数字对讲机ETSI TS 102 361协议-DMR联盟
DMR 是Digital Mobile Radio 的缩写,2016年9月底拓朋科技正式加入DMR联盟(Digital Mobile Radio Association)成为核心成员。DMR联盟是一个全球性组织,旨在推动DMR成为商业领域最广泛的数字无线电标准。DMR数字集群通信标准是ETSI(欧洲通信标准协会)为了满足全球专业及商业用户对移动通信的需要而设计、制订的开放性标准。
数字移动无线电标准(DMR)是欧洲电信标准协会(ETSI)为专业移动无线电(PMR)用户专门制定的数字无线电标准,此标准的设计是在现有的全球已授权地面移动频率波段所使用的12.5KHz频道间隔中运行,并满足未来对6.25kHz通道均衡的监管要求。主要目的是指定复杂程度低、可负担得起的数字系统。DMR提供语音、数据和其他辅助服务。由于DMR协议有不同于其他两协议的特点,其发展具有较好的前景,虽然我国的数字对讲机研制才刚刚起步,但一些企业如Hytera、Talkpod已开始销售这些自主设计的产品,因此大概地了解一下DMR协议的主要内容很有必要。
DMR数字对讲机协议
DMR技术规范由欧洲电信标准化协会无线及电磁兼容技术委员会发布。
DMR技术要求一共分为四部分:
第一部分:DMR空中接口协议
第二部分:DMR话音、普通服务和设备
第三部分:DMR数据协议
第四部分:DMR集群协议
范围
包含工作在现有获得许可的陆地移动服务频带的DMR系统的技术要求。该频带由CEPT/ERC/T/R25-08规定。
以下描述可升级DMR系统的空中接口,该系统包括三级可能的产品:
第一级产品:使用完整的天线,工作在直通模式(不使用基础设施通信)的DMR设备,有普通授权而没有个体授权。
第二级产品:工作在直通模式或使用基站来转发的DMR系统。
第三级产品:使用控制器来自动控制通信的DMR集群系统。
★ 第二级和第三级产品包括同播或非同播系统
★ 这三级可能的产品只能独立工作而不能共同使用。
作为国内少数加入DMR联盟的公司,拓朋科技是全球少数同时拥有自主研发能力、自主知识产权、自主制造能力的DMR终端的品牌商和制造商。因此通过相关审核成为一类成员,拓朋科技将积极参加DMR联盟成员会议并参与市场、技术工作组的投票,并邀请DMR终端厂家进行IOP互操作性测试(Interoperability Test)
本文详细说明空中接口,也说明了共享物理信道的频谱使用协议。
DMR协议预期用于陆地移动频带,物理信道偏移,以及其他频谱参数无须任何改变。
定义
使用如下的定义
1:1模式:1个业务信道模式
● 1:1模式支持一路移动台与固定终端的双工通话或使用双频率基站时带有可选的上行反向信道的一路单工通话。
2:1模式:2个业务信道模式
● 2:1模式支持两路独立的通话,可以是移动台与固定终端的双工通话或者使用双频率基站的单工通话。
逆向信道:直通模式时从目标到源的逻辑信道
基站:用来获得DMR服务的固定终端设备
搬运服务:接入点之间提供信息传输能力的无线电通信服务
突发:物理信道里基本数量的比特
● 存在不同比特数的三种不同突发。业务突发包含264比特,公共广播信道突发包含24比特,反向信道突发包含96比特。
● 在突发开始和结束之间可以包含保护时间,用来作为功率(ramppupandrampdown)。
● 突发的详细定义在后续的文章会体现出来。
呼叫:移动台之间完整的相关业务序列
● 业务可能是一或多个包含特定呼叫相关信息的突发
控制面:DMR协议栈中专用于控制和数据服务的部分
常规通信:非集群通信
● 这是一种任何无线单元(移动台)不使用集群协议可以与一个或多个其他无线单元(移动台)通信的通信技术,可以是直通模式或者使用任何附加设备(如基站)。
数字移动无线电:用来获得DMR服务的包含所有移动和/或者固定终端设备的物理集合。
直通模式:移动台之间在网络控制之外可以通信的工作模式
● 这是一种任何无线单元(移动台)不需要任何附加设备(如基站)可以与一个或多个其他无线单元(移动台)通信的通信技术。
双工:信息可以在两个方向传输,并且两个方向是独立的工作模式
● 双工也称为全双工
前向信道:直通模式时从源到目标的逻辑信道
帧:两个标记为1和2的连续的时隙
● 每帧长度为60ms。
Golay码:一种称为golay的纠错编码
Hamming码:一种称为Hamming的纠错编码
上行:移动台到基站的传输
逻辑信道:逻辑端点之间确切的数据通路
● 逻辑信道标记为1和2。逻辑信道可以由子信道组成,如SYNC,内嵌信令等。
移动台:用来获得DMR服务的包含所有移动设备的物理集合。
下行:从基站到移动台传输
负载:信息区段的比特
物理信道:突发信息比特调制的射频载波
● 射频载波可以是单频率或者是一对频率。DMR子系统的物理信道要求能够支持逻辑信道。
礼貌协议(politeprotocol):发送前先侦听的协议
● 实现发送前先侦听功能的媒体接入协议,为了保证在发送前信道是空闲的。
加密(privacy):加密变换
● 使用发送方和接收方共享的密钥对发送信息的任何变换。
协议数据单元:包含协议控制信息(信令)和对等协议层实体之间可能交换的用户数据的信息单元
射频信道:射频载波
这是射频频谱的特定部分。在DMR中,射频载波间隔为12.5kHz。物理信道可能是单频率或一对隔开的频率。
接收信号强度指示:接收机天线处接收到的信号的均方根值
RS码:一种称为Reed-Solomon的纠错编码
转信模式:移动台之间通过基站通信的工作模式
● 任何无线单元(移动台)需要基站作为媒介来与一个或多个其他无线单元(移动台)通信的通信技术。
反向信道:从目标到源的信令突发
信令:通信网络中,关注于建立和控制连接以及管理的特殊信息交换
单工:信息能在两个方向传输,但是不能同时在两个方向传输的工作模式
超帧:在逻辑信道上标记为“A”到“F”的6个连续的业务突发。
● 超帧长度为360ms,只能用来传输话音业务。
时隙:物理信道的基本时间单元
● 时隙长度为30ms,标记为1和2
传输:传递包含信息或信令的突发的一段时间
● 传输可能是连续的,也就是多个突发传输没有rampup,rampdown,也可能是不连续的,也就是单个突发传输有rampup,rampdown时间。
Trellis码:一种称为Trellis的用于调制的纠错编码
集群:网络控制的通信
● 所有的移动台在网络的控制之下,任何无线单元(移动台)使用集群协议可以与一个或多个其他无线单元(移动台)通信的通信技术。
用户面:专用于用户语音服务的DMR协议栈的部分
Vocodersocket:216比特的语音数据包
DMR数字对讲机ETSI TS 102 361协议空中接口物理层。
概述
数字移动无线电系统(DMR),该系统采用双时隙时分多址技术(TDMA),射频载波带宽为12.5kHz(注解1)。
注解1:第一级产品的数字移动无线电系统采用上述技术的连续传输变体。
数字移动无线电系统空中接口的物理层和数据链路层。符合规范的无线设备(固定的,移动的或者便携式的)在空中接口部分能够与其他厂商的设备共同使用。对语音传输,数据传输,控制信令的时隙格式,信息段定义和时序都作了说明。在基本的时隙格式和比特定义说明之后给出了TDMA时序的概述。接下来是载荷和控制信息的定义。最后,详细说明了调制和时序约束。
协议结构
数字移动无线电标准为以下的三层模型定义了协议,如图:
协议中的最底层是物理层,也就是第一层。数据链路层,也就是第二层,处理的是多用户共享物理层的问题。在数据链路层,协议栈被垂直地分为两个部分:用户面传输没有寻址能力的信息(比如话音),控制面传输信令信息,包括控制信息和数据,都具有寻址能力。
● 记住控制面和用户面信息的不同要求是合适的。控制面信息只需要离散的物理链路来传输,尽管它需要连续的虚拟链路来支持这种服务。这种服务可以称为信令或包模式服务。应答可以要也可以不要。然而,用户面信息需要规则的物理链路从而支持固定延时服务。这种服务可以称为电路模式服务。
● 图中的数据链路层在空中接口协议部分能够被进一步细分来区分媒体接入控制和逻辑链路控制功能。鉴于这两种任务独特的性质,在无线电空中接口协议中经常这样区分他们。本文中并没有作这样的区分。这样的区分有独特的实现方式。如果第二层中的用户平面只提供媒体接入控制服务,则实现方式更独特。
呼叫控制层,也就是第三层,承载在控制面上,负责呼叫控制(寻址,设备等),提供数字移动无线电系统支持的服务,支持短数据和包数据服务。第二层的用户平面支持语音服务。
空中接口物理层(第一层)
空中接口第一层应该是物理层。应该能处理物理突发,接收或者发送的比特组合。
空口第一层应该包括以下功能:
★ 调制与解调
★ 发射机和接收机切换
★ 射频特征
★ 比特和符号定义
★ 频率与符号同步
★ 突发的构建。(burstbuilding)
空中接口数据链路层(第二层)
空中接口第二层应该处理逻辑连接和向上层隐藏物理媒介。
数据链路层主要功能如下:
信道编码(前向纠错编码,循环冗余校验);
交织,去交织和比特排序
应答和重发机制
媒体接入控制和信道管理
帧,超帧构建和同步
突发和参数定义
链路寻址(源和/或者目标)
语音应用(语音数据)和物理层的接口
数据传输服务
与通话控制层交换信令和/或者用户数据
空中接口呼叫控制层(CCL,第三层)
空中接口第三层只适用于控制平面,应该是DMR在第二层功能之上提供的服务和设备的入口。呼叫控制层在TS102361-2有描述,应该嵌入有固有的服务。
通话控制层提供如下功能:
基站激活/deactivation;
呼叫建立,维持与终结;
单呼或组呼发送与接收;
目标寻址(DMR用户或网关);
支持固有的服务(紧急信令,pre-emption,lateentry)
数据呼叫控制;
通知信令;(announcementsignalling)
Talkpod D5系列正是以此高标准而设计的商用DMR数字对讲机。具有高效利用频谱资源,大区制组网方式,兼容模拟常规的优点,其业务功能丰富,可扩展,向后兼容,同时系统和终端成本较低,网络建设速度较快,总体运维成本较低,适用于公用事业、酒店、学校、餐厅、医院、物业等行业。