Настоящая публикация предлагается вниманию специалистов в области профессиональной радиосвязи. Статья не ставит своей целью обоснование применения радиосвязи на производстве, здесь рассматриваются основные преимущества DMR, как новой 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).
Технология DMR в секторе профессиональных средств связи сравнима с появлением компакт-дисков в звукозаписывающей отрасли. Возрастающие требования потребителей к средствам связи уже не ограничиваются лишь их надежностью, а объясняются необходимостью:
- обеспечения защиты радиоэфира 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 новый 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 настоящий момент 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.
Радиоинтерфейс DMR
Как уже сказано на одном частотном канале (12.5 кГц) реализуется два независимых логических канала. Предполагается реализация решений стандарта DMR не только в классических диапазонах 136 – 174 МГц и 403 – 470МГц, но и в диапазоне 450 – 527 МГц.
На рис. 1 представлена структура радиоинтерфейса стандарта DMR.
Рис. 1. Структура радиоинтерфейса стандарта DMR.
Как видно из рисунка 1 в соответствие с технологией временного уплотнения на одном частотном канале организуются 2 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.
Рис. 2. Принципы организации связи с использованием ретранслятора.
На рисунке 2 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).
На рис. 3 представлен сравнительный график ухудшения связи для систем с аналоговой и DMR технологиями. Говоря о дальности связи стоит упомянуть, что достигаемые результаты зависят не только от наличия естественных преград, но и от окружающей электромагнитной обстановки.
Рис. 3. Cравнительный 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, основным игроком на рынке средств профессиональной радиосвязи стандарта DMR является компания Motorola. Альтернативные производители не смогли консолидировать силы в столь сжатые сроки — 1 год. Таким образом, на сегодняшний день конкуренция между производителями отсутствует.
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 1 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.
Таблица 1. Типы вызовов и связанные услуги
| Характеристика |
DMR (режим прямой связи) |
Аналоговая сеть (режим прямой связи) |
DMR (режим с ретранслятором) |
Аналоговая сеть (режим с ретранслятором) |
| Количество одновременных соединений на одном частотном канале |
1 |
1 |
2 |
1 |
| Индивидуальный вызов (абонент – абонент), полудуплекс |
• |
— |
• |
— |
| Групповой вызов (абонент – группа абонентов) |
• |
• |
• |
• |
| Аварийный вызов (обслуживание вне очереди) |
• |
— |
• |
— |
| Передача текстовых сообщений |
• |
— |
• |
— |
| Определение номера вызывающего |
• |
— |
• |
— |
| Работа без базового оборудования |
• |
• |
• |
• |
Внедрение DMR
В настоящее время существуют две серии оборудования MOTOTRBO стандарта DMR — на диапазоны 136...174 МГц и 403...470 МГц. Абонентские терминалы (радиостанции) выпускаются 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.
К сожалению, первая версия оборудования стандарта DMR не позволяет 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 ограничения позволяют уже сегодня успешно внедрять оборудование DMR.
На рис. 4 отображена вертикальная модель рынка средств радиосвязи и место в ней оборудования, поддерживающего стандарт DMR.
Рис. 4. Вертикальная модель рынка средств радиосвязи и место, занимаемое DMR.
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 заменить парк устаревающих аналоговых абонентских терминалов по мере необходимости.
© Компания Интегра Про, 2007
