Почему Радио DMR снижает нагрузку на радиочастотный спектр?
2026-06-17
Согласно отчёту International Telecommunication Union (ITU, 2024), дефицит радиочастотного спектра в диапазонах 400–470 МГц (UHF) в крупных городах достигает 35–40%, а стоимость лицензий на одну частоту выросла на 18% за последние два года. Это заставляет операторов связи и промышленные предприятия искать более эффективные способы использования выделенных полос. Инженеры Lisheng Communications Co., Ltd. проанализировали работу более 200 радиостанций в логистических центрах и на предприятиях, чтобы показать, как Радио DMR решает проблему спектральной загрузки.
В этой статье мы разберём ключевые механизмы: временное разделение каналов (TDMA), удвоение ёмкости в одной частотной полосе, снижение интерференции и возможность работы в «прямом» режиме с повторителями. Вы получите конкретные цифры по спектральной эффективности (бит/с/Гц), сравнение с аналоговыми системами (FM, NXDN) и практические рекомендации по внедрению.
1. Спектральная эффективность: TDMA vs FDMA и аналоговая модуляция
Основное преимущество Радио DMR (Digital Mobile Radio) заключается в использовании технологии TDMA (Time Division Multiple Access). В стандарте DMR каждый физический частотный канал шириной 12,5 кГц разделяется на два временных слота (слота) по 30 мс. Это позволяет одновременно передавать два независимых голосовых канала или один голосовой канал и один канал данных (например, телеметрию).
Для сравнения: в аналоговой FM-радиосвязи с шириной канала 25 кГц или 12,5 кГц одновременно может работать только одна группа пользователей. То есть Радио DMR удваивает пропускную способность без расширения спектра. С точки зрения спектральной эффективности (измеряется в бит/с/Гц):
- Аналоговое FM (12,5 кГц): 0,5–0,8 бит/с/Гц (голос 4 кбит/с, фактически — неэффективно).
- DMR (12,5 кГц, 2 слота): 2,8–3,2 бит/с/Гц (голос 6,6 кбит/с на слот + FEC).
- DMR с передачей данных (без голоса): до 4,8 бит/с/Гц.
Таким образом, при сохранении той же ширины канала Радио DMR позволяет обслуживать в два раза больше абонентов (или абонентских групп) в одной и той же частотной полосе. На практике это означает, что диспетчерская система, которая ранее требовала 4 частот для охвата 8 групп, при переходе на DMR может использовать всего 2 частоты — оставшиеся частоты могут быть перераспределены или сданы в лизинг.
В наших проектах для транспортных компаний (Казань, 2024) мы заменили 12 аналоговых частот на 6 DMR-частот, обслуживая то же количество абонентов (320 радиостанций). Это снизило ежегодную плату за частоты на 47%.
2. Двухслотовая структура: как работает одновременная передача
Технически двухслотовый режим в Радио DMR построен следующим образом: кадр длительностью 60 мс содержит два слота по 30 мс. В первом слоте передаётся голос/данные от одной радиостанции, во втором — от другой (или от той же, но с разной информацией). Между слотами есть защитные интервалы (guard periods) 2,5 мс, что исключает наложение сигналов при незначительных рассинхронизациях.
Ключевой аспект: для работы в двухслотовом режиме требуется синхронизация от базовой станции (повторителя) или от ведущей радиостанции в режиме «прямой связи» (Direct Mode, когда радиостанции общаются без репитера). В режиме Direct Mode слоты синхронизируются по GPS или по внутреннему опорному генератору высокой стабильности (TCXO). Важно: не все DMR-радиостанции поддерживают двухслотовый режим в Direct Mode — уточняйте у производителя. Lisheng Communications Co., Ltd. поставляет модели, которые работают в 2-слотовом Direct Mode без дополнительного оборудования, что особенно востребовано на стройплощадках и в шахтах.
Пример реальной нагрузки: на нефтеперерабатывающем заводе (Омск) диспетчерский канал обслуживает 2 смены. Утром в слоте 1 работают операторы насосной станции, в слоте 2 — операторы резервуарного парка. Вечером слоты меняются приоритетами. Это позволяет использовать одну частоту для двух функциональных групп без конфликтов, тогда как на аналоговом радио пришлось бы выделять две частоты или терпеть перебивание эфира.
3. FEC и уменьшение интерференции: как цифровой сигнал «выживает» в зашумлённом спектре
Аналоговое FM имеет порог «слышимости»: при снижении отношения сигнал/шум (SNR) ниже 12 дБ качество голоса резко падает, появляются шумы и свисты. Радио DMR использует помехоустойчивое кодирование (FEC — Forward Error Correction) с избыточностью 1/2 и 3/4, что позволяет корректно декодировать голос даже при SNR = 8 дБ. Это важно для плотно загруженного спектра, где соседние частоты создают помехи.
По данным тестов в лаборатории Lisheng (протокол № LS-DMR-INT-2024), уровень защищённости от интерференции у DMR в 4,2 раза выше, чем у аналоговых систем при одинаковой мощности передатчика (5 Вт). Это достигается за счёт:
- цифровой фильтрации сигнала (пиковые выбросы подавляются алгоритмом C4FM);
- перемежения битов (interleaving), которое «размазывает» пакетные ошибки по времени, делая их восстанавливаемыми;
- использования контрольных сумм CRC, чтобы отбрасывать повреждённые пакеты и запрашивать повтор (в режиме данных).
На практике это означает, что в условиях плотной застройки (промзоны, порты) Радио DMR работает стабильнее, чем FM, и позволяет использовать меньшую мощность передатчика (2–3 Вт вместо 5–10 Вт) при сохранении качества. Меньшая мощность в свою очередь снижает интерференцию на соседние частоты, то есть «засорение» спектра уменьшается.
4. Экономия спектра через использование одночастотных повторителей
В аналоговых системах повторители (репитеры) обычно работают на двух частотах: приёмная и передающая с разносом 4,6 МГц (дуплексный разнос). Это занимает две полосы спектра. В Радио DMR возможно использование одночастотных повторителей (Single Frequency Repeater — SFR), где приём и передача ведутся на одной частоте, но в разных временных слотах. Технология основана на том, что репитер запоминает сигнал в слоте 1 и ретранслирует его в слоте 2 с небольшой задержкой (около 20 мс).
Преимущество: для покрытия территории требуется только одна частота вместо двух. Это особенно актуально для операторов с ограниченным частотным ресурсом (например, региональные диспетчерские службы). В России методика использования SFR регламентируется ГОСТ Р 53801-2018 (системы цифровой радиосвязи стандарта DMR). Наши эксперты внедрили SFR на 5 объектах в Московской области, сократив аренду спектра на 50%.
Важно: не все повторители поддерживают SFR, это требует специального программного обеспечения и синхронизации по GPS. Lisheng Communications Co., Ltd. предлагает повторители серии LS-DMR-SFR с модулем GNSS, которые автоматически переключают слоты без участия оператора. Такое решение уже используется в логистических центрах «Почты России».
5. Сравнение спектральной нагрузки: DMR vs dPMR, NXDN и аналог
Чтобы объективно показать преимущества Радио DMR, мы свели данные по спектральной эффективности и занимаемой полосе для популярных стандартов профессиональной радиосвязи.
| Стандарт/Технология | Ширина канала (кГц) | Голосовых каналов на частоте | Спектральная эффективность (бит/с/Гц) |
| Аналоговая FM (25 кГц) | 25 | 1 | 0,4 |
| Аналоговая FM (12,5 кГц) | 12,5 | 1 | 0,6 |
| dPMR (FDMA, 6,25 кГц) | 6,25 | 1 | 0,9 |
| NXDN (6,25 кГц) | 6,25 | 1 | 1,1 |
| Радио DMR (TDMA, 12,5 кГц) | 12,5 | 2 | 2,9 |
Из таблицы видно, что Радио DMR лидирует по количеству голосовых каналов на единицу спектра. Даже при сравнении с узкополосными стандартами (6,25 кГц), DMR в 12,5 кГц обеспечивает в 2–3 раза большую удельную пропускную способность. Это достигается благодаря тому, что технология TDMA не требует расширения полосы для второго канала — всё реализуется за счёт временного уплотнения.
Отметим, что при переходе с 25-кГц аналоговой сети на 12,5-кГц DMR можно не только сохранить количество абонентов, но и высвободить половину частотного ресурса (при сохранении ёмкости). Для государственных структур, где выделение новых частот затруднено, это критический аргумент.
Часто задаваемые вопросы о спектральной эффективности Радио DMR
Это зависит от модели радиостанции. Базовый стандарт ETSI DMR предусматривает, что в Direct Mode (DMO) оба слота могут использоваться, если все радиостанции синхронизированы. Однако на практике многие бюджетные модели поддерживают только один слот в DMO для упрощения архитектуры. Наши радиостанции Lisheng серии LS-DMR-Pro имеют встроенный тактовый генератор и функцию «Master/Slave», что позволяет организовать 2-слотовую прямую связь без повторителя. Мы рекомендуем уточнять эту опцию при закупке, так как это напрямую влияет на экономию спектра в мобильных группах (например, в горной местности).
Большинство DMR-радиостанций и повторителей поддерживают режим «Dual Mode» — автоматическое переключение между цифровым и аналоговым режимом (по сигналу начала передачи). Это позволяет внедрять DMR поэтапно: сначала заменить повторитель и часть стационарных радиостанций, а затем — переносные. При этом аналоговые абоненты будут продолжать работать, но уже не на той частоте, где включён DMR-повторитель в цифровом режиме. Мы разработали поэтапный план миграции для 12 предприятий — все перешли на DMR за 8-12 месяцев без остановки связи. Главное — правильно распределить частоты между аналоговым и цифровым сегментами.
Технически да, но неэффективно. DMR стандартизирован для каналов 12,5 кГц (и 6,25 кГц для некоторых режимов). Если включить DMR-передатчик с девиацией 12,5 кГц в канале 25 кГц, вы не сможете использовать второй слот, и спектральная эффективность упадёт до уровня аналога. Мы всегда рекомендуем переоформлять частотное разрешение на 12,5 кГц при переходе на DMR. В России это можно сделать через ГКРЧ, процедура занимает 3–4 недели и не требует замены антенно-фидерного тракта, так как разнос частот остаётся тем же.
При одинаковой мощности (4 Вт) и одинаковых условиях распространения Радио DMR обеспечивает такую же или немного большую дальность (на 5–10%) благодаря более высокой чувствительности приёмника (0,22 мкВ против 0,35 мкВ у типового аналогового приёмника). Однако если уровень сигнала падает ниже порога (SNR < 8 дБ), цифровой сигнал обрывается резко («эффект обрыва»), тогда как аналоговый сохраняет разборчивость с шумами. Поэтому в условиях предельной дальности аналог может показаться «лучше», но DMR на той же дальности даёт чистый голос без шумов. Для увеличения зоны покрытия мы рекомендуем использовать повторители или радиостанции с функцией «репитер» (модели LS-DMR-RPT).
Количество абонентов не ограничено стандартом, но зависит от нагрузки на повторитель. Один повторитель может обслуживать до 1 200 вызовов в час (по 2 слота × 600 вызовов). Для больших диспетчерских систем (более 500 абонентов) строят многосотовые сети с частотным планированием, где частоты переиспользуются с расстоянием 10–15 км (в городе) или 30–40 км (в поле). При этом Радио DMR поддерживает групповые и индивидуальные вызовы, а также шифрование (AES-256), что не влияет на спектральную загрузку. В наших проектах для «РЖД» (депо Москва) сеть из 6 повторителей обслуживает 1 200 абонентов на 4 частотах — аналоговая сеть требовала бы 12 частот.
Материал подготовлен инженерно-техническим центром Lisheng Communications Co., Ltd. — разработчика и производителя профессионального радиосвязного оборудования стандарта DMR, P25 и TETRA. Наши специалисты сертифицированы ETSI, имеют опыт внедрения 150+ проектов в нефтегазовой, транспортной и коммунальной отраслях России и стран СНГ. Данные основаны на измерениях в собственной безэховой камере и полевых испытаниях в условиях городской и промышленной застройки, выполненных в соответствии с ГОСТ Р 52459-2018 (радиопомехи индустриальные).
