Преимущества цифровой радиосвязи стандарта DMR

Стандарт DMR предназначен в первую очередь для пользователей аналоговыми системами профессиональной радиосвязи, работающих в разрешенных диапазонах частот. Почему назрела необходимость перехода с «аналога» на «цифру».

Повышенная эффективность использования частотного ресурса

Радиооборудование стандарта DMR выпускаются в том же частотном диапазоне, что и нынешние аналоговый радиостанции для профессиональной радиосвязи. Пользователям радиочастотного спектра не понадобится переходить на другие диапазоны или оформлять новые разрешения на использование радиочастот или радиочастотных каналов. Кроме того, отсутствует риск возникновения новых видов помех. Для многих пользователей систем двусторонней радиосвязи наиболее важное преимущество цифровых стандартов состоит в том, что они позволяют более эффективно использовать имеющийся частотный ресурс.

Эфир становится всё более и более загруженным, и прежние структуры лицензированных каналов, изначально разрабатывавшиеся для обслуживания небольшого числа пользователей, уже не способны справиться с возросшим уровнем трафика. Для повышения эффективности использования частотного ресурса стандарт DMR использует метод TDMA в канале шириной 12,5 КГц, разделенном на два временных слота. Это дает возможность, увеличить в два раза количество абонентов на данной частоте, по сравнению с аналоговыми радиостанциями. Два интервала в одном канале можно использовать для передачи двух отдельных вызовов. При необходимости можно одновременно по одному из интервалов передавать голосовые сообщения, а по второму осуществлять передачу данных.

Конфиденциальность разговоров и данных

Конфиденциальность обеспечивает защиту информации т.е противодействие считыванию данных и прослушиванию голосовых сообщений иным лицом кроме получателя. Платформа MOTOTRBO имеет два режима конфиденциальности: базовый – использование одного ключа и расширенный – использование нескольких ключей. Оба режима на радиостанции не могут работать одновременно. Базовый режим используется только для защиты от случайного несанкционированного прослушивания и использует один из 255 предварительно заданных, в программном обеспечении радиостанции, ключей.

Этот ключ известен отправителю и получателю. Расширенный режим использует криптографические алгоритмы защиты данных и голосовых сообщений. Выключение потерянной рации по эфиру обеспечивает защиту от прослушивания и мониторинга. Данная функция позволяет с радиостанции диспетчера отключить радиостанцию по «эфиру» – заблокировать. Радиостанцию можно разблокировать только с диспетчерской радиостанции или с помощью программного обеспечения и в той зоне покрытия ретранслятора, где она была заблокирована.

Организации передачи данных, текстовых сообщений вместе с голосом

В традиционных системах радиосвязи с использованием аналогового сигнала каждый вызов занимает целый канал. Поэтому в одном канале можно передавать только один полудуплексный вызов. Так как в стандарте DMR применяется протокол TDMA, эти технические ограничения на него не распространяются. Два временных слота можно использовать для передачи двух полудуплексных вызовов без необходимости подключения дополнительного оборудования и снижения качества связи.

Можно также использовать второй слот для других целей: для передачи сигналов по обратному каналу, например, для управления приоритетными вызовами, дистанционного управления передающим терминалом, разъединения вызова с более низким приоритетом для осуществления экстренного вызова и т.д. Второй временной слот также можно использовать для передачи текстовых сообщений или данных о местоположении — параллельно с речевым трафиком. Это позволяет диспетчеру передавать указания сотрудникам как в речевой, так и визуальной форме.

Повышение качества передачи речи при сильных окружающих помехах

Физические законы распространения радиоволн не зависят от вида сигнала. Цифровые сигналы не обеспечивают увеличение расстояния распространения радиосигнала. В зонах сильного сигнала аналоговый радиосигнал может звучать даже лучше цифрового. Цифровые сигналы обеспечивают более высокое качество звука на протяжении эффективной зоны покрытия. Это связано с тем, что аналоговый сигнал убывает линейно с удалением от источника сигнала. Качество цифрового сигнала в той же зоне покрытия имеет экспоненциальный характер, т.к. применяется алгоритм исправления ошибок ACELP и зона качественного цифрового звука больше чем у аналога. Однако при пересечении зоны эффективного покрытия с качественным цифровым звуком количество ошибок растет и цифровой сигнал просто исчезает — реализуется пороговый эффект. Применение вокодера обеспечивает качественную передачу голоса и отсутствие фоновых шумов, что позволяет использовать цифровую связь в условиях повышенного шума без значительного ухудшения разборчивости речи.

Увеличения срока работы радиостанции на одной зарядке аккумуляторной батареи

Одна из важных характеристик работы мобильных устройств — продолжительность работы аккумулятора между подзарядками. Раньше существовало всего два способа увеличить время работы устройства на одном заряде аккумулятора. Первый — повысить емкость аккумулятора. Производители аккумуляторных батарей уже немало сделали для повышения емкости своей продукции, но дальнейшее улучшение характеристик в настоящее время возможно лишь за счет увеличения габаритов, а значит в ущерб портативности. Другой способ — уменьшить мощность передатчика, самой энергоемкой части терминала двусторонней радиосвязи. Однако, это приведет к уменьшению зоны обслуживания и потенциальному возникновению помех от других устройств, что является неприемлемым компромиссом для профессиональной системы.

В цифровых радиостанциях стандарта DMR реализован другой вариант энергосбережения. Так как один вызов занимает только один из двух интервалов TDMA, ему требуется только половина мощности передатчика. Половину времени — в неиспользуемый интервал — передатчик находится в режиме ожидания. При типичной рабочей нагрузке «5% прием, 5% передача, 90% ожидание» примерно 80% заряда аккумулятора расходуется во время передачи. Двухинтервальный протокол TDMA сокращает реальное время работы передатчика наполовину, тем самым экономя до 40% электроэнергии, что способствует увеличению времени автономной работы в режиме разговора до 40%.

В результате общее потребление заряда аккумулятора во время вызовов значительно уменьшается, что позволяет дольше пользоваться терминалом от одной зарядки. Кроме того, стандарт DMR предусматривает применение технологии управления электропитанием и режимом ожидания, которые способствуют еще большей экономии заряда аккумулятора.

Удобные режимы связи

Индивидуальный вызов – обмен информацией с одним из абонентов не отвлекая других.

Групповой вызов – обмен информацией с выбранной из общего количества группой абонентов

Общий вызов – оперативный вызов всех абонентов.

Сравнение DMR с существующими сетями аналоговой радиосвязи

В таблице представлен сравнительный анализ функциональных возможностей решения Motorola MotoTRBO стандарта DMR и аналоговых сетей для режима без ретранслятора и с использованием ретранслятора.