Профессиональная мобильная радиосвязь (также известная как частная мобильная радиосвязь ( PMR ) в Великобритании) — это системы двусторонней голосовой радиосвязи между людьми, которые используют портативные , мобильные, базовые станции и диспетчерские пульты радиосвязи. Системы PMR основаны на таких стандартах, как MPT-1327 , TETRA , APCO 25 и DMR , которые разработаны для специального использования определенными организациями, или стандартах, таких как NXDN, предназначенных для общего коммерческого использования. Эти системы используются полицией , пожарными , скорой помощью и аварийными службами, а также коммерческими фирмами, такими как такси и службы доставки . Большинство систем являются полудуплексными , в которых несколько радиостанций совместно используют общий радиоканал, и только одна может передавать одновременно. Приемопередатчики обычно находятся в режиме приема, пользователь нажимает кнопку «push-to-talk» на своем микрофоне, когда он хочет поговорить, что включает его передатчик и выключает его приемник. Они используют каналы в диапазонах VHF и UHF , что дает им ограниченный диапазон, обычно от 3 до 20 миль (от 4,8 до 32 км) в зависимости от рельефа местности. Выходная мощность обычно ограничена 4 Вт. Ретрансляторы, установленные на высоких зданиях, холмах или горных вершинах, используются для увеличения диапазона систем.
Когда впервые появились частные или профессиональные мобильные радиостанции (PMR), системы просто состояли из одной базовой станции с несколькими мобильными телефонами, которые могли связываться с этой одной базовой станцией. Эти системы до сих пор широко используются в настоящее время в таксомоторных компаниях и многих других, использующих их для связи. Теперь такие возможности, как DTMF и CTCSS, обеспечивают дополнительный выбор вызова. Поскольку антенна может быть установлена на высокой вышке, покрытие может распространяться на расстояние до пятидесяти километров. Это полезно, особенно когда нет сигнала в мобильном телефоне GSM.
Лицензии выделяются для работы на определенном канале или каналах. Затем пользователь может использовать эти каналы для связи с мобильными станциями в своем парке. Базовая станция может управляться самим пользователем или ею может управлять компания-оператор, которая будет сдавать каналы в аренду отдельным пользователям. Таким образом, одна базовая станция с несколькими различными каналами может управляться одним оператором для нескольких различных пользователей, и это позволяет эффективно использовать оборудование базовой станции. Базовая станция также может быть расположена в месте, которое обеспечит оптимальное радиопокрытие, и могут быть предоставлены частные линии для соединения офиса управления пользователей с местом передатчика. Поскольку нет дополнительных затрат на осуществляемые передачи, отдельные звонки не взимаются, но вместо этого взимается арендная плата за общее использование системы. Для тех пользователей, у которых есть собственные лицензии, они, естественно, должны платить за лицензию и стоимость покупки и обслуживания этого оборудования.
Термин PMR часто используется общественностью и журнальными публикациями для обозначения маломощных (500 милливатт) безлицензионных радиосистем PMR446, которые состоят из шестнадцати FM-частот между 446,00625 и 446,19375 МГц для аналогового FM и тридцати двух каналов FDMA (цифровых) между 446,003125 и 446,196875 МГц. Они используются для личных или деловых коммуникаций, где они являются законными. Ретрансляторы с разделенными частотами не допускаются на этих частотах, и эти радиостанции не взаимодействуют с лицензированными системами PMR. Радиостанции PMR446 намного дешевле тех, которые используются для лицензированных систем PMR.
В целом узкополосная частотная модуляция является выбранной формой модуляции, хотя службы аэропортов используют амплитудную модуляцию . Обычно для FM используется отклонение 2,5 кГц, что позволяет реализовать разнос каналов 12,5 кГц. Поскольку требования к PMR высоки, необходимо эффективно использовать доступные каналы. Это достигается путем 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.
Простейшие системы работают со всеми радиостанциями на частотном канале, способными слышать все совершаемые вызовы. В некоторых приложениях это может быть нежелательно, и может потребоваться система избирательного вызова, в которой две радиостанции на канале могут вести личный разговор, который не принимается другими, или в которой можно быстро связаться с определенной радиостанцией и заставить ее «звонить» почти как обычный телефон. Две широко используемые системы — это двухтональная многочастотная система (DTMF) и система непрерывного тонального кодирования шумоподавления (CTCSS).
Система селективной сигнализации DTMF PMRS использует кодовую последовательность дискретных звуковых тонов, представляющих числа, передаваемых в начале каждого голосового сообщения для адресации передачи определенной станции или группе станций. Используется код DTMF ( двухтональный многочастотный ), который также повсеместно используется для тонального набора в мировой телефонной сети общего пользования . Восемь звуковых частот, используемых в DTMF, составляют 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 назначается уникальный позывной DTMF , состоящий из нескольких цифр. Схема шумоподавления в каждой радиостанции декодирует тоны и включает аудиоприемник, если передача адресована этой радиостанции. Существует также код для «широковещательных» передач, 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 уловит код из-за временного шума или плохих условий сигнала, получатель не включится и пропустит все сообщение. Это может быть существенным недостатком, поскольку мобильные станции часто теряют сигнал на короткие периоды, когда они находятся в движении.
Другая широко используемая система — система непрерывного тонального кодирования шумоподавления (CTCSS), также называемая субзвуковыми тонами или тонами PL (торговая марка Motorola). Она использует отдельные аудиотоны в диапазоне от 67 до 257 Гц для адресации каждого сообщения определенной радиостанции или группе (или флоту) радиостанций. Каждой радиостанции или группе назначается своя тональная частота. Кодовый тон передается непрерывно на протяжении всей аудиопередачи вместе с голосовой модуляцией. Поскольку тоны находятся ниже полосы пропускания аудиосигнала приемника, примерно 300–3000 Гц, они отфильтровываются в аудиоусилителе приемника и, следовательно, не слышны.
Только когда передается правильный тон для требуемой станции, шумоподавитель для этого приемника (или группы) будет открыт и будет слышен передаваемый звук. Преимущество этой системы в том, что кодовый тон передается в течение всей передачи, а не только в начале, как в системе DTMF выше, поэтому система работает, несмотря на шум или пропадание сигнала. Системы обычно способны обеспечивать от 32 до 50 различных тонов между 67 Гц и 254,1 Гц, что позволяет использовать несколько отдельно адресуемых радиостанций или групп радиостанций.
TETRA — это современный стандарт цифровой частной мобильной радиосвязи (PMR) и мобильной радиосвязи общего доступа (PAMR).
Работа по разработке 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 транкинговых радиосистем также были использованы для разработки стандарта TETRA. В дополнение к этому процесс выиграл от сотрудничества производителей, пользователей, операторов и отраслевых экспертов. Благодаря этому объединенному опыту первые стандарты были готовы в 1995 году, что позволило производителям проектировать свое оборудование для успешного взаимодействия.
TETRA выделяет каналы пользователям по запросу как в голосовом, так и в режиме передачи данных. Кроме того, доступны национальные и многонациональные 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. Затем для экстренных служб в Европе выделены полосы частот 380–383 МГц и 390–393 МГц. В дополнение к этому, могут использоваться все или соответствующие части полос между 383–385 МГц и 393–395 МГц.
Доступны режимы пакетных данных с низкой скоростью, а также режимы передачи данных по цепям, а также некоторые формы шифрования . Системы используют доступные распределения частот с использованием технологии множественного доступа с временным разделением (TDMA) с четырьмя пользовательскими каналами на одной несущей радиосвязи с интервалом между несущими 25 кГц.
Первый защищенный высокоскоростной смартфон на базе сети TETRA был выпущен 26 мая 2011 года [1] [2]
Транкинговая версия концепции частной мобильной радиосвязи (PMR), которая определена в стандарте MPT 1327 (MPT1327), широко используется и обеспечивает значительные преимущества по сравнению с более простыми системами с одной станцией, которые используются. MPT1327 позволяет станциям связываться на более обширных территориях, а также иметь дополнительные возможности. Ввиду очень высокой стоимости создания транкинговых сетей, они обычно управляются крупными лизинговыми компаниями или консорциумами, которые предоставляют услуги большому количеству пользователей. Ввиду более обширных территорий, охватываемых этими сетями, и большей сложности оборудование должно быть стандартизировано, чтобы поставщики могли производить в больших объемах и тем самым снижать затраты до приемлемого уровня. Большинство транкинговых радиосистем следуют формату MPT1327.
Для реализации транкинговой PMR создается сеть станций. Эти станции обычно связаны между собой с помощью наземных линий, хотя также используются оптоволоконные линии и радиосвязь точка-точка. Таким образом, различные базовые станции могут общаться друг с другом.
Для того, чтобы иметь возможность передавать аудиоинформацию, а также выполнять различные организационные задачи, которые необходимы системе, требуются различные типы каналов. Это каналы управления, из которых по одному в каждом направлении для каждой базовой станции или контроллера транкинговой системы (TSC).
Используется ряд различных каналов управления, чтобы соседние базовые станции не мешали друг другу, а мобильные станции сканируют различные каналы, чтобы обнаружить самый сильный сигнал канала управления. В дополнение к этому существуют каналы трафика. Спецификация поддерживает до 1024 различных каналов трафика для использования. Таким образом, базовая станция может поддерживать большое количество различных мобильных станций, которые взаимодействуют одновременно. Однако для небольших систем с несколькими каналами канал управления может также действовать как невыделенный канал трафика.
Каналы управления используют сигнализацию на скорости 1200 бит в секунду с модуляцией поднесущей с быстрым частотным сдвигом (FFSK). Он предназначен для использования двухчастотными полудуплексными мобильными радиоустройствами и полнодуплексным TSC.
Для успешной работы важно, чтобы система знала, где находятся мобильные телефоны, чтобы звонки могли быть направлены на них. TSC (Trunking System Controller) получает эту информацию, когда мобильные телефоны «регистрируются» 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 мобильный телефон выдал запрос на регистрацию; или инициирована мобильным телефоном, который перешел в новую зону регистрации. Мобильный телефон также может неявно зарегистрироваться, когда TSC обновит свои записи регистрации, когда мобильный телефон попытается позвонить. Возможно, что запись TSC не соответствует местоположению мобильного телефона. Это может произойти, например, когда мобильный телефон выключен, а затем перемещен в зону покрытия другого сайта.
Чтобы сделать исходящий вызов, мобильный телефон передает запрос на базовую станцию, как 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 пункта управления. Управляющее программное обеспечение и схемы в базовой станции и центральная область обработки управления для сети настраивают сеть таким образом, чтобы для аудио был выделен канал (канал трафика). Он также настраивает коммутацию в сети для маршрутизации вызова к требуемому пункту назначения.
Чтобы мобильная станция могла принять вызов, она пейджингуется через входящий поток данных канала управления, чтобы указать, что есть входящий вызов. Каналы распределяются и коммутация настраивается для обеспечения правильной маршрутизации вызова.
В стандарте не описан метод «передачи» мобильного телефона с одной базовой станции на другую, если он выходит из зоны действия базовой станции, через которую осуществляется вызов. Таким образом, система не является формой сотового телефона. Поэтому необходимо, чтобы мобильная станция оставалась в зоне обслуживания базовой станции, через которую осуществляются любые вызовы.
Дисциплина канала управления — 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 передавать данные по каналу управления только в том случае, если его пригласил TSC. Это приглашение может быть явно адресовано мобильному устройству или группе; или это может быть произвольный доступ. Временные интервалы произвольного доступа будут использоваться, когда мобильный пользователь инициирует вызов или когда мобильное устройство регистрируется в TSC. На сильно загруженном канале управления, вероятно, что два или более мобильных радиоустройств попытаются передавать данные одновременно в одном и том же временном интервале произвольного доступа. Это обнаруживается мобильным устройством, когда ожидаемый ответ от TSC не получен в течение определенного тайм-аута. Затем мобильное устройство может повторить свой запрос в другом слоте произвольного доступа. Тайм-ауты и количество повторных попыток настраиваются в мобильном устройстве при его настройке для сети.
Сигнализация на прямом канале управления номинально непрерывна, и каждый слот содержит 64-битные кодовые слова. Первый тип — это системное кодовое слово канала управления (CSCC). Оно 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, и оно определяет характер сообщения. По каналу управления можно отправлять данные. Когда это происходит, и CSCC, и кодовые слова адреса замещаются данными, добавленными к кодовому слову адреса. Структура данных мобильного радиоустройства несколько проще. Она состоит в основном из битов синхронизации, за которыми следует кодовое слово адреса.
Существует ряд различных типов сообщений канала управления, которые базовая станция может отправлять на мобильные телефоны:
Хотя данные передаются в виде цифровой информации, аудио- или голосовые каналы для системы являются аналоговыми, использующими FM. Однако была проведена некоторая работа по разработке полностью цифровых систем. Основные системы — Motorola, Ericsson (EDACS) и Johnson (LTR). Эти системы не получили такого широкого распространения. [ необходима цитата ]