Профессиональное мобильное радио

Motorola HT1000 Ручная радиостанция двусторонней связи

Профессиональная мобильная радиосвязь (также известная в Великобритании как частная мобильная радиосвязь ( PMR между людьми )) — это системы двусторонней радиосвязи , в которых используются портативные , мобильные, базовые станции и диспетчерские консольные радиостанции. Системы PMR основаны на таких стандартах, как MPT-1327 , TETRA , APCO 25 и DMR , которые предназначены для специального использования конкретными организациями, или на таких стандартах, как NXDN, предназначенных для общего коммерческого использования. Эти системы используются полицией , пожарными , службами скорой помощи и службами экстренной помощи, а также коммерческими фирмами, такими как такси и службы доставки . Большинство систем являются полудуплексными , в которых несколько радиостанций используют общий радиоканал, и только одна из них может передавать данные одновременно. Трансиверы обычно находятся в режиме приема: пользователь нажимает кнопку «Нажми и говори» на своем микрофоне, когда хочет поговорить, что включает его передатчик и выключает приемник. Они используют каналы в диапазонах ОВЧ и УВЧ , что дает им ограниченный радиус действия, обычно от 3 до 20 миль (от 4,8 до 32 км) в зависимости от местности. Выходная мощность обычно ограничена 4 Вт. Ретрансляторы, установленные на высоких зданиях, холмах или горных вершинах, используются для увеличения дальности действия систем.

Введение

Когда впервые появилась частная или профессиональная мобильная радиосвязь (PMR), системы просто состояли из одной базовой станции с несколькими мобильными телефонами, которые могли связываться с этой единственной базовой станцией. Эти системы до сих пор широко используются фирмами такси и многими другими, использующими их для связи. Теперь такие функции, как DTMF и CTCSS, обеспечивают дополнительный выбор вызова. Поскольку антенну можно установить на высокой вышке, зона покрытия может достигать расстояний до пятидесяти километров. Это особенно полезно, когда в мобильном телефоне GSM нет сигнала.

Лицензии выделяются для работы на определенном канале или каналах. Затем пользователь может использовать эти каналы для связи с мобильными станциями своего парка. Базовая станция может управляться самим пользователем или эксплуатационной компанией, которая будет сдавать каналы в аренду отдельным пользователям. Таким образом, одна базовая станция с несколькими различными каналами может эксплуатироваться одним оператором для нескольких разных пользователей, что обеспечивает эффективное использование оборудования базовой станции. Базовая станция также может быть расположена в месте, обеспечивающем оптимальное радиопокрытие, а также могут быть предоставлены частные линии для соединения офиса управления пользователями с местом передатчика. Поскольку дополнительные затраты на осуществляемые передачи не взимаются, плата за отдельные вызовы не взимается, а вместо этого взимается плата за общее использование системы. Те пользователи, у которых есть собственные лицензии, естественно, должны платить за лицензию, а также стоимость покупки и обслуживания этого оборудования.

Термин PMR часто используется общественностью и журнальными изданиями для обозначения нелицензионных радиосистем PMR446 малой мощности (500 милливатт), которые состоят из шестнадцати частот FM в диапазоне от 446,00625 до 446,19375 МГц для аналоговых FM и тридцати двух FDMA (цифровых) каналов. между 446,003125 и 446,196875 МГц. Они используются для личного или делового общения там, где это законно. На этих частотах не разрешено использование ретрансляторов с разделением частот, и эти радиостанции не поддерживают связь с лицензированными системами PMR. Радиостанции PMR446 значительно дешевле тех, которые используются в лицензионных системах PMR.

Модуляция

узкополосная частотная модуляция Обычно выбранной формой модуляции является , хотя службы аэропортов используют амплитудную модуляцию . Обычно для FM используется девиация 2,5 кГц, что позволяет реализовать разнос каналов 12,5 кГц. Поскольку требования к PMR высоки, необходимо эффективно использовать имеющиеся каналы. Это достигается за счет повторного использования частот в разных областях. Базовые станции должны быть расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы не возникало помех, а также используются методы избирательного вызова, такие как CTCSS и DTMF, чтобы гарантировать, что как можно больше мобильных телефонов могут использовать данный канал.

Выборочный вызов

Основная статья: Выборочный вызов

Простейшие системы работают со всеми радиостанциями на одном частотном канале и могут слышать все поступающие вызовы. В некоторых приложениях это может быть нежелательно, и может потребоваться система избирательного вызова, в которой две радиостанции на канале могут вести частный разговор, который не принимается другими, или в которой можно быстро связаться с конкретной радиостанцией и сделать звонок. «звонить» почти как обычный телефон. Двумя широко используемыми системами являются двухтональная многочастотная система (DTMF) и система шумоподавления с непрерывным тональным кодированием (CTCSS).

DTMF

Основная статья: DTMF

Система PMRS с избирательной передачей сигналов DTMF использует кодовую последовательность дискретных звуковых тонов, представляющих числа, передаваемых в начале каждого речевого сообщения для адресации передачи конкретной станции или группе станций. DTMF ( двухтональный многочастотный Используется код ), который также повсеместно используется для тонального набора номера во всемирной телефонной сети общего пользования . Восемь звуковых частот, используемых в DTMF: 697, 770, 852, 941 Гц, которые называются «низкими тонами», и 1209; 1336; 1477; и 1633 Гц, которые являются «высокими тонами». Пары одного высокого и одного низкого тона, передаваемые вместе, представляют собой десятичное число. Каждой станции присвоен уникальный позывной DTMF , состоящий из нескольких цифр. Схема шумоподавления в каждом радиоприемнике декодирует тональные сигналы и включает звук приемника, если передача адресована этому радиоприемнику. Существует также код для «широковещательной» передачи, который обеспечивает прием передачи всеми радиостанциями на канале.

Недостатком этой системы является то, что, поскольку код DTMF отправляется только один раз в начале сообщения, если получатель не принимает код из-за временного шума или плохих условий сигнала, приемник не включится и пропустит сообщение. все сообщение. Это может быть существенным недостатком, поскольку во время движения мобильные станции часто теряют сигнал на короткие периоды времени.

CTCSS

Основная статья: Система непрерывного шумоподавления с тональным кодированием

Другой широко используемой системой является система непрерывного шумоподавления с тональным кодированием (CTCSS), также называемая субаудиальными тонами или тонами PL (торговая марка Motorola). При этом используются отдельные звуковые сигналы в диапазоне от 67 до 257 Гц для адресации каждого сообщения определенной радиостанции или группе (или парку) радиостанций. Каждому радио или группе назначается своя частота тона. Кодовый тон передается непрерывно на протяжении всей аудиопередачи вместе с голосовой модуляцией. Поскольку тоны находятся ниже полосы пропускания звука ресивера, примерно 300–3000 Гц, они отфильтровываются в аудиоусилителе ресивера и поэтому не слышны.

Только когда будет передан правильный тон для требуемой станции, шумоподавитель для этого приемника (или группы) будет открыт и передаваемый звук будет услышан. Преимущество этой системы заключается в том, что кодовый тон передается в течение всей передачи, а не только в начале, как в системе DTMF, описанной выше, поэтому система работает, несмотря на шум или пропадание сигнала. Системы обычно способны обеспечивать от 32 до 50 различных тонов в диапазоне от 67 Гц до 254,1 Гц, что позволяет использовать несколько радиостанций с отдельной адресацией или группы радиостанций.

ТЕТРА

Основная статья: Наземное транковое радио

TETRA — это современный стандарт цифровой частной мобильной радиосвязи (PMR) и мобильной радиосвязи общего доступа (PAMR).

Работа над разработкой стандартов TETRA началась в 1990 году и опиралась на поддержку Европейской комиссии и членов ETSI. Опыт, полученный при разработке стандарта сотовой радиосвязи GSM , а также опыт разработки и использования систем транкинговой радиосвязи также был использован при разработке стандарта TETRA. В дополнение к этому процесс выиграл от сотрудничества производителей, пользователей, операторов и экспертов отрасли. Благодаря этому объединенному опыту в 1995 году были готовы первые стандарты, которые позволили производителям разрабатывать свое оборудование для успешного взаимодействия.

TETRA выделяет каналы пользователям по требованию как в режиме передачи голоса, так и в режиме передачи данных. Кроме того, доступны национальные и международные сети, а также может поддерживаться национальный и международный роуминг. Для гражданских систем в Европе для TETRA выделены полосы частот 410–430 МГц, 870–876 МГц/915–921 МГц, 450–470 МГц, 385–390 МГц/395–399,9 МГц. Тогда для экстренных служб Европы были выделены полосы частот 380–383 МГц и 390–393 МГц. В дополнение к этому могут использоваться все или соответствующие части диапазонов между 383–385 МГц и 393–395 МГц.

Доступны низкоскоростные пакетные данные, а также режимы передачи данных по каналам связи, а также некоторая форма шифрования . В системе используются доступные распределения частот с использованием технологии множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) с четырьмя пользовательскими каналами на одной радионесущей с интервалом между несущими 25 кГц.

Первый защищенный высокоскоростной смартфон на базе сети TETRA был выпущен 26 мая 2011 года.

Транкинг PMR с использованием MPT1327

Транкинговая версия концепции частной мобильной радиосвязи (PMR), определенная стандартом MPT 1327 (MPT1327), широко используется и обеспечивает значительные преимущества по сравнению с более простыми системами с одной станцией, которые используются. MPT1327 позволяет станциям обмениваться данными на более обширных территориях, а также имеет дополнительные возможности. Ввиду очень высокой стоимости создания транкинговых сетей ими обычно управляют крупные лизинговые компании или консорциумы, предоставляющие услуги большому числу пользователей. Учитывая более широкие территории, охватываемые этими сетями, и большую сложность, оборудование должно быть стандартизировано, чтобы поставщики могли производить его в больших объемах и тем самым снижать затраты до приемлемого уровня. Большинство транкинговых радиосистем используют формат MPT1327.

Для реализации транкинговой PMR создается сеть станций. Эти станции обычно связаны между собой наземными линиями связи, хотя также используются оптические волокна и радиосвязь «точка-точка». Таким образом, различные базовые станции могут взаимодействовать друг с другом.

Чтобы иметь возможность передавать аудиоинформацию, а также выполнять различные необходимые организационные задачи, системе требуются различные типы каналов. Это каналы управления, по одному в каждом направлении для каждой базовой станции или контроллера транкинговой системы (TSC).

Используется несколько различных каналов управления, чтобы соседние базовые станции не создавали помех друг другу, а мобильные станции сканируют разные каналы, чтобы найти самый сильный сигнал канала управления. Помимо этого существуют каналы трафика. Спецификация поддерживает до 1024 различных каналов трафика. Таким образом, базовая станция может поддерживать большое количество различных мобильных станций, которые обмениваются данными одновременно. Однако для небольших систем, имеющих всего несколько каналов, канал управления может также действовать как невыделенный канал трафика.

В каналах управления используется передача сигналов со скоростью 1200 бит в секунду с модуляцией поднесущей с быстрой частотной манипуляцией (FFSK). Он предназначен для использования двухчастотными полудуплексными мобильными радиостанциями и полнодуплексным TSC.

Для успешной работы важно, чтобы система знала, где находятся мобильные телефоны, чтобы на них можно было перенаправлять вызовы. TSC (контроллер транкинговой системы) получает эту информацию путем «регистрации» мобильных телефонов на канале управления. Стандарт MPT1327 описывает несколько механизмов регистрации, направленных на ограничение нагрузки на канал управления, вызванной роумингом мобильных телефонов. Регистрация может быть явной или неявной. Явная регистрация может быть инициирована каналом управления, требующим, чтобы мобильное устройство выдало запрос на регистрацию; или инициируется мобильным телефоном, который переместился в новую зону регистрации. Мобильный телефон также может зарегистрироваться неявно, при этом TSC обновит свои регистрационные записи, когда мобильный телефон сделает попытку вызова. Возможно, запись TSC не соответствует местоположению мобильного телефона. Это может произойти, например, когда мобильный телефон выключается, а затем перемещается в зону действия другого сайта.

Чтобы совершить исходящий вызов, мобильная станция передает запрос на базовую станцию, как это запрошено в потоке данных канала управления от базовой станции. Мобильный телефон передает свой собственный код вместе с кодом пункта назначения вызова: либо другого мобильного телефона, либо диспетчерского пункта. Управляющее программное обеспечение и схемы базовой станции и центральная область обработки управления сетью настраивают сеть так, что для аудио выделяется канал (канал трафика). Также настраивает коммутацию в сети для маршрутизации вызова к нужному адресату.

Чтобы мобильная станция могла принять вызов, она вызывается посредством входящего потока данных канала управления, чтобы указать, что имеется входящий вызов. Каналы распределяются и коммутация настраивается для обеспечения правильной маршрутизации вызова.

В стандарте не описан метод «передачи» мобильного телефона от одной базовой станции к другой, если он выходит за пределы зоны действия базовой станции, через которую осуществляется вызов. Таким образом, система не является разновидностью сотового телефона. Поэтому необходимо, чтобы мобильная станция оставалась в зоне обслуживания базовой станции, через которую осуществляются любые вызовы.

Дисциплиной канала управления является Slotted Aloha , где прямой или нисходящий канал (который принимается мобильными устройствами) предоставляет временные интервалы, в течение которых мобильное устройство может передавать запрос в восходящем канале. В общем, мобильное устройство может осуществлять передачу по каналу управления только по приглашению TSC. Это приглашение может быть явно адресовано мобильному телефону или группе; или это может быть произвольный доступ. Временные интервалы произвольного доступа будут использоваться, когда мобильный пользователь инициирует вызов или когда мобильный телефон регистрируется в TSC. В сильно загруженном канале управления вполне вероятно, что два или более мобильных радиоустройства попытаются осуществлять передачу одновременно в одном и том же временном интервале произвольного доступа. Это обнаруживается мобильной станцией, когда ожидаемый ответ от TSC не получен в течение определенного времени ожидания. Затем мобильное устройство может повторить свой запрос в другом слоте произвольного доступа. Таймауты и количество повторов настраиваются на мобильном телефоне при его настройке для сети.

Сигнализация в прямом канале управления номинально непрерывна, причем каждый слот содержит 64-битные кодовые слова. Первым типом является кодовое слово системы канала управления (CSCC). Это идентифицирует систему для мобильных радиоустройств, а также обеспечивает синхронизацию для следующего кодового слова адреса. Как уже упоминалось, второй тип слова — это кодовое слово адреса. Это первое кодовое слово любого сообщения, определяющее его характер. Возможна передача данных по каналу управления. Когда это происходит, и CSCC, и кодовые слова адреса заменяются данными, добавляемыми к кодовому слову адреса. Структура данных мобильного радиоблока несколько проще. По сути, он состоит из битов синхронизации, за которыми следует кодовое слово адреса.

Существует ряд различных типов сообщений канала управления, которые базовая станция может отправлять на мобильные телефоны:

• Сообщения Aloha — отправляются базовой станцией для приглашения и мобильных станций для доступа к системе.
• Запросы — отправляются радиоблоками с просьбой установить вызов.
• Сообщения «Ахой» — отправляются базовой станцией для запроса ответа от определенного радиоблока. Это может быть отправлено с просьбой к радиоблоку отправить его уникальный идентификатор, чтобы гарантировать, что он должен принимать трафик через базовую станцию.
• Подтверждения. Они отправляются как базовыми станциями, так и мобильными радиоустройствами для подтверждения отправленных данных.
• Сообщения перехода на канал. Эти сообщения дают указание конкретному мобильному радиоустройству перейти на выделенный канал трафика.
• Сообщения с одним адресом. Они отправляются только мобильными радиостанциями.
• Короткие сообщения с данными. Они могут отправляться либо базовой станцией, либо мобильной радиостанцией.
• Разные сообщения — отправляются базовой станцией для приложений управления.

Хотя данные передаются в виде цифровой информации, аудио- или голосовые каналы системы являются аналоговыми и используют FM. Однако была проведена некоторая работа по разработке полностью цифровых систем. Основные системы производства Motorola, Ericsson (EDACS) и Johnson (LTR). Эти системы не получили такого широкого распространения.

Дополнительная информация: SmartPTT.

Внешние ссылки

• Совместимость сетей
• Историческая коллекция Pye Telecom
• Коллекция музея Пай , в основном британского оборудования PMR.
• Стандарт MPT1327
• Интеграция системы PMR от TESS
• TETRA в Польше
• Посмотреть видео впечатление от выставки PMRExpo 2011