Еще о преимуществах DMR
Основные преимущества
Стандарт DMR имеет много преимуществ как в сравнении с аналоговыми системами, так и с другими цифровыми решениями.
Суммируя, можно сказать, что цифровая система DMR – это:
- Предсказуемое удвоение емкости существующих лицензированных каналов
- Обратная совместимость по частотам со старыми аналоговыми системами
- Эффективное использование инфраструктурного оборудования
- Более продолжительная жизнь батарей и более эффективное использование энергии
- Простота как использования, так и создания приложений
- Гибкость системы за счет одновременного использования TDMA каналов
- Расширенные возможности управления
- Лучшее качество звука
- Защита инвестиций в строительство сети за счет полностью открытого, хорошо известного, широко поддерживаемого стандарта
- Предсказуемое удвоение емкости в существующих лицензированных каналах 12.5кГц Одним из основных преимуществ DMR является то, что он позволяет на одной несущей с шириной канала 12.5кГц поддерживать два одновременных и независимых звонка. Это достигается за счет использования технологии TDMA (Time Division Multiple Access – многостанционный доступ с временным разделением каналов). Технология TDMA сохраняет ширину канал 12.5кГц и делит канал на два переменных интервала А и В (показано на рисунке 1 ниже), где каждый временной интервал действует как отдельный канал связи. На рисунке 1 Радио 1 и 3 используют временной интервал 1, а Радио 2 и 4 говорят во временном интервале 2.
При таком подходе каждый разговор будет активен в течение половины времени в 12,5 кГц полосы пропускания, и поэтому каждый из них использует эквивалент пропускной способности половины от 12,5 кГц или 6,25 кГц. Это называют эффективностью одного разговора на 6,25 кГц спектра, но с технологией DMR канал в целом поддерживает тот же профиль, что аналоговый сигнал 12.5 кГц. Это позволяет использовать DMR радиостанции для работы в рамках существующих лицензий каналов 12,5 кГц или 25 кГц , т.е. нет необходимости менять полосы или разрешения на использование частот, но пропускная способность канала удваивается. Это показано на диаграмме 2 ниже. Технология TDMA для увеличения емкости вызовов в данной пропускной способности хорошо известна и испытана. TETRA и GSM - две наиболее широко принятые в мире технологии двусторонней радиосвязи - это TDMA системы. В США стандарт P25 для радиосвязи общественной безопасности также в настоящее время развивает в своей Фазе II спецификацию двух временных интервалов TDMA.
Альтернативный подход к увеличению емкости, известный как Frequency Division Multiple Access - множественный доступ с разделением каналов по частоте - или FDMA, состоит в разделении каналов 12.5 кГц или 25 кГц на два и более отдельных канала 6,25 кГц, Радио, способные говорить на 6,25 кГц FDMA, теоретически в состоянии использовать два рядом стоящих канала в старом канале 12.5кГц. На практике все обстоит иначе. Во многих странах нет конкретных лицензий на 6,25кГц и законодательство не позволяет держателю лицензии управлять двумя каналами по 6,25кГц в рамках выданной лицензии на 12,5кГц. Как правило, можно управлять одним радиоканалом 6,25кГц в рамках 12,5кГц лицензии, но это не дает увеличения емкости для пользователя. Эта ситуация иллюстрируется на рисунке 3 ниже. В США, где существуют лицензии каналов 6,25кГц, владельцам лицензий 12.5кГц не разрешается разделить их на несколько каналов 6,25 кГц. Поэтому, чтобы повысить эффективность системы за использования технологии FDMA, пользователям приходится искать новые лицензии в других областях спектра. Даже в тех юрисдикциях, где пользователь может выжать два канала 6,25 кГц из существующей лицензии, это может вызвать проблемы. Использование на одном сайте двух каналов, находящихся рядом друг с другом в спектре, как хорошо известно создает риск возникновения помех. Таким образом, по этой причине пользователи все равно, скорее всего, захотят получить новую лицензию в другой области спектра, чтобы увеличить пропускную способность с технологией FDMA 6,25кГц (см. рисунок 4). В отличие от этого, поскольку в DMR два TDMA канала вписываются в существующую структуру канала, не возникает помех, когда системы DMR установлены.
Суммируя вышесказанное, обе технологии FDMA и TDMA, используемые в цифровых PMR / LMR протоколах, в теории одинаково эффективны в использовании спектра в том, что они могут обеспечить два канала разговора в 12,5кГц спектра, но используемый DMR подход к TDMA дает преимущество совместимости с существующими Лицензиями во всем мире и не порождает помехи.
Одним из потенциальных преимуществ FDMA 6,25 кГц является то, что не требуется ретранслятор для координации TDMA интервалов для двух независимых разговоров, который необходим для DMR. (DMR системы не работают без ретрансляторов и при этом имеют много преимуществ, присущих DMR системам, таких как обратный канал сигнализации, но не два полностью независимых канала на 12,5 кГц спектра). Однако, без ретранслятора все радиостанции должны все время находиться в зоне действия друг друга, чтобы получить предсказуемое удвоение емкости с FDMA. Таким образом, если системе нужен ретранслятор для дополнительного диапазона, или для покрытия проблемной области, в настоящее время или в будущем (например, с переездом сайта или открытием нового сайта) это преимущество FDMA имеет ограниченную ценность.
DMR системы также имеют то преимущество, что сигналы 12,5 кГц являются более устойчивыми к помехам, чем сигналы 6,25 кГц. Это означает, что впри высоком уровне помех на канале менее вероятно, что сигнал 12,5 кГц ухудшится, в отличие от 6,25 кГц сигнала, т.е. будет больше шансов дать приемлемый уровень сервиса для радио пользователей. Таким образом, без ретранслятора преимущество 6,25 кГц FDMA систем по увеличению емкости полезно только если: а) У вас есть только небольшой участок, где в любое время все пользователи радиостанций будут находиться в прямой видимости всех остальных пользователей, с которыми им, возможно, придется общаться. б) Вы смогли получить требуемые частоты, так как расщепление существующей лицензии на несколько каналов 6,25 кГц не является вариантом с точки зрения законодательства или по причине помех. в) Стоимость и доступность более надежного канала 12,5 кГц является проблемой. г) Нет необходимости поддерживать совместимость с существующими аналоговыми системами 12,5 кГц (см. ниже). Стандарт DMR, который с самого начала разрабатывался с учетом нужд бизнеса, не имеет подобных ограничений.
DMR обеспечивает обратную совместимость по частотам со старыми аналоговыми системами Для владельцев лицензий может быть важно сохранить полученные лицензии для обеспечения обратной совместимости со своими радиостанциями или с аналоговой системой сторонних организаций (например, на сайте подрядчика). Поскольку DMR использует 12.5кГц’овые каналы, то требуемая спектральная совместимость встроена. Это иллюстрируется на рисунке 5 ниже:
Эффективное использование инфраструктурного оборудования Еще одним преимуществом TDMA-подхода в DMR является то, что вы получаете два канала общения на одном ретрансляторе, одной антенне и простом антенном переключателе. По сравнению с решением FDMA, двух-слотовый TDMA позволяет достичь эффективности 6,25 кГц при минимальных инвестициях в повторители и сумматоры. Необходимое оборудование для простой системы для обеих технологий показано на рисунке 6 ниже:
FDMA требует отдельный ретранслятор для каждого канала, плюс дорогое суммирующее оборудование для работы антенны одной базовой станции на нескольких частотах. Особенно дорого может стоить суммирующее оборудование для работы с сигналами 6,25 кГц, и типично именно так происходит потеря качества и дальность сигнала, что обусловливает необходимость усилителей мощности как показано на рисунке 6. В системах FDMA 6,25 кГц также ниже чувствительность к ошибкам, появляющимся в следствие явления ухода частоты от центральной частоты передающей радиостанции. Это приводит к менее надежной защите соседних каналов, что делает систему уязвимой для интерференции. Это может быть компенсировано с помощью специализированной части оборудования, так называемого генератора высокой стабильности, но за дополнительную плату. С другой стороны, двухслотовый TDMA достигает стабильности двух каналов с использованием одноканального оборудования. Никаких дополнительных ретрансляторов или сумматоров не требуется (а так же меньше расходы на кондиционирование воздуха и меньше резервный источник питания требуется на сайте с ретрансляторами). Это означает более низкую стоимость и более простое планирование сайта для DMR системы.
Удлинение срока службы аккумулятора и большая энергоэффективность Аккумулятор всегда был одной из самых больших проблем мобильных устройств. В прошлом существовало ограничение возможности для повышения длительности разговора от одного заряда аккумулятора. Теперь двухслотовый TDMA предлагает хорошие перспективы. Так как индивидуальный вызов использует только один из двух временных интервалов, он требует только половину мощности передатчика. Передатчик находится в режиме ожидания в половине случаев - то есть «выключен» в неиспользованных временных интервалах.
Например, при типичном режиме, когда 5 процентов приходится на передачу, 5 процентов – на прием, и 90 процентов - на режим ожидания, время передачи определяет значительную часть расхода емкости батарей радиостанций. Сокращая эффективное время передачи в половину, двухслотовый TDMA дает до 40-процентов улучшения в режиме разговора, по сравнению с аналоговым радио. (один производитель опубликовал данные о том, что в режиме разговора гарантирует 9 часов работы в аналоговом режиме, и 13 часов в цифровом режиме на той же радиостанции). При общем резком снижении потребления батареи за звонок увеличился интервал времени использования в поле между зарядками. Цифровые устройств DMR могут также использовать режим сна и технологии управления питанием, что еще больше увеличивает срок службы аккумуляторов. Хотя многие факторы влияют на затраты электроэнергии в отдельном устройстве, сравнение опубликованных данных для широко представленных на рынке цифровых радиостанций DMR и FDMA показывает преимущество TDMA подхода над FDMA. За каждый час использования TDMA радиостанции показывают от 19% до 34% меньше потребление электроэнергии, чем требуется для FDMA моделей.
Помимо экологических причин не тратить зря энергию, выбор технологии с низким потреблением энергии дает большую гибкость в будущем, так как с ростом потребностей пользователей (например, в передаче данных) потребуется большая емкость аккумуляторов, и лучше сделать ставку на технологии, которые являются более эффективными и, следовательно, имеют больше возможностей для маневра. Как уже говорилось выше, DMR инфраструктуры проще, чем системы FDMA. Это означает, что потребности в энергии для запуска сайта TDMA ниже, чем FDMA. Эти энергосберегающие функции дают пользователям DMR более простые и более «зеленые» радиосети с «долгоживущими» индивидуальными радиостанциями.
Простота использования и создания приложений Глобальный цифровой характер DMR дает возможность легкого добавления в систему приложений, таких, как обмен текстовыми сообщениями, GPS позиционирование и телеметрия. Т.к. стандарт DMR поддерживает передачу IP-данных по радиоканалу, это позволяет разработку стандартных приложений. В мире, который все больше полагается на данные кроме голосовой связи, это дает возможность добавления широкого спектра приложений передачи данных в вашей системе и, как результат, максимально возможной отдачи от ваших инвестиций. В самом деле, одним из ключевых драйверов в переходе на «цифру» является добавление бизнес-услуг и приложений передачи данных для радио систем.
Удвоение пропускной способности канала при внедрении DMR также является ключевым для добавления приложений. Для того, чтобы сохранить существующие голосовые сервисы на том же уровне качества, необходимо иметь дополнительные возможности для трафика данных. Это может быть особенно важно для таких приложений, как автоматическое определение местоположения автомобиля, где системой может быть сгенерировано очень большое количество сообщений для постоянного обновления данных. Хотя это может быть очень ценным инструментом для бизнес-пользователей, дополнительные мощности, скорее всего, должны быть предоставлены, если это не влияет негативно на голосовые услуги. Внедрение DMR предоставляет дополнительные возможности просто и эффективно.
Поскольку DMR является полностью открытым публичным стандартом, поддерживаемым различными поставщиками, покупатели могут быть уверены в бесперебойности поставок. Есть много примеров успеха технологии, представленных в открытых стандартах, поскольку открытость стандарта способствовала участию широкого круга поставщиков. Больше количество поставщиков приводит к более широкому выбору для пользователей, более быстрой разработке продукции и низким ценам вследствие конкуренции.
Сегодня DMR является наиболее широко принятой цифровой приемопередающей радио системой, активно использующейся в более чем 100 странах и являющейся лидирующей на рынке цифровых технологий ПМР.
Гибкость системы за счет одновременного использования TDMA каналов Когда для голоса используется первый слот, второй слот временного интервала может в системе TDMA использоваться для передачи данных приложений, таких как текстовые сообщения или данные о местоположении параллельно с разговором – что полезно, например, в диспетчерских системах, которые обеспечивают отправку как словесных, так и визуальных инструкций. В мире, все более насыщенном данными, это расширение возможностей передачи данных становится все более важным. Будущий план развития приложений двухслотового TDMA включает в себя возможность временного объединения обоих слотов для эффективного удвоения скорости передачи данных до 9,6 кб/с, или использование обоих слотов вместе для обеспечения полного дуплекса (как при телефонном звонке) для частных звонков. FDMA радио не может обеспечить эти возможности (кроме как за счет добавления дополнительных приемопередатчиков и использования дополнительных лицензированных каналов), так как в одном FDMA канале 6,25 кГц есть только один канал связи, т.е. или только один человек может говорить, а не два, или вы можете передавать голос или данные, но не и то, и другое одновременно, а скорость передачи данных ограничена 4,8 кб/с, которые могут быть втиснуты в один канал 6,25 кГц..
Расширенные функции управления DMR стандарт дает возможность использовать второй тайм-слот для обратной сигнализации - то есть, инструкции в виде сигналов отправляются на радио во втором временном интервале, в то время как первый канал используется для разговора. Эта возможность может быть использована для управления приоритетом вызова, дистанционного управления передающим радио или предоставлением преимущества экстренному вызову и дает полный контроль и гибкость управления для оператора системы радиосвязи. FDMA системы не могут обеспечить аналогичные функциональные возможности, потому что они ограничены только одной линией на спектральный канал..
Превосходное звучание Цифровая технология DMR обеспечивает лучшее подавление шумов и сохраняет качество звука на большем расстоянии, чем аналоговые системы, особенно на краях диапазона передачи.
Одна из причин того, что DMR имеет отличный диапазон производительности, в том, что много усилий было вложено в выбор кодеков с Прямым Исправлением Ошибок (FEC) и Циклического Избыточного Кода (CRC) при разработке стандарта. Эти кодеки позволяют слушающей радиостанции обнаруживать и автоматически исправлять ошибки передачи путем анализа битов встроенных в сообщения.
Стандарт DMR описывает более 14 различных кодеков для использования, каждый соответствует различным типам передающегося трафика. Благодаря использованию кодеков и других методов, цифровая обработка способна отсеивать шумы и воссоздавать сигналы из деградированных сигналов. Пользователи могут слышать все слова гораздо более четко, что дает увеличение эффективной дальности переговоров и сохранение возможности пользователей реагировать на изменение ситуации в зоне действия..
До сих пор продолжается дискуссия о том, какие цифровые системы дают лучшее покрытие - 12,5 кГц или 6,25 кГц. Обе имеют свои преимущества и недостатки. Системы на базе 6,25 кГц находятся в неблагоприятном положении, потому что когда вы сжимаете несколько передач высокой мощности в канал 6,25 кГц, необходимо ограничить модулирующий сигнал каждой передачи весьма узко (в технических терминах, понизить отклонение сигнала), чтобы не создавать помехи на соседних каналах вдоль спектра. Это ограничение на отклонение сигнала означает, что приемники в меньшей степени способны различать, получили они единицу или ноль, когда сигнал слабый - то есть на краю покрытия системы. Это, в теории, влияет на зону покрытия систем на 6,25 кГц..
Некоторые регуляторы еще ограничивают мощность ретрансляторов в 6,25 кГц FDMA системах до 50%от тех, что используются в 12,5 кГц DMR системах, когда пользователь хочет работать с двумя 6,25 кГц репитерами в 12,5 кГц данного спектра. Это делается для того, что общий уровень мощности сохранялся на единицу спектра. Такие ограничения могут также повлиять на зону покрытия. DMR системы также используют более эффективные протоколы коррекции ошибок. С другой стороны, преимущество FDMA систем в том, что в канале 6,25 кГц ниже шум, чем в более широком канале 12,5 кГц.
•Безопасность решений через полностью открытый, хорошо известный, широко поддерживаемый стандарт Поскольку DMR является полностью открытым публичным стандартом, поддерживаемым различными поставщиками, покупатели могут быть уверены в бесперебойности поставок. Есть много примеров успеха технологии, представленных в открытых стандартах, поскольку открытость стандарта способствовала участию широкого круга поставщиков. Больше количество поставщиков приводит к более широкому выбору для пользователей, более быстрой разработке продукции и низким ценам вследствие конкуренции.
Сегодня DMR является наиболее широко принятой цифровой приемо-передающей радио системой, активно использующейся в более чем 100 странах и являющейся лидирующей на рынке цифровых технологий ПМР.
