في عصر أصبح فيه الاتصال الواضح والاستخدام الفعال للطيف أمرًا بالغ الأهمية ، برز الراديو الرقمي المحمول (DMR) كتقنية رائدة للمستخدمين المحترفين والتجاريين. ولكن ما الذي يميزها بالضبط عن أجهزة الراديو التماثلية التقليدية ؟ يكمن الجواب في تصميمه الرقمي المتطور والأنيق. توفر هذه المقالة نظرة شاملة على المبادئ الأساسية لكيفية عمل راديو DMR ، وتحطيم مكوناته الأساسية وبروتوكولاته.
# من الموجات التماثلية إلى الحزم الرقمية
التحول الأساسي مع DMR هو تحويل صوتك من موجة صوتية تناظرية إلى دفق من البيانات الرقمية. عندما تتحدث إلى ميكروفون راديو DMR ، يقوم الجهاز على الفور برقمنة صوتك.
1. أخذ العينات والرقمنة: يتم أخذ عينات الإشارة التماثلية من صوتك آلاف المرات في الثانية. يتم تعيين قيمة ثنائية محددة لكل عينة (سلسلة من 1s و 0s). تخلق هذه العملية تمثيلًا رقميًا عالي الدقة لصوتك.
2. الترميز الصوتي مع أمبي: لا تزال هذه البيانات الرقمية الخام كبيرة جدًا للإرسال اللاسلكي الفعال. يستخدم DMR برنامج ترميز صوتي متخصص يسمى الإثارة المتقدمة متعددة الموجات (AMBE + 2™). يعمل برنامج الترميز هذا على ضغط البيانات الصوتية الرقمية في حزمة فعالة للغاية ، مما يزيل المعلومات الزائدة دون المساس بجودة الصوت بشكل كبير. هذا هو السبب في أن صوت DMR غالبًا ما يبدو واضحًا وواضحًا ، حتى في الأحجام المنخفضة ، لأنه أقل عرضة لضوضاء الخلفية.
هذا التحويل إلى البيانات الرقمية هو الأساس الذي يتيح جميع ميزات DMR المتقدمة.
# سحر TDMA: قناتان في واحدة
هذا هو محور تكنولوجيا DMR وابتكارها الأكثر أهمية. يستخدم DMR طريقة تسمى الوصول المتعدد بتقسيم الوقت بين الفتحتين (TDMA).
لفهم TDMA ، تخيل تردد راديو واحد كطريق سريع. إشارة FM تناظرية تشبه شاحنة واحدة عريضة تشغل الطريق السريع بأكمله. محادثة واحدة فقط يمكن السفر على هذا الطريق السريع في وقت واحد.
ومع ذلك ، يقسم DMR هذا الطريق السريع الفردي (التردد) إلى"ممرين"افتراضيين (فتحات زمنية). يفعل ذلك بسرعة ودقة لا تصدق.
* فتحة 1 نشطة لمدة 30 ميلي ثانية ، ترسل حزمة من البيانات الرقمية.
* النظام ثم يتحول إلى فتحة 2 لمدة 30 ميلي ثانية القادمة.
* تتكرر هذه الدورة 50 مرة في الثانية.
يحدث هذا التبديل بسرعة كبيرة بحيث يبدو للمستخدمين وكأنه تحدث محادثتان مستقلتان تمامًا في وقت واحد على نفس التردد. في كل مرة يمكن للفتحة حمل مكالمة صوتية منفصلة أو رسالة بيانات أو موقع بنظام تحديد المواقع.
النتيجة ؟ يضاعف نظام DMR بشكل فعال قدرة طيفه المتاح مقارنة بالنظام التناظري التقليدي. وهذا يعني أن الشركة تحتاج إلى عدد أقل من المكررات والتراخيص لدعم نفس العدد من المستخدمين ، مما يؤدي إلى توفير كبير في التكاليف والكفاءة التشغيلية.
# ثلاث طبقات من هيكل DMR
يتم تنظيم معيار DMR ، الذي حدده المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI) ، إلى ثلاثة مستويات تحدد قدراته وتطبيقاته.
الطبقة الأولى: تشغيل الوضع المباشر
هذا هو أبسط شكل من أشكال DMR ، يستخدم للمعدات منخفضة الطاقة وخالية من الترخيص في بعض المناطق (مثل الفرقة الأوروبية 446 ميغاهرتز). يتضمن المستوى I الاتصالات من الراديو إلى الراديو دون أي بنية تحتية مثل المكررات. إنها مناسبة للاستخدام الترفيهي البسيط أو التواصل في الموقع عبر مسافات قصيرة.
الطبقة الثانية: النظم التقليدية
المستوى الثاني هو التنفيذ الأكثر شيوعًا للمستخدمين المحترفين والتجاريين. وهي تستخدم ترددات الراديو التقليدية المرخصة (مثل VHF أو UHF) ويمكن أن تعمل في الوضع المباشر ومن خلال مكرر. تقنية TDMA ذات الفتحتين يتم الاستفادة منها بالكامل هنا. يستطيع مكرر الطبقة الثانية التعامل مع مجموعتين منفصلتين من المستخدمين في نفس الوقت ، مما يحسن السعة بشكل كبير. هذا المستوى مثالي لفرق الأمن ومنسقي الأحداث وأرضيات التصنيع وخدمات الضيافة.
الطبقة الثالثة: أنظمة السحب
يمثل المستوى الثالث الشكل الأكثر تقدمًا وتعقيدًا لـ DMR. في نظام مشترك ، تتم إدارة مجموعة من الترددات بواسطة وحدة تحكم مركزية. عندما يريد المستخدم إجراء مكالمة ، تقوم وحدة التحكم تلقائيًا بتعيين فتحة زمنية متاحة على تردد متاح من المجمع. وهذا يخلق شبكة واسعة ذات كفاءة عالية يمكنها دعم آلاف المستخدمين من خلال الوصول السلس إلى القنوات ، على غرار الشبكة الخلوية التجارية. يتم استخدام المستوى الثالث من قبل المرافق الكبيرة ومنظمات السلامة العامة وأنظمة النقل على مستوى المدينة.
# الميزات الرئيسية التي تم تمكينها بواسطة البروتوكول الرقمي
يسمح تدفق البيانات الرقمي الأساسي بميزات يصعب أو يستحيل تحقيقها باستخدام FM تناظرية نقية.
* المكالمات الفردية والجماعية: كل راديو DMR له معرف راديو فريد. يسمح هذا بالاتصال بشخص معين (مكالمة خاصة) بالإضافة إلى المكالمات الجماعية التقليدية (مجموعات المحادثات). يمكنك صفحة شخص واحد دون مقاطعة القناة بأكملها.
* تحسين الخصوصية: على الرغم من عدم وجود تشفير من الدرجة العسكرية ، فإن DMR يدعم الخصوصية الأساسية. بما أن الصوت رقمي ، يمكن تشجيعه باستخدام خوارزميات مختلفة. بدون راديو مبرمج بنفس المفتاح ، يبدو الإرسال ببساطة مثل الضوضاء الرقمية.
تطبيقات البيانات المتكاملة: يدعم البروتوكول الرقمي بشكل أساسي نقل البيانات. وهذا يتيح ميزات مثل الرسائل النصية بين أجهزة الراديو ، وتتبع الموقع ونظام تحديد المواقع ورسم الخرائط ، والقياس عن بعد لمعدات المراقبة.
* تحسين عمر البطارية: نظرًا لأن راديو المستوى الثاني يرسل فقط في الفتحة المخصصة له 30 ميلي ثانية ، فهو غير نشط لمدة 50 ٪ من الوقت أثناء المحادثة. يقلل ناقل الحركة هذا"النبضي"من استنزاف البطارية ، مما يؤدي إلى وقت تشغيل أطول بكثير مقارنة بالراديو التناظري.
# تدفق الاتصالات DMR نموذجي
دعنا نجمعها جميعًا في سيناريو عملي يتضمن محادثتين منفصلتين تجريان في مكرر واحد.
1. يضغط المستخدم A (في talkgروب 1) على زر الضغط والتحدث (PTT). يتم برمجة الراديو الخاص بهم لاستخدام فتحة الوقت 1 على تردد معين.
2. يقوم الراديو برقمنة وضغط صوت المستخدم ، ثم ينقله في رشقات نارية أثناء الفتحات الزمنية المخصصة له إلى المكرر.
3. يتلقى المكرر البيانات على الفتحة 1 ، ويعيد إرسالها على الفور بقوة أعلى. وفي الوقت نفسه ، يمكن للمستخدم B (في talkgروب 2) أيضًا الضغط على PTT. يتم برمجة الراديو لاستخدام فتحة الوقت 2.
4. يقوم المكرر بسهولة بتداخل البيانات من المستخدم أ (الفتحة 1) والمستخدم ب (الفتحة 2) ، ويبث إشارة واحدة تحتوي على كلا المحادثتين.
5. ستسمع جميع أجهزة الراديو التي تستمع إلى talkrop 1 في الفتحة 1 المستخدم ، وستسمع جميع أجهزة الراديو التي تستمع إلى talkglrop 2 على الفتحة 2 المستخدم B. كلا المجموعتين غير مدركين تمامًا لمحادثة بعضهم البعض.
DMR هو أكثر بكثير من مجرد"تناظرية رقمية". إنه بروتوكول قوي وذكي في مجال الطيف يعزز TDMA لمضاعفة السعة ، وصوت رقمي لتعزيز الوضوح ، وهيكل صديق للبيانات لتمكين ميزات الاتصال الحديثة. من خلال تحويل الصوت إلى حزم بيانات فعالة وتقطيع وقت الإرسال ، يقدم DMR حلاً قويًا وفعالًا من حيث التكلفة وقابل للتوسعة يلبي الاحتياجات الملحة للمستخدمين المحترفين اليوم. يكشف فهم هذه المبادئ الأساسية-من برنامج الترميز أمبي إلى أناقة TDMA ذي الفتحتين-لماذا أصبحت هذه التكنولوجيا معيارًا عالميًا للاتصالات الهامة الفعالة والموثوقة.
