明確な通信とスペクトルの効率的な使用が最優先される時代に、デジタルモバイルラジオ (DMR) は、プロおよび商用ユーザー向けの主要なテクノロジーとして浮上してきました。 しかし、それを従来のアナログラジオと正確に区別するものは何ですか? その答えは、その洗練されたエレガントなデジタルデザインにあります。 この記事では、DMRラジオがどのように機能するかについての基本原則を包括的に説明し、コアコンポーネントとプロトコルを分解します。
# アナログ波からデジタルパケットへ
DMRの最も基本的な変化は、アナログ音波からデジタルデータのストリームへの音声の変換です。 DMRラジオのマイクに向かって話すと、デバイスはすぐにあなたの声をデジタル化します。
1.サンプリングとデジタル化: あなたの声からのアナログ信号は、毎秒数千回サンプリングされます。 各サンプルには、特定のバイナリ値 (1と0のシリーズ) が割り当てられます。 このプロセスにより、音声の忠実度の高いデジタル表現が作成されます。
2.AMBEによる音声エンコーディング: この生のデジタルデータは、効率的な無線伝送のためにまだかなり大きいです。 DMRは、Advanced Multi-Band Excitation (AMBE + 2) と呼ばれる特殊な音声コーデックを使用します™)。 このコーデックは、デジタル音声データを非常に効率的なパケットに圧縮し、オーディオ品質を大幅に損なうことなく冗長な情報を取り除きます。 これが、DMRオーディオがバックグラウンドノイズの影響を受けにくいため、低音量でも鮮明でクリアに聞こえることが多い理由です。
このデジタルデータへの変換は、DMRの高度な機能のすべてを可能にする基盤です。
# TDMAの魔法: 1つに2つのチャンネル
これはDMR技術の中心であり、最も重要な効率の革新です。 DMRは、2スロット時間分割多重アクセス (TDMA) と呼ばれる方法を使用する。
TDMAを理解するには、単一の無線周波数を高速道路として想像してください。 アナログFM信号は、高速道路全体を占める単一の幅の広いトラックのようなものです。 一度にその高速道路を移動できる会話は1つだけです。
ただし、DMRは、この単一の「ハイウェイ」 (周波数) を2つの仮想「レーン」 (タイムスロット) に分割します。 それは信じられないほどのスピードと精度でこれを行います。
* スロット1は30ミリ秒間アクティブで、デジタルデータのパケットを送信します。
* 次いで、システムは、次の30ミリ秒の間、スロット2に切り替わる。
* このサイクルは毎秒50回繰り返されます。
この切り替えは非常に急速に行われるため、ユーザーにとっては、2つの完全に独立した会話が同じ周波数で同時に行われているように感じます。 各タイムスロットは、別々の音声通話、データメッセージ、またはGPS位置を運ぶことができる。
結果? DMRシステムは、従来のアナログシステムと比較して、利用可能なスペクトルの容量を効果的に2倍にする。 これは、同じ数のユーザーをサポートするために必要なリピーターとライセンスが少なくて済み、大幅なコスト削減と運用効率につながることを意味します。
# DMR構造の3つの層
European Telecommunications Standards Institute (ETSI) によって定義されているDMR標準は、その機能とアプリケーションを定義する3つの層に編成されています。
Tier I: 直接モード操作
これはDMRの最も単純な形式であり、一部の地域 (ヨーロッパの446 MHz帯域など) で低電力でライセンスフリーの機器に使用されます。 Tier Iには、リピーターなどのインフラストラクチャを使用しない無線から無線への通信が含まれます。 簡単なレクリエーションの使用や短距離でのオンサイト通信に適しています。
Tier II: 従来のシステム
Tier IIは、プロおよび商用ユーザーにとって最も一般的な実装です。 認可された従来の無線周波数 (VHFやUHFなど) を利用しており、直接モードとリピーターの両方で動作できます。 ここでは、2スロットTDMAテクノロジーが完全に活用されています。 Tier IIリピーターは、2つの別々のユーザーグループを同時に処理できるため、容量が劇的に向上します。 この層は、セキュリティチーム、イベントコーディネーター、製造フロア、ホスピタリティサービスに最適です。
Tier III: トランクされたシステム
TierIIIは、DMRの最も高度で複雑な形態を表しています。 トランクシステムでは、周波数のプールは中央コントローラによって管理される。 ユーザーが電話をかけたいとき、コントローラーはプールから利用可能な周波数で利用可能なタイムスロットを自動的に割り当てます。 これにより、商用のセルラーネットワークと同様に、シームレスなチャネルアクセスで数千人のユーザーをサポートできる非常に効率的な広域ネットワークが作成されます。 Tier IIIは、大規模な公益事業、公安機関、および市全体の交通システムで使用されています。
# デジタルプロトコルによって有効になる主な機能
基礎となるデジタルデータストリームは、純粋なアナログFMで実現するのが難しい、または不可能な機能を可能にします。
* 個人およびグループ通話: すべてのDMRラジオには固有のラジオIDがあります。 これにより、従来のグループコール (トークグループ) に加えて、特定の個人 (プライベートコール) を呼び出すことができます。 チャンネル全体を中断することなく、1人の人をページできます。
* 強化されたプライバシー: ミリタリーグレードの暗号化ではありませんが、DMRは基本的なプライバシーをサポートします。 オーディオはデジタルなので、さまざまなアルゴリズムを使用してスクランブルできます。 同じキーでプログラムされたラジオがなければ、伝送は単にデジタルノイズのように聞こえます。
* 統合データアプリケーション: デジタルプロトコルはデータ伝送をネイティブにサポートします。 これにより、無線間のテキストメッセージング、GPS位置追跡とマッピング、監視機器のリモートテレメトリなどの機能が可能になります。
* バッテリー寿命の改善: Tier IIラジオは、割り当てられた30ミリ秒のスロットでのみ送信するため、会話中の50% の時間はアクティブではありません。 この「パルス」伝送はバッテリーの消耗を減らし、アナログラジオと比較して大幅に長い動作時間につながります。
# 典型的なDMR通信フロー
1つのリピーターを通過する2つの別々の会話を含む実際的なシナリオで、すべてをまとめましょう。
1.ユーザA (トークグループ1内) は、プッシュ・トゥ・トーク (PTT) ボタンを押す。 彼らのラジオは、特定の周波数でタイムスロット1を使用するようにプログラムされています。
2.ラジオはユーザーAの音声をデジタル化して圧縮し、割り当てられたタイムスロット中にバーストでリピーターに送信します。
3.リピータは、スロット1上のデータを受信し、より高い電力で直ちに再送信する。 一方、ユーザーB (トークグループ2) は、PTTを押すこともできます。 彼らのラジオはタイムスロット2を使用するようにプログラムされています。
4.リピータは、ユーザA (スロット1) およびユーザB (スロット2) からのデータをシームレスにインターリーブし、両方の会話を含む単一の信号を放送する。
5.スロット1でトークグループ1を聴いているすべてのラジオはユーザAを聞き、スロット2でトークグループ2を聴いているすべてのラジオはユーザBを聞く。 2つのグループはお互いの会話に全く気づいていません。
DMRは単なる「デジタルアナログ」ではありません。 これは、TDMAを活用して2倍の容量、デジタルオーディオを活用して明快さを高め、データに優しい構造を活用して最新の通信機能を可能にする、堅牢でスペクトルに精通したプロトコルです。 音声を効率的なデータパケットに変換し、送信時間をスライスすることにより、DMRは、今日のプロのユーザーの要求の厳しいニーズを満たす、強力で費用効果が高く、スケーラブルなソリューションを提供します。 AMBEコーデックから2スロットTDMAのエレガンスまで、これらのコア原則を理解することで、このテクノロジーが効率的で信頼性の高いクリティカル通信のグローバルスタンダードになった理由が明らかになりました。
