Стандарт DMR

Статті

 
 

DMR

Digital Mobile Radio (DMR) є стандартом цифрового радіозв'язку, розробленим Європейським інститутом телекомунікаційних стандартів (ETSI) для користувачів професійного мобільного радіозв'язку («PMR» - «professional mobile radio») у рамках існуючих ліцензованих частотних діапазонів з розносом каналів 12.5 кГц, використовуваних у сухопутному рухомому радіозв'язку. У квітні 2005 року вийшов перший реліз DMR - ETSI TS 102 361 стандарт, що описує стандарт. Опис складається з декількох частин. Протокол передачі інформації стандарту (DMR Air Interface (AI) protocol - частина 1), технічні можливості стандарту по передачі інформації (DMR voice and generic services and facilities - частина 2). У січні 2006 року додалася третя частина стандарту DMR, що описує протокол передачі пакетних даних (DMR data protocol). Четверта частина описує протокол передачі в транкінгових мережах (DMR trunking protocol). В основі DMR лежить технологія TDMA (Time Division Multiple Access – часовий розподіл множинного доступу), що дозволяє розмістити два часові інтервали на одній частотній несучій із шириною випромінювання 12,5 кГц. 

Основними цілями створення стандарту DMR є:

- забезпечення масованого переходу користувачів аналогових систем професійного радіозв'язку, що працюють у ліцензованих діапазонах частот PMR з аналогових стандартів (ETSI EN 300 113-1; ETSI EN 300 390-1) на цифрові стандарти (у частині вимог до радіоспектра, радіоустаткування протоколу DMR повинне відповідати основним вимогам, як установлено в ETSI EN 300 113-1 або ETSI EN 300 390-1);
- забезпечення потужної й універсальної технологічної платформи, яку професійні користувачі можуть використовувати для розв'язку як сьогоденних, так і перспективних завдань.

Стандарт DMR має кілька рівнів застосування (Tier –ярусів):  

- неліцензований (Tier I); 
- ліцензований звичайний (Tier II); 
- ліцензований транкінговий (Tier III). 

Рівень Tier I застосовується для малопотужних (з потужністю не більш 0,5 Вт) безліцензійних радіостанцій ( для вільного використання в діапазоні 446 Мгц) з обмеженою кількістю каналів, без ретрансляторів, телефонних інтерфейсів і зовнішніх або стаціонарних антен. Найбільше підходять для приватного використання, у зонах відпочинку, у невеликих торгових центрах, і інших сферах застосування, що не вимагають, покриття й розширеного функціоналу.

Рівень Tier II застосовується для професійних конвенціональних систем радіозв'язку. Мобільні й портативні радіостанції, працюють у лицензованих смугах частот у діапазоні від 66 до 960 Мгц. Режим Tier II орієнтований на користувачів, що потребують ефективного використання радіочастот, розширених можливостях голосовому зв'язку й інтегрованих послугах передачі даних для потужних комунікаційних систем. Стандарт ETSI DMR Tier II описує 2-слотовый режим TDMA в одному радіоканалі шириною 12,5 кГц.

Рівень Tier III застосовується для професійних транкінговых систем радіозв'язку, що працюють у ліцензованих смугах частот у діапазоні від 66 до 960 Мгц. Стандарт ETSI DMR Tier III описує 2-слотовий режим TDMA в одному радіоканалі шириною 12,5 кГц. Системи Tier III підтримують голосові виклики й передачу коротких текстових повідомлень, аналогічно системам MPT1327 із вбудованою системою 128 символьних статусних повідомлень і короткими повідомленнями до 288 біт даних у декількох різних форматах. Також підтримується послуга пакетної передачі даних у різних форматах, включаючи підтримку протоколів Ipv4 і Ipv6.

Використання обладнання рівнів Tier II і Tier III вимагає оформлення дозволу на використання радіочастот або радіочастотних каналів і реєстрації РЭС у ДП «Укрчастотнагляд».  

Перевага переходу на стандарт DMR

Стандарт DMR (ETSI TS102 361) призначений у першу чергу для користувачів аналогових систем професійного радіозв'язку, що працюють у ліцензованих діапазонах частот PMR. Існує безліч причин, по яких цим користувачам має сенс перейти на DMR. Найбільш істотні з них:

1) підвищена ефективність використання частотного ресурсу

Для багатьох користувачів систем двостороннього радіозв'язку найбільш важлива перевага цифрових стандартів полягає в тому, що вони дозволяють більш ефективно використовувати ресурс наявних ліцензованих каналів. Ефір стає усе більш завантаженим, і колишні структури ліцензованих каналів, що споконвічно розроблялися для обслуговування невеликого числа користувачів, уже не здатні впоратися зі зростаючим рівнем трафіка. Для підвищення ефективності використання частотного ресурсу протокол DMR (ETSI) використовує метод TDMA, що довів свою ефективність у каналі шириною 12,5 Кгц, поділюваному на два тимчасові слоти. Це дозволяє зберегти широко відомі робочі характеристики смуги 12,5 кГц і в той же час дає можливість універсальним чином, залежно від поточних потреб, організувати зв'язок помітно більшої кількості абонентів за допомогою наявних в організації ліцензованих каналів. Наприклад, два інтервали в одному каналі можна використовувати для передачі двох окремих викликів. Можна також виділити один з інтервалів для викликів, а в другому одночасно здійснювати передачу даних або пріоритетного трафіку.

На рисунках 1.1 та 1.2 наведені приклади аналогової й цифрової конвенціональних систем радіозв'язку з метою наочного порівняння ефективності використання радіоресурсу.


Рисунок 1.1 - Аналогова конвенціональна 2-х канальна радіосистема.


Рисунок 1.2 - Цифрова конвенціональна 2-х канальна радіосистема.

2) наявність частот

Засобу Digital Mobile Radio (ETSI) випускаються в тому ж частотному діапазоні, що й нинішні ліцензовані системи PMR. Користувачам не знадобиться переходити на інші діапазони або здобувати інші ліцензії. Крім того, відсутній ризик виникнення нових видів перешкод. Тому підвищити ефективність використання частотного ресурсу можна швидко й легко.

3) більш довгий строк роботи акумулятора

Однієї з основних характеристик роботи мобільних пристроїв, завжди була тривалість роботи акумулятора між підзарядками. Раніше існувало всього два способи збільшити час роботи пристрою від одного заряду акумуляторів. Перший — підвищити ємність акумулятора. Виробники акумуляторних батарей уже чимало зробили для підвищення ємності своєї продукції, але подальше поліпшення характеристик у цей час можливе лише за рахунок збільшення габаритів, а значить на шкоду портативності. Інший спосіб — зменшити потужність передавача, самої енергоспоживаючої частини термінала двостороннього радіозв'язку. Однак, це приведе до звуження зони його дії й потенційного виникнення перешкод від інших пристроїв, що є неприйнятним компромісом для професійної системи.

Стандарт DMR ETSI пропонує інший, досить ефективний варіант. Оскільки один виклик займає тільки один із двох часових інтервалів TDMA, йому потрібно тільки половина потужності передавача. Половину часу — у невикористовуваний інтервал — передавач перебуває в режимі очікування. При типовому робочому навантаженні "5% приймання, 5% передача, 90% очікування" зразкові 80% заряду акумулятора витрачаються під час передачі. Двохінтервальный протокол TDMA скорочує реальний час роботи передавача наполовину, тим самим заощаджуючи до 40% заряду, що сприяє збільшенню часу автономної роботи в режимі розмови. У результаті загальне споживання заряду акумулятора під час викликів значно зменшується, що дозволяє довше користуватися терміналом від однієї зарядки. Крім того, ETSI DMR передбачає застосування технологій керування електроживленням і режиму очікування, які сприяють ще більшій економії заряду акумулятора.

4) підвищена якість передачі мови, розширена зона дії

Користувачам професійних систем двостороннього радіозв'язку необхідний чіткий, безперервний і надійний голосовий зв'язок. Пропущений виклик, помилка оператора, перекручене повідомлення або акумулятор, що сів, можуть привести до зниження продуктивності праці, даремній витраті часу й грошей. У силу фізичних особливостей радіозв'язку аналогові системи можуть страждати від ряду факторів, що обмежують дальність їх дії й чіткість передачі мови. Будь-який збій або викривлення аналогового сигналу, викликаний зовнішніми факторами, безпосередньо впливає на якість мови, відтвореної приймачем. Ослаблений сигнал можна підсилити й ретранслювати, але якість мови відновити неможливо. Результат подібного погіршення сигналу - підвищення рівня шумів і дефектів передачі, через які сигнал стає тим нерозбірливіше, чим ближче абонент підходить до границі реальної дальності дії термінала.

У системах же стандарту DMR ETSI використовуються засоби виправлення помилок, що дозволяють відтворити мову практично в оригінальній якості, незалежно від того, у якій частині зони дії мережі перебуває абонент. Хоча цифровий радіосигнал системи DMR підданий тим же фізичним впливам, що й сигнал аналогової системи, при погіршенні сили переданого сигналу цифровий трафік може дійти до одержувача неушкодженим, навіть якщо потужність сигналу впаде по експоненті.

На Рисунку 1.3 наочно показане порівняння експонент якості звуку аналогових і цифрових радіосистем.


Рисунок 1.3 - Порівняння експонент якості звуку цифрових і аналогових приймачем з урахуванням зони радіопокриття.

Цифрові приймачі стандарту DMR просто відкидають усі дані, які вони вважають помилковими. Хоча "брудний" сигнал може привести до виникнення дефектів у звуці, відтвореному цифровим приймачем, наприклад, до короткого провалля звуку або сплеску "механічного" шуму, однак, він ніколи не приведе до постійних перешкод, які можливі в аналогових системах, при роботі в складних умовах. Якщо приймач стандарту DMR може "зрозуміти" цифровий мовний сигнал, то він може декодувати його й чітко відтворити мову. Більше того, до складу типового декодера Digital Mobile Radio (обраного розв'язком DMR MoU) входить система погашення фонового шуму на рівні передавача. Тому сторонній шум не передається і приймаюча сторона його не чує.

5) універсальність і широта нових можливостей

У традиційних системах двостороннього радіозв'язку FDMA кожний виклик займає цілий канал. Тому в одному каналі можна передавати тільки один напівдуплексний виклик. Оскільки в стандарті DMR застосовується протокол TDMA, ці технічні обмеження на нього не поширюються. Два часові слоти можна використовувати для передачі двох напівдуплексних викликів без необхідності підключення додаткового обладнання й ризику зниження якості зв'язки. Можна також використовувати другий слот для інших цілей: наприклад, для передачі сигналів по зворотному каналу. Цю функцію можна використовувати для керування пріоритетними викликами, дистанційного керування передавальним терміналом, роз'єднання виклику з більш низьким пріоритетом для здійснення екстреного виклику і так далі. Другий часовий слот також можна використовувати для передачі даних додатків — приміром, текстових повідомлень або даних про місце розташування — паралельно з мовним трафіком. Ця можливість буде корисна, наприклад, диспетчерським системам, у яких співробітникам передаються вказівки як у мовній, так і візуальній формі.

На Рисунку 1.4 показане порівняння переваги технології TDMA у цифровому сигналі над аналоговим.


Рисунок 1.4 - Порівняння аналогового й цифрового сигналу.

Стандарт DMR також надає свободу дій у випадку появи нових додатків, що використовують два тимслоти будь-яким новим чином. Він не тільки захищає первісні інвестиції, але й відкриває шлях до впровадження нових способів використання цифрових систем двосторонньому радіозв'язку. Так, наприклад, у стандарті DMR передбачена можливість тимчасового об'єднання слотів для підвищення швидкості передачі даних, а також одночасне використання обох слотів для здійснення дуплексних індивідуальних викликів. У майбутньому з'являться й інші можливості, обумовлені реальними потребами користувачів професійних систем двостороннього радіозв'язку. Засоби зв'язку стандарту DMR дають можливість уже зараз скористатися такими перевагами, як подвоєна ємність мережі й передача сигналів по зворотному каналу, а в майбутньому додати до них і інші функції в міру їх появи.