NXDN

NXDN son las siglas de Next Generation Digital Narrowband (banda estrecha digital de próxima generación ) y es un estándar abierto para sistemas de radio móviles terrestres públicos ; es decir, sistemas de radios bidireccionales ( transceptores ) para comunicación de voz bidireccional de persona a persona. Fue desarrollado conjuntamente por Icom Incorporated y Kenwood Corporation como un sistema digital avanzado que utiliza modulación FSK que admite transmisión y datos cifrados , así como transmisión de voz. Al igual que otros sistemas móviles terrestres, los sistemas NXDN utilizan las bandas de frecuencia VHF y UHF . También se utiliza como un modo de nicho en la radioafición .

NXDN está implementado por Icom en su sistema IDAS ^[1] y por Kenwood como NEXEDGE; ^[2] tanto Kenwood como Icom ahora ofrecen equipos de doble estándar que admiten el estándar europeo dPMR . ^{[3] [4]}

Icom y Kenwood comenzaron su colaboración en 2003. El protocolo NXDN se anunció en 2005 y los productos compatibles con NXDN aparecieron por primera vez en 2006. ^[5]

La interfaz aérea común (CAI) NXDN fue aceptada en la reunión del Grupo de Estudio 5 (SG5) del Sector de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-R), celebrada en noviembre de 2016 y en el informe M.2014-3 publicado en febrero de 2017 como un sistema móvil terrestre digital internacional.

El protocolo NXDN y los productos de comunicaciones en los que se utiliza están destinados a los sistemas de comunicaciones de seguridad pública y de radiocomunicaciones terrestres privadas (PLMR) comerciales ^{[6] . La tecnología cumple con el mandato de la} Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de los EE. UU. que exige que todos los sistemas de comunicaciones cubiertos por las regulaciones de la Parte 90 utilicen tecnología de banda estrecha antes del 1 de enero de 2013. Las regulaciones de la Parte 90 especifican un ancho de banda de 12,5 kHz, pero la FCC “insta encarecidamente a los licenciatarios a que consideren migrar directamente a la tecnología de 6,25 kHz en lugar de adoptar primero la tecnología de 12,5 kHz y luego migrar a la tecnología de 6,25 kHz”. La FCC “establecerá rápidamente un cronograma para la transición a la tecnología de banda estrecha de 6,25 kHz”. ^[7]

NXDN utiliza tecnología de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) en la que los diferentes flujos de comunicación están separados por frecuencia y se ejecutan simultáneamente. Los sistemas de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) combinan los flujos de comunicación en un solo flujo en el que la información de los diferentes flujos se transmite en asignaciones de tiempo intercaladas o "ranuras". Los sistemas de acceso múltiple por división de código (CDMA) permiten que muchos usuarios compartan una asignación de espectro común mediante el uso de técnicas de espectro ensanchado .

El canal básico de NXDN es digital y puede tener un ancho de 12,5 kHz o 6,25 kHz. Los sistemas de doble canal de 6,25 kHz se pueden configurar para que encajen en un canal de 12,5 kHz. Esto duplica efectivamente la eficiencia del espectro en comparación con un sistema FM analógico que ocupa un canal de 12,5 kHz. La arquitectura de NXDN es tal que dos canales NXDN, dentro de un canal de 12,5 kHz, por ejemplo, se pueden asignar como voz/voz, voz/datos o datos/datos. A partir de 2012, esta capacidad no se puede implementar en hardware disponible comercialmente en frecuencias símplex o "de comunicación directa", sino solo a través de repetidores.

Los sistemas que utilizan NXDN también admiten equipos NXDN digitales y FM analógicos combinados, incluidas las comunicaciones directas de radio a radio. Esto permite a los propietarios de sistemas migrar a un sistema digital de banda estrecha sin tener que reemplazar todo el sistema de una sola vez. Actualmente, los equipos NXDN están aprobados por la FCC para su uso en las bandas VHF (137-174 MHz) y UHF (406-512 MHz).

Los datos se transmiten mediante modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) de 4 niveles . NXDN utiliza el vocoder ( códec ) AMBE+2 para audio digital. ^[8] Esta combinación proporciona una mejor calidad de voz con señal débil que para FM analógica. Para una potencia de transmisión equivalente, NXDN se representa como un sistema con un rango más amplio y características de trayectos múltiples ligeramente mejores que la FM analógica en entornos de RF típicos, específicamente en el umbral SINAD de 12 dB . La tasa de bits de transmisión es de 4.800 bit/s.

Los siguientes designadores de emisiones de la FCC se aplican a las transmisiones NXDN: ^[9]

• 8K30F1E Voz digital de un solo canal de 12,5 kHz
• Datos digitales de un solo canal 8K30F1D de 12,5 kHz
• 8K30F1W 12,5 kHz voz y datos digitales de un solo canal
• 4K00F1E Voz digital de un solo canal de 6,25 kHz
• Datos digitales de un solo canal 4K00F1D de 6,25 kHz
• 4K00F1W 6,25 kHz voz y datos digitales de un solo canal
• 4K00F2D 6,25 kHz, canal único analógico CW ID

El protocolo NXDN brinda soporte para las siguientes funciones. La implementación de las funciones y las interfaces de nivel de usuario mediante las cuales se accede a ellas y se utilizan pueden variar según el fabricante.

• Cifrado :
  • "Cifrado Scramble": una secuencia binaria pseudoaleatoria creada mediante la combinación de una operación exclusiva o bit a bit en el flujo de audio o datos y un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal con un polinomio de retroalimentación de , que tiene un período de repetición de 32.767 bits, lo que produce 32.767 posibles claves de cifrado excepto todas cero. ^[10]$Estilo de visualización x^{15}+x+1}$
  • Cifrado DES : cifrado de bloque de 64 bits que funciona en modo OFB utilizando una clave de 56 bits expresada en 64 bits con bits de paridad. ^[10]
  • Cifrado AES : cifrado de bloque de 128 bits que funciona en modo OFB utilizando una clave de 256 bits. ^[10]
• Búsqueda de personas e informes de estado: de radio a radio y de despacho a radio
• Alias ​​de usuario: 65.535 ID de grupo e ID de usuario diferentes
• Hombre caído y llamada de emergencia
• Funciones de gestión remota de radio: aturdir/matar/reanimar y monitorear
• Programación por aire
• Alias ​​por aire
• Interfaz con aplicaciones de terceros para: búsqueda de radio, ubicación GPS, terminales de datos de taxis, seguimiento dentro de edificios

En todos los esquemas de compresión con pérdida , se realizan concesiones en la calidad de reproducción de voz a cambio de minimizar la tasa de bits bruta de la transmisión. Esto genera artefactos y compromete la respuesta de frecuencia en el habla reproducida. Los codificadores y otros esquemas de compresión que están altamente optimizados para el habla a menudo no son adecuados para audio sin voz, como música o datos codificados por desplazamiento de frecuencia . El uso de un codificador inadecuado generalmente da como resultado la creación de distorsión y artefactos en el audio reproducido.

La calidad de reproducción de audio de los sistemas de comunicaciones IDAS y NEXEDGE depende del rendimiento del códec de voz AMBE+2 utilizado por NXDN. La familia de vocoders AMBE ha sido sometida a pruebas comparativas y se ha comprobado que es adecuada para los usos previstos, principalmente radio móvil y aeronáutica. El vocoder AMBE+2 también ha sido seleccionado para su uso en la familia de radios MOTOTRBO de Motorola , así como en sistemas DMR y en el sistema de radio móvil Project 25 (P25). Los siguientes informes y artículos son descripciones de evaluaciones en entornos de laboratorio de AMBE+2 y otros vocoders de voz. ^{[11] [12] [13]}

El uso de cualquier codificador de voz basado en un libro de códigos conlleva concesiones en la calidad del audio , en particular cuando se utiliza en condiciones de mucho ruido de fondo. Se están realizando mejoras incrementales en los algoritmos, lo que puede dar lugar a diferencias en el rendimiento incluso cuando el método básico permanece inalterado. En los EE. UU., el laboratorio de investigación de comunicaciones de seguridad pública del Departamento de Comercio informa periódicamente sobre los avances en este campo. Si bien su trabajo se refiere específicamente a las radios del Proyecto 25, es directamente aplicable a cualquier sistema que utilice codificadores de excitación multibanda similares. ^{[14] [ verificación fallida ]}

El Foro NXDN se formó con el fin de promover el protocolo NXDN en América del Norte y del Sur. Los miembros del foro son: ^[15]

• Microcircuitos CML
• Tecnología de la comunicación de la libertad
• Comunicaciones Hytera
• Icom Incorporated
• Sistemas de información crítica InterTalk
• Corporación Kenwood
• Compañía Ritron, Inc.
• Trident Micro Systems, que fue comprada por Motorola Solutions en diciembre de 2014.
• Remota Tecnologia em Comunicação

• Radio móvil privada digital
• Radio móvil digital
• Radio troncal terrestre

• Comparación de los sistemas FDMA y TDMA
• Estándar NDXN