Стандарт радиосвязи DMR
Настоящая публикация рассматривает основные преимущества DMR, как цифровой технологии радиосвязи. Основными потребителями систем на базе технологии DMR, как и систем конвенциональной (аналоговой) радиосвязи, являются предприятия нижнего и среднего сектора экономики, где потребность в средствах профессиональной радиосвязи очевидна и не требует обоснований. К ним относятся предприятия отрасли безопасности (охрана), строительные организации, транспортные службы (такси), а также службы обеспечения и охраны правопорядка (с низкой плотностью абонентов и малым удельным количеством соединений).
Возрастающие требования потребителей к средствам связи уже не ограничиваются лишь их надежностью, а объясняются необходимостью:
- обеспечения защиты радио-эфира от прослушивания;
- организации передачи текстовых сообщений вместе с голосом;
- увеличения разборчивости речи при сильных окружающих акустических помехах;
- увеличения срока непрерывной работы аккумуляторных батарей
и многими другими требованиями.
Всем этим требованиям соответствует цифровой стандарт конвенциональной профессиональной радиосвязи – DMR (Digital Mobile Radio), разработанный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI), как единый общеевропейский стандарт цифровой радиосвязи. Стандарт DMR позиционируется как открытый стандарт, т.е. предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо. В начале лишь одна компания – Motorola, лидер на рынке средств профессиональной радиосвязи – представила решение в рамках стандарта DMR – линейку оборудования MOTOTRBO.
Немного истории
В апреле 2005 года вышел первый релиз стандарта DMR – ETSI TS 102 361 описывающий радиоинтерфейс (часть 1), а также голосовые и базовые функциональные особенности стандарта (часть 2). В январе 2006 года добавилась третья часть стандарта DMR, описывающая протокол передачи пакетных данных.
В основе технологии DMR лежат механизмы TDMA (Time Division Multiple Access – многостанционный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два временных интервала на одной частотной несущей с сеткой частот 12,5 кГц.
Радио-интерфейс DMR
Как уже сказано на одном частотном канале (12.5 кГц) реализуется два независимых логических канала. Предполагалась реализация решений стандарта DMR не только в классических диапазонах 136 – 174 МГц и 403 – 470 МГц, но и в диапазоне 450 – 527 МГц.
Как видно из рисунка в соответствие с технологией временного уплотнения на одном частотном канале организуются два логических канала. Следует отметить, что с точки зрения планирования системы, является то, что в режиме прямой связи (без использования ретранслятора) в настоящее время задействуется лишь один логический канал из двух доступных. В этом случае преимущества прямого режима по отношению к аналоговому режиму в части увеличения канальной емкости не будет.
В рамках стандарта DMR предполагается реализация двух режимов:
- Режим прямой связи (Direct mode) – симплексная связь.
- Режим связи через ретранслятор (Repeater mode) (см. рис. 2) – с поддержкой технологии двухчастотного симплекса с дуплексным разносом, FDD (Frequency Division Duplex). В этом режиме возможны два одновременных независимых голосовых соединения.
Принципы организации связи с использованием ретранслятора.
На рисунке представлена схема организации связи с использованием ретранслятора. При этом задействуются оба логических канала, что позволяет вести два независимых соединения.
Качество передачи речи
Вокодер с алгоритмом ACELP (линейное предсказание с возбуждением от алгебраической кодовой книги) особенно подходит для использования в условиях сильных акустических помех. Для обнаружения ошибок при передаче в канале радиосвязи и их исправления при канальном кодировании применяется технология Forward Error Correction (FEC).
Говоря о дальности связи стоит упомянуть, что достигаемые результаты зависят не только от наличия естественных преград, но и от окружающей электромагнитной обстановки.
Сравнительный график ухудшения связи для систем на основе аналоговой и DMR технологий.
Основные возможности DMR
Стандарт DMR постоянно совершенствуется, реализуя функциональный набор ранее не характерный для сектора средств конвенциональной радиосвязи.
К основным функциональным возможностям цифрового стандарта DMR следует отнести:
- цифровую обработку сигнала;
- управление аккумуляторной батареей;
- приоритетный аварийный вызов;
- улучшенный режим «свободные руки»;
- встроенный приемник GPS сигналов для реализации приложений по контролю местоположения;
- удаленный контроль;
- опциональное шифрование;
- дуплексный вызов (в проекте);
- одновременную передачу голоса и данных (в том числе пакетных)
- работу в аналоговом режиме, что особенно актуально при постепенной миграции аналоговых конвенциональных систем.
Типы вызовов реализуемых в рамках стандарта DMR:
- индивидуальный вызов «радиостанция – радиостанция»;
- групповой вызов «радиостанции – группа радиостанций»;
- групповой вызов «радиостанция – все радиостанции»;
- передача пакетных данных с канальной скоростью 2 кбит/c
Стандарт DMR отличает быстрое установление вызова (до 200 мс) и поддержка режима «поздний вход» для групповых вызовов.
Сравнение DMR с существующими сетями конвенциональной радиосвязи
Как сказано выше, первым игроком на рынке средств профессиональной радиосвязи стандарта DMR выступила компания Motorola. Альтернативные производители тогда не смогли консолидировать силы в столь сжатые сроки — 1 год.
Вместе с этим представляется интересным сравнение функциональных возможностей стандарта DMR с предлагаемыми в настоящее время аналоговыми решениями с технической точки зрения. В свою очередь пользователи принимают решение о выборе технологии для построения или модернизации собственной системы радиосвязи.
В таблице представлен сравнительный анализ функциональных возможностей решения Motorola MotoTRBO (торговая марка принадлежит компании Motorola) стандарта DMR и классических конвенциональных (аналоговых) сетей для прямого режима и при использовании ретранслятора.
Типы вызовов и связанные услуги
[table “67” not found /]В начале существовали две серии оборудования MOTOTRBO стандарта DMR — на диапазоны 136…174 МГц и 403…470 МГц. Абонентские терминалы (радиостанции) выпускались в двух исполнениях — портативном и мобильном. Портативные терминалы (серия DP: DP3400, DP3401, DP3600, DP3601) с выходной мощностью 1…4 (5) Вт соответствуют спецификациям IP57, обладают дружественным интерфейсом и удобны в использовании. Мобильные (стационарные) терминалы (сериz DM: DM3400, DM3600, DM3601) предназначены для монтажа на удаленных точках и транспортных средствах. DR3000 — ретранслятор с выходной мощностью 1…25 Вт или 25…40 Вт. Полевые испытания оборудования Motorola MOTOTRBO показали существенный выигрыш по отношению к аналоговым сетям при использовании радиостанций в городских условиях и многолучевом распространения сигнала. Помимо качества связи, до 2 раз увеличилось время автономной работы портативных радиостанций Motorola DP3400/DP3401, DP3600/DP3601, что объясняется принципами работы оборудования стандарта DMR.
Первые версии оборудования стандарта DMR не позволяли реализовать такие значимые функции как телефонный вызов, контроль местоположения, а также дуплексный вызов, а приложения по передаче телеметрии и пакетных данных требуют написания специализированного программного обеспечения. Однако даже эти функции уже сегодня успешно внедрены оборудование DMR формата.
Вертикальная модель рынка средств радиосвязи.
В заключение можно сказать, что применение решений стандарта DMR на производстве позволит:
- увеличить управляемость в организации (на предприятии)
- повысить безопасность технологического процесса предприятия
- улучшить качество связи и разборчивость речи в тяжелой помеховой обстановке;
- увеличить пропускную способность системы профессиональной радиосвязи
- и как следствие повысить экономическую эффективность в целом.
Заложенный в рамках стандарта DMR функционал позволяет реализовать широкий набор решений, в том числе:
передачу пакетных данных (пропускная способность канала до 2 кбит/c);
- передачу телеметрии;
- передачу текстовых сообщений;
- приложения по контролю местоположения.
Преемственность и совместимость с существующими аналоговыми системами связи позволяет сохранить сделанные ранее инвестиции и по мере необходимости заменить парк устаревающих аналоговых абонентских терминалов.
Автор публикации
