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[资料分享] 干货来袭|DMR数字对讲机——DMR协议及其应用介绍

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发表于 2016-7-3 11:28 |显示全部楼层
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数字对讲是基于数字传输技术设计而成,其工作原理是先将语音信号数字化,再以数字编码形式进行传播。数字对讲具有语音清晰、保密性强、节省频率资源、功能强大等特点,因此受到广大无线电爱好者的关注和喜爱。特别是近几年来,国内各地越来越多的业余无线电数字中继台的建立,更带动了数字对讲的广泛应用。在全球中高端的DMR市场中,拓朋的通信解决方案全面满足商业客户的业务需求,在模拟转数字的过程中扮演着重要的角色,已为酒店、物业、大型商超、重大活动等用户提供清晰可靠的数字化通信解决方案。相对于模拟电台,数字电台除了具备常规语音通信之外,还具有更多的辅助功能,对于业余无线电爱好者而言,大大增加了无线电通联的“可玩性”,但同时,复杂的功能也为业余无线电爱好者带来了诸多困扰。

DMR原理

目前数字电台采用的通信协议(标准)有DPMR、DMR、DSRR、APCO25、PDT等十余种类型。其中,DMR是由欧洲电信标准化协会制定的适合不同应用场合的三种数字对讲标准之一,其工作过程是基于时分多址(TDMA)技术而实现。特别指出,该多址技术不同于模拟对讲应用中的多路技术。DMR数字多址技术不是简单的将多套电台设备并联使用而实现,而是在一个通信信道(即一个频点),通过软件程序控制方式实现多个用户使用。

TDMA技术的工作原理,是把时间分割成互不重叠的时段(帧),再将帧分割成互不重叠的时隙(信道)并与用户具有一一对应关系,依据时隙区分来自不同地址的用户信号,从而完成多个用户(多址)通信。TDMA相比FDMA(频分多址)具有通信质量高、保密较好、系统容量大等优点,但它必须有精确定时和同步以保证移动终端和基站间正常通信,技术上比较复杂。

采用TDMA技术的数字中继台工作时,可以同时转发两位及以上数量用户信号。数字时分技术与传统模拟技术的信号处理差别如下图所示,TDMA将时间划分为两个相同时隙,并与两位用户建立一一对应关系,中继台根据时隙信息交替接收用户1数据和用户2数据,之后再根据数据地址将同一用户的多个数据顺序连接起来,使之成为一个连续的数据,进而解调出连续的语音。由于连续两个数据之间的时隙时间较短,因此使用者无法靠听力分辨出其中的语音断续。


Motorola是使用DMR协议的典型数字电台商,国内還有海能达、拓朋等品牌推出DMR手持对讲机、车载终端、集群系统等产品。基于DMR协议,Motorola的数字电台实现了在12.5kHz信道带宽上将用户数量提高一倍,从而提高了频谱的有效利用,有效解决了频率资源紧张的问题。同时,由于采用TDMA技术,使得数字电台的发射时间减少了一半,相比于模拟工作模式,延长了电池的工作时间。

基于DMR协议的数字对讲机功能介绍

基于DMR协议的数字电台,由于将语音等所有信息都做了数字化处理,因此,DMR数字电台增加了很多应用功能。DMR领先品牌拓朋拥有完善的产品线和解决方案,具备领先的系统集成能力并成熟应用;为各商业用户提供从终端到系统,从语音到数据,覆盖领导到基层的多级指挥调度解决方案。以Motorola的数字电台及与之相对应的数字中继台为例,在传统的语音通联应用之外,在组网同播、用户管理等方面均扩展了很多实用功能。

A.基于IP网络的中继台组网同播功能

数字中继台-电台系统可实现大范围覆盖,利用IP网络实现跨区域进行联网。系统可实现用户漫游功能,数字电台自动检测中继台信号强度,当信号强度低于特定的门限时,自动切换到信号强的转信台,实现全省漫游。通话质量高、操作简单,系统组网设计时充分考虑到兼容模拟机型,实现模拟向数字的无缝平滑过渡。

根据安装点的环境条件,数字中继台可选择直接接入网络、光纤传输接入网络、通过Motorola Canopy无线宽带接入网络等三种传输方式来实现数字中继台的组网。

(1)直接接入网络

如果数字中继台连接距离不超过90m,可用网线直接将数字中继台信号接入业务网络内,如下图所示。

(2)光纤传输接入网络
如果数字中继台安装在相距较远,可选用光纤传输方式将数字中继台信号接入到业务网络内,如下图所示。


(3)通过MotorolaCanopy无线宽带接入网络
如果数字中继台相距较远,并且无法选用光纤方式传输,可选用Motorola Canopy宽带接入设备,通过无线方式将数字中继台信号接入到业务网络内,Motorola Canopy无线宽带设备最低可支持10M的带宽,最大点对点无线远程接入距离为56km,并可多级接力,更加方便了用户数字中继台的安装选址灵活性,如下图所示。


B.终端数字电台功能(用户管理功能)

Motorola数字电台的用户管理功能,大多是通过数字中继台实现的。

(1)数字组呼

通过编辑通话组,同一通话组内的用户可以共享一个信道,而不会干扰其他电台用户。发射端和接收端的电台都必须在同一个逻辑信道(频率和时隙)上。不同通话组的两个电台用户即使在同一个逻辑信道(频率和时隙)上,也不能相互通话。此外,还可以选择工作组方式,一个工作组的所有成员都可以相互通话,工作组与其他工作组的成员同样可以进行沟通。


(2)私密呼叫

爱好者可以直接与另一位爱好者进行通信,而不论其是否属于同一个通话组。一般情况下,将需要相互通信的HAM可组成一个通话组。被配置为该通话组的成员,通过私密呼叫,可以在发射端和接收端的电台之间进行一对一通信。例如,某员工可以通过私密呼叫方式向特定管理者进告某意外事件,避免发起组呼而使全组成员接收到信息。


(3)全部呼叫

某个特权电台可以与同一个逻辑信道上的其他电台用户进行单向通话。发射端电台利用一个特殊的全部呼叫通话组,使得在同一个逻辑信道上的所有其他用户(不论其属于哪个通话组)都能接收到该呼叫。例如,主管人员与在同一个逻辑信道(频率和时隙)上的所有人进行通信,而不是单独的与通话组或某用户进行通信。


(4)远端遥毙

主管对讲机可通过无线信令,遥毙另一台电台。被遥毙的电台的屏幕将无任何显示,并且不能发起或接听呼叫。被遥毙的电台只能通过客户端软件(CPS)或另一台主管电台发出的解遥毙命令,才能启用被遥毙的电台。利用该功能,可以阻止任何不当接入网络的电台,或使被盗窃电台无法工作。

(5)远端监控

远端用户可以利用该功能,在一段时间内激活目标电台的话筒和发射机。从而不知不觉地在目标电台上建立呼叫,并远程控制其PTT功能,而目标电台用户对此却一无所知。该功能主要用于探明已开机但无响应的目标电台的状态,包括诸如电台被窃、用户不会使用等情况,或者在紧急状况下允许紧急呼叫发起方进行免提通信。

(6)远程监测

主管电台可以检查系统中的目标电台是否处于激活状态,而目标用户对此毫无觉察,仅仅是繁忙LED指示灯、发射LED指示灯处于点亮状态。目标电台将不知不觉地自动向主管电台发送一条确认消息。如果目标对讲机发出了确认消息,则主管可以执行其他操作,如发出远程监控命令、激活目标的PTT等。

(7)呼叫提示

主管电台基本上可以确保呼叫到目标用户。当目标收到呼叫提示命令后,将发出持续的声光提示,并显示该呼叫提示的发起方。如果呼叫提示屏幕处于激活状态时,目标用户按下了PTT键,则目标电台会向该呼叫提示的发起方发起私密呼叫。如果目标是车载电台,可以将该功能与喇叭和车灯结合使用,当目标用户不在车内时,呼叫提示可以使汽车的喇叭鸣叫、车灯闪烁,从而告知目标用户返回车辆,响应呼叫。

(8)紧急呼叫

通过该功能,允许处于危急状况的电台用户,向系统中的主管电台发送经过确认的紧急报警消息或紧急呼叫。紧急报警消息包含了发起方电台的ID等信息。发起紧急报警和紧急呼叫的方法有三种:仅发起紧急报警、发起紧急报警和紧急呼叫、发起紧急报警并继而发送语音信号。通过客户端软件(CPS),可以配置四种报警类型:遥毙、定期、静默、静默带语音。

C.数据传输功能

除了进行语音通信外,数字对讲系统还支持进行文本和短信息的数据传输,可以将各类电子文件等通过无线数字通信方式传输到终端设备,并且还可以进行中文短消息的发送和接收应用。


D.GPS定位功能

数字对讲系统支持对目标对讲机进行GPS卫星定位,确定其地理位置,在紧急情况下,提高抢险救灾时的快速反应能力及指挥信息传递的准确性。


关于MDR的错误认知:DMR数字电台不会被干扰!

初始接触数字对讲机的爱好者,最先或最多接受的一个认知就是“数字对讲抗干扰能力强”。抗干扰能力强,不意味着不会被干扰。从无线电波传输原理可知,数字对讲与模拟对讲都是通过在一个确定频点上产生振荡电磁波的方式实现信息通信。两者不同的是,模拟电台在确定频点上产生的振荡电磁波,其传播的是语音信息;数字电台在确定频点上产生的振荡电磁波,其传播的是将语音信息数字化后的数据。

当振荡电磁波受到微弱干扰时,对于模拟方式,接收的无线电波会出现一定的偏差,经解调后得到的语音中则会附带有不同程度的噪音声;对于数字方式,接收的无线电波虽会出现一定的偏差,但不会影响解调结果,也就是说,解调后得到的数据不会发生改变,因此,由该数据还原得到的语音中将不会附带任何噪音声,从而语音质量较高。

但是,当振荡电磁波受到较强的干扰时,对于模拟方式,经解调后得到的语音中会附带有较大的噪音声,语音质量较差,甚至勉强可以分辨清楚语音;对于数字方式,解调后得到的数据,即使只发生一个数字错误,都可能导致该数据无法还原得到正确语音,此时,数字电台则完全无法工作。

总结
由于对信息进行了数字化处理并基于DMR协议进行无线通信,未来数字电台的扩展功能将越来越多,并可满足越来越多的应用场合需求。在DMR数字市场中,领先品牌拓朋为酒店、物业、大型商超、重大活动等行业客户提供恰如所需的通信解决方案,有效的提升了管理效率及服务质量。例如,通过ID管理功能,屏蔽非法用户接入中继台网;

通过GPS定位功能,了解通联有台与自己的相对方位和距离;通过数据传输功能,实现拍照实时共享应用等等。通过广大用户提出的应用需求及业余无线电爱好者们的创新思维,也会促进厂商研发新功能。

本文节选自现代通信  作者BH4WUO


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