전문 모바일 라디오

Professional mobile radio
모토로라 HT1000 핸드헬드 양방향 라디오

전문 모바일 라디오(영국에서는 PMR(Private Mobile Radio)라고도 하며 북미에서는 LMR(Land Mobile Radio)라고도 한다)는 휴대용, 모바일, 기지국 및 디스패치 콘솔 라디오를 사용하는 개인 간 2방향 무선 음성 통신 시스템이다. PMR 무선 시스템은 특정 기관이 전용으로 사용하도록 설계된 MPT-1327, TETRA, APCO 25, DMR과 같은 표준 또는 일반 상업용 NXDN과 같은 표준에 기초한다. 이 시스템은 경찰, 소방, 구급차, 응급 서비스, 그리고 택시와 배달 서비스 같은 상업 회사에서 사용된다. 대부분의 시스템은 여러 개의 무전기가 하나의 공통 라디오 채널을 공유하는 반이중으로, 한 번에 한 개만 전송할 수 있다. 트랜스시버는 보통 수신 모드인데, 사용자가 통화하고 싶을 때 마이크의 푸시투토크 버튼을 누르면 송신기가 켜지고 수신기가 꺼진다. 이들은 VHF와 UHF 대역의 채널을 사용하며 지형에 따라 보통 3~20마일(4.8~32km)의 제한된 범위를 제공한다. 출력전력은 일반적으로 4와트로 제한된다. 높은 건물, 언덕 또는 산봉우리 등에 설치된 리피터(repeater)를 사용하여 시스템의 범위를 넓힌다.

소개

사설 또는 전문 모바일 라디오(PMR)가 처음 시스템을 시작할 때 이 시스템은 단일 기지국과 통신할 수 있는 다수의 모바일이 있는 단일 기지국으로 구성되었다. 이러한 시스템은 오늘날에도 택시 회사들과 많은 다른 회사들과 함께 널리 사용되고 있다. 이제 DTMF와 CTCSS와 같은 시설들은 추가적인 통화 선택을 제공한다.

안테나는 높은 탑에 장착될 수 있기 때문에 커버리지가 최대 50km까지 확장될 수 있다. 이것은 특히 GSM 휴대폰에 신호가 없을 때 유용하다.

라이센스는 특정 채널 또는 채널의 작동을 위해 할당된다. 사용자는 이 채널을 이용하여 그들의 비행대에 있는 이동국과 접촉할 수 있다. 기지국은 사용자가 직접 운영하거나 개별 이용자에게 채널을 고용할 운영회사가 운영할 수 있다. 이러한 방식으로 여러 채널이 있는 단일 기지국은 여러 다른 사용자들을 위해 한 운영자에 의해 운영될 수 있으며, 이는 기지국 장비를 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 기지국 부지도 최적의 무선 커버리지를 제공하는 위치에 위치할 수 있으며, 사용자 제어실과 송신기 부지를 연결하는 전용 회선을 제공할 수 있다. 송신에 대한 추가 비용이 없기 때문에 개별 통화는 요금이 부과되지 않고 대신 시스템의 전반적인 사용을 위한 렌탈이 있다. 자체 라이선스를 가진 사용자는 당연히 해당 장비의 구매와 유지보수에 대한 비용과 라이선스를 지불해야 한다.

변조

일반적으로 좁은 대역 주파수 변조는 공항 서비스에서 진폭 변조를 사용하지만 선택된 형태의 변조를 의미한다. 일반적으로 FM에는 2.5kHz의 편차가 사용되며, 이는 12.5kHz의 채널 간격을 구현할 수 있다. PMR에 대한 수요가 높은 만큼 이용 가능한 채널을 효과적으로 활용할 필요가 있다. 이것은 다른 영역의 주파수를 재사용함으로써 달성된다. 기지국은 간섭이 발생하지 않도록 충분히 멀리 떨어져 있어야 하며, CTCSS, DTMF와 같은 선택적 호출 기법을 사용하여 가능한 한 많은 모바일이 주어진 채널을 사용할 수 있도록 보장해야 한다.

선택적 호출

주요 기사: 선택적 호출

가장 간단한 시스템은 주파수 채널의 모든 라디오가 모든 통화를 들을 수 있는 상태로 작동한다. 일부 애플리케이션에서는 이것이 바람직하지 않을 수 있으며 채널의 두 라디오가 다른 라디오가 수신하지 않는 사적인 대화를 할 수 있거나 특정 라디오가 거의 일반 전화와 같이 즉시 연락하여 "링"할 수 있는 선택적 통화 시스템이 필요할 수 있다. 널리 사용되는 두 가지 시스템은 듀얼 톤 다중 주파수(Dual Tone Multiple Frequency)와 연속 톤 코드 스켈치 시스템(CTCSS)이다.

DTMF

주요기사: DTMF

DTMF 선택적 신호 PMRS 시스템은 각 음성 메시지의 시작 부분에서 전송되는 이산 청각 톤의 코드 시퀀스를 사용하여 특정 스테이션 또는 스테이션 그룹으로 전송한다. DTMF(이중 톤 다중요) 코드가 사용되는데, 전세계 공중전화 네트워크에서 터치 톤 다이얼링에도 보편적으로 사용된다. DTMF에서 사용되는 8개의 오디오 주파수는 "낮은 톤"이라고 불리는 697, 770, 852, 941Hz이며 "높은 톤"인 1,209, 1,336, 1,477, 1,633Hz이다. 한 쌍의 높은 음과 낮은 음이 함께 전송되는 것은 십진수를 나타낸다. 각 스테이션에는 여러 개의 번호로 구성된 고유한 DTMF 호출부호가 할당된다. 각 라디오의 스켈치 회로는 신호음을 해독하고, 송신기가 해당 라디오로 전달될 경우 수신기 오디오를 켜게 된다. 또한 "방송" 송신을 위한 코드가 있어, 송신을 채널의 모든 라디오에 의해 수신되게 한다.

이 시스템의 단점은 DTMF 코드가 메시지 시작 시에 한 번만 전송되기 때문에, 일시적인 소음이나 나쁜 신호 조건 때문에 수신기가 코드를 집지 않으면 수신기가 켜지지 않고 메시지 전체를 놓치게 된다는 것이다. 이동국이 이동하면서 단기간 신호를 잃는 경우가 많기 때문에 이는 상당한 단점이 될 수 있다.

CTCSS

주요기사: CTCSS

또 다른 널리 사용되는 시스템은 아청음 또는 PL 톤(모토로라 상표)이라고도 하는 연속 톤-코딩 스켈치 시스템(CTCSS)이다. 이것은 67에서 257 Hz 범위의 단일 오디오 톤을 사용하여 각 메시지를 특정 라디오로 전달한다. 각각의 라디오에는 다른 톤 주파수가 할당된다. 코드 톤은 음성 변조와 함께 오디오 전송을 통해 연속적으로 전송된다. 음색은 수신기의 오디오 패스밴드(약 300–3,000Hz) 아래에 있으므로 수신기의 오디오 앰프에서 걸러져 들리지 않는다.

필요한 스테이션의 정확한 톤이 전송될 때만 해당 수신기의 스켈링이 열리고 전송된 오디오가 들린다. 이 시스템의 장점은 위의 DTMF 시스템에서와 같이 초기에만 있는 것이 아니라 전체 전송 중에 코드 톤이 전송되기 때문에 소음이나 신호 중퇴에도 불구하고 시스템이 작동한다는 것이다. 시스템은 일반적으로 67Hz와 254.1Hz 사이의 최대 37개의 다른 톤을 제공할 수 있으며, 최대 37개의 개별 주소 지정 가능한 라디오 또는 라디오 그룹을 허용한다.

테트라

주요 기사: 지상파 트렁크 라디오

TETRA는 디지털 개인 모바일 라디오(PMR)와 공공 접속 모바일 라디오(PAMR)의 현대 표준이다.

1990년에 TETRA 표준 개발에 착수하여 유럽 위원회와 ETSI 회원국의 지원에 의존해 왔다. GSM 셀룰러 무선 표준의 개발에서 얻은 경험뿐만 아니라 트렁크 무선 시스템의 개발 및 사용에서 얻은 경험도 TETRA 표준의 유행에 이용되었다. 이 외에도, 그 과정은 제조업체, 사용자, 운영자 및 업계 전문가의 협력으로 얻어졌다. 이러한 전문지식을 결합하여 제조자가 성공적으로 상호운용할 수 있도록 설계할 수 있도록 1995년에 첫 번째 표준이 준비되었다.

TETRA는 음성 및 데이터 모드 모두에서 요구 시 사용자에게 채널을 할당한다. 또한 국가 및 다국적 네트워크를 이용할 수 있고 국가 및 국제 로밍을 지원할 수 있다. 유럽의 민간 시스템의 경우 주파수 대역 410–430 MHz, 870–876 MHz/915–921 MHz, 450–470 MHz, 385–390 MHz/395–399.9 MHz가 TETRA에 할당되었다. 그 후 유럽의 비상 서비스에는 주파수 대역 380–383 MHz와 390–393 MHz가 할당되었다. 이 외에도 383–385 MHz와 393–395 MHz 사이의 대역의 전체 또는 적절한 부분을 활용할 수 있다.

어떤 형태의 암호화와 함께 저속 패킷 데이터와 회로 데이터 모드를 이용할 수 있다. 이 시스템은 통신사 간 25kHz의 간격을 가진 하나의 무선 통신사에 4개의 사용자 채널이 있는 시분할 다중 접속(TDMA) 기술을 이용하여 이용 가능한 주파수 할당을 이용한다.

TETRA 네트워크를 기반으로 한 최초의 견고한 초고속 스마트폰은 2011년[1][2] 5월 26일에 출시되었다.

MPT1327을 사용한 PMR 트렁킹

표준 MPT 1327(MPT1327)에 따라 정의된 전용 이동 무선(PMR) 개념의 트렁크 버전이 널리 사용되고 있으며, 사용 중인 단순한 단일 방송국 시스템에 비해 상당한 이점을 제공한다. MPT1327은 방송국이 추가적인 시설을 갖출 뿐만 아니라 더 넓은 지역에 걸쳐 통신할 수 있게 해준다. 트렁크 네트워크 설치 비용이 매우 높은 것을 감안하여, 그것들은 대개 다수의 이용자에게 서비스를 제공하는 대형 임대 회사나 컨소시엄에 의해 운영된다. 이러한 네트워크에서 다루는 더 넓은 영역과 더 큰 복잡성을 고려하여, 장비를 표준화하여 공급업체가 더 많은 양을 생산하여 허용 가능한 수준으로 비용을 절감할 수 있도록 해야 한다. 대부분의 중계 무선 시스템은 MPT1327 형식을 따른다.

트렁킹된 PMR을 구현하기 위해 스테이션 네트워크가 설정된다. 이러한 역들은 광섬유와 점대 점 무선도 사용되지만 일반적으로 지선을 이용하여 연결된다. 이렇게 해서 서로 다른 기지국들이 서로 의사소통을 할 수 있게 된다.

오디오 정보를 전달할 수 있고 또한 시스템이 필요로 하는 다양한 조직적 작업을 실행하기 위해서는 다양한 유형의 채널을 이용할 수 있어야 한다. 이들은 각 기지국 또는 트렁킹 시스템 컨트롤러(TSC)에 대해 각 방향에 하나씩 있는 제어 채널이다.

인접한 기지국이 서로 간섭하지 않도록 다수의 다른 제어 채널이 사용되며, 이동국은 다른 채널을 스캔하여 가장 강력한 제어 채널 신호를 찾는다. 이것 외에도 교통 채널이 있다. 이 규격은 최대 1,024개의 서로 다른 트래픽 채널이 사용될 수 있도록 지원한다. 이와 같이 기지국은 동시에 통신하고 있는 다수의 서로 다른 이동국을 지원할 수 있다. 그러나 채널이 몇 개만 있는 소규모 시스템의 경우 제어 채널은 전용 트래픽 채널이 아닌 채널로 작용할 수도 있다.

제어 채널은 초당 1,200비트의 신호를 고속 주파수 이동 키잉(FFSK) 서브캐리어 변조를 통해 사용한다. 2주파수 하프 듀플렉스 모바일 라디오 장치와 전이중 TSC가 사용하도록 설계됐다.

성공적인 운영을 위해서는 시스템이 모바일의 위치를 파악하여 통화를 그들에게 전달할 수 있어야 한다. TSC(Trunking System Controller)는 제어 채널의 모바일 "등록"을 통해 이 정보를 얻는다. MPT1327 표준은 모바일 로밍으로 인한 제어 채널의 부하를 제한하기 위한 몇 가지 등록 메커니즘을 설명한다. 등록은 명시적이거나 암묵적일 수 있다. 명시적 등록은 모바일이 등록 요청서를 발행할 것을 요구하는 통제 채널에 의해 시작되거나 새로운 등록 구역으로 이동하는 모바일에 의해 시작될 수 있다. 모바일이 통화 시도를 할 때 TSC가 등록 기록을 갱신하는 암묵적 등록도 가능하다. TSC의 기록이 모바일 위치와 일치하지 않을 가능성도 있다. 예를 들어, 모바일이 꺼진 다음 다른 사이트의 범위 내에서 이동하는 경우 이러한 현상이 발생할 수 있다.

발신 전화를 걸기 위해 모바일은 기지국에서 제어 채널 데이터 스트림에서 요청한 대로 기지국으로 요청을 전송한다. 모바일은 다른 모바일이든 관제실이든 통화의 목적지와 함께 자체 코드를 전송한다. 기지국과 네트워크의 중앙 제어 처리 영역 내의 제어 소프트웨어 및 회로는 네트워크를 설정하여 채널이 오디오(트래픽 채널)에 할당되도록 한다. 또한 통화를 필요한 목적지로 라우팅하기 위해 네트워크의 전환을 설정한다.

모바일 방송국이 통화를 수신할 수 있도록 수신 제어 채널 데이터 스트림을 통해 호출이 있음을 표시하도록 호출한다. 채널이 할당되고 통화에 대한 올바른 라우팅을 제공하도록 전환 설정된다.

모바일이 통화가 이루어지고 있는 기지국 범위 밖으로 이동할 경우, 한 기지국에서 다음 기지국으로 모바일을 "이체"하는 방법은 표준 내에서 기술되어 있지 않다. 이런 식으로 그 시스템은 휴대 전화의 형태가 아니다. 따라서 이동국은 통화가 이루어지고 있는 기지국의 서비스 지역 내에 있어야 한다.

제어 채널 규율은 슬롯형 알로하(Slotted Aloha)로, 모바일이 수신한 전방 또는 다운링크 채널은 모바일이 업링크 채널에서 요청을 전송할 수 있는 시간대를 제공한다. 일반적으로 모바일은 TSC가 초대한 경우에만 제어 채널에서 송신할 수 있다. 이 초대는 모바일 또는 그룹으로 명시적으로 주소가 지정되거나 임의로 접속할 수 있다. 임의 접속 시간대는 모바일 사용자가 통화를 개시하거나 모바일이 TSC에 등록할 때 사용된다. 부하가 많은 제어 채널에서, 두 개 이상의 이동 무선 장치가 동일한 무작위 액세스 타임롯에서 동시에 전송을 시도할 가능성이 있다. 이는 TSC로부터 예상된 회신이 특정 시간 제한 내에 수신되지 않을 때 모바일로 감지된다. 그런 다음 모바일은 다른 임의 액세스 슬롯에서 요청을 재시도할 수 있다. 네트워크에 대해 설정된 경우 모바일에서 시간 초과 및 재시도 횟수가 구성된다.

전방 제어 채널의 신호 전달은 64비트 코드 워드로 구성된 각 슬롯에 명목상 연속된다. 첫 번째 유형은 Control Channel System Codeword(CSCC)이다. 이것은 모바일 무선 장치에 대한 시스템을 식별하고 다음 주소 코드 워드에 대한 동기화를 제공한다. 언급했듯이 두 번째 유형의 단어는 주소 코드워드다. 그것은 어떤 메시지의 첫번째 암호어이고 그것은 메시지의 본질을 정의한다. 제어 채널로 데이터를 전송할 수 있다. 이 경우 CSCC와 주소 코드 워드는 모두 주소 코드 워드에 추가된 데이터로 대체된다. 이동 무선 장치 데이터 구조는 다소 단순하다. 그것은 기본적으로 주소 코드 워드 뒤에 오는 동기화 비트로 구성되어 있다.

기지국이 모바일로 보낼 수 있는 제어 채널 메시지에는 다음과 같은 여러 종류가 있다.

  • Aloha 메시지 — 기지국에서 시스템에 액세스하기 위해 초대 및 모바일 방송국에서 발송
  • 요청 - 무선 장치에서 호출 설정 요청으로 전송
  • "아호이" 메시지 — 기지국에서 특정 무선 유닛의 응답을 요구하기 위해 발송함. 이는 무선 부대가 기지국을 통해 트래픽을 수신해야 하는지를 확인하기 위해 무선 부대에 고유 식별자의 전송을 요청하기 위해 전송될 수 있다.
  • 승인 — 기지국과 이동 무선 장치 모두 전송된 데이터를 확인하기 위해 전송한다.
  • 채널 메시지로 이동 — 이러한 메시지는 특정 모바일 라디오 장치가 할당된 트래픽 채널로 이동하도록 지시한다.
  • 단일 주소 메시지 — 이 메시지들은 모바일 무선 장치에 의해서만 전송된다.
  • 짧은 데이터 메시지 — 기지국 또는 이동 무선 장치에 의해 전송될 수 있다.
  • 기타 메시지 - 제어 응용 프로그램의 기본 스테이션에서 전송

비록 데이터가 디지털 정보로 전송되지만, 시스템의 오디오 또는 음성 채널은 아날로그로 FM을 채용한다. 그러나 완전한 디지털 시스템을 개발하기 위한 작업이 일부 수행되었다. 주요 시스템은 모토로라, 에릭슨(EDACS)과 존슨(LTR)이다. 이 시스템들은 그렇게 널리 받아들여지지 않았다.[citation needed]

참조

  1. ^ "Thales launches Every Talk, the first ruggedized high-speed smartphone for security forces".
  2. ^ "Thales lance Every Talk, smartphone 'haut débit'".

외부 링크