В рубрику "Подвижная связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
С.В. Чивилев
Технический директор компании "Интегра Про"
Настоящая публикация предлагается вниманию специалистов в области профессиональной радиосвязи. В статье рассматриваются основные преимущества стандарта DMR как новой цифровой технологии радиосвязи. В дальнейшем автор планирует развить тему стандарта DMR и его реализаций. Обилие крупных компаний - поставщиков радиостанций стандарта DMR не восполняет информацион ный вакуум, приводящий к необходимости настоящей публикации.
Решения конвенциональной радиосвязи на базе технологии DMR актуальны для предприятий малого и среднего бизнеса, 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).
Стандарт DMR в секторе профес-сиональных средств радиосвязи сравним с появлением компакт-дисков в звукозаписывающей отрасли. Возрастающие требования потребителей к средствам связи уже не ограничиваются лишь их надежностью, а объясняются необходимостью:
Новый стандарт профессиональной радиосвязи - DMR (Digital Mobile Radio) разработан Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). 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 Motorola MOTOTRBO.
В апреле 2005 года вышел первый релиз стандарта DMR-ETSI TS 102361 описывающий радиоинтерфейс (часть 1), а также голосовые и базовые функциональные особенности стандарта (часть 2).
Стороны, участвующие в проекте: BMWI (федеральное министерство Германии), BNetzA (регулятор Германии), Prod-El (часть SELEX COMMUNICATIONS), Vertex standard, TAIT Electronic, Motorola, Fylde Microsystems.
В январе 2006 года добавилась третья часть стандарта DMR, описывающая протокол передачи пакетных данных.
Вместе с тем серийные образцы радиостанций, удовлетворяющих тре-бованиям первых трех частей стандарта DMR на диапазон 403-470 МГц появились лишь в середине 2007 года, а на диапазон 136-74 МГц в октябре-ноябре 2007 года.
Некоторые части стандарта ETSI TS 102361 по состоянию на декабрь 2007 г. проходили процедуры согласования и тестирования. Например, совместимость терминалов компании Motorola MOTOTRBO и система ACOS-D компании SELEX Communication.
В основе технологии DMR лежат механизмы TDMA (Time Division Multiple Access - многостанционный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два временных интервала (независимых логических канала) на одной частотной несущей с сеткой частот 12,5 кГц. Тип модуляции - 4FSK (четырехуровневая частотная манипуляция). Гибкость, заложенная в рамках стандарта DMR, позволяет реализовы-вать решения не только в классических диапазонах 136-174 МГц и 403-470 МГц, но во всем спектре частот от 50 до 999 МГц. Причем дуплексный разнос, для решений с применением точки ретрансляции допускается любым, в том числе классические 4,6 МГц для диапазона 160 МГц и 45 МГц для диапазона 900 МГц. Дуплексный разнос определяется 15-битной сигнальной последовательностью в структуре цифрового кода стандарта DMR.
Как известно, в последнее время не было представлено открытых цифровых решений для диапазонов частот ниже 400 МГц. Суррогатные схемы с интеграцией модулей оцифровки в аналоговые радиостанции не позволяли реализовать преимущества работы, заложенные в рамках стандарта DMR. Теперь же решения с применением технологии DMR станут актуальны в условиях сложной электромагнитной обстановки и многолучевого распространения сигнала.
Длительность временного интервала, организующего 1 логический канал, составляет 30 мс. Из них 27,5 мс отведены под полезную нагрузку, составляющую 216 битов, и под 48 сигнальных битов. Защитный межинтервальный разнос - 2,5 мс. Таким образом, канальная скорость передачи данных 2160 бит/с. В случае передачи пакетных данных следует учитывать, что в зависимости от длины IP-пакетов процент полезных данных будет снижаться за счет заголовков IP-пакетов. На рис. 1 представлена структура радиоинтерфейса стандарта DMR.
Как видно из рис. 1, в соответствии с технологией временного уплотнения на одном частотном канале организуются 2 логических канала. Важным условием с точки зрения планирования конвенциональной сети радиосвязи является то, что в режиме прямой связи (без использования ретранслятора) в настоящее время за-действуется лишь один логический канал из двух доступных. Это харак-терное обстоятельство объясняется отсутствием точки синхронизации для одновременной передачи двумя абонентскими терминалами (радиостанциями). В этом случае преимущества прямого режима по отношению к аналоговому режиму в части увеличения канальной емкости не будет.
В рамках стандарта DMR (части 1, 2 и 3) различают два режима:
На рис. 2 представлена схема организации связи с использованием ретранслятора. При этом задействуют-ся оба логических канала, что позволяет вести два независимых соединения.
Важным, с точки зрения регулирующих органов, является то обстоятельство, что существующая сетка частот 12,5 кГц сохраняет свою целостность при внедрении решений стандарта DMR, что, в свою очередь, позволит пользователям осуществить плавную миграцию собственных средств связи от аналоговых технологий к цифровым, увеличивая канальную емкость в 2 раза.
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) и механизмы CRC (Cyclic Redundancy Code).
На рис. 3 представлена оценка качества речевого кодека DMR.
Оценка качества кодека DMR показала его незначительный выигрыш по сравнению с системами TETRA. (Оценка MOS 4 означает "превосходное качество, незаметное ухудшение"; MOS 3 - "хорошее качество, различимое, но не раздражающее ухудшение").
На рис. 4 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 природных преград, но и от окружающей электромагнитной обстановки.
Стандарт DMR постоянно совершенствуется, реализуя функциональный набор, ранее нехарактерный для сектора средств конвенциональной радиосвязи. К основным функциональным возможностям цифрового стандарта DMR следует отнести:
Типы вызовов, реализуемых в рамках стандарта DMR:
Стандарт DMR отличает быстрое установление вызова (до 200 мс) и поддержка режима "поздний вход" для групповых вызовов.
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 тем представляет интерес сравнение функциональных возможностей стандарта DMR с предлагаемыми в настоящее время аналоговыми решениями (с технической точки зрения). В свою очередь, пользователи сами принимают решение о выборе технологии для построения или модернизации собственной системы радиосвязи.
В табл. 1 представлен сравнительный анализ функциональных возможностей решений стандарта DMR и классических конвенциональных (аналоговых) сетей для прямого режима и при использовании ретранслятора.
В настоящее время существуют две серии оборудования стандарта DMR -на диапазоны 136-174 МГц и 403-470 МГц. Абонентские терминалы (радиостанции) выпускаются в двух исполнениях - портативном и мобильном. Портативные терминалы (серии Motorola MOTOTRBO 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 (серии 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 стандарта DMR показали существенный выигрыш по отношению к аналоговым сетям при использовании радиостанций в городских условиях и многолучевом распространении сигнала. Помимо улучшения качества связи ощутимо увеличилось время автономной работы портативных радиостанций, что объясняется принципами работы оборудования стандарта DMR (передатчик работает 50% времени).
Прототип радиостанции, удовлетворяющей требованиям стандарта DMR, представила SELEX COMMUNICATIONS - мобильную радиостанцию V/51-PDMR. В настоящее время радиостанция использует модуляцию 4FSK, но не удовлетворяет требованиям стандарта DMR в полной мере. Кроме того, компания анонсировала решение ECOS-D, которое тестируется на удовлетворение требованиям стандарта. Решение предполагает SIMULCAST - одновременную передачу множества ретрансляторов. Решение реализуется в диапазонах 66-88 МГц, 146-174 МГц, 400-470 МГц.
К сожалению, первая версия оборудования стандарта DMR не позволяет реализовать такие значимые функции, как телефонный вызов, контроль местоположения, а также дуплексный вызов; кроме того, 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. 5 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:
Заложенный в рамках стандарта DMR функционал позволяет реализовать широкий набор решений, таких как:
Преемственность и совместимость с существующими аналоговыми системами связи позволяет сохранить сделанные ранее инвестиции и заменять парк устаревающих аналоговых абонентских терминалов по мере необходимости.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #6, 2007
Посещений: 29073
Автор
| |||
В рубрику "Подвижная связь" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
