Popis a princip DMR standardu

Zde se pokusíme méně technicistní, spíše populárně naučnou formou, rozvrhnout možnosti a principy DMR zejména po stránce funkcionalit.

O DMR již bylo napsáno dost, stručný popis technologie DMR na Wikipedii. Nadále se ve všech popisech zabýváme úrovní DMR Tiers II.

Proč DMR?

Jaké nabízí DMR výhody oproti analogovým sítím nebo jiným digitálním formátům:

• TDMA – stávajícímu 12,5 kHz kanálu zvyšuje kapacitu multiplexováním na časové úseky, princip který se dostatečně, více než 20 let, osvědčil v mobilních sítích standardu GSM, v jednom tomto rádiovém kanálu mohou tedy probíhat současně dva neovlivňující se hovory, nebo datové přenosy – ve výsledku to je, jako bychom postavili na jedné lokalitě dva konvenční převaděče
• Nižší spotřeba – až o 40% lepší výdrž baterií, právě díky TDMA
• Digitální kvalita hovoru – žádný šum a praskot při přenosu
• Spolehlivost spojení – robustní digitální kodek a opravné mechanizmy zásadně vylepšující např. mobilní provoz
• Uživatelský komfort – odolné radiostanice, často vodotěsné, jednoduché a rychlé ovládání, již i s menu v češtině a možností programování přímo z klávesnice
• Komunikační pohodlí – DMR je systém primárně určený pro profesionální provoz, a z této podstaty již od základu poskytuje soukromí mnoha komunikačním skupinám. V radioamatérském provozu není na tuto vlastnost kladen žádný podstatný nárok, ale dává nám to možnost být na příjmu pro skupinu „mých přátel“ a nemuset poslouchat provoz z veřejné komunikační skupiny.

• Standard – skutečná globálně standardizovaná radiotechnologie pro sítě menšího a středního rozsahu, plně popsána DMR asociací a normalizována ETSI, stejně tak je rozvíjena a podporována řadou významných výrobců

 

DMR funkcionality

Timeslot

Jak bylo uvedeno, DMR používá k multiplexování jednoho fyzického rádiového kanálu princip TDMA. Každý kanál je tedy rozdělen na 2 časové úseky – timesloty. K přístupu do tohoto multiplexu je možno použít manuálního určení Timeslotu, nebo funkci Pseudotrunk, který je popsána níže. V naší síti je na všech převaděčích nastaven prostup do všech ostatních převaděčů na Timeslotu 1, druhý je vždy lokální. Routování je možné nastavovat i pomocí skupin, ale zatím je použit tento jednodušší přístup.

Color code

Barevný kód je číslo, které na fyzické vrstvě odděluje jednotlivé převaděče, zejména pokud se provozují na stejném kmitočtu. Jde o stejný princip, používaný v GSM sítích, kde se pomocí těchto kódů odlišují základnové stanice na stejném kanále ve vlastní sítí (BCC) a cizí síti (NCC). 

Zatím je v naší síti použit jednotný kód 1, ale je předpoklad, že po postupném rozšiřování sítě převaděčů a z důvodu úspory kmitočtů bude zaveden i jiný kód.

Group call

Jde o skupinové volání, nejčastější způsob přenosu hlasové relace, nejvíce se blíží běžnému spojení v analogovém režimu. Ta je přenášena v rámci skupiny, která má své dané číslo.

Výchozí skupinou v naší DMR síti pro skupinové volání je 1.

Na převaděčích mohou být ale povoleny i jiné čísla skupin, nejčastěji lokálního významu. Výhodou ovšem je, že i tyto můžou putovat po síti. Tedy např. v rámci Prahy a okolí může být aktivní skupina např. 10, ve které se sdružují místní stanice. Pokud jsem ovšem na Moravě a zajímá mě dění v Praze, mohu se na tuto skupinu napojit také. Pokud ne, relace z ní nemusím poslouchat.

Private call

Jde o přímé spojení mezi dvěma radiostanicemi. Nejde o nijak zabezpečený, natož šifrovaný hovor, odlišuje se od Group call však zásadně tím, že zcela obchází číslo skupiny, která se v tomto případě vůbec neuplatňuje. Spojení je tedy navázáno přímo jako ID -> ID a dokud je udržováno, ostatní účastníci jej vůbec neslyší, neboť jejich radiostanice jej vyhodnotí tak, že není určeno pro ně. Z toho důvodu je vhodné při použití síťového provozu jen pro krátké relace a jednoduchou domluvu, neboť obsazuje síť způsobem, který může blokovat ostatní.

DMO – Direct Mode Operation

Klasický simplexní provoz na jednom kmitočtu, jinak nazývaný direktní. Lze využít spojení na přednastaveném dedikovaném timeslotu, nebo pomocí funkce Pseudotrunk automatickou volbu timeslotu v závislosti na aktuálním provozu na simplexním kanále. I v tomto případě se tedy do jednoho 12,5 kHz kanálu vejdou 2 současné a nezávislé hovory. Malou provozní zvláštností je funkce Talk Around, která se využívá při výpadku převaděče a umožní radiostanicím komunikovat navzájem v simplexním režimu na výstupním kmitočtu převaděče.

RMO – Repeater Mode Operation

Převaděčový provoz je mírně odlišný od analogového. Technicky jde stále o semiduplexní režim, ale převaděč vždy vysílá na obou timeslotech, i když je do něj směrováno spojení pouze na jednom. Zásadní rozdíl je ale při vstupu relace do něj. Radiostanice zašle žádost o spojení, tato je na převaděči vyhodnocena (povolení prostupu ID uživatele, případně ID skupiny při group call, vyhodnocení prioritizace volání při síťovém provozu, apod.), počká na odpověď převaděče a teprve poté je zahájena skutečná relace. Toto vše se děje ve zlomku sekundy a uživatel je o úspěšném prostupu informován typicky pípnutím radiostanice. Má tak vždy jistotu že se do převaděče skutečně dostal. V opačném případě je akustické návěští jiné.

TMO – Trunked Mode Operation

Pojem známý z digitálních sítí TETRA se zatím příliš v DMR nepoužívá. Jak budou ovšem růst rádiové sítě DMR Tier III, koncipované hlavně pro náhradu za analogové trunkové sítě MPT1327 a Motorola Trunk, budeme se s ním jistě setkávat časteji. Nicméně i v hlavním standardu DMR Tier II, pokud budeme brát v potaz, že režim RMO je autonomní převaděčový provoz, se za režim TMO dá z praktického hlediska plnohodnotně považovat stávající RMO na převaděčích spojených přes IP-Multisite connect s využitím funkce Roaming. Jediným zásadním rozdílem oproti TETRA je větší samostatnost terminálů v DMR síti, které si přelaďování v síti řídí samy dle individuálního nastavení.

IP-Multisite connect

Jedná se o vzájemné propojení jednotlivých převaděčů do synchronní sítě. Síť je poté možno využívat jako jeden velký převaděč s jednotným pokrytím, zvláště při využití funkce Roaming. Síť je možno postavit jako základní až se 32 převaděči a řídícím převaděčem Master, nebo postavit druhou síťovou vrstvu, s řídícím převaděčem Supermaster. Pro vzájemné propojení je využita běžná TCP/IP konektivita. Mohlo by se zdát, že Master je řídícím mozkem sítě, ale není tomu tak. V postatě jeho zásadní rolí je pouze zprostředkování multisite connectu pro podřízené Slave převaděče, které však po prvotním sesynchronizování prostřednictvím Masteru umí komunikovat mezi sebou nezávisle, i v případě výpadku Masteru. To dodáva síťovému propojení robustnost a spolehlivost.

Roaming

Jedna z atraktivních funkcionalit, usnadňující provoz, bohužel s trochu zavádějícím názvem, neboť tento výraz je znám i neodborné veřejnosti v kontextu mobilních sítí, kde znamená trochu něco jiného. Vhodnějším názvem by byl Handover. Nicméně Roaming v DMR znamená automatické přelaďování mezi převaděči. Ten je řízen plně radiostanicí (terminálem), nikoliv převaděčem, nebo sítí. V praxi jde o to, že si radiostanice, na které je roaming aktivován, plynule v režimu příjmu vyhledává převaděče, porovnává jejich signál a přelaďuje se mezi nimi jak pro RX, tak pro TX, aby byla vždy naladěna na převaděč s lepším signálem a byla zajištěna co možná nejlepší kvalita spojení.

Díky rozvoji pokrytí sítě funkci roamingu neustále testujeme a to  s velmi uspokojivými výsledky.

Alert call

Jednoduše česky prozvonění. Jde o datové spojení mezi dvěma radiostanicemi na úrovni Private call a vyslání výzvy, na které protistanice může reagovat akusticky, opticky, vibracemi, apod. Zároveň vyšle zpět datovou odpověď uživateli, který ji prozvonil, jako potvrzení této akce.

Radio check

Česky kontrola dostupnosti. Stejný princip jako Alert call, jen bez viditelné akce na straně protistanice. Velmi využívaná a doporučovaná funkce, která zklidňuje provoz na síti. Před voláním konkrétního uživatele si takto mohu jednoduše zjistit, zda je na příjmu, aniž bych voláním obtěžoval nejen jeho, ale i ostatní.

Radiomonitoring a dálkové ovládání

Funkce patřící pouze do profesionálního světa, které v radioamatérském provozu nemají příliš místo, přesto je potřeba je zmínit. Pomocí Radiomonitoringu je možno na dálku příslušnou radiostanici skrytě odposlouchávat a pomocí funkcí Enable a Disable radio ji i aktivovat nebo deaktivovat. Logicky jsou již tyto funkce v každé radiostanici v naší síti vypnuty, neboť jde o zásah do soukromí.

SMS

Běžné a dostatečně známé posílání krátkých textových zpráv mezi uživateli. Principielně jde opět o datové spojení na úrovni Private call. Neprochází tedy přes žádné SMSC, které by je odbavovalo, takže když příjemce není dostupný, zpráva není doručena. Pracujeme ovšem již na řešení, které má přenos SMS učinit z tohoto důvodu efektivnějším.

Délka SMS zprávy je standardně do 250 znaků.

GPS

Velká část radiostanic je vybavena GPS přijímačem z toho důvodu, že cenově jde o nepatrný rozdíl. Údaje o poloze z konkrétní radiostanice je nutno směrovat na koncový terminál, příjemcem tedy nemůže být např. převaděč. Data mohou být následně zpracována pomocí software, typicky dispečerské aplikace, připojené k tomuto koncovému terminálu. Přenos GPS dat máme vyzkoušen s uspokojivými výsledky, na své širší využití zatím čeká, ale lze předpokládat jeho větší rozvoj v blízkém budoucnu. Nicméně již nyní lze využívat GPS dat v malé míře na uživatelské bázi. Např. mezi dvěma radiostanicemi Hytera lze nechat poslat údaje o poloze terminálu přes SMS, nebo od firmware řady 6.0 využít funkce Dotaz na polohu, která si naopak od protějšího terminálu GPS údaje vyžádá a zobrazí na displeji.

Pseudotrunk

V režimu Pseudotrunk si vybírá radiostanice zcela automaticky timeslot podle obsazenosti převaděče (avšak je možno tento provozní mód využít i v simplexním provozu). V naší síti pseudotrunk nedoporučujeme, neboť by mohlo dojít k tomu, že jedna relace by byla směrována do sítě a další by byla jen lokální.

Simulcast

Simulcast je rádiová síť, u které mohou být některé, nebo i všechny převaděče na stejném kmitočtu. U nepravého simulcastu se jednotlivé převaděče rozliší color kódem a je nutno využít funkce Roaming, u pravého i toto odpadá, ale je nutno u všech převaděčů přesně synchronizovat fázi pomocí časového údaje, většinou získávaného z připojeného GPS přijímače.

Encrypt

Šifrování přenosu jsme si nechali úmyslně na konec. Platí, že na každý typ přenosu (hlasový i datový) může být aplikováno šifrování. Základní šifrování může mít délku klíče až 40 bitů a jednotliví výrobci mohou aplikovat své vlastní šifrovací schéma. Rozšířené šifrování může mít délku klíče až 256 bitů a zde již může být kromě proprietálního schématu nasazeno i DMRA jednotné šifrování, které sjednocuje šifrovací schéma napříč výrobci v DMR asociaci a provoz zabalený do šifrování dle DMRA je již plně kompatibilní mezi radiostanicemi různých výrobců.

V radioamatérském provozu šifrování nepodporujeme, není k němu důvod. Pokud je potřeba krátkého spojení, u kterého chceme, aby neobtěžovalo ostatní účastníky sítě, je možno použít nešifrovaný Private call.