NXDN

NXDN significa 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 entre personas. Fue desarrollado conjuntamente por Icom Incorporated y Kenwood Corporation como un sistema digital avanzado que utiliza modulación FSK y admite transmisión de datos y voz encriptados . Al igual que otros sistemas móviles terrestres, los sistemas NXDN utilizan las bandas de frecuencia VHF y UHF . También se utiliza como modo especializado en radioafición .

NXDN es 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 dPMR europeo . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Icom y Kenwood iniciaron su colaboración en 2003. El protocolo NXDN se anunció en 2005, y los primeros productos compatibles con NXDN aparecieron 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 sistemas comerciales de radio móvil terrestre privada (PLMR) ^{[ 6 ]} y sistemas de comunicaciones de seguridad pública. La tecnología cumple con el mandato de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de 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 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 la tecnología de Acceso Múltiple por División de Frecuencia (FDMA), en la que diferentes flujos de comunicación se separan por frecuencia y se ejecutan simultáneamente. Los sistemas de Acceso Múltiple por División de Tiempo (TDMA) combinan los flujos de comunicación en un único flujo, en el que la información de los diferentes flujos se transmite en intervalos de tiempo intercalados o "ranuras". Los sistemas de Acceso Múltiple por División de Código (CDMA) permiten que muchos usuarios compartan una asignación de espectro común mediante técnicas de espectro ensanchado .

El canal básico de NXDN es digital y puede tener un ancho de banda de 12,5  kHz o 6,25  kHz.  Los sistemas de doble canal de 6,25 kHz pueden configurarse para ajustarse a un  canal de 12,5 kHz. Esto duplica la eficiencia del espectro en comparación con un sistema FM analógico que ocupa un  canal de 12,5 kHz. La arquitectura de NXDN permite que dos canales NXDN, dentro de un  canal de 12,5 kHz, por ejemplo, se asignen como voz/voz, voz/datos o datos/datos. A fecha de 2012, esta capacidad no se puede implementar en hardware comercial en frecuencias simplex o de comunicación bidireccional, sino únicamente mediante repetidores.

Los sistemas que utilizan NXDN también admiten equipos NXDN analógicos FM y digitales, incluyendo 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 a la vez. Los equipos NXDN cuentan actualmente con la homologación de 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 de 4 niveles (FSK). NXDN utiliza el vocoder ( códec ) AMBE+2 para el audio digital. ^{[ 8 ]} Esta combinación proporciona una mejor calidad de voz con señales débiles que la FM analógica. Con una potencia de transmisión equivalente, NXDN presenta un mayor alcance y características de propagación multitrayecto ligeramente mejores que la FM analógica en entornos de RF típicos, específicamente en el umbral SINAD de  12 dB . La velocidad de transmisión es de 4800 bits/s.

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

• 8K30F1E 12,5  kHz voz digital de un solo canal
•  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 a 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, identificador CW analógico de un solo canal

El protocolo NXDN ofrece soporte para las siguientes funciones. La implementación de estas funciones y las interfaces de usuario para acceder a ellas y utilizarlas pueden variar según el fabricante.

• Cifrado :
  • "Cifrado aleatorio": Una secuencia binaria pseudoaleatoria creada al combinar una operación bit a bit OR exclusiva en el flujo de audio o datos y un registro de desplazamiento de retroalimentación lineal con un polinomio de retroalimentación de${\displaystyle x^{15}+x+1}$, que tiene un período de repetición de 32.767 bits, lo que produce 32.767 posibles claves de cifrado, excepto todas cero. ^{[ 10 ]} Este nivel de cifrado no ofrece absolutamente ninguna protección y existe software que permite encontrar la clave al instante. ^{[ 11 ]}
  • Cifrado DES : Cifrado de bloques de 64 bits que opera en modo OFB utilizando una clave de 56 bits expresada en 64 bits con bits de paridad. ^{[ 10 ]} Este nivel de cifrado ayuda a proteger contra atacantes ocasionales, pero no contra una empresa. ^{[ 12 ]}
  • Cifrado AES : Cifrado de cifrado de bloques de 128 bits que opera en modo OFB utilizando una clave de 256 bits. ^{[ 10 ]} Este último nivel de cifrado proporciona seguridad completa.
• Localización y notificación de estado: de radio a radio y de despacho a radio.
• Alias ​​de usuario: 65.535 identificadores de grupo e identificadores de usuario diferentes.
• Hombre caído y llamada de emergencia
• Funciones de gestión remota de radio: aturdir/matar/revivir y monitorizar
• Programación por aire
• Alias ​​por aire
• Interfaz con aplicaciones de terceros para: localización por radio, ubicación GPS, terminales de datos de taxis, seguimiento en interiores

En todos los esquemas de compresión con pérdida , se sacrifica la calidad de la reproducción de voz a cambio de minimizar la tasa de bits de la transmisión. Esto genera artefactos y alteraciones en la respuesta de frecuencia del habla reproducida. Los codificadores y otros esquemas de compresión altamente optimizados para voz suelen ser inadecuados para audio que no sea voz, como música o datos modulados por desplazamiento de frecuencia . El uso de un codificador inapropiado generalmente produce 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 se ha sometido a pruebas comparativas y se ha comprobado que es adecuada para sus usos previstos, principalmente radio móvil y aeronáutica. El vocoder AMBE+2 también se ha seleccionado para su uso en la familia de radios Motorola MOTOTRBO, así como en sistemas DMR y en el sistema de radio móvil Project 25 (P25). Los siguientes informes y artículos describen evaluaciones en entornos de laboratorio de AMBE+2 y otros vocoders de voz. ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

El uso de cualquier codificador de voz basado en diccionarios de códigos implica ciertas limitaciones en la calidad del audio , especialmente en entornos con alto ruido de fondo. Se están realizando mejoras graduales en los algoritmos, lo que puede generar diferencias en el rendimiento incluso cuando el método básico permanece inalterado. En Estados Unidos, 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 centra específicamente en las radios del Proyecto 25, es directamente aplicable a cualquier sistema que utilice codificadores de excitación multibanda similares. ^{[ 16 ]}

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: ^{[ 17 ]}

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

• radio móvil privada digital
• radio móvil digital
• Radio troncalizada terrestre

• Comparación de los sistemas FDMA y TDMA
• Estándar NDXN