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双方向ラジオは、送信と受信の両方が可能な無線 トランシーバー（無線機）であり、送信のみを受信する放送受信機とは対照的に、同様の無線機を持つ他のユーザーとの双方向の人対人の音声通信に使用されます[1]。
双方向無線機は通常、半二重通信チャネルを使用します。これは双方向通信を可能にしますが、一度に 1 人のユーザーしか送信できないという制限があります。(これは、送信が一方向にしか送信できない単方向通信や、同時に両方向に送信できる全二重通信とは対照的です。) この場合、グループ内のユーザーは交代で話す必要があります。無線機は通常受信モードになっているため、ユーザーはチャネル上の他のすべての送信を聞くことができます。ユーザーが話したいときは、「プッシュツートーク」ボタンを押します。これにより、受信機がオフになり、送信機がオンになります。ボタンを放すと、受信機が再びアクティブになります。複数のチャネルが用意されているため、別々のユーザー グループが同じエリアで互いに干渉することなく通信できます。また、一部の無線機は、有効な送信を見つけるためにチャネルをスキャンするように設計されています。他の双方向無線システムは、両方の当事者が同時に話すことができる全二重モードで動作します。これには、単一の無線周波数で会話の2方向を同時に伝送するために、 2つの別々の無線チャネル、または時分割複信（TDD）などのチャネル共有方式が必要です。 [2]
最初の双方向ラジオは、1940年にガルビン製造会社が第二次世界大戦中に警察と軍隊で使用するために導入したAMのみの機器であり、その後同社は1943年に双方向ラジオの最もよく知られた例であるウォーキートーキー[3]を導入しました。[4]
歴史
最初の本当に移動可能な双方向無線機器は、 1923年にオーストラリアでビクトリア州警察のフレデリック・ウィリアム・ダウニー巡査長によって開発されました。ビクトリア州警察は世界で初めて車内で無線通信を使用し、それまで使用されていた公衆電話ボックスを介した非効率的な状況報告に終止符を打ちました。最初のセットはランチアのパトカーの後部座席の床の約半分を占めていました。 [5]
1933年、ニュージャージー州ベイヨン警察署は、中央固定局と警察車両に搭載された無線トランシーバー間の双方向システムの運用に成功し、これにより緊急時に警察の対応を迅速に指示することが可能になった。[6]
種類
双方向無線システムは、その属性に応じていくつかの方法で分類できます。
従来型とトランク型
従来の
マルチチャネルシステムでは、チャネルは別々の目的で使用されます。[7]
従来の無線機のスキャン
緊急アプリケーションでは、スキャン機能は使用されない、またはスキャンリストは意図的に短く保たれます。APCOプロジェクト16の一部では、チャネルアクセス時間とシステムオーバーヘッドによる遅延の標準が設定されています。スキャン機能により、これらの遅延がさらに増加する可能性があります。ある調査では、緊急サービスで0.4秒（400ミリ秒）を超える遅延は推奨されないとされています。[8]
デュプレックス
「半二重」という用語は、回路が一度に一方向に情報を送信できるが、同時に両方向に情報を送信できない有線通信システムに適用されます。[9]
- 利点: デュプレックス チャネルでは通常、リピーター操作が可能になり、範囲が拡張されます (ほとんどの場合、送信電力の増加と空中の位置/高度の改善による)。特に、ハンドヘルド ラジオが使用されている場合に有効です。
- 欠点: 無線機がリピーターに到達できない場合、通信できません。これは、「トークアラウンド」または「車対車」の設定で緩和できます。この設定では、基地の範囲外のステーションが直接互いに通信し、単一の周波数で送信と受信の役割を交互に行うことが可能です。[10]
アナログ
アナログシステムは、家畜用水槽の水位など、単一の状態を通信する。水槽の送信機は、一定の音声トーンで信号を継続的に送信する。トーンのピッチは、水槽の水位を示すために変化する。リモートエンドのメーターは、トーンのピッチに応じて変化し、家畜用水槽内の水の量を示す。同様の方法を使用して、あらゆるアナログ状態の遠隔測定を行うことができる。このタイプの無線システムは、4～20ミリアンペアのループと同等の目的を果たす。[11]米国では、中帯域72～76MHzまたはUHF 450～470MHzのインタースティシャルチャネルがこれらのシステムによく使用される。一部のシステムでは、たとえば、それぞれを別のトーンピッチの範囲に制限することで、複数のアナログ状態の遠隔測定を多重化している。[12]
デジタル
デジタルシステムは、コンピュータ支援ディスパッチ（CAD）からテキストメッセージを通信することがある。例えば、レッカー車のディスプレイには、電話の発信場所と関連する詳細がテキストで表示される。レッカー車の運転手は確認ボタンを押すと、反対方向にデータが送信され、運転手が電話を受信したことを示すフラグが立てられる。これらは、上で説明したように、家畜のタンクのレベルなどのアナログテレメトリシステムに使用できる。別の可能性としては、路線バスエンジンの潤滑油圧力やバスの現在の速度などがある。アナログの状態はデータワードに変換される。一部のシステムは、1) ページング受信機をビープ音で鳴らす、2) 数値メッセージを送信する、または 3) テキストメッセージを送信する、無線ページングメッセージを送信する。[13]
エンジニアリングされたものとそうでないもの
エンジニアリングシステムは、仕様または標準に近いパフォーマンスを発揮するように設計されています。 [要出典]これらは、すべての機器が連携して動作するように調整されたシステムとして設計されています。たとえば、米国の地方自治体の現代的な双方向無線システムは、都市部で 95% のエリアをカバーするように設計されている場合があります。システム設計者は、無線周波数モデル、地形モデル、および信号伝播モデリングソフトウェアを使用して、定義された地理的領域内で無線が機能する場所を正確に推定します。モデルは、設計者が機器、機器の場所、アンテナを選択し、信号が建物にどの程度浸透するかを推定するのに役立ちます。これらのモデルは、ドライブテストと実際のフィールド信号レベル測定によってバックアップされます。設計者は、アンテナパターンを調整し、機器の場所を追加または移動し、意図したレベルのパフォーマンスを実現するようにアンテナネットワークを設計します。[14]
オプション、デューティサイクル、構成
多くのモバイル機器やハンドヘルド機器は、デューティ サイクルが限られています。デューティ サイクルとは、受信時間と送信時間の比率で、一般的には送信機が無線機の背面にあるヒート シンクからどれだけ熱を放出できるかによって決まります。10% のデューティ サイクル (ハンドヘルド機器では一般的) は、送信時間が 10 秒、受信時間が 90 秒であることを意味します。モバイル機器やベース機器の中には、異なる電力レベルで指定されているものもあります。たとえば、25 ワットで 100% のデューティ サイクル、40 ワットで 15% のデューティ サイクルなどです。[15]
機器の寿命
政府システムでは、計画や予想耐用年数ではなく予算に基づいて機器が交換されることがあります。政府機関の資金は周期的または散発的です。管理者は、双方向無線機器を無視して、コンピューターシステムや車両を交換したり、コンピューターや車両のサポートコストを予算化したりすることがあります。効率の観点から見るとメンテナンスコストが不合理であるにもかかわらず、機器が使用され続けることがあります。[16]
ある文書では、「7年」というのは警察で使用されているトランシーバーの想定寿命を超えていると述べられている。電池はもっと頻繁に交換する必要があるとされている。同じ文書で言及されている12年前のディスパッチコンソールは使用可能であると特定された。これらは、同じシステムの他の場所で使用されている問題のある21年前のコンソールと比較された。[17]
別の情報源によると、コンソールや基地局などのシステムバックボーン機器の耐用年数は15年と見込まれている。携帯無線機の耐用年数は10年と見込まれている。トランシーバーの耐用年数は通常8年である。[18]カリフォルニア州の文書では、一般サービス局は、森林火災保護局で使用される通信コンソールの耐用年数は10年であると報告している。[19]
双方向無線周波数
典型的な双方向無線機は固定の無線周波数チャネルで動作しますが、有効な送信を見つけるために複数のチャネルをスキャンできるものもあります。[4] [信頼できない情報源? ] アナログの従来のシステム（最も単純なタイプのシステム）では、周波数またはチャネルは通信情報を運ぶ物理的な媒体またはリンクとして機能します。無線システムの性能は、使用される周波数帯の特性に部分的に依存します。双方向無線システムの周波数の選択は、次の要因によって部分的に影響を受けます。[20]
- 政府のライセンスと規制。
- 地域的な混雑や周波数の可用性。
- 無線信号は森林と都市の可視領域では伝わり方が異なるため、地形によって異なります。
- ノイズ、干渉、または相互変調の存在。
- 50～60MHz以下の上空波干渉とVHFでの対流圏の屈曲。
- 米国では、一部の周波数については周波数調整委員会の承認が必要である。[20]
UHF と VHF
最も一般的な双方向無線システムは、無線スペクトルのVHFとUHFの部分で動作します。このスペクトル部分は放送や複数の競合する用途に頻繁に使用されるため、スペクトル管理は、無線の効率的かつ非干渉的な使用のために無線ユーザーを規制する政府の重要な活動となっています。両方の帯域は、さまざまなユーザーに広く適用されています。[21]
範囲
双方向無線システムの有効な直接範囲は、周波数の関数である無線伝搬条件に依存します。 [22]
双方向無線機の範囲に影響を与える要因としては、天候、使用される正確な周波数、障害物などがあります。[22] [23]
参照
- TETRA（地上トランク無線）
- アストロ（モトローラ）
- デジタルモバイルラジオ
- ＰＭＲ４４６
- ファミリーラジオサービス
- GE マーク V
- プロジェクト25
- クイックコールI
- モトローラ セイバー
- 携帯ラジオ
- 警察無線
- 無線電話
参考文献
- ^ グラフ、ルドルフ F. (1999)。現代エレクトロニクス辞典、第 7 版。エルゼビア。p. 811。ISBN 9780080511986。
- ^ゴールドスミス、アンドレア（2005年8月 8日）。ワイヤレス通信。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 9780521837163. 2016年4月20日閲覧。
- ^ Hall, Mark (2022年10月3日). “Motorola, Inc.”. Encyclopædia Britannica . 2023年1月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年1月17日閲覧。
- ^ ab 「双方向無線の完全ガイド」。Crystal Radio Systems Ltd. 2022年6月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年1月17日閲覧。
- ^ハルデイン、ロバート。 ( 1995)人民の力、ビクトリア州警察の歴史。メルボルン大学出版局。ISBN 0-522-84674-2、1995
- ^ IEEE History Milestones 2007年10月2日閲覧
- ^ 目的別のチャネル割り当ての一例は、Ivanov、DA、VP Savelyev、および PV Shemanski の「Organization of Communications」、Fundamentals of Tactical Command and Control : A Soviet View、Soviet Military Thought Series #18、(Washington, DC: Superintendent of Documents、1977) Library of Congress Control Number: 84602565 に記載されています。これは、ソビエト時代のロシア語の書籍を米国空軍が翻訳したものです。また、「不十分なシステム容量」、特別報告書：消防士の通信の改善、 USFA-TR-099/1999 年 1 月（メリーランド州エミットバーグ：米国消防局、1999 年）18 ～ 19 ページ、および「5.2 現在のシステム」、カリフォルニア州ハイウェイ パトロール通信技術研究プロジェクト、800 MHz、80-C477（カリフォルニア州サクラメント：総務部、通信技術部門、1982 年）V-4 ～ V-6 ページも参照してください。
- ^ 「3.4.1 ユーザー機器の一般的な欠陥」、サンラファエル警察無線委員会：市長および市議会への報告書、（カリフォルニア州サンラファエル：サンラファエル市、1995 年）12 ページ。
- ^ 「IEEE 100 IEEE 標準用語の権威ある辞書」、第 7 版、IEEE プレス、2000 年、ISBN SBN 0-7381 -2601 -2
- ^ talk aroundの使用例については、「問題報告」、特別報告書: 消防士のコミュニケーションの改善、 USFA-TR-099/1999 年 1 月 (メリーランド州エミッツバーグ: 米国消防庁、1999 年) 25-26 ページを参照してください。この記事では、talk around というフレーズの定義も確認されています。
- ^ 例については、Mikhailov, KE「Volga-Moscow Transmission Line の通信設備」、VI Lenin Hydroelectric Station と Moscow 間の長距離電力伝送(エルサレム: Israeli Program for Scientific Translations、1965 年) を参照してください。
- ^ 心電図テレメトリの例については、『緊急医療通信の計画: 第 2 巻、地域レベル計画ガイド』(ワシントン DC: 米国運輸省道路交通安全局、1995 年) 48 ページを参照してください。
- ^ 「Spartan Training Bulletin - Volume One – Issue One」。2017年10月18日閲覧。
- ^ ドライブテストと受信信号レベルの現場測定の 2 つの例については、以下を参照してください。
- 「セクション II: 無線伝搬研究」、カリフォルニア州ハイウェイパトロール通信技術研究プロジェクト、800 MHz、80-C477、(カリフォルニア州サクラメント: 総務部通信技術課、1982 年) pp. II-1 - II-34。
- Ossanna, Jr.、Joseph F.、「建物の反射による移動無線フェーディングのモデル: 理論および実験によるフェーディング波形パワー スペクトル」、Bell System Technical Journal、1964 年 11 月、2935 ～ 2971 ページ。800 MHz トリビア: この記事では、CTCSS トーンに近いオーディオ周波数で信号フェーディングが発生することが示されており、1970 年代に Motorola 800 MHz システムで DCS のみが使用された理由が説明されています。
- ^ ケンウッド TKR-850 仕様書
- ^ 一例として、「計画要素 S-7: 合理化された資金調達」および「計画要素 L-2: 恒久的なコントラコスタ公共安全無線局」、コントラコスタ郡公共安全移動無線マスタープラン(バージニア州フェアファックス: Federal Engineering, Inc.、2002 年) 45、49 ページを参照してください。
- ^ 一例として、「3.2.10.1 現在のシステムの問題」、トランク無線システム: 提案依頼書(オクラホマ州オクラホマシティ: オクラホマシティ市施設局、公共安全資本プロジェクト事務所、2000 年) 56 ページを参照してください。
- ^ 「2.4 機器目録」、サンラファエル警察無線委員会：市長および市議会への報告書、（カリフォルニア州サンラファエル：サンラファエル市、1995 年）8 ページ。
- ^ 「8000 Exhibits: 典型的な 3 ポジション CDF 指揮統制センターの機器交換コスト」、8000 通信マニュアル、(カリフォルニア州サクラメント: カリフォルニア州森林火災保護局、2006 年) コンソール コストに関する Adobe PDF ファイル。
- ^ ab 「付録 B - FCC 規制」、カリフォルニア州 EMS 通信計画: 最終草案(カリフォルニア州サクラメント: カリフォルニア州 EMS 局、2000 年 9 月) 38 ページを参照してください。また、アリゾナ フェーズ II 最終報告書: 州全体の無線相互運用性ニーズ評価、 Macro Corporation およびアリゾナ州、2004 年を参照してください。
- ^ 「VHF と UHF...どちらが良いですか?」
- ^ ab 双方向無線範囲
- ^ 「双方向無線の範囲: 双方向無線はどのくらい遠くまで通信できますか?」