NXDNは、プロフェッショナルな音声およびデータ通信のために設計された狭帯域デジタル陸上移動無線プロトコルです。これは、組織が公共移動ネットワークに完全に依存せずに、カバレッジ、トークグループ、ディスパッチアクセス、および運用手順を直接制御する必要があるプライベート無線ネットワークで使用されます。

展開は、数台の携帯無線機が1つのリピーターを介して通信するだけの簡単なものから、複数のサイト、自動チャネル割り当て、集中ディスパッチ、録音、および他の通信システムとの接続を含むものまであります。正しいアーキテクチャは、カバレッジ、トラフィック量、利用可能なスペクトル、および必要な運用制御のレベルに依存します。

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プロフェッショナル無線の狭帯域標準

NXDN（Next Generation Digital Narrowbandの略）は、プロフェッショナル無線メーカー間の技術アライアンスを通じて開発され、現在はNXDNフォーラムによってサポートされています。その共通空中インターフェースは、国際電気通信連合の無線通信部門の報告書にもデジタル陸上移動無線技術として含まれています。

移動体通信事業者に依存する通信サービスとは異なり、NXDNネットワークは組織が制御する無線システムとして構築できます。周波数、リピーター、加入者ID、およびトークグループは、定義された運用エリア向けに計画されます。これにより、この技術は、高速なプッシュツートーク通信、予測可能なカバレッジ、およびシステム管理に対する明確な責任を必要とするサイトに適しています。

典型的なユーザーには、製造工場、公共事業、輸送事業者、港湾、空港、キャンパス、資産管理チーム、および公共サービス組織が含まれます。同じ空中インターフェースは、無線対無線の直接通信、従来型リピーター運用、およびトランク型ネットワークをサポートできます。

デジタル運用は、基本的なグループ音声以上のものを提供します。無線機、リピーター、および管理プラットフォームに応じて、システムは以下をサポートする場合があります：

• 部門、シフト、または運用チームのグループコール。

• 許可された無線ユーザー間の個別コール。

• 短いテキスト、ステータス、および位置データ。

• 緊急コールと優先処理。

• ディスパッチ監視と通話録音。

• マルチサイトローミングとIPリンクされたカバレッジ。

転倒検出、Bluetooth測位、アラーム連携、ビデオシステム統合などの機能は、NXDN空中インターフェースだけでは保証されません。これらは、互換性のある端末、アプリケーション、ゲートウェイ、およびディスパッチソフトウェアを通じて実装されます。したがって、これらの要件は、無線プロトコルから想定するのではなく、システムレベルで定義する必要があります。

無線チャネルで何が起こるか

NXDNは周波数分割多元接続（FDMA）を使用します。各アクティブな無線会話は、より広いキャリア内のタイムスロットではなく、割り当てられた周波数チャネルを占有します。これは、NXDNとTDMAベースの無線システムとの間の主要な技術的違いの1つです。

この規格は、6.25 kHzおよび12.5 kHzのチャネル間隔をサポートします。6.25 kHz構成では、2つの別々に調整されたチャネルを、1つの12.5 kHzアナログチャネルに相当するスペクトル内に配置できます。これによりスペクトル利用効率が向上する可能性がありますが、実際の周波数計画は、現地のライセンスおよび調整ルールに従って承認されなければなりません。

音質は完全なRFパスに依存する

デジタル音声処理は、アナログFM信号が弱くなると通常聞こえるバックグラウンドノイズを抑制します。そのため、音声は使用可能なカバレッジエリアの大部分で明瞭に保たれます。ただし、カバレッジの端付近では、受信機がデータを確実に復元できなくなると、デジタル音声は急速に劣化する可能性があります。

ある無線プロトコルが常に優れた音質を提供するという主張には注意が必要です。知覚される品質は、マイク、ボコーダー構成、受信機感度、アンテナ設置、RF干渉、およびユーザーの音響環境にも依存します。プロトコル比較のみに頼るよりも、フィールドカバレッジテストの方が有用です。

適切な運用構造の選択

すべての組織がトランク型ネットワークを必要とするわけではありません。動作モードは、ユーザー数、利用可能なチャネル、カバレッジエリア、および予想される通話トラフィックに応じて選択する必要があります。

直接および従来型運用

ダイレクトモードでは、ユーザーが無線範囲内にいる場合、互換性のある無線機がリピーターなしで通信できます。小規模チーム、一時的な作業エリア、および固定インフラが利用できない状況向けのシンプルなローカル通信パスを提供します。

従来型リピーター運用は、無線送信を受信し、高所または戦略的な場所から再送信することでカバレッジを拡張します。各部門または機能には通常、固定チャネルが割り当てられます。この構成は運用が簡単で、単一の工場、倉庫、キャンパス、またはローカルサービスエリアに適していることがよくあります。

Type-C集中型トランキング

Type-Cは専用の制御チャネルを使用します。加入者無線機はネットワークに登録し、システムは通話が要求されたときに利用可能なトラフィックチャネルを割り当てます。集中制御は、効率的なチャネル管理、通話キューイング、優先ルール、およびより大規模なマルチサイトシステムでのローミングをサポートします。

このアーキテクチャは、複数のユーザーグループが無線チャネルのプールを共有する場合、または組織が構造化されたアクセス制御と調整された広域運用を必要とする場合に適しています。制御チャネルは通話処理の中心であるため、冗長性と障害復旧を設計に含める必要があります。

Type-D分散型トランキング

Type-Dは専用の制御チャネルを予約しません。トランキングの決定は分散システムロジックを通じて処理され、利用可能なチャネルをトラフィックに使用できます。継続的に割り当てられた制御チャネルなしでトランキング機能を必要とする中小規模システムに効率的な構造を提供できます。

Type-DとType-Cは交換可能な構成オプションとして扱うべきではありません。システムタイプを選択する前に、無線機の互換性、リピーターアーキテクチャ、ローミング要件、および拡張計画を確認する必要があります。

DMRとの比較

NXDNとDMRはどちらもプロフェッショナルデジタル無線通信をサポートしますが、RF容量の構成方法が異なります。NXDNは6.25 kHzまたは12.5 kHzチャネルでFDMAを使用します。DMRは一般的に12.5 kHzキャリア内で2スロットTDMAを使用し、2つの論理通信パスが交互のタイムスロットで送信することによりそのキャリアを共有できるようにします。

チャネル幅だけでなく、使用可能な容量を比較する

チャネル幅だけでは、システムがサポートできるユーザー数は決まりません。エンジニアは、通話時間、ピーク時トラフィック、予約された緊急容量、および各チャネルを共有するグループの数も考慮する必要があります。軽負荷の従来型ネットワークは、わずかな周波数で確実に動作する可能性がありますが、頻繁に同時通話が発生するサイトでは、動的なトランクチャネル割り当てが有益な場合があります。

したがって、周波数効率は動作動作とともに評価する必要があります。2つの技術的に利用可能な通信パスは、両方が誤って割り当てられていたり、干渉の影響を受けていたり、重要な場所で利用できなかったりする場合、ほとんど利益をもたらしません。容量計画は、理論的なチャネル数にのみ依存するのではなく、実際の通話記録または代表的なトラフィック見積もりを使用する必要があります。

どちらの方法もすべてのプロジェクトに自動的に優れているわけではありません。NXDNは、6.25 kHzの周波数割り当て、FDMA動作、または既存のNXDNフリートが設計に影響を与える場合に魅力的です。DMRは一部の市場でより幅広いサプライヤーの選択肢を提供し、12.5 kHzキャリア内で2つの論理パスを提供できます。

実際の評価は、利用可能な周波数、既存の無線機、トラフィックパターン、および必要な相互運用性から始める必要があります。別のプロトコルがより人気があるように見えるという理由だけで動作中のフリートを交換すると、カバレッジや運用手順を改善することなく、不必要なコストが発生する可能性があります。

無線トラフィックをIPディスパッチ環境に持ち込む

スタンドアロンの無線ネットワークはローカルなプッシュツートーク通信に効果的ですが、監督者が複数のチャネルを監視したり、リモートサイトを調整したり、異なるシステムのユーザーと通信したりする必要がある場合、運用はより困難になります。RoIP統合は、無線音声と制御信号をIPネットワーク経由で転送し、選択したチャネルを集中ディスパッチプラットフォームに提示できるようにします。

多くの展開では、RoIPゲートウェイはアクセサリオーディオ、プッシュツートーク制御、およびキャリア検出またはスケルチ信号を介して互換性のある移動無線機または基地無線機に接続します。ゲートウェイは、これらの物理的なオーディオおよび制御インターフェースを、ディスパッチシステムが管理できるストリームおよびシグナリングに変換します。

この境界を正しく理解する必要があります。無線機のアナログアクセサリインターフェースを介して接続されたゲートウェイは、NXDN空中プロトコルを別の無線プロトコルに直接変換するわけではありません。接続された無線機は、RF送信、加入者ID、およびプロトコル動作を引き続き処理します。ゲートウェイは、利用可能な音声と制御状態をIP側に転送します。

統合後、許可されたディスパッチャーは次のことができる場合があります：

• 中央コンソールから1つ以上のNXDNチャネルを監視する。

• プッシュツートーク制御を使用して選択された無線チャネルに送信する。

• 既存のWANを介してリモート無線サイトを接続する。

• タイムスタンプとオペレーター情報付きでチャネル音声を録音する。

• 無線ユーザーをシステム間ディスパッチセッションに含める。

• 無線通信をIP電話、モバイルアプリケーション、または他の無線ネットワークにリンクする。

音声伝送と無線制御を分離する

信頼性の高いRoIP設計では、音声と無線制御を別々のエンジニアリングパスとして扱います。オーディオインターフェースは受信音声と送信音声を伝送し、制御線はプッシュツートーク、キャリア検出、およびその他のサポートされている無線状態を処理します。これらのパス間のタイミングが正しくないと、送信の最初の単語が切れたり、オペレーターがPTTを離した後も無線機が送信状態のままになったり、背景ノイズがディスパッチチャネルを開く原因となることがあります。

コミッショニングでは、PTTアクティベーション遅延、オーディオ開始時間、および解放動作を測定する必要があります。複数のリモートチャネルが1つのディスパッチプラットフォームに接続されている場合、各チャネルには明確な運用名、アクセス許可、およびビジー表示も必要です。ディスパッチャーは、ゲートウェイアドレスや無線機モデル名ではなく、「北工場」や「メンテナンスチャネル」などの場所を選択する必要があります。

機能の利用可能性は、無線インターフェースの実装方法に依存します。基本的なオーディオおよびPTT統合では、ユニットID、テキストメッセージ、GPSレポート、または緊急ステータスがディスパッチプラットフォームに公開されない場合があります。これらの機能を必要とするプロジェクトは、無線機、ゲートウェイ、およびディスパッチソフトウェアがサポートされるデータまたは制御インターフェースを共有することを確認する必要があります。

信頼性の高い展開の計画

システム設計は、無線仕様ではなく運用要件から始める必要があります。カバレッジが必要なエリア、通信するチーム、同時通話数、およびネットワークまたは電源障害時に必要な通信パスをマッピングします。

1. スペクトルの利用可能性を確認する。 周波数、チャネル間隔、送信電力、およびライセンス条件を適切な現地当局と確認します。

2. RF環境を調査する。 地形、建物、干渉源、カバレッジギャップ、および適切なリピーター設置場所を特定します。

3. 通話トラフィックを見積もる。 固定従来型チャネルで十分か、または共有トランク容量が正当化されるかを判断します。

4. グループと権限を定義する。 無線ID、トークグループ、緊急アクセス、およびディスパッチ権限の明確な計画を作成します。

5. インターフェースの互換性を確認する。 RoIP接続を選択する前に、オーディオレベル、PTTロジック、キャリア検出、およびサポートされるデータインターフェースを検証します。

6. 障害に備えた設計を行う。 WAN、ディスパッチサーバー、または中央サイトが利用できない場合でも、どのローカル無線機能が利用可能でなければならないかを特定します。

7. 実際の運用条件をテストする。 通常の背景ノイズ、車両移動、屋内位置、および現実的なネットワーク負荷でネットワークをコミッショニングします。

ユーザーの作業位置を中心にカバレッジを設計する

カバレッジ予測は、無線機が実際に使用される場所（車両内、機械の横、地下、鉄筋コンクリート建物内、大きな金属構造物の近く）で検証する必要があります。開けた駐車場で測定された信号は、ワークショップやトンネル内で通信が確実に維持されることを証明するものではありません。

テストにはアップリンクとダウンリンクの両方のパフォーマンスを含める必要があります。ユーザーはリピーターをはっきりと聞こえるかもしれませんが、同じ場所から低電力の携帯無線機がリピーターに届かないことがあります。アンテナ位置、給電線損失、建物侵入、および携帯無線機の向きはすべて、不平衡なパスを生み出す可能性があります。したがって、代表的な携帯および移動無線機を最終カバレッジ調査に含める必要があります。

受入テストでは、直接通話、リピーター通話、グループ選択、個別通話、ビジーチャネル動作、ローミング、ディスパッチPTT、オーディオレベル、および中断後の復旧をカバーする必要があります。マルチサイトシステムの場合、テストはローカルのベンチネットワークではなく、本番WAN経由で実行する必要があります。

適切に設計されたソリューションでは、すべての通信システムが同じ空中インターフェースを使用する必要はありません。NXDNは信頼性の高い無線カバレッジを必要とするユーザーに引き続きサービスを提供でき、ゲートウェイとディスパッチソフトウェアは電話、ブロードバンド、およびその他の無線ネットワークへの制御されたアクセスを提供します。その結果、既存の無線投資を保護しながら、より広範な運用通信から孤立させない移行パスが得られます。

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