數據傳輸，加密和電話互連。
在類比模式下配置的固定站台接口標準是4線式音頻介面(4 wire audio)。
在任一種數位模式下配置的固定站台接口標準是 IP的介面接口。實體介面是以太網 路100 Base - T或10 Base – T並使用RJ - 45連接器。
固定站台接口介面也可能可以提供以下的類比介面以便在傳統無線電的類比模式下供選擇使用(Optional，因為不在P25系統模式下故視廠商選擇性提供):
- 2線式600歐姆平衡式音頻介面(2 wire balanced 600 ohm termination)
- 標準E&M控制電路(Standard E&M Control circuits)
以上介面並需配合提供Tone Remote Control業界標準與Tone Remote Control設備以支援提供音頻信號的遠端控制機能。
固定站台或基地台/中繼台其相關介面與標準主要定義於TIA-102 BAHA、CADA、CBBC、CAAA、CAAB等TIA-102文件中。9. 派遣控制臺接口介面標準Console Sub-System interface
派遣控制臺接口介面標準中除了Trunked mode 之介面標準CSSI外，Conventional mode 之派遣控制臺接口介面已制定完成並完全釋出相關文件。派遣控制臺接口介面定義了一個多通道數據介面接口(Multi-Channel digital interface)與標準通信協議，以使派遣控制臺與P25無線電間能進行不同廠牌之互連互通。
請注意: 派遣控制臺接口介面標準有可能整合或包括於RF Subsystem以及固定站台(Fixed Station)或基地台/中繼台(Repeater) 中。
其介面標準包括:
使用於Conventional mode 之派遣控制臺接口介面標準AFSI (Analog Fixed Station Interface)其為4線式音頻介面配合提供Tone Remote Control和數位信號(RS232)的遠端控制機能或DFSI (Digital Fixed Station Interface) 其接口標準是 IP的介面接口。目前AFSI/DFSI已完全制定完畢並釋出，大部份廠商已商品化於市場銷售，不同廠牌之間的派遣控制臺與P25無線電間透過AFSI/DFSI 之介面標準與通信協定互連互通已不是問題。
使用於Trunked mode 之介面標準CSSI (Console Subsystem Interface) 尚在進行最後審查，預計在2011年底或2012年制定完成並完全釋出相關文件，其文件編號暫定為TIA-102 BAGA。
目前市場上只有少數如Tait、Harris/MACom、Raytheon等P25無線電廠商提供支援CSSI (Trunked mode) 之介面標準，並透過CSSI通信協定與派遣控制臺互連互通也不是問題。
不管是AFSI/DFSI或CSSI等，這些相關介接介面標準均根據TCP/IP Protocol協議達成互通互連。
AFSI/DFSI或CSSI其相關介面與標準主要定義於TIA-102 BAHA、BACA等TIA-102文件中。另外CSSI之標準文件TIA-102 BAGA尚在進行尚在進行最後審查。10. 安全與加密標準Security
APCO P25無線電採用DVSI (Digital Voice System Inc)公司的IMBE(Improved Multi-Band Excitation) /AMBE (Advance Multi-Band Excitation) 數位式語音編/解碼器，因此相對地容易進行加密處理;每個無線電終端設備包括移動式(Mobile車機)和手攜式(Portable手機)設備(Subscribers data interface)均可選用加密之功能。
在美國; CAI支持有四種加密型式可供選擇:
第 1 型用於一般對有機密安全要求之單位 (美國國家安全 )
第 2 型用於一般美國聯邦跨部門的安全要求
第 3 型能共同使用在美國聯邦之間，州和地方的代理處等相關政府部門之間的安全要求。
第4類型爲專有系統其使用與出口是由供應商和美國國務院所確定的。
另外在P25文件規範中對在第 3 型安全要求有二種不同標準類型的加密方式與加密流程:
1. 美國資料加密標準 (US Data Encryption Standard) 使用64位元輸出反饋(Output Feedback) 的DES演算法(DES-OFB)
2. 使用AES (Advance Encryption Standard) 256位元演算法的先進的加密標準。
由於AES標準符合GCSB (Government Communications Security Bureau)的安全要求，故現在大部份 P25 無線電採用AES 256 Bits演算法。
APCO P25無線電同時也通過OTAR(Over The Air RE-keying)的協議機制標準允許經由空中介面協定(CAI)進行密鑰更新/交換/調動與管理。 OTAR信號協定(Signaling)是通過封包資料單元(Packet Data Units) 與數據介面被送至共同的空中介面協定中，並由Key Management System進行密鑰管理以保持P25無線電語音和數據的傳輸安全。
因此，APCO P25無線電同時也通過KFD(Key Fill Device) 和KMF (Key Management Facility)標準機制來有效的規劃，實施和執行安全與加密管理以及用戶設定/管理等需求; 如Keyload、Key erase、View key info、Key ID set、Re-Key等功能。
目前市場上只有少數如Tait、Harris/MACom、Motorola等P25無線電廠商提供支援KMF標準機制，其中以Tait的KMF功能最全面也最符合TIA-102標準。
P25之DES、Security、OTAR與Key management Security其相關介面與標準主要定義於TIA-102 AAAA 、AAAB、AAAD、AACA、AACB、AACD、CABB等TIA-102文件中。
註:
1. 廠商生產之P25無線電設備應符合並通過P25協會之認證，稱為SOR (Statement of Requirements) 認證，以確認符合P25標準並可以它廠互連互通。
3. 通過P25協會認證之廠商資訊可在網站https://www.rkb.us/search.cfm?typeid=5&subtypeid=710 上查詢通過P25認證之廠商與型號
4. 例如其中Base Station / Repeater通過P25協會測試並取得認證之廠商型號如下:
(1). Daniels 型號MT-4E
(2). Motorola 型號 GTR-8000
(3). Tait 型號TB9100
(4). Powertrunk 型號Powertrunk25
(5). Raytheon 型號P25net
6). Harries Master III & Master V (Update June-2011)
7). PlantCML-EADS TB5000i & CORP25 (Update June-2011)
6). Harries Master III & Master V (Update June-2011)
7). PlantCML-EADS TB5000i & CORP25 (Update June-2011)
To be continue....................................................................
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