Цифровой стандарт радиосвязи DMR (Digital Mobile Radio) был утвержден европейским советом в 2005 году, и с этого времени взят на вооружение крупнейшими производителями оборудования радиосвязи.
На сегодняшний день вы не встретите среди модельного ряда абонентских радиостанций Hytera, Motorola, Icom, Kenwood аналоговых устройств и этому есть ряд причин:
1. Конфиденциальность – защита сеанса связи от прослушивания, включая шифрование на уровне 256 бит.
Не секрет, что открытость каналов аналоговой связи создавала проблемы в управлении, особенно в тех случаях, когда оперативной радиосвязи отводится ключевая роль при выполнении задач. Повсеместное использование гражданами и организациями радиостанций с широким диапазоном частот приводило к возможности прослушивания рабочих каналов и помехам в работе.
Переход на цифровой стандарт позволяет исключить прослушивание эфира аналоговыми радиостанциями, а учитывая возможность шифрования цифрового сигнала протоколами радиостанции, практически сводит к нулю возможность прослушивания и постановки помех другими участниками радиоэфира.
2. Устойчивость к акустическим помехам за счет высокого качества и разборчивости речи (рис 1).
Пользователям аналоговых радиостанций хорошо знакома ситуация, при которой по мере удаления абонентов друг от друга пропорционально падает разборчивость речи и увеличивается количество помех вплоть до пропадания слов или целых фраз из разговора. Ситуация особо ухудшается в местах с повышенным уровнем радиопомех — в крупных городах или на производственных объектах.
Цифровой стандарт DMR гарантирует стабильное качество речи на всей дистанции связи между пользователями за счет перевода звукового сигнала в цифровой код. Более того, использование специальных аудио кодеков позволяет исключить из эфира акустические шумы и сделать речь приятной для восприятия. Современные математические механизмы работы с кодом исправляют ошибки в пакетах на грани зоны радиопокрытия, что позволяет увеличить расстояние устойчивой связи.
Рис. 1 – Зависимость качества звука от расстояния для цифровых и аналоговых радиостанций
3. Передача данных, включая сообщения, GPS координаты, изображения, телеметрии и т.д.
4. Эффективное использование частот – два канала связи DMR вместо одного в аналоговом режиме.
Цифровые технологии временного уплотнения TDMA (поочередной передачи пакетов данных) и частотного уплотнения FDMA (сужение ширины полосы частот для канала) позволили эффективнее использовать частотный ресурс (рис 2). Так, например, по сравнению с аналоговыми системами, использующими ширину канала 12,5 кГц, стандарт DMR использует 6,25 кГц.
Следует отметить, что 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 емкости не будет.
Рис. 2 – Сравнение технологий уплотнения радиочастотного канала TDMA и FDMA.
В рамках стандарта DMR предполагается реализация двух режимов:
Режим прямой связи (Direct mode) – симплексная связь.
Режим связи через ретранслятор (Repeater mode) (рис. 3) – с поддержкой технологии двухчастотного симплекса с дуплексным разносом, FDD (Frequency Division Duplex). В этом режиме возможны два одновременных независимых голосовых соединения.
Рис. 3 – Принципы организации связи с использованием ретранслятора
5. Значительное увеличение времени работы аккумуляторных батарей.
Разряд аккумуляторной батареи аналоговой радиостанции происходит постоянно и достигает максимума каждый раз при нажатии и удержании кнопки передачи РТТ. Продлить время работы аналоговой станции можно было либо снижением мощности передатчика, или наращиванием емкости, что влекло за собой ухудшение массогабаритных показателей.
У цифровых радиостанций максимальная энергия потребления достигается так же при передаче сигнала в эфир, однако составляет всего 50% от значения аналоговых радиостанций. Это достигается за счет цифровых технологий временного (TDMA) или частотного (FDMA) уплотнения сигнала. Так, например, при использовании только передачи голоса, без передачи данных, радиостанция DMR использует только половину энергии, что дает увеличение времени работы до 40% по сравнению с аналоговыми радиостанциями!
6. Стандарт DMR отличает быстрое установление вызова (до 200 мс) и поддержка режима «поздний вход» для групповых вызовов.
7. Широкие возможности и низкая стоимость оборудования при построении радиосетей.
8. Интеграция с различными сторонними системами для наращивания функционала.
9. Стандарт DMR обеспечивает широкий спектр сервисов, таких как:
— Типы вызовов (индивидуальный, групповой, по всей сети).
— Передача данных (статусные и короткие сообщения, GPS, телеметрия).
— Приоритизация вызовов.
— Удаленный контроль.
— Улучшенная реализация режима «hands-free».
— Обработка экстренных вызовов.
— Шифрование и аутентификация.
— Эффективное управление энергопотреблением.
Полевые испытания оборудования показали существенный выигрыш по отношению к аналоговым сетям при использовании радиостанций в городских условиях и круговой поляризации распространения сигнала. Помимо качества связи до 2 раз увеличилось время автономной работы портативных радиостанций, что объясняется принципами работы оборудования стандарта DMR.
Также следует добавить, что применение решений стандарта DMR в системе связи позволяет:
— совершенствовать систему управления;
— повышать безопасность связи;
— улучшить качество связи и разборчивость речи в тяжелой помеховой обстановке;
-увеличить пропускную способность системы радиосвязи и как следствие повысить — экономическую эффективность в целом.
Преемственность и совместимость с существующей аналоговой системой связи позволяет заменить парк устаревающих аналоговых абонентских терминалов.
Вывод:
Эффективное выполнение оперативных и тактических задач подразделениями ВС РФ в современных условиях неразрывно связано с оперативно-техническими возможностями системы управления, связи и информационного обеспечения подразделений в процессе ведения боевых действий. Возросшие объемы используемой при этом информации требуют изменения подходов к ее использованию и автоматизации процессов обмена данными и их обработки, а появление новых угроз, обусловливают необходимость коренного улучшения системы связи.
УКВ радиосети получили широкое распространения в ВС РФ. Они построены на различных технологиях, работающих в различных частях УКВ диапазона, и используют разнотипное оборудование, как правило, не совместимое между собой.
В связи с этим основной задачей в области совершенствования голосовых радиосетей является обеспечение их совместимости и возможности взаимоувязанного функционирования с использованием уже имеющейся и планируемой к приобретению аппаратуры связи.