Статьи. Профессиональная радиосвязь: DMR — новый стандарт радиосвязи

DMR — новый стандарт радиосвязи

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.

Об авторе:

Чивилев Сергей Владимирович,
кандидат технических наук,
технический директор компании Интегра Про".

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.

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.

© Сергей Чивилев, Компания Интегра Про, 2007