Efektywny system cyfrowej łączności radiowej dla sytuacji kryzysowej
Sprawne udzielanie pomocy przez służby ratownictwa i inne instytucje odpowiedzialne za bezpieczeństwo w sytuacjach zagrożenia dla zdrowia, życia lub mienia jest zależne od wielu czynników, w tym właściwego wyposażenia, przeszkolenia i umiejętności współdziałania tych służb. Wzmacnianie całego systemu bezpieczeństwa może odbywać się poprzez integrację środowisk ratowniczych oraz innych służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo, a także doskonalenie umiejętności ratowniczych z zakresu ratownictwa medycznego, chemicznego, biologicznego, wodnego oraz technicznego.
Bez wątpienia podstawowymi środkami zintegrowanego systemu ratownictwa, wykorzystywanymi do szybkiego i pewnego przekazywania informacji, a także do zapewnienia dowodzenia służbami ratowniczymi, kierowania i alarmowania, są profesjonalne systemy łączności radiowej (Professional Mobile Radio). Oferują one zaawansowane usługi komunikacji głosowej dla użytkowników i ich grup, z wykorzystaniem zarówno infrastruktury opartej o stacje bazowe, jak również w trybie bezpośrednim pomiędzy użytkownikami. Użytkowanie ich umożliwia bezzwłoczną reakcję na zdarzenie, niezawodną wymianę informacji, jak również efektywne dysponowanie siłami straży pożarnej, Policji i pogotowia ratunkowego. W przypadku ich braku realizacja sprawnego procesu dowodzenia siłami operującymi w terenie byłaby bardzo utrudniona lub praktycznie niemożliwa, co w konsekwencji doprowadziłoby do drastycznego pogorszenia bezpieczeństwa obywateli.
Współdziałanie służb bez wykorzystania przeznaczonych do tego dedykowanych systemów łączności spowodowałby znaczące utrudnienia dla komunikacji służb odpowiedzialnych za obsługę różnego rodzaju zagrożeń bezpieczeństwa, a co za tym idzie niemożliwe stałoby się odpowiednie koordynowanie działań podejmowanych w celu usuwania skutków zdarzeń. Do najistotniejszych właściwości tego typu systemów można zaliczyć funkcje zapewniające możliwość integracji i wzajemnego współdziałania pomiędzy służbami bezpieczeństwa publicznego, a także zestawiania połączeń priorytetowych, gdzie komunikaty alarmowe są traktowane nadrzędnie w sytuacjach niecierpiących zwłoki, np. w przypadku zagrożenia zdrowia lub życia.
Jak dotąd, pomimo uruchomionych postępowań przetargowych przez właściwe organy administracji, wciąż trwa dyskusja poświęcona technologiom łączności radiowej pretendującym do miana Ogólnopolskiego Cyfrowego Systemu Łączności Radiowej dla służb porządkowych i ratownictwa medycznego. Co prawda rynek tego typu systemów kształtuje się różnie w różnych regionach świata, to jednak Europejski Instytut Norm Telekomunikacyjnych (ETSI) opracował standardy dla cyfrowej łączności radiowej, które z zachowaniem kilku elementów wspólnych, uwzględniają potrzeby każdego z szeroko pojętych segmentów rynku z obszaru przemysłu, biznesu i bezpieczeństwa publicznego. Wg ETSI na potrzeby ratownictwa i transportu publicznego najbardziej odpowiednią technologią jest TETRA (TErrestrial Trunked RAdio) oraz Project 25 (P25), zaś dla potrzeb handlu, przemysłu i pozostałej działalności o kluczowym znaczeniu dla biznesu jest technologia DMR (Digital Mobile Radio). Nie oznacza to jednak wykorzystywania poszczególnych technologii do wybranych zastosowań w innych niż dedykowane obszary. Oczywiście gama rozwiązań pozwalających niejednokrotnie spełnić oczekiwania użytkowników jest o wiele większa. Do grona tego typu systemów można obecnie zaliczyć rozwiązania zbudowane również w oparciu o takie technologie jak: CDMA2000 (jako hybryda 2.5G/3G i odmiana CDMA - Code Division Multiple Access) oraz GSM-R (Global System for Mobile Communications for Railways).
Analizując poszczególne rozwiązania łączności radiowej można spostrzec, że:
- są to technologie cyfrowe (odstępstwem jest DMR, który w założeniu jest technologią cyfrowo-analogową), gdzie każda z nich jest swojego rodzaju standardem,
- wdrażanie ich wymaga, często nie małych, nakładów finansowych,
- mają jednakowe podstawowe właściwości, takie jak: szyfrowanie komunikacji, pozycjonowanie, transfer danych i przesyłanie wiadomości, realizacja połączeń grupowych i indywidualnych, ratunkowa komunikacja głosowa,
- posiadają szeroki wahlarz usług dyspozytorskich.
Mimo dość zbliżonej funkcjonalności ww. technologii i zapewniania zaawansowanych usług trunkingowych można w nich znaleźć istotne różnice. Przykładowo, system łączności radiowej zbudowany w oparciu o technologię TETRA, jako w pełni autonomiczny i niezależny od innych systemów, jest konstruowany wyłącznie dla usług trunkingowych, gdzie typowy operator posiada pełną infrastrukturę telekomunikacyjną, w tym wieże, maszty i stacje bazowe. Podkreślenia wymaga fakt, że TETRA posiada wspólne korzenie z technologią GSM, ale została rozwinięta pod kątem funkcjonalności dyspozytorskich. Systemy opracowane w oparciu o technologię CDMA2000 działają jako nakładka usługowa na system telefonii komórkowej. W systemie tym usługi trunkingowe realizowane są przy wykorzystaniu infrastruktury telefonii komórkowej, co jednocześnie powoduje znaczne obniżenie kosztów jego budowy i utrzymania w stosunku do dekowanego rozwiązania opartego o technologię TETRA.
Istotnym elementem jest również stosunkowo duża złożoność rozwiązań opartych o technologię TETRA, wynikająca z nadmiarowej konstrukcji mającej zapewnić bezprzerwową pracę wszystkich usług, co w konsekwencji powoduje wielokrotne dublowanie elementów. Przykładowo, każda stacja bazowa posiada pełen kontroler realizujący autonomicznie wszystkie usługi, co pozwala na świadczenie wszystkich usług nawet w przypadku przerwy w transmisji pomiędzy stacją a kontrolerem stacji bazowych. Z drugiej jednak strony powoduje to nadmierne skomplikowanie systemu i w konsekwencji jego bardzo wysoką cenę.
Warto zwrócić uwagę na rozwiązania oparte przykładowo na CDMA2000, które posiadają pewien kompromis polegający na tym, że gdy stacja bazowa straci kontakt z centrum, realizowane są wyłącznie podstawowe usługi, a te bardziej zaawansowane są zawieszane. Należy się nad tym zastanowić przy wyborze technologii, ponieważ tryb autonomiczny pracy stacji bazowej zdarza się niezwykle rzadko. Warto jeszcze wspomnieć, że sprawność systemu dyspozytorskiego dla rozwiązań opartych o CDMA2000 zależna jest od tego jak zaprojektowana jest sama infrastruktura, szczególnie w kontekście niezawodności, liczby użytkowników i jakości obsługi.
Niewątpliwie do grupy podstawowych funkcjonalności niezbędnych we współdziałaniu służb odpowiedzialnych za bezpieczeństwo obywateli i porządek publiczny oraz wpływających na ich organizację pracy należą:
- wysokie prędkości transmisji danych i głosu, w tym dostęp do zaawansowanych usług, np. przesyłanie drogą radiową zdjęć, map, obrazów video oraz danych,
- integracja łączności dla wszystkich użytkowników i wzajemne współdziałanie pomiędzy służbami bezpieczeństwa publicznego,
- bezpieczeństwo łączności poprzez szyfrowanie i automatyczny wybór niezależnych kanałów radiowych do każdego połączenia,
- możliwość zestawiania połączeń priorytetowych - połączenia alarmowe są traktowane nadrzędnie i w sytuacjach nie cierpiących zwłoki (zagrożenie zdrowia lub życia), kanały zajęte innym połączeniem są uwalniane automatycznie,
- efektywne wykorzystanie kanałów radiowych i szybkość zestawianych połączeń w ramach jednej strefy i przy połączeniach wielostrefowych,
- możliwość wyłączenia z systemu zagubionego bądź utraconego radiotelefonu (terminala) oraz identyfikacja nadawcy oraz możliwość alarmowania służby dyżurnej o zagrożeniu życia osoby wykonującej zadania służbowe,
- możliwość zdalnego przegrupowania urządzeń abonenckich, co pozwala szybko dostosować je do przyjętej struktury dowodzenia.
W systemach cyfrowej łączności radiowej komunikacja między terminalami odbywa się za pośrednictwem sieci stacji bazowych. Dość często podnoszonym argumentem przemawiającym za technologią TETRA, w stosunku do innych rozwiązań równie skutecznych i niejednokrotnie o wiele tańszych, jest możliwość nawiązania łączności terminal-terminal bez udziału infrastruktury tej sieci, czyli w trybie bezpośrednim (Direct Mode Operation). Najbardziej powszechnym scenariuszem jest komunikacja dwóch lub większej liczby radiotelefonów bezpośrednio ze sobą w sytuacji przebywania poza zasięgiem sieci (tunele, piwnice, itp.) lub na jej granicy. Niestety nie są znane w Polsce analizy pozwalające ocenić jak często, na jakim obszarze i w jakich przypadkach zagrożeń oraz sytuacji kryzysowych konieczne byłyby tego rodzaju funkcjonalności. Wychodzi na to, że wybrane funkcje determinują określone technologie, a tym samym konkretnych producentów. Może to doprowadzić do absurdalnej sytuacji, w której jedynym rozwiązaniem spieniającym oczekiwania służb będzie technologia de facto nie będąca optymalnym rozwiązaniem dającym spodziewane efekty i zapewniającym najwyższą skuteczność podejmowanych działań przy relatywnie niskich kosztach.
Dobór odpowiedniej technologii radiowej powinien być kompromisem pomiędzy poniesionymi nakładami finansowymi, oczekiwanym pokryciem radiowym i uzyskiwaną funkcjonalnością oraz spodziewanymi efektami w postaci sprawnego funkcjonowania służb odpowiedzialnych za niesienie pomocy w sytuacjach zagrożenia. Warto wspomnieć, że w niedługim czasie tryb bezpośredni będzie również dostępny w standardzie CDMA2000.
Przed wyborem technologii cyfrowej łączności radiowej na potrzeby współpracy służb, uzasadnione wydaje się wypracowanie modelu funkcjonowania organów porządkowych i ratownictwa medycznego w sytuacjach kryzysowych. Wiąże się to m.in. ze zobrazowaniem potencjalnych przypadków, w których koordynacja działań pomiędzy poszczególnymi służbami wymaga stosowania środków łączności radiowej posiadających określone funkcje. Symulacje stanów zagrożenia życia i zachowań ludności oraz związane z tym postępowanie służb może dać widoczny efekt w postaci kategorii wymagań w odniesieniu do określonych grup użytkowników.
Wydaje się, że przeanalizowanie zależności i powiązań oraz wariantów współdziałania służb na różnym obszarze i przy uwzględnieniu różnych kategorii ryzyk pozwoliłoby na wskazanie technologii spełniających stawiane oczekiwania w obszarze łączności radiowej. Brak takiego modelu, ukazującego przypadki stosowania środków łączności przez poszczególne służby w odniesieniu do scenariuszy sytuacji kryzysowych, może doprowadzić do sytuacji, w której zupełnie nietrafnie dokona się wyboru określonej technologii, co znajdzie swoje odzwierciedlenie w wysokich kosztach budowy i eksploatacji przyjętego rozwiązania. Istotnym elementem jest tutaj fakt, że nie zawsze zachodzi potrzeba komunikacji pomiędzy poszczególnymi użytkownikami tej samej lub różnych służb ratowniczych, ale z reguły odbywa się to przez tzw. centrum dowodzenia, w którym znajdują się rozwiązania integrujące różne środki łączności.
Przykładem jest tutaj aktualnie budowane w Polsce Wojewódzkie Centra Powiadamiania Ratunkowego, które będą wyposażone w rozwiązania techniczne pozwalające na korzystanie ze środków łączności zbudowanych w oparciu o różne technologie.
Być może w rezultacie przeprowadzonej tzw. analizy przypadków użycia i dokonanej syntezy uzyskanych wyników będzie można postawić tezę co do efektywnego systemu cyfrowej łączności radiowej dla sytuacji kryzysowej zbudowanego w oparciu o różne technologie. Hybrydowe rozwiązanie takiego systemu pozwoliłoby na uzyskanie krytycznych funkcjonalności dla przypadków i grup użytkowników rzeczywiście tego wymagających, a dla pozostałych realizowanie wyłącznie podstawowych usług łączności radiowej, co znacznie wpłynęłoby na obniżenie kosztów całej inwestycji budowy i eksploatacji Ogólnopolskiego Cyfrowego Systemu Łączności Radiowej dla potrzeb służb porządkowych i ratownictwa medycznego.
Biorąc pod uwagę, że na potrzeby całego kraju szacuje się ok. 120 tys. użytkowników ze służb ratownictwa i innych instytucji odpowiedzialnych za bezpieczeństwo, w tym ok. 20 tys. w ramach zapewnienia obsługi zbliżających się Finałów Mistrzostw Europy w Piłce Nożnej w 2012 roku, mogłoby się okazać, że jedynie niewielki z tego procent wymaga wszystkich krytycznych funkcjonalności implikujących konieczność ponoszenia wysokich kosztów wdrożenia i użytkowania w przypadku wyboru technologii spełniającej te wymagania. Przeprowadzona analiza przypadków użycia systemów łączności radiowej do współdziałania służb pozwoliłaby zaplanować i zorganizować łączność w oparciu o rozwiązanie mieszane, umożliwiające dysponowanie siłami i środkami w przypadku, kiedy zajdzie taka konieczność. Przykładowo (tabela nr 1), na potrzeby obsługi stadionów można by wdrożyć system bazujący na technologii DMR, a dla pozostałych obszarów współdziałania rozwiązanie oparte na CDMA2000. W miejscach krytycznych, o wysokim stopniu zagrożenia i dla wyspecjalizowanych grup użytkowników można by zaimplementować mobilne rozwiązania oparte na technologii TETRA.
Można przyjąć, że ograniczenia techniczne wybranych standardów w zakresie dostępności i niezawodności usług oraz bezpieczeństwa danych, powodują, iż nie można określonych technologii traktować jako łączność podstawową w trakcie sytuacji kryzysowych. Nie wyklucza to jednak możliwości ich zastosowania w rozwiązaniu mieszanym, w którym dla określonej grupy i w wybranych obszarach wykorzystuje się systemy łączności radiowej o ograniczonej funkcjonalności i niezawodności, a dla przypadków szczególnych stosuje się rozwiązania charakterystyczne dla technologii TETRA. Przyjęcie mieszanego rozwiązania dla Ogólnopolskiego Cyfrowego Systemu Łączności Radiowej, przy jednoczesnym uwzględnieniu organizacyjnych i technicznych środków kompensacyjnych niwelujących niewydolności i brak wybranych funkcjonalności poszczególnych technologii, niewątpliwie skutkowałoby obniżeniem kosztów i pewnie pozwoliłoby na sprawne i terminowe zbudowanie systemu.
Hybrydowe rozwiązanie dla Ogólnopolskiego Cyfrowego Systemu Łączności Radiowej dla potrzeb służb porządkowych i ratownictwa medycznego niewątpliwie może wpłynąć na docelowe powiększone koszty utrzymania systemu ze względu na różnorodność produktów. Jednocześnie dywersyfikacja technologii zwiększa bezpieczeństwo rozwiązania i wprowadza w naturalny sposób większą konkurencyjność, co może w konsekwencji wpłynąć na mniejsze koszty ogólne. Poza tym implementacja wybranych usług łączności radiowej w oparciu o publiczne systemy telekomunikacyjne wydaje się korzystniejsza finansowo, ponieważ usługi tego typu mogą być tańsze od budowy dedykowanej infrastruktury.
Osobną kwestią, dość istotną i nie do końca wyjaśnioną, jest sam model budowy oraz eksploatacji cyfrowego systemu łączności radiowej. Jednym z podejść jest pełny zakup systemu z budżetu państwa, przy ewentualnym wsparciu funduszy unijnych, zaś drugim jest skorzystanie z ofert sektora prywatnego na zasadzie wykupienia usługi z określonym poziomem SLA (Service Level Agreement).
Niewątpliwie każde z rozwiązań ma swoje dobre i złe strony. Zakup systemu to m.in. mniejsze nakłady inwestycyjne w skali całego okresu jego eksploatacji oraz konieczność zatrudnienia i utrzymania specjalizowanego personelu, a także potencjalna większa elastyczność w zakresie funkcjonalności i rozbudowy systemu w przyszłości. Wykupienie usługi to przede wszystkim możliwość wykorzystania infrastruktury prywatnego operatora (można powiedzieć, że już przygotowanej), możliwość egzekwowania ciągłości działania systemu, jak również wykorzystania infrastruktury do świadczenia usług komercyjnych, co z pewnością wpłynęło by na obniżenie kosztów dla organizacji publicznych.
Dotychczasowe zmagania organów administracji odpowiedzialnych za budowę cyfrowego systemu łączności pokazały, że pomimo wielu chęci żadnego rozwiązania jak dotąd nie ma. W związku z tym, może warto przeprowadzić stosowną analizę potrzeb, ale nie w kontekście przygotowania zbioru wymagań funkcjonalnych i niefunkcjonalnych (co już uczyniono), ale zidentyfikowania potencjalnych przypadków współdziałania służb w sytuacji kryzysowej. Pozwoliłoby to ocenić rzeczywiste potrzeby użytkowników w stosunku do określonych właściwości systemu łączności dla wybranych obszarów współdziałania służb w sytuacji zagrożenia i zaproponowanie najbardziej optymalnego rozwiązania pod względem kosztów budowy i eksploatacji oraz czasu realizacji.
Artykuł o podobnej treści ukazał się w Computerworld nr 08-2011 (8/924), str. 26-27, 22 marzec 2011 pod tytułem Cyfrowe systemy łączności radiowej dla sytuacji kryzysowych - niezawodne i zawsze skuteczne.
