NXDN هو بروتوكول راديو أرضي متنقل رقمي ضيق النطاق مصمم للاتصالات الصوتية والبيانات الاحترافية. يُستخدم في شبكات الراديو الخاصة حيث تحتاج المؤسسات إلى تحكم مباشر في التغطية، ومجموعات الاتصال، والوصول إلى التوزيع، والإجراءات التشغيلية دون الاعتماد كلياً على الشبكات العامة المتنقلة.

قد يكون النشر بسيطاً مثل عدة أجهزة راديو محمولة تتواصل عبر مكرر واحد، أو قد يشمل عدة مواقع، وتخصيص تلقائي للقنوات، وتوزيع مركزي، وتسجيل، واتصالات بأنظمة اتصالات أخرى. تعتمد البنية الصحيحة على التغطية، وحجم حركة المرور، والطيف المتاح، ومستوى التحكم التشغيلي المطلوب.

المنتج ذو الصلة: بوابة RoIP من Becke

معيار ضيق النطاق للراديو الاحترافي

NXDN، وهي اختصار لـ "الجيل التالي من النطاق الضيق الرقمي"، تم تطويرها من خلال تحالف تقني بين مصنعي الراديو المحترفين، وهي الآن مدعومة من خلال منتدى NXDN. كما تم إدراج واجهتها الهوائية المشتركة في تقرير الاتحاد الدولي للاتصالات للاتصالات الراديوية كتقنية راديو أرضي متنقل رقمي.

على عكس خدمات الاتصالات التي تعتمد على مشغل الهاتف المحمول، يمكن بناء شبكة NXDN كنظام راديو تحت سيطرة المؤسسة. يتم تخطيط الترددات، والمكررات، وهويات المشتركين، ومجموعات الاتصال لمنطقة تشغيل محددة. هذا يجعل التقنية مناسبة للمواقع التي تتطلب اتصالاً سريعاً بالضغط للتحدث، وتغطية يمكن التنبؤ بها، ومسؤولية واضحة عن إدارة النظام.

يشمل المستخدمون النموذجيون المصانع، والمرافق العامة، ومشغلي النقل، والموانئ، والمطارات، والحرم الجامعي، وفرق إدارة الممتلكات، والمنظمات الخدمية العامة. يمكن لنفس الواجهة الهوائية دعم الاتصال المباشر بين الراديو والراديو، وتشغيل المكرر التقليدي، والشبكات المقسّمة.

يوفر التشغيل الرقمي أكثر من مجرد صوت جماعي أساسي. اعتماداً على أجهزة الراديو والمكررات ومنصة الإدارة، قد يدعم النظام:

• المكالمات الجماعية للأقسام أو الورديات أو فرق التشغيل.

• المكالمات الفردية بين مستخدمي الراديو المصرح لهم.

• البيانات النصية القصيرة، والحالة، وبيانات الموقع.

• المكالمات الطارئة ومعالجة الأولوية.

• مراقبة التوزيع وتسجيل المكالمات.

• التجوال متعدد المواقع وتغطية مرتبطة عبر IP.

وظائف مثل كشف السقوط، وتحديد المواقع عبر Bluetooth، وربط الإنذار، وتكامل نظام الفيديو ليست مضمونة بواسطة واجهة NXDN الهوائية وحدها. يتم تنفيذها من خلال المحطات الطرفية المتوافقة، والتطبيقات، والبوابات، وبرامج التوزيع. لذلك يجب تحديد هذه المتطلبات على مستوى النظام بدلاً من افتراضها من بروتوكول الراديو.

ما يحدث عبر قناة الراديو

يستخدم NXDN الوصول المتعدد بتقسيم التردد، أو FDMA. كل محادثة راديو نشطة تشغل قناة تردد مخصصة بدلاً من فتحة زمنية ضمن ناقل أوسع. هذا هو أحد الاختلافات التقنية الرئيسية بين NXDN وأنظمة الراديو القائمة على TDMA.

يدعم المعيار تباعد القنوات 6.25 كيلو هرتز و 12.5 كيلو هرتز. في تهيئة 6.25 كيلو هرتز، يمكن وضع قناتين منسقتين بشكل منفصل ضمن طيف يعادل قناة تناظرية واحدة 12.5 كيلو هرتز. يمكن أن يحسن ذلك من استخدام الطيف، ولكن يجب الموافقة على خطة التردد الفعلية وفقاً لقواعد الترخيص والتنسيق المحلية.

جودة الصوت تعتمد على مسار التردد اللاسلكي الكامل

تعالج المعالجة الصوتية الرقمية الأزيز الخلفي الذي يُسمع عادةً عندما تصبح إشارة FM التناظرية أضعف. لذلك يمكن أن يظل الكلام واضحاً عبر معظم منطقة التغطية القابلة للاستخدام. ومع ذلك، بالقرب من حافة التغطية، قد يتدهور الصوت الرقمي بسرعة عندما لا يتمكن المستقبل من استرداد البيانات بشكل موثوق.

يجب التعامل بحذر مع الادعاءات بأن بروتوكول راديو معين يوفر دائماً صوتاً أفضل. تعتمد الجودة المدركة أيضاً على الميكروفون، وتكوين مشفر الصوت، وحساسية المستقبل، وتركيب الهوائي، والتداخل اللاسلكي، والبيئة الصوتية للمستخدم. اختبار التغطية الميداني أكثر فائدة من الاعتماد فقط على مقارنة البروتوكولات.

اختيار الهيكل التشغيلي المناسب

لا تحتاج كل مؤسسة إلى شبكة مقسّمة. يجب اختيار وضع التشغيل وفقاً لعدد المستخدمين، والقنوات المتاحة، ومنطقة التغطية، وحركة المكالمات المتوقعة.

التشغيل المباشر والتقليدي

يسمح الوضع المباشر لأجهزة الراديو المتوافقة بالاتصال بدون مكرر عندما يكون المستخدمون ضمن نطاق الراديو. يوفر مسار اتصال محلي بسيط للفرق الصغيرة، ومناطق العمل المؤقتة، والحالات التي لا تتوفر فيها بنية تحتية ثابتة.

يوسع تشغيل المكرر التقليدي التغطية عن طريق استقبال إرسال الراديو وإعادة إرساله من موقع مرتفع أو موقع استراتيجي. عادةً ما يتم تخصيص قناة ثابتة لكل قسم أو وظيفة. هذا الترتيب سهل التشغيل وغالباً ما يكون مناسباً لمصنع واحد، أو مستودع، أو حرم جامعي، أو منطقة خدمة محلية.

التقسيم المركزي من النوع C

يستخدم النوع C قناة تحكم مخصصة. تسجل أجهزة راديو المشتركين في الشبكة، ويخصص النظام قناة مرور متاحة عند طلب مكالمة. يدعم التحكم المركزي إدارة القنوات بكفاءة، وترتيب المكالمات في قائمة الانتظار، وقواعد الأولوية، والتجوال عبر أنظمة متعددة المواقع أكبر.

هذه البنية مناسبة عندما تشارك عدة مجموعات مستخدمين في مجموعة من قنوات الراديو، أو عندما تحتاج المؤسسة إلى تحكم منظم في الوصول وتنسيق منطقة واسعة. نظراً لأن قناة التحكم أساسية لمعالجة المكالمات، يجب تضمين التكرار واستعادة الأعطال في التصميم.

التقسيم الموزع من النوع D

لا يحتفظ النوع D بقناة تحكم مخصصة. يتم التعامل مع قرارات التقسيم من خلال منطق النظام الموزع، مما يسمح باستخدام القنوات المتاحة للمرور. يمكن أن يوفر هيكلاً فعالاً للأنظمة الصغيرة والمتوسطة التي تحتاج إلى وظائف التقسيم بدون قناة تحكم مخصصة باستمرار.

لا ينبغي التعامل مع النوع D والنوع C كخيارات تكوين قابلة للتبادل. يجب تأكيد توافق أجهزة الراديو، وهندسة المكرر، ومتطلبات التجوال، وخطط التوسع قبل اختيار نوع النظام.

كيف يقارن مع DMR

يدعم كل من NXDN و DMR الاتصالات الراديوية الرقمية الاحترافية، لكنهما ينظمان سعة التردد اللاسلكي بشكل مختلف. يستخدم NXDN FDMA مع قنوات 6.25 أو 12.5 كيلو هرتز. يستخدم DMR عادةً TDMA مزدوج الفتحات ضمن ناقل 12.5 كيلو هرتز، مما يسمح لمسارين منطقيين للاتصال بمشاركة هذا الناقل عن طريق الإرسال في فتحات زمنية متناوبة.

قارن السعة القابلة للاستخدام، وليس عرض القناة فقط

عرض القناة وحده لا يحدد عدد المستخدمين الذين يمكن للنظام دعمهم. يجب على المهندسين أيضاً مراعاة مدة المكالمة، وحركة ساعة الذروة، والسعة الاحتياطية للطوارئ، وعدد المجموعات التي تشارك كل قناة. قد تعمل الشبكة التقليدية خفيفة الاستخدام بشكل موثوق مع عدد قليل من الترددات فقط، بينما قد يستفيد موقع يحتوي على مكالمات متزامنة متكررة من التخصيص الديناميكي للقنوات المقسّمة.

لذلك يجب تقييم كفاءة التردد جنباً إلى جنب مع سلوك التشغيل. يوفر مسارا اتصال متاحان تقنياً فائدة ضئيلة إذا تم تعيينهما بشكل غير صحيح، أو تأثرا بالتداخل، أو لم يكونا متاحين في موقع حاسم. يجب أن يستخدم تخطيط السعة سجلات مكالمات حقيقية أو تقديرات مرور تمثيلية بدلاً من الاعتماد فقط على العدد النظري للقنوات.

لا تعتبر أي من الطريقتين متفوقة تلقائياً لكل مشروع. قد يكون NXDN جذاباً حيث تؤثر تخصيصات تردد 6.25 كيلو هرتز، أو تشغيل FDMA، أو أسطول NXDN الحالي على التصميم. قد يوفر DMR خياراً أوسع من الموردين في بعض الأسواق ويمكن أن يوفر مسارين منطقيين ضمن ناقل 12.5 كيلو هرتز.

يجب أن يبدأ التقييم العملي بالترددات المتاحة، وأجهزة الراديو الحالية، وأنماط المرور، وقابلية التشغيل البيني المطلوبة. استبدال أسطول عامل فقط لأن بروتوكولاً آخر يبدو أكثر شيوعاً يمكن أن يخلق تكلفة غير ضرورية دون تحسين التغطية أو الإجراءات التشغيلية.

جلب حركة الراديو إلى بيئة توزيع عبر IP

شبكة الراديو المستقلة فعالة للاتصال المحلي بالضغط للتحدث، لكن العمليات تصبح أكثر صعوبة عندما يحتاج المشرفون إلى مراقبة عدة قنوات، أو تنسيق المواقع البعيدة، أو التواصل مع مستخدمين على أنظمة مختلفة. ينقل تكامل RoIP الصوت وإشارات التحكم في الراديو عبر شبكة IP بحيث يمكن عرض القنوات المختارة على منصة توزيع مركزية.

في العديد من النشرات، تتصل بوابة RoIP براديو متنقل أو قاعدة متوافقة من خلال صوت الملحقات، والتحكم بالضغط للتحدث، وإشارات كشف الموجة الحاملة أو كتم الصوت. تحول البوابة تلك الواجهات الصوتية والتحكم المادية إلى تدفقات وإشارات يمكن لنظام التوزيع إدارتها.

يجب فهم هذه الحدود بشكل صحيح. البوابة المتصلة من خلال واجهة الملحقات التناظرية للراديو لا تقوم بتحويل بروتوكول NXDN الهوائي مباشرة إلى بروتوكول راديو آخر. لا يزال الراديو المتصل يتعامل مع الإرسال الترددي، وهوية المشترك، وتشغيل البروتوكول. تقوم البوابة بنقل الصوت المتاح وحالة التحكم إلى جانب IP.

بمجرد التكامل، قد يكون بإمكان الموزع المصرح له:

• مراقبة قناة NXDN واحدة أو أكثر من وحدة تحكم مركزية.

• الإرسال إلى قناة راديو محددة باستخدام عناصر التحكم بالضغط للتحدث.

• ربط مواقع الراديو البعيدة عبر شبكة WAN موجودة.

• تسجيل صوت القناة مع طوابع زمنية ومعلومات المشغل.

• تضمين مستخدمي الراديو في جلسات التوزيع عبر الأنظمة.

• ربط اتصال الراديو بهواتف IP، أو تطبيقات الهاتف المحمول، أو شبكات راديو أخرى.

افصل نقل الصوت عن التحكم في الراديو

يعتبر تصميم RoIP الموثوق أن الصوت والتحكم في الراديو هما مساران هندسيان منفصلان. تحمل واجهة الصوت الكلام المستقبل والمرسل، بينما تتعامل خطوط التحكم مع الضغط للتحدث، وكشف الموجة الحاملة، والحالات الأخرى المدعومة للراديو. يمكن أن يؤدي التوقيت غير الصحيح بين هذه المسارات إلى قطع الكلمات الأولى من الإرسال، أو إبقاء الراديو مضغوطاً بعد أن يحرر المشغل زر PTT، أو السماح للضوضاء الخلفية بفتح قناة التوزيع.

يجب قياس زمن تأخير تنشيط PTT، ووقت بدء الصوت، وسلوك التحرير أثناء التشغيل. إذا تم توصيل عدة قنوات بعيدة بمنصة توزيع واحدة، يجب أن يكون لكل قناة أيضاً اسم تشغيلي واضح، وإذن وصول، وإشارة انشغال. يجب على الموزعين اختيار مواقع مثل "المصنع الشمالي" أو "قناة الصيانة" بدلاً من العمل بعناوين البوابة أو أسماء نماذج الراديو.

يعتمد توفر الميزات على كيفية تنفيذ واجهة الراديو. قد لا يعرض تكامل الصوت الأساسي و PTT المعرفات، أو الرسائل النصية، أو تقارير GPS، أو حالة الطوارئ لمنصة التوزيع. يجب على المشاريع التي تتطلب هذه الوظائف التأكد من أن الراديو والبوابة وبرنامج التوزيع تشترك في واجهة بيانات أو تحكم مدعومة.

تخطيط نشر موثوق

يجب أن يبدأ تصميم النظام بالمتطلبات التشغيلية بدلاً من مواصفات الراديو. حدد المناطق التي تحتاج إلى تغطية، والفرق التي تتواصل، وعدد المكالمات المتزامنة، ومسار الاتصال المطلوب أثناء انقطاع الشبكة أو الطاقة.

1. تأكيد توفر الطيف. تحقق من الترددات، وتباعد القنوات، وقدرة الإرسال، وشروط الترخيص مع السلطة المحلية المناسبة.

2. مسح البيئة الترددية. حدد التضاريس، والمباني، ومصادر التداخل، وفجوات التغطية، ومواقع المكرر المناسبة.

3. تقدير حركة المكالمات. حدد ما إذا كانت القنوات التقليدية الثابتة كافية أم أن السعة المقسّمة المشتركة مبررة.

4. تحديد المجموعات والأذونات. أنشئ خطة واضحة لمعرفات الراديو، ومجموعات الاتصال، والوصول الطارئ، وسلطة التوزيع.

5. التحقق من توافق الواجهة. تحقق من مستويات الصوت، ومنطق PTT، وكشف الموجة الحاملة، وواجهات البيانات المدعومة قبل اختيار اتصال RoIP.

6. التصميم لحالات الانقطاع. حدد وظائف الراديو المحلية التي يجب أن تظل متاحة عند عدم توفر WAN، أو خادم التوزيع، أو الموقع المركزي.

7. اختبار ظروف التشغيل الفعلية. شغّل الشبكة مع ضوضاء خلفية عادية، وحركة المركبات، والمواقع الداخلية، وحمل شبكي واقعي.

تصميم التغطية حول موقع عمل المستخدم

يجب التحقق من توقعات التغطية حيث تُستخدم أجهزة الراديو فعلياً: داخل المركبات، وبجانب الآلات، وتحت الأرض، وداخل المباني المسلحة، وبالقرب من الهياكل المعدنية الكبيرة. الإشارة المقاسة في منطقة وقوف سيارات مفتوحة لا تثبت أن الاتصال سيبقى موثوقاً داخل ورشة عمل أو نفق.

يجب أن تشمل الاختبارات أداء كل من الوصلة الصاعدة والهابطة. قد يسمع المستخدم المكرر بوضوح بينما لا يستطيع راديو محمول منخفض القدرة الوصول إليه من نفس الموقع. يمكن أن يؤدي موضع الهوائي، وفقدان التغذية، واختراق المباني، واتجاه الراديو المحمول إلى إنشاء مسار غير متوازن. لذلك يجب تضمين أجهزة راديو محمولة ومتنقلة تمثيلية في مسح التغطية النهائي.

يجب أن يغطي اختبار القبول المكالمات المباشرة، ومكالمات المكرر، واختيار المجموعة، والمكالمات الفردية، وسلوك القناة المشغولة، والتجوال، وPTT الخاص بالتوزيع، ومستويات الصوت، واستعادة بعد الانقطاع. بالنسبة للأنظمة متعددة المواقع، يجب إجراء الاختبارات عبر شبكة WAN الإنتاجية بدلاً من شبكة المختبر المحلية فقط.

لا يتطلب الحل المصمم جيداً أن يستخدم كل نظام اتصال نفس الواجهة الهوائية. يمكن لـ NXDN الاستمرار في خدمة المستخدمين الذين يحتاجون إلى تغطية راديو موثوقة، بينما توفر البوابات وبرامج التوزيع وصولاً خاضعاً للرقابة إلى الهاتف، والنطاق العريض، وشبكات الراديو الأخرى. والنتيجة هي مسار ترحيل يحمي الاستثمار الراديوي الحالي دون عزله عن الاتصالات التشغيلية الأوسع.

الأسئلة الشائعة