В эпоху, когда четкая связь и эффективное использование спектра имеют первостепенное значение, Digital Mobile Radio (DMR) стала ведущей технологией для профессиональных и коммерческих пользователей. Но что именно отличает его от традиционных аналоговых радиостанций? Ответ заключается в его сложном, но элегантном цифровом дизайне. В этой статье представлен всесторонний взгляд на фундаментальные принципы работы радиостанции DMR, с разбивкой ее основных компонентов и протоколов.
# От аналоговых волн к цифровым пакетам
Наиболее фундаментальным изменением в DMR является преобразование вашего голоса из аналоговой звуковой волны в поток цифровых данных. Когда вы говорите в микрофон радиостанции DMR, устройство немедленно оцифровывает ваш голос.
1. Выборка и оцифровка: аналоговый сигнал вашего голоса дискретизируется тысячи раз в секунду. Каждой выборке присваивается определенное двоичное значение (серия 1s и 0s). Этот процесс создает высококачественное цифровое представление вашего голоса.
2. Кодирование голоса с помощью AMBE: эти необработанные цифровые данные по-прежнему довольно велики для эффективной радиопередачи. DMR использует специализированный голосовой кодек под названием Advanced Multi-Band Excitation (AMBE + 2™). Этот кодек сжимает цифровые голосовые данные в очень эффективный пакет, удаляя избыточную информацию без значительного ущерба для качества звука. Вот почему звук DMR часто звучит четким и четким даже на низкой громкости, так как он менее восприимчив к фоновому шуму.
Это преобразование в цифровые данные является основой, которая позволяет использовать все расширенные функции DMR.
# Магия TDMA: два канала в одном
Это является центральным элементом технологии DMR и ее наиболее значимой инновацией в области эффективности. DMR использует метод, называемый множественным доступом с двухслотовым временным разделением (TDMA).
Чтобы понять TDMA, представьте себе одну радиочастоту как шоссе. Аналоговый FM-сигнал похож на единый широкий грузовик, который занимает всю магистраль. Только один разговор может путешествовать по этой дороге в то время.
DMR, однако, разделяет эту единственную «магистраль» (частоту) на две виртуальные «полосы» (временные интервалы). Он делает это с невероятной скоростью и точностью.
* Слот 1 активен в течение 30 миллисекунд, передавая пакет цифровых данных.
* Затем система переключается на слот 2 в течение следующих 30 миллисекунд.
* Этот цикл повторяется 50 раз в секунду.
Это переключение происходит так быстро, что пользователям кажется, что два совершенно независимых разговора происходят одновременно на одной и той же частоте. Каждый временной интервал может нести отдельный голосовой вызов, сообщение данных или местоположение GPS.
Результат? Система DMR эффективно удваивает емкость своего доступного спектра по сравнению с традиционной аналоговой системой. Это означает, что бизнесу требуется меньше повторителей и лицензий для поддержки того же количества пользователей, что приводит к значительной экономии средств и эффективности работы.
# Три уровня структуры DMR
Стандарт DMR, определенный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI), состоит из трех уровней, которые определяют его возможности и приложения.
Уровень I: работа в прямом режиме
Это самая простая форма DMR, используемая для маломощного, безлицензионного оборудования в некоторых регионах (например, в европейском диапазоне 446 МГц). Уровень I включает радиосвязь без какой-либо инфраструктуры, такой как ретрансляторы. Он подходит для простого рекреационного использования или общения на месте на коротких расстояниях.
Уровень II: Обычные системы
Tier II является наиболее распространенной реализацией для профессиональных и коммерческих пользователей. Он использует лицензированные обычные радиочастоты (такие как VHF или UHF) и может работать как в прямом режиме, так и через ретранслятор. Здесь полностью используется технология TDMA с двумя слотами. Репитер Tier II может одновременно обрабатывать две отдельные группы пользователей, что значительно повышает пропускную способность. Этот уровень идеально подходит для групп безопасности, координаторов мероприятий, производственных этажей и гостиничных услуг.
Уровень III: Магистральные системы
Уровень III представляет собой наиболее продвинутую и сложную форму DMR. В транковой системе, пул частот управляется центральным контроллером. Когда пользователь хочет совершить вызов, контроллер автоматически назначает доступный временной интервал на доступной частоте из пула. Это создает высокоэффективную глобальную сеть, которая может поддерживать тысячи пользователей с беспрепятственным доступом к каналу, аналогично коммерческой сотовой сети. Уровень III используется крупными коммунальными службами, организациями общественной безопасности и транспортными системами по всему городу.
# Ключевые функции, включенные цифровым протоколом
Базовый цифровой поток данных позволяет использовать функции, которые трудно или невозможно достичь с помощью чистого аналогового FM.
* Индивидуальные и групповые звонки: каждое радио DMR имеет уникальный идентификатор радио. Это позволяет звонить конкретному человеку (частный вызов) в дополнение к традиционным групповым вызовам (talkgroup). Вы можете создать страницу одного человека, не прерывая весь канал.
* Повышенная конфиденциальность: хотя DMR не является шифрованием военного уровня, он поддерживает базовую конфиденциальность. Поскольку звук является цифровым, его можно скремблировать с помощью различных алгоритмов. Без радио, запрограммированного таким же ключом, передача просто звучит как цифровой шум.
* Интегрированные приложения данных: цифровой протокол изначально поддерживает передачу данных. Это позволяет использовать такие функции, как обмен текстовыми сообщениями между радиостанциями, отслеживание местоположения и картографирование GPS, а также удаленную телеметрию для мониторинга оборудования.
* Увеличенный срок службы батареи: поскольку радиостанция уровня II передает только в назначенный 30-миллисекундный слот, она не активна в течение 50% времени во время разговора. Эта «импульсная» передача уменьшает разряд батареи, что приводит к значительно более длительному времени работы по сравнению с аналоговым радио.
# Типичный коммуникационный поток DMR
Давайте сложим все это вместе в практическом сценарии, включающем два отдельных разговора, проходящих через один ретранслятор.
1. Пользователь A (в группе разговоров 1) нажимает кнопку Push-Talk (PTT). Их радио запрограммировано на использование Time Slot 1 на определенной частоте.
2. Радиостанция оцифровывает и сжимает голос пользователя A, а затем передает его импульсами в назначенные временные интервалы на ретранслятор.
3. Ретранслятор принимает данные в слот 1 и сразу же ретранслирует их с более высокой мощностью. Между тем, пользователь B (в Talkgroup 2) также может нажимать свой PTT. Их радио запрограммировано на использование Time Slot 2.
4. Репитер плавно чередует данные от пользователя A (слот 1) и пользователя B (слот 2), передавая один сигнал, содержащий оба разговора.
5. Все радиостанции, слушающие Talkgroup 1 в слоте 1, услышат пользователя A, а все радиостанции, слушающие Talkgroup 2 в слоте 2, услышат пользователя B. Обе группы совершенно не знают о разговоре друг с другом.
DMR-это гораздо больше, чем просто «цифровой аналог». Это надежный, ориентированный на спектр протокол, который использует TDMA для удвоения емкости, цифровой звук для повышения четкости и удобную для данных структуру для обеспечения современных функций связи. Преобразуя голос в эффективные пакеты данных и срезая время передачи, DMR предоставляет мощное, экономичное и масштабируемое решение, которое отвечает высоким требованиям современных профессиональных пользователей. Понимание этих основных принципов-от кодека AMBE до элегантности двухслотовой TDMA-показывает, почему эта технология стала мировым стандартом для эффективных и надежных критических коммуникаций.
