Motorola MOTOTRBO - просто о сложном


Перейти к содержанию

Главное меню:


Стандарт DMR

Стандарт DMR

Стандарт DMR (Digital Mobile Radio)
DMR — новая глава в истории средств профессиональной двусторонней радиосвязи
Стандарт ETSI DMR предоставляет пользователям профессиональных систем связи ряд привлекательных преимуществ. Повышенная эффективность использования частотного ресурса и сокращение количества необходимого оборудования позволяют сэкономить значительные средства, а расширенная зона действия, более долгий срок автономной работы и дополнительные функции передачи "в обратном канале" помогают мобильным сотрудникам работать более эффективно и результативно.


DMR

С момента опубликования стандарта ETSI DMR в 2005 году производители систем радиосвязи переключили свое внимание на создание и выпуск продукции на основе этого стандарта. Компания Motorola, лидер рынка систем профессиональной двусторонней радиосвязи, в настоящее время выпустила на рынок семейство MOTOTRBO™. www.motorola.com/mototrbo

Появление стандарта DMR (ETSI) — знаменательный этап развития профессиональной мобильной радиосвязи, укрепляющий позиции систем двусторонней радиосвязи как решения номер один для профессионалов, специфика деятельности которых предусматривает мобильность и работу в сложных условиях.

Стандарт DMR (ETSITS102 361) предназначен в первую очередь для пользователей аналоговых систем профессиональной радиосвязи, работающих в лицензируемых диапазонах частот PMR. Существует множество причин, по которым этим пользователям имеет смысл перейти на DMR. Приведем некоторые из них.

Повышенная эффективность использования частотного ресурса
Для многих пользователей систем двусторонней радиосвязи наиболее важное преимущество цифровых стандартов состоит в том, что они позволяют более эффективно использовать ресурс имеющихся лицензированных каналов. Эфир становится всё более и более загруженным, и прежние структуры лицензированных каналов, изначально разрабатывавшиеся для обслуживания небольшого числа пользователей, уже не способны справиться с возросшим уровнем трафика. Для повышения эффективности использования частотного ресурса протокол DMR (ETSI) использует доказавший свою эффективность метод TDMA в канале шириной 12,5 КГц, разделяемом на два временных слота. Это позволяет сохранить широко известные рабочие характеристики полосы 12,5 КГц и в то же время дает возможность универсальным образом, в зависимости от текущих потребностей, организовать связь заметно большего количества абонентов посредством имеющихся у организации лицензированных каналов. Например, два интервала в одном канале можно использовать для передачи двух отдельных вызовов. Можно также выделить один из интервалов для вызовов, а во втором одновременно осуществлять передачу данных или приоритетного трафика.

Наличие частот
Средства Digital Mobile Radio (ETSI) выпускаются в том же частотном диапазоне, что и нынешние лицензированные системы PMR. Пользователям не понадобится переходить на другие диапазоны или приобретать другие лицензии. Кроме того, отсутствует риск возникновения новых видов помех. Поэтому повысить эффективность использования частотного ресурса можно быстро и легко.

Более долгий срок работы аккумулятора
Одной из основных характеристик работы мобильных устройств всегда была продолжительность работы аккумулятора между подзарядками. Раньше существовало всего два способа увеличить время работы устройства от одного заряда аккумуляторов. Первый — повысить емкость аккумулятора. Производители аккумуляторных батарей уже немало сделали для повышения емкости своей продукции, но дальнейшее улучшение характеристик в настоящее время возможно лишь за счет увеличения габаритов, а значит в ущерб портативности. Другой способ—уменьшить мощность передатчика, самой энергопотребляющей части терминала двусторонней радиосвязи. Однако, это приведет к сужению зоны его действия и потенциальному возникновению помех от других устройств, что является неприемлемым компромиссом для профессиональной системы.

Стандарт DMR ETSI предлагает другой, весьма эффективный вариант. Так как один вызов занимает только один из двух интервалов TDMA, ему требуется только половина мощности передатчика. Половину времени — в неиспользуемый интервал — передатчик находится в режиме ожидания. При типичной рабочей нагрузке "5% прием, 5% передача, 90% ожидание" примерно 80% заряда аккумулятора расходуется во время передачи. Двухинтервальный протокол TDMA сокращает реальное время работы передатчика наполовину, тем самым экономя до 40% электроэнергии, что способствует увеличению времени автономной работы в режиме разговора до 40%. В результате общее потребление заряда аккумулятора во время вызовов значительно уменьшается, что позволяет дольше пользоваться терминалом от одной зарядки. Кроме того, ETSI DMR предусматривает применение технологий управления электропитанием и режима ожидания, которые способствуют еще большей экономии заряда аккумулятора.

Повышенное качество передачи речи, расширенная зона действия
Пользователям профессиональных систем двусторонней радиосвязи необходима четкая, непрерывная и надежная голосовая связь. Пропущенный вызов, ошибка оператора, искаженное сообщение или севший аккумулятор могут привести к снижению производительности труда, напрасной трате времени и денег, недовольству заказчиков и потере бизнеса. В силу физических особенностей радиосвязи аналоговые системы могут страдать от ряда факторов, ограничивающих дальность их действия и четкость передачи речи. Любой сбой или искажение аналогового сигнала, вызванный внешними факторами, непосредственно влияет на качество речи, воспроизводимой приемником. Ослабленный сигнал можно усилить и ретранслировать, но изначальное качество речи восстановить невозможно. Наиболее часто встречающийся результат подобного ухудшения сигнала—повышение уровня шумов и дефектов передачи, из-за которых сигнал становится тем неразборчивее, чем ближе абонент подходит к границе реальной дальности действия терминала. Такое ухудшение качества связи может в лучшем случае просто действовать на нервы, а в худшем — ухудшаться и далее, пока речь не станет почти совершенно неразборчивой.

В системах же стандарта DMR ETSI используются средства исправления ошибок, позволяющие воспроизвести речь практически в оригинальном качестве, практически вне зависимости от того, в какой точке зоны действия сети находится абонент. Хотя цифровой радиосигнал системы DMR подвержен тем же физическим воздействиям, что и сигнал аналоговой системы, при ухудшении силы передаваемого сигнала цифровой трафик может дойти до получателя неповрежденным, даже если мощность сигнала упадет экспоненциально.

Цифровые приемники стандарта DMR просто отбрасывают все данные, которые они считают ошибочными. Хотя "грязный" сигнал может привести к возникновению дефектов в звуке, воспроизводимом цифровым приемником, например, к краткому пропаданию звука или всплеску "механического" шума, однако, он никогда не приведет к постоянным помехам, которые возможны в аналоговых системах, при работе в сложных условиях. Если приемник стандарта DMR может "понять" цифровой речевой сигнал, то он может декодировать его и четко воспроизвести речь. Более того, в состав типового декодера Digital Mobile Radio (выбранного решением DMR MoU) входит система подавления фонового шума на уровне передатчика. Поэтому, например, шум толпы или проезжающих автомобилей даже не передается, и поэтому принимающая сторона его не слышит.



Универсальность и широта новых возможностей
В традиционных системах двусторонней радиосвязи FDMA каждый вызов занимает целый канал. Поэтому в одном канале можно передавать только один полудуплексный вызов. Так как в стандарте DMR применяется протокол TDMA, эти технические ограничения на него не распространяются. Два временных слота можно использовать для передачи двух полудуплексных вызовов без необходимости подключения дополнительного оборудования и риска снижения качества связи. Можно также использовать второй слот для других целей: например, для передачи сигналов по обратному каналу. Эту функцию можно использовать для управления приоритетными вызовами, дистанционного управления передающим терминалом, разъединения вызова с более низким приоритетом для осуществления экстренного вызова и так далее. Второй временной слот также можно использовать для передачи данных приложений — к примеру, текстовых сообщений или данных о местоположении — параллельно с речевым трафиком. Эта возможность будет полезна, например, диспетчерским системам, в которых сотрудникам передаются указания как в речевой, так и визуальной форме.

Стандарт DMR также предоставляет свободу действий в случае появления новых приложений, использующих два временных слота каким-либо новым образом. Он не только защищает первоначальные инвестиции, но и открывает путь к внедрению новых способов использования цифровых систем двусторонней радиосвязи. Так, например, в стандарте DMR предусмотрена возможность временного объединения слотов для повышения скорости передачи данных, а также одновременное использование обоих слотов для осуществления полнодуплексных индивидуальных вызовов. В будущем появятся и другие возможности, обусловленные реальными потребностями пользователей профессиональных систем двусторонней радиосвязи. Средства связи стандарта DMR дают возможность уже сейчас воспользоваться такими преимуществами, как удвоенная емкость сети и передача сигналов по обратному каналу, а в будущем добавить к ним и другие функции по мере их появления.

Уменьшение стоимости оборудования
Оборудование стандарта DMR ETSI, по сути своей одноканальное, позволяет организовать два канала связи. Благодаря этому вдвое сокращается количество ретрансляторов и соединительного оборудования. А так как уменьшаются потери в соединительном оборудовании, увеличивается общая зона действия системы.

Стандарт DMR


Digital Mobile Radio (DMR) является стандартом цифровой радиосвязи, разработаным для пользователей профессиональной мобильной радиосвязи («PMR» - «professional mobile radio») Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). Стандарт предназначен для работы в рамках существующих лицензируемых частотных диапазонов с разносом каналов 12.5 кГц , используемых в сухопутной подвижной радиосвязи. DMR обеспечивает передачу голоса, данных и других дополнительных услуг.



Стандарт DMR подразделяется на несколько направлений:


«Tier I» - Маломощные коммерческие рации, с мощностью не более 0,5 Вт для безлицензионного использования в 446 MГц диапазоне на ограниченном количестве каналов.

«Tier II» - Оборудование профессиональных конвенциональных систем радиосвязи: репитеры, мобильные радиостанции и портативные радиостанции, работающие в лицензируемых полосах частот PMR. «DMR Tier II» ориентирован на пользователей нуждающихся в максимальной эффективности использования радиочастот, расширенных возможностях голосовой связи и интегрированных услуг передачи данных. Стандарт «DMR Tier II» использует два слота TDMA в одном радиоканале 12,5 кГц.

«Tier III» - Профессиональные системы цифровой транкинговой радиосвязи, работающие в лицензируемых полосах частот PMR. Стандарт «DMR Tier III» использует два слота TDMA в одном радиоканале 12,5 кГц. Поддерживаются голосовые вызовы и короткие текстовые сообщения. Также поддерживаются услуги пакетной передачи данных в различных форматах, включая поддержку протоколов IPv4 и IPv6.



Описание протоколов стандарта DMR состоит из четырех документов.

Документы можно бесплатно загрузить по ссылкам ниже (документы на английском языке).

TS 102 361-1: DMR_air_interface_protocol.pdf
TS 102 361-2: DMR_voice_and_generic_services.pdf
TS 102 361-3: DMR_data_protocol.pdf
TS 102 361-4: DMR_Trunking_protocol.pdf

Общее описание элементов стандарта:

TR 102 398: DMR_General_System_Design.pdf

mototrbo

На сегодняшний момент в стандарте DMR разработана и выпускается с 2007 года одна полноценная система MotoTRBO от компании Motorola.
В основе технологии DMR лежат механизмы TDMA (Time Division Multiple Access -- многостанционный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два временных интервала (независимых логических канала) на одной частотной несущей с сеткой частот 12,5 кГц. Тип модуляции — 4FSK (четырехуровневая частотная манипуляция).

Применение технологии временного уплотнения TDMA

Применение технологии временного уплотнения TDMA позволяет:

  • Улучшить качество связи. Использование цифровых технологий для передачи голоса позволяет достоверно воспроизводить речь человека даже при слабом уровне радиосигнала, что обеспечивает высокое качество передачи аудио по всей территории охвата связью;
  • Повысить спектральную эффективность и сэкономить частотный ресурс. При организации в одном физическом радиоканале двух логических каналов передачи информации, потребность в частотном ресурсе уменьшается в два раза;
  • Интегрировать в одной радиостанции передачу голоса и данных. За счет создания на одном радиоканале двух информационных каналов, появляется возможность использовать один из них для передачи голоса, второй – для передачи данных;
  • Значительно повысить время автономной работы аккумуляторной батареи. В случае использования одного тайм-слота радиостанция передает только в 50 % времени по сравнению с обычной аналоговой радиостанцией, что позволяет экономить около 40 % емкости аккумуляторных батарей и продлить срок их работы.


Гибкость, заложенная в рамках стандарта DMR, позволяет реализовывать решения не только в классических диапазонах 136-174 МГц и 403-470 МГц, но во всем спектре частот от 50 МГц до 999 МГц. Причем дуплексный разнос, для решений с применением точки ретрансляции допускается любым, в том числе классические 4,6 МГц для диапазона 160 МГц и 45 МГц для диапазона 900 МГц. Дуплексный разнос определяется 15 битной сигнальной последовательностью в структуре цифрового кода стандарта DMR.
На данный момент Motorola выпускает оборудование MotoTRBO для трех диапазонов частот: (VHF) 136-174 МГц, (UHF1) 403-470 МГц и (UHF2) 470-512 МГц. Длительность временного интервала, организующего один логический канал, составляет 30 мс. Из них 27,5 мс отведены под полезную нагрузку, составляющую 216 бит и 48 сигнальных битов. Защитный межинтервальный разнос - 2,5 мс. Канальная скорость передачи данных составит около 2 кбит/с. В случае передачи пакетных данных следует учитывать, что в зависимости от длины IP-пакетов процент полезных данных будет снижаться за счет заголовков IP пакетов.

оборудование MotoTRBO

С самого начала компания Motorola принимала активное участие в разработке стандарта. Благодаря постоянным исследованиям и разработкам в области подвижной радиосвязи, Motorola имеет большое количество патентов. Некоторая часть этих патентов является неотъемлемой частью стандарта DMR, и используется всеми производителями оборудования DMR.

За счет применения цифровой технологии стандарт DMR быстро набирает популярность по ряду причин, некоторые из которых:

  • обеспечение защиты радиоэфира от прослушивания;
  • организация передачи текстовых сообщений вместе с голосом;
  • увеличение разборчивости речи при сильных окружающих акустических помехах;
  • увеличение срока непрерывной работы аккумуляторных батарей.

С момента появления первых спецификаций в 2005 году и за 6 лет совершенствования по 2011 год показатель продаж терминалов Motorola составил 1 млн. шт. Динамика развития наглядно показана на следующем изображении:

Динамика развития продаж терминалов Motorola

Характеристики радиоканалов

В основе технологии DMR лежат механизмы TDMA (Time Division Multiple Access - многостанционный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два независимых канала связи на одной несущей частоте шириной 12,5 кГц и получить канал с условной шириной 6.25 кГц.

При этом конкурирующая система TETRA, занимая одну несущую частоту шириной 25 кГц и используя режим TDMA, обеспечивает возможность одновременной работы 4-х независимых каналов связи с такой же условной плотностью 6,25 кГц/канал.

Системы NXDN используют режим FDMA и для передачи в эфире занимают спектр шириной 6,25 кГц, что лишь на первый взгляд эквивалентно использованию TDMA с более широким каналом. Но на практике уровень технической реализации приемников не позволяет эффективно отфильтровывать соседние каналы, поэтому при планировании данных сетей возникает целый ряд проблем, которые фактически не позволяют также эффективно использовать частотный спектр, как могут системы стандартов TETRA и DMR.


Характеристики радиоканалов

Реализация решений стандарта DMR предполагается не только в классических диапазонах 136-174 МГц и 403-470МГц, но и в диапазоне 450-527 МГц.

Возможны два режима связи:

  • Режим прямой связи (Direct mode) на одной частоте (симплекс). В настоящий момент в данном режиме используется только один тайм-слот, и соответственно предоставляется только один канал связи.
  • Режим связи через ретранслятор (Repeater mode) с дуплексным разносом (полудуплекс). В этом режиме обеспечиваются два одновременных независимых канала связи.

Таким образом, преимущество временного разделения проявляется только при наличии ретранслятора.

Упор на использование цифровых технологий

В современном мире профессиональной цифровой радиосвязи все острее ощущается потребность к переходу с аналоговых систем на цифровые. Первые в наше время уже исчерпали все свои возможности и не могут предоставить того широкого спектра услуг, который предлагают вторые. То, какие преимущества дают современные цифровые системы DMR, мы рассмотрим на примере новой линейки оборудования MotoTRBO компании Motorola:

Упор на использование цифровых технологий

Кодирование голоса позволяет существенно подавить посторонние шумы за счет выделения человеческого голоса, а также бороться с неминуемыми помехами при передаче. Разбиение на пакеты позволяет легко передавать голос и данные одновременно, чего нельзя добиться при аналоговой передаче. Применение механизмов TDMA позволяет "экономить батарею" и в два раза эффективней использовать частотный спектр.

Другим преимуществом является увеличение эффективной зоны покрытия:

При этом обеспечивается постоянное качество связи по всей зоне покрытия, гораздо более ощутимое подавление помех, возможность работать с различными видами сигналов.

Подводя итоги можно выделить следующие преимущества DMR

  • Временное разделение канала на два тайм-слота ведет к двойной экономии частотного ресурса и заряда аккумуляторов.
  • Двойная экономия средств, так как вдвое сокращается и количество ретрансляторов и соединительного оборудования.
  • Передовые технологии обработки голоса, подавления помех.
  • Возможность эффективного кодирования и защиты от несанкционированного доступа к передаваемой информации.
  • Улучшенное качество связи по всей зоне покрытия.
  • Большие возможности заложенные в технологии, потенциал для реализации нестандартных решений.


Яндекс.Метрика

Главная страница | Изучаем MotoTRBO CPS | Абоненское оборудование DMR MotoTRBO | Базовое оборудование DMR MotoTRBO | Заметки о MotoTRBO | Стандарт DMR | Описание Motorola Mototrbo | Программное обеспечение | Решения Motorola MotoTRBO | Карта сайта


Назад к содержанию | Назад к главному меню