DMR - новый стандарт радиосвязи

ЧИВИЛЁВ Сергей Владимирович, 
кандидат технических наук

DMR - новый стандарт радиосвязи

Источник: журнал "Специальная Техника" № 2 2008 год

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 надёжностью, 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 др.

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, то есть предполагается, что оборудование различных производителей будет совместимо. В настоящий момент лишь одна компания (Motorola) представила решение в рамках стандарта DMR - линейку оборудования MotoTRBO.

Немного истории

В апреле 2005 г. 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 г. 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

Рис. 1. Структура радиоинтерфейса стандарта DMR

Как уже сказано, на одном частотном канале (12,5 кГц) реализуются два независимых логических канала. Предполагается реализация решений стандарта DMR не только в классических диапазонах 136 - 174 МГц и 403 - 470 МГц, но и в диапазоне 450 - 527 МГц.

На рис. 1 представлена структура радиоинтерфейса стандарта DMR.

Как видно из рис. 2, в соответствии с технологией временного уплотнения на одном частотном канале организуются два логических канала. Следует отметить, что с точки зрения планирования системы в настоящее время в режиме прямой связи (без использования ретранслятора) задействуется лишь один логический канал из двух доступных. В этом случае преимущества прямого режима по отношению к аналоговому режиму в части увеличения канальной ёмкости не будет. В рамках стандарта DMR предполагается реализация двух режимов:

1. режим прямой связи (Direct mode) - симплексная связь;
2. режим связи через ретранслятор (Repeater mode) (рис. 2) - с поддержкой технологии двухчастотного симплекса с дуплексным разносом, FDD (Frequency Division Duplex); в этом режиме возможны два одновременных независимых голосовых соединения.

На рис. 2 представлена схема организации связи с использованием ретранслятора. При этом задействуются оба логических канала, что позволяет вести два независимых соединения.

Рис. 2. Принципы организации связи 
с использованием ретранслятора

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. 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 приёмник GPS-сигналов для реализации приложений по контролю местоположения;
• удалённый 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/с.

Таблица 1. Типы вызовов и связанные услуги

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 лишь одна компания. Альтернативные производители не смогли консолидировать силы в столь сжатые сроки — 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 табл. 1 представлен сравнительный анализ функциональных возможностей стандарта DMR и классических конвенциональных (аналоговых) сетей для прямого режима и при использовании ретранслятора.

Рис. 4. Вертикальная модель рынка средств радиосвязи и место, занимаемое DMR

Внедрение DMR

В настоящее время существуют две серии оборудования MotoTRBO стандарта DMR - на диапазоны 136 - 174 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 (серия DM: DM3400, DM3600, DM3601) предназначены для монтажа на удаленных точках и транспортных средствах. DR3000 - ретранслятор с выходной мощностью 1-25 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 распространении 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.

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 профес- сиональнои радиосвязи и как следствие перечисленного 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/ с);
• передачу телеметрии;
• передачу текстовых сообщений;
• приложения по контролю местоположения.

Преемственность и совместимость с существующими аналоговыми системами связи позволяют сохранить сделанные ранее инвестиции и заменить парк устаревающих аналоговых абонентских терминалов по мере необходимости.

Статья опубликована на сайте: 31.08.2011

• О БНТИ
• Статьи
• Обновления
• Каталог
• Контакты