NXDN est un protocole radio mobile terrestre numérique à bande étroite conçu pour les communications vocales et de données professionnelles. Il est utilisé dans les réseaux radio privés où les organisations ont besoin d'un contrôle direct sur la couverture, les groupes de conversation, l'accès à la répartition et les procédures opérationnelles sans dépendre entièrement des réseaux mobiles publics.

Un déploiement peut être aussi simple que plusieurs radios portatives communiquant via un répéteur, ou peut inclure plusieurs sites, une attribution automatique des canaux, une répartition centralisée, un enregistrement et des connexions à d'autres systèmes de communication. L'architecture correcte dépend de la couverture, du volume de trafic, du spectre disponible et du niveau de contrôle opérationnel requis.

Produit associé: Passerelle RoIP Becke

Une norme à bande étroite pour la radio professionnelle

NXDN, abréviation de "Next Generation Digital Narrowband", a été développé grâce à une alliance technique entre les fabricants de radios professionnelles et est désormais soutenu par le NXDN Forum. Son interface hertzienne commune a également été incluse dans un rapport de radiocommunication de l'Union internationale des télécommunications en tant que technologie radio mobile terrestre numérique.

Contrairement aux services de communication qui dépendent d'un opérateur mobile, un réseau NXDN peut être construit comme un système radio contrôlé par l'organisation. Les fréquences, les répéteurs, les identités des abonnés et les groupes de conversation sont planifiés pour une zone d'exploitation définie. Cela rend la technologie adaptée aux sites qui nécessitent une communication rapide par pression sur bouton, une couverture prévisible et une responsabilité claire en matière de gestion du système.

Les utilisateurs typiques incluent les usines de fabrication, les services publics, les exploitants de transport, les ports, les aéroports, les campus, les équipes de gestion immobilière et les organisations de service public. La même interface hertzienne peut prendre en charge la communication directe radio-radio, le fonctionnement conventionnel avec répéteur et les réseaux trunkés.

L'exploitation numérique offre plus qu'une simple voix de groupe de base. Selon les radios, les répéteurs et la plateforme de gestion, un système peut prendre en charge :

• Les appels de groupe pour les départements, les équipes ou les équipes opérationnelles.

• Les appels individuels entre les utilisateurs de radio autorisés.

• Les données textuelles courtes, d'état et de localisation.

• Les appels d'urgence et le traitement prioritaire.

• La surveillance de la répartition et l'enregistrement des appels.

• L'itinérance multisite et la couverture interconnectée par IP.

Des fonctions telles que la détection de chute, le positionnement Bluetooth, le couplage d'alarme et l'intégration de systèmes vidéo ne sont pas garanties par la seule interface hertzienne NXDN. Elles sont mises en œuvre via des terminaux, des applications, des passerelles et des logiciels de répartition compatibles. Ces exigences doivent donc être définies au niveau du système plutôt que d'être supposées à partir du protocole radio.

Ce qui se passe sur le canal radio

NXDN utilise un accès multiple par répartition en fréquence (FDMA). Chaque conversation radio active occupe un canal de fréquence attribué plutôt qu'un créneau horaire à l'intérieur d'une porteuse plus large. C'est l'une des principales différences techniques entre NXDN et les systèmes radio basés sur le TDMA.

La norme prend en charge un espacement des canaux de 6,25 kHz et 12,5 kHz. Dans une configuration à 6,25 kHz, deux canaux coordonnés séparément peuvent être positionnés dans un spectre équivalent à un canal analogique de 12,5 kHz. Cela peut améliorer l'utilisation du spectre, mais le plan de fréquences réel doit être approuvé conformément aux règles locales de licence et de coordination.

La qualité audio dépend de l'ensemble du trajet RF

Le traitement vocal numérique supprime le souffle de fond normalement audible lorsqu'un signal FM analogique s'affaiblit. La parole peut donc rester claire sur la majeure partie de la zone de couverture utile. Cependant, près de la limite de couverture, l'audio numérique peut se détériorer rapidement lorsque le récepteur ne peut plus récupérer les données de manière fiable.

Les affirmations selon lesquelles un protocole radio offre toujours une meilleure qualité audio doivent être traitées avec prudence. La qualité perçue dépend également du microphone, de la configuration du vocodeur, de la sensibilité du récepteur, de l'installation de l'antenne, des interférences RF et de l'environnement acoustique de l'utilisateur. Un test de couverture sur le terrain est plus utile qu'une simple comparaison de protocoles.

Choisir la structure opérationnelle adaptée

Toutes les organisations n'ont pas besoin d'un réseau trunké. Le mode de fonctionnement doit être choisi en fonction du nombre d'utilisateurs, des canaux disponibles, de la zone de couverture et du trafic d'appels prévu.

Fonctionnement direct et conventionnel

Le mode direct permet aux radios compatibles de communiquer sans répéteur lorsque les utilisateurs sont à portée radio. Il fournit un chemin de communication local simple pour les petites équipes, les zones de travail temporaires et les situations où aucune infrastructure fixe n'est disponible.

Le fonctionnement conventionnel avec répéteur étend la couverture en recevant une transmission radio et en la retransmettant à partir d'un site surélevé ou stratégiquement situé. Chaque département ou fonction se voit généralement attribuer un canal fixe. Cet arrangement est simple à utiliser et convient souvent à une seule usine, un entrepôt, un campus ou une zone de service locale.

Trunking centralisé de type C

Le type C utilise un canal de contrôle dédié. Les radios abonnées s'enregistrent sur le réseau et le système attribue un canal de trafic disponible lorsqu'un appel est demandé. Le contrôle central permet une gestion efficace des canaux, une mise en file d'attente des appels, des règles de priorité et une itinérance sur des systèmes multisites plus vastes.

Cette architecture est appropriée lorsque plusieurs groupes d'utilisateurs partagent un pool de canaux radio ou lorsque l'organisation a besoin d'un contrôle d'accès structuré et d'une coordination à grande échelle. Étant donné que le canal de contrôle est essentiel au traitement des appels, la redondance et la reprise après panne doivent être incluses dans la conception.

Trunking distribué de type D

Le type D ne réserve pas de canal de contrôle dédié. Les décisions de trunking sont gérées via une logique système distribuée, ce qui permet d'utiliser les canaux disponibles pour le trafic. Il peut fournir une structure efficace pour les systèmes petits et moyens qui ont besoin de fonctions de trunking sans canal de contrôle attribué en permanence.

Les types D et C ne doivent pas être traités comme des options de configuration interchangeables. La compatibilité des radios, l'architecture des répéteurs, les exigences d'itinérance et les plans d'extension doivent être confirmés avant de sélectionner le type de système.

Comparaison avec DMR

NXDN et DMR prennent tous deux en charge les communications radio numériques professionnelles, mais ils organisent la capacité RF différemment. NXDN utilise le FDMA avec des canaux de 6,25 kHz ou 12,5 kHz. DMR utilise généralement le TDMA à deux créneaux dans une porteuse de 12,5 kHz, ce qui permet à deux chemins de communication logiques de partager cette porteuse en transmettant dans des créneaux horaires alternés.

Comparez la capacité utilisable, pas seulement la largeur de canal

La largeur de canal seule ne détermine pas le nombre d'utilisateurs qu'un système peut prendre en charge. Les ingénieurs doivent également tenir compte de la durée des appels, du trafic aux heures de pointe, de la capacité d'urgence réservée et du nombre de groupes partageant chaque canal. Un réseau conventionnel peu utilisé peut fonctionner de manière fiable avec seulement quelques fréquences, tandis qu'un site avec des appels simultanés fréquents peut bénéficier d'une allocation dynamique de canaux trunkés.

L'efficacité fréquentielle doit donc être évaluée conjointement avec le comportement opérationnel. Deux chemins de communication techniquement disponibles offrent peu d'avantages s'ils sont mal attribués, affectés par des interférences ou indisponibles dans un endroit critique. La planification de la capacité doit utiliser des enregistrements d'appels réels ou des estimations de trafic représentatives, plutôt que de se fier uniquement au nombre théorique de canaux.

Aucune des deux méthodes n'est automatiquement supérieure pour tous les projets. NXDN peut être attractif lorsque les attributions de fréquences à 6,25 kHz, le fonctionnement FDMA ou une flotte NXDN existante influencent la conception. DMR peut offrir un choix plus large de fournisseurs sur certains marchés et peut fournir deux chemins logiques dans une porteuse de 12,5 kHz.

Une évaluation pratique doit commencer par les fréquences disponibles, les radios existantes, les schémas de trafic et l'interopérabilité requise. Remplacer une flotte opérationnelle simplement parce qu'un autre protocole semble plus populaire peut engendrer des coûts inutiles sans améliorer la couverture ni les procédures opérationnelles.

Amener le trafic radio dans un environnement de répartition IP

Un réseau radio autonome est efficace pour la communication locale par pression sur bouton, mais les opérations deviennent plus difficiles lorsque les superviseurs doivent surveiller plusieurs canaux, coordonner des sites distants ou communiquer avec des utilisateurs sur différents systèmes. L'intégration RoIP transporte l'audio radio et les signaux de commande sur un réseau IP afin que les canaux sélectionnés puissent être présentés à une plateforme de répartition centralisée.

Dans de nombreux déploiements, la passerelle RoIP se connecte à une radio mobile ou de base compatible via l'audio des accessoires, la commande de pression sur bouton et les signaux de détection de porteuse ou de squelch. La passerelle convertit ces interfaces audio et de commande physiques en flux et en signalisation que le système de répartition peut gérer.

Cette limite doit être correctement comprise. Une passerelle connectée via l'interface d'accessoires analogique d'une radio ne convertit pas directement le protocole hertzien NXDN en un autre protocole radio. La radio connectée gère toujours la transmission RF, l'identité de l'abonné et le fonctionnement du protocole. La passerelle transporte l'audio disponible et l'état de commande vers le côté IP.

Une fois intégré, un répartiteur autorisé peut être en mesure de :

• Surveiller un ou plusieurs canaux NXDN à partir d'une console centrale.

• Transmettre sur un canal radio sélectionné à l'aide des commandes de pression sur bouton.

• Connecter des sites radio distants via un WAN existant.

• Enregistrer l'audio des canaux avec des horodatages et des informations sur l'opérateur.

• Inclure les utilisateurs radio dans des sessions de répartition intersystèmes.

• Lier la communication radio aux téléphones IP, aux applications mobiles ou à d'autres réseaux radio.

Séparer le transport vocal du contrôle radio

Une conception RoIP fiable traite l'audio et le contrôle radio comme des chemins d'ingénierie distincts. L'interface audio transporte la parole reçue et émise, tandis que les lignes de commande gèrent la pression sur bouton, la détection de porteuse et d'autres états radio pris en charge. Un mauvais synchronisme entre ces chemins peut couper les premiers mots d'une transmission, maintenir une radio en émission après que l'opérateur a relâché le PTT ou permettre au bruit de fond d'ouvrir le canal de répartition.

La mise en service doit mesurer le délai d'activation du PTT, le temps de démarrage audio et le comportement de libération. Si plusieurs canaux distants sont connectés à une plateforme de répartition, chaque canal doit également avoir un nom opérationnel clair, une autorisation d'accès et une indication d'occupation. Les répartiteurs doivent sélectionner des emplacements tels que "Usine Nord" ou "Canal Maintenance" plutôt que de travailler avec des adresses de passerelle ou des noms de modèles de radio.

La disponibilité des fonctionnalités dépend de la manière dont l'interface radio est implémentée. L'intégration audio et PTT de base peut ne pas exposer les identifiants d'unité, les messages texte, les rapports GPS ou l'état d'urgence à la plateforme de répartition. Les projets nécessitant ces fonctions doivent confirmer que la radio, la passerelle et le logiciel de répartition partagent une interface de données ou de commande prise en charge.

Planifier un déploiement fiable

La conception du système doit commencer par les exigences opérationnelles plutôt que par les spécifications radio. Cartographiez les zones qui nécessitent une couverture, les équipes qui communiquent, le nombre d'appels simultanés et le chemin de communication requis en cas de panne réseau ou électrique.

1. Confirmer la disponibilité du spectre. Vérifiez les fréquences, l'espacement des canaux, la puissance d'émission et les conditions de licence auprès de l'autorité locale compétente.

2. Étudier l'environnement RF. Identifiez le terrain, les bâtiments, les sources d'interférences, les lacunes de couverture et les emplacements appropriés pour les répéteurs.

3. Estimer le trafic d'appels. Déterminez si les canaux conventionnels fixes sont suffisants ou si une capacité trunkée partagée est justifiée.

4. Définir les groupes et les autorisations. Établissez un plan clair pour les identifiants radio, les groupes de conversation, l'accès d'urgence et l'autorité de répartition.

5. Vérifier la compatibilité de l'interface. Confirmez les niveaux audio, la logique PTT, la détection de porteuse et les interfaces de données prises en charge avant de sélectionner une connexion RoIP.

6. Concevoir pour les pannes. Identifiez les fonctions radio locales qui doivent rester disponibles lorsque le WAN, le serveur de répartition ou le site central est indisponible.

7. Tester les conditions opérationnelles réelles. Mettez en service le réseau avec un bruit de fond normal, des mouvements de véhicules, des emplacements intérieurs et une charge réseau réaliste.

Concevoir la couverture autour du poste de travail de l'utilisateur

Les prévisions de couverture doivent être vérifiées là où les radios sont réellement utilisées : à l'intérieur des véhicules, à côté des machines, sous terre, à l'intérieur de bâtiments renforcés et près de grandes structures métalliques. Un signal mesuré dans un parking ouvert ne prouve pas que la communication restera fiable à l'intérieur d'un atelier ou d'un tunnel.

Les tests doivent inclure à la fois les performances de la liaison montante et descendante. Un utilisateur peut entendre clairement le répéteur alors qu'une radio portable de faible puissance ne peut pas l'atteindre depuis le même emplacement. La position de l'antenne, la perte dans le câble d'alimentation, la pénétration dans les bâtiments et l'orientation de la radio portable peuvent tous créer un chemin déséquilibré. Des radios portables et mobiles représentatives doivent donc être incluses dans l'étude de couverture finale.

Les tests de recette doivent couvrir les appels directs, les appels par répéteur, la sélection de groupe, les appels individuels, le comportement sur canal occupé, l'itinérance, la PTT de répartition, les niveaux audio et la reprise après une interruption. Pour les systèmes multisites, les tests doivent être effectués sur le WAN de production plutôt que sur un réseau local de banc d'essai.

Une solution bien conçue n'exige pas que chaque système de communication utilise la même interface hertzienne. NXDN peut continuer à servir les utilisateurs qui ont besoin d'une couverture radio fiable, tandis que les passerelles et les logiciels de répartition fournissent un accès contrôlé aux réseaux téléphoniques, à large bande et à d'autres réseaux radio. Le résultat est un chemin de migration qui protège l'investissement radio existant sans l'isoler des communications opérationnelles plus larges.

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