Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN."—  Präsentation transkript:

1 Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

2 Folie 2 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.1.EINFÜHRUNG TETRA

3 Folie 3Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Wie sieht der Netzaufbau/die Netzstruktur aus?

4 Folie 4Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.1 EINFÜHRUNG TETRA TETRA= „Terrestrial Trunked Radio“ 25= 25kHz Frequenzabstand Bildquelle: mainbernheim.de/uploads/pics/TETRA.jpg

5 Folie 5Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NETZSTRUKTUR Das Digitalfunknetz ist ein zelluläres Netz Hintergrund: Geringer Frequenzbedarf Bildquelle: rlp.de/uploads/pics/karte_rlp_01.jpg

6 Folie 6Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NETZAUFBAU IN 4 EBENEN Ebene I Endgeräte

7 Folie 7Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ENDGERÄTE (EBENE I) Verschiedene Endgerättypen definiert  HRT: Handheld Radio Terminal= Handfunkgerät  MRT: Mobile Radio Terminal= Fahrzeugfunkgerät  FRT: Fixed Radio Terminal= Ortsgebundene Funkanlagen

8 Folie 8Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NETZAUFBAU IN 4 EBENEN Ebene I Endgeräte Ebene II Basisstationen

9 Folie 9Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz BASISSTATIONEN (EBENE II)  Die Basisstation leitet die Funkkommunikation in die Netzinfrastruktur über und versorgt genau eine Funkzelle

10 Folie 10Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NETZAUFBAU IN 4 EBENEN DXT ILTS Ebene I Endgeräte Ebene II Basisstationen Ebene III Vermittlung

11 Folie 11Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERMITTLUNG (EBENE III) DXT= Vermittlungsstellen  Hier sind die wesentlichen Funktionen des Netzes hinterlegt  Administrative Stellen (ILTS) sind mit den DXT verbunden  Stellen Verbindung zu Transitvermittlungsstellen (DXTT) her

12 Folie 12Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NETZAUFBAU IN 4 EBENEN DXT DXTT ILTS Ebene I Endgeräte Ebene II Basisstationen Ebene III Vermittlung Ebene IV Transitvermittl. NMC

13 Folie 13Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz TRANSITVERMITTLUNG (EBENE IV) Transitvermittlungsstellen (DXTT) sind übergeordnete Vermittlungsstellen, die bundesweite Verbindungen über möglichst wenige Zwischenschritte ermöglichen NMC= Network Management Center  Überwachungseinheit

14 Folie 14Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NETZAUFBAU IN 4 EBENEN DXT DXTT ILTS Zugangsnetz Kernnetz Ebene I Endgeräte Ebene II Basisstationen Ebene III Vermittlung Ebene IV Transitvermittl. NMC

15 Folie 15Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz Koblenz Trier Mainz ZAHLEN  2 NMC in Berlin und Hannover  4 Transitvermittlungsstellen  62 Vermittlungsstellen in Deutschland (Stand Juni 2013) Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

16 Folie 16Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NUTZEN Somit sind alle Basisstationen des Digitalfunks über die zentrale Netzsteuerung miteinander verbunden und machen im Bedarfsfall einen bundesweiten Empfang möglich. Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

17 Folie 17Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz EXKURS TEMPORÄRE NETZERWEITERUNG Ziel:  Zur kurzfristigen Korrektur von Versorgungsengpässen, sollen mobile Basisstationen eingesetzt werden 3 Verfahrenskonzepte:  Systembetrieb (Einbindung ins Netz)  Solobetrieb (autarke mBS)  Mobile Netzstruktur (Bis zu 8 mBS)

18 Folie 18Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz EXKURS TEMPORÄRE NETZERWEITERUNG  Die mBS soll verlastbar sein und in folgenden Einzelteilen zur Einsatzstelle verbracht werden: Basis-/TransportfahrzeugBasisstation AntennenanlageTechnik für Netzanbindung StromversorgungBlitzschutz

19 Folie 19Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz EXKURS TEMPORÄRE NETZERWEITERUNG  Vorherige Informationen aus Infobrief der Arbeitsgruppe Digitalfunk RLP ABER:  Stand jetzt gibt es diese Möglichkeit noch nicht.  Arbeitsgruppe forscht  Land wird die Lösung beschaffen

20 Folie 20Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Welche Anforderungen wurden an das Netz gestellt?

21 Folie 21Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANFORDERUNGEN  Verkehr von Endgerät zu Endgerät mit/ohne Zwischenschaltung einer Leitstelle.  Verkehr von Leitstellen zur einer Vielzahl von Endgeräten (Standard Verkehrs Kreis der BOS).  Permanente Konferenzschaltung mit unterschiedlich vielen Teilnehmern, auch bei Großeinsätzen.  Schutz vor unberechtigtem Mithören und Manipulation durch Verschlüsselung.  Beseitigung des durch die Vielzahl der BOS-Funksystem-Betreiber erzeugten permanenten Frequenzmangels.  Sofortige Verfügbarkeit des Netzes in besonderen Situationen und zusätzliche Versorgungskapazität im Bedarfsfall, beispielsweise durch Umschalten eines Fahrzeugfunkgerätes auf die Betriebsart Repeater. Keine Verschlechterung Verbesserung

22 Folie 22Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GAN EINTEILUNG Festgelegt durch die „Gruppe Anforderungen an das Netz“  GAN 0 :Flächendeckende Funkversorgung mindestens für Kfz-Betrieb, auch in schneller Bewegung  GAN 1 :Handsprechfunkversorgung außerhalb von Gebäuden in Siedlungsflächen ab einer Größe von m² - Trageweise in Kopfhöhe

23 Folie 23Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GAN EINTEILUNG  GAN 2: Handsprechfunkversorgung außerhalb von Gebäuden, Trageweise am Gürtel bzw. an der Schutzausstattung  GAN 3: Handsprechfunkversorgung innerhalb von Gebäuden, Trageweise in Kopfhöhe  GAN 4: Handsprechfunkversorgung innerhalb von Gebäuden, Trageweise am Gürtel bzw. an der Schutzausstattung

24 Folie 24Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GAN EINTEILUNG Aktueller Stand in Rheinland Pfalz (09/13): GAN-Gruppe Anteil der Landesfläche GAN 0/1 und besser96,69 % GAN 2 und besser91,47 % GAN 3 und besser86,23 % GAN 4 und besser74,49 %

25 Folie 25 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.2 GRUNDLAGEN ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN

26 Folie 26Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Wie kommen Informationen von A nach B?

27 Folie 27Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN Zur drahtlosen Übertragung sind elektromagnetische Wellen nötig Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

28 Folie 28Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN magnetisches Feld Beide Felder existieren nebeneinander und stehen senkrecht zueinander. Das entstehende elektromagnetische Feld breitet sich kugelförmig aus. Abgestrahlte EM-Felder  EM-Wellen Entstehen durch Spannungs- und Stromveränderungen Bildquelle: J.Wilde, Kommunkations- und Datensysteme, Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen

29 Folie 29Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN Elektromagnetische Welle = periodische Schwingung, die sich durch Wiederholung räumlich ausbreitet. Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

30 Folie 30Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz Frequenz Wellenlänge Amplitude PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Was genau bedeuten die verschiedenen Begriffe?

31 Folie 31Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz FREQUENZ Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde bezeichnet man als Frequenz. Die SI-Einheit der Frequenz ist Hz (Hertz) und wird in Anzahl Schwingungen pro Sekunde angegeben 1 Hz= 1(Schwingung)/s

32 Folie 32Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz FREQUENZ  Die für den Digitalfunk zur Verfügung stehenden Frequenzen, beschränken sich auf folgende Frequenzbänder: MHz im Uplink (1MHz = Hz) MHz im Downlink Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

33 Folie 33Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz FREQUENZ 380, ,150 MHZ 390, ,150 MHZ 380, ,850 MHZ 390, ,850 MHZ  14 Frequenzen DMO  186 Frequenzen TMO Beachte: 25 kHz Frequenzabstand Bsp: 380,000/ 380,025/ 380,050/ 380,075/ 380,100/ 380,125/ 380,150 MHZ

34 Folie 34Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz WELLENLÄNGE  Die Länge einer kompletten Schwingung, also einer positiven Halbwelle (Wellenberg) und einer negativen Halbwelle (Wellental) bezeichnet man als Wellenlänge.  Formelzeichen: λ (Lambda)  Die Wellenlänge wird mit Längenmaßen angegeben (m, nm etc.).

35 Folie 35Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz WELLENLÄNGE Beispiel Digitalfunk: C= Lichtgeschwindigkeit= km/s = m/s f= 390 MHz = Hz = *1/s  λ = 0,772m = ca. 0,7 m = 70 cm  Wir bewegen uns mit dem Digitalfunk im 70 cm Band

36 Folie 36Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz AMPLITUDE Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

37 Folie 37Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz MODULATION Frequenzmodulation Amplitudenmodulation

38 Folie 38Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz MODULATION  Phasenmodulation (Phase Shift Keying)  Durch die Übertragung von Binärcodes wird die Modulation anders realisiert.  Bei jedem Wechsel von 1 auf 0 und umgekehrt wird die Welle gedreht Bildquelle: J.Wilde, Kommunkations- und Datensysteme, Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen

39 Folie 39Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Welche Reichweiten kann ich erreichen?

40 Folie 40Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz REICHWEITE  Die Reichweite bei TETRA 25 ist durch die Verwendung von Zeitschlitzen begrenzt.  Beide Funkgeräte müssen absolut parallel laufen, damit die Zeitschlitze sich nicht verschieben. Das heißt die Funkgeräte werden synchronisiert.  Ab einer bestimmten Entfernung kann dieses nicht mehr garantiert werden.

41 Folie 41Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz REICHWEITE Grundsätzlich hängt die Reichweite von noch anderen Faktoren ab:  Sende- und Empfangsleistung  Antennenhöhe und –bauart  Geographische Umstände  Empfindlichkeit des Empfängers  Wetter (!)

42 Folie 42Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz SENDE- UND EMPFANGSLEISTUNG Prinzipiell:  Mehr Sendeleistung= Mehr Reichweite  Feldstärke wird mit dem Quadrat des Abstands schwächer ( wie Wärmestrahlung) Empfangsfeldstärke Entfernung /41/91/161/25 Ausgangsleistung Sender Eingangsleistung Empfänger Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

43 Folie 43Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz SENDE- UND EMPFANGSLEISTUNG Reichweitenerhöhung durch Sendeleistungssteigerung?  Maximal zulässige Sendeleistung reglementiert (Störreichweite)  HRT/FRT 1 W (Regulierung in Schritten bis min. 30 mW)  MRT bis 3 W (Ebenfalls mit Senderegulierung)  Basisstationen: Durchschnittlich 16 W (max. 45W; abhängig vom Standort) Aber:  Geographische Gegebenheiten bleiben bestehen  Antennenstandort effizient wählen

44 Folie 44Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNENHÖHE  Je höher die Antenne, desto größer die Reichweite.  Maximale Höhe ist limitiert, da sonst Einbuchung in zu viele BS möglich (Max. 15 m)  Einzelbewertung, aber Faustregel: Auf jeden Fall 2, max. 3 BS empfangbar AAAAAA Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

45 Folie 45Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNENPOSITION  Antennen strahlen ihre volle Leistung nur in senkrechter Position ab.  Eine Positionsveränderung aus aerodynamischen Gründen ist indiskutabel. infos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf

46 Folie 46Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNENPOSITION infos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf

47 Folie 47Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNENSTANDORT  Alle Funkgeräte im Versorgungsbereich der Funkstation müssen diese „quasioptisch“ sehen und mit ihrer Sendeleistung erreichen können.  Die Nutzreichweite ist die Größe des Gebietes, in dem diese Bedingung erfüllt ist.  Bei Erhöhung der Leistung oder Veränderung der Aufbauhöhe: Störreichweiten

48 Folie 48Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GEOGRAPHISCHE UMSTÄNDE Die Abstrahlung der EM-Wellen wird durch diverse Einflüsse vermindert, ausgelöscht oder auch verbessert  Beugung an Kanten und Ecken (Häuser)  Mögliche Verbesserung der Ausleuchtung bei schlechterer Qualität  Reflexion an Flächen  Absorption

49 Folie 49 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN

50 Folie 50Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Wie sind Funkanlagen aufgebaut?

51 Folie 51Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN  Sender  Empfänger  Antennenumschalter / -weiche  Antenne  Hör- / Sprecheinrichtung  Stromversorgung

52 Folie 52Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz SENDER  Wandelt das Sprachsignal um und gibt es über die Antenne wieder ab

53 Folie 53Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz EMPFÄNGER  Empfängt das Sprachsignal über die Antenne und wandelt es so um, dass es über den Lautsprecher zu hören ist

54 Folie 54Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNENUMSCHALTER/ ANTENNENWEICHE Antennenumschalter: Funkgerät im Ruhemodus auf Empfang geschaltet Bei Betätigen der Sprechtaste: Wechsel auf Senden Entweder Senden oder Empfangen Antennenweiche: Gleichzeitiges Senden und Empfangen möglich

55 Folie 55Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNEN  Dienen der Abstrahlung und Aufnahme von EM-Wellen  Diverse Bauformen Beispiele:  Rundstahl- Antennen  Richtantennen  Breitband- Antennen  Kombi- Antennen  Ein- Band- Antennen

56 Folie 56Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNEN Antennenlänge ist abhängig von der Sendefrequenz  Beste Abstrahleigenschaften bei λ/4- und λ/2- Antennen  Wendelantenne am HRT ist eine gewickelte λ/4- Antenne

57 Folie 57Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ANTENNEN Hinweis: Durch diverse Anwendungen (Digifunk, Analogfunk, W-LAN, GSM…) werden teilweise mehrere Antennen pro Fahrzeugdach verbaut. (Neuer ELW 2 mit 11(!) Antennen)  Ausreichend Abstand um Störungen zu vermeiden J. Wilde, Kommunikations- und Datensysteme Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen

58 Folie 58Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz HÖR- UND SPRECHEINRICHTUNG Hör-/Sprecheinrichtungen wie z.B. „Funkhörer“ wandeln…  auszusendende Schallwellen im Mikrofon in elektrische Signale (NF) um.  empfangene elektrische Signale im Lautsprecher in Schallwellen um.

59 Folie 59Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz STROMVERSORGUNG  MRT: 12V Anschluss im KFZ  FRT: Netzspannung gleichgerichtet auf 13,5V  HRT: Akkus

60 Folie 60 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.4 LEISTUNGSMERKMALE DIGITALFUNK

61 Folie 61Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Benötigt jeder Gesprächsteilnehmer eine eigene Frequenz?

62 Folie 62Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz TDMA Glücklicherweise nicht! Das TETRA 25 System nutzt das sog. Zeitschlitzverfahren („Time Division Multiple Acces“) Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

63 Folie 63Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz TDMA  Der sog. TETRA-Codec komprimiert Sprache in Päckchen a ca. 60ms  Jeder Sprachkanal wird in 4 Zeitschlitze a ca. 15 ms unterteilt  Theoretisch 4 Gespräche gleichzeitig  Beachte: Bei Basisstationen wird der erste Zeitschlitz durch einen Organisationskanal belegt (MCCH, „Main Control Channel“)  Bei BS mit 2 Trägern: 7 Sprachkanäle belegbar  Das System sucht einen freien Zeitschlitz und vergibt diesen an den Nutzer. Nach Gesprächsende wird dieser Zeitschlitz wieder entzogen. (Alle belegt: „Besetztzeichen“)  7 Sprachkanäle: Normalkapazitivfunkzelle  15 Sprachkanäle: Hochkapazitivfunkzelle

64 Folie 64Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz TDMA Vorteil: Frequenzschonendes Verfahren Analog: 3 Kanäle für FW, RettD, Pol  3 Frequenzen (gleichzeitig Funken möglich) Digital : Dynamische Zeitschlitze für FW, RettD, Pol  1 Frequenz (gleichzeitiges Funken möglich, wenn unterschiedlichen Gruppen angehörig)

65 Folie 65Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Was bedeutet eigentlich Digital und welche Konsequenz ergibt sich?

66 Folie 66Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG Im wesentlichen bedeutet „Digital“, eine Übertragung von 1 und 0 Das Signal wird digitalisiert, das heißt entweder Spannung oder keine Spannung ( 1 oder 0) Signalrauschen wird wieder entfernt, da kein Wert sondern Spannung oder keine Spannung ermittelt wird. Es kann zu einem gewissen Maß korrigiert werden. Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

67 Folie 67Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG Konsequenz:  Das altbekannte „rauschen“ bei abnehmender Qualität entfällt  Störgeräusche (z.B. laufender Generator) werden herausgefiltert  Vergleich: Fernsehgerät „Artefakte“

68 Folie 68Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Wie funktioniert die Digitalisierung, Komprimierung und die Filterung?

69 Folie 69Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG  Digitalisierung, Komprimierung und Dekomprimierung geschehen bereits im Endgerät  Ein sog. Vocoder tastet die Amplitude des analogen Sprachsignals in festen Abständen ab  Resultat: Charakteristische Wertreihen, die bezeichnend für Silben und Laute sind  Diese Werte werden dann in 1 und 0 übersetzt

70 Folie 70Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG  Jedes Endgerät enthält eine Codectabelle mit den der menschlichen Sprache zugehörigen binären Wertfolgen  Findet der Vocoder eine Übereinstimmung, wird der zu dieser Folge gehörende Binärwert übertragen  Beim Empfänger passiert das gleiche in umgekehrter Reihenfolge  Komprimierung im Verh. 1:0,23 (60 ms  ca.15 ms)  Nebengeräusche werden gefiltert, da deren „Wertfolge“ nicht hinterlegt ist

71 Folie 71Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG  Die Sprache wird zunächst vom Mikrofon als analoges Signal aufgezeichnet. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

72 Folie 72Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG  Anschließend wird der Amplitudenwert in bestimmten, definierten Zeitintervallen abgetastet. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

73 Folie 73Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG  Die resultierende Wertereihe wird dann in binäre Signale übersetzt. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

74 Folie 74Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz ÜBERTRAGUNG  Die binäre Signalfolge wird in der CODEC-Tabelle des Endgerätes einem definierten Binärwert zugeordnet, der dann per Funk übertragen wird. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

75 Folie 75Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Und wie wird jetzt gefunkt?

76 Folie 76Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERBINDUNGSAUFBAU Hier muss ein Umdenken zur bisherigen Technik erfolgen  Früher: Denken  Drücken  Sprechen  Jetzt: Denken  Drücken  Warten  Sprechen  Funkgerät gibt akustisch ein Zeichen, ab wann gesprochen werden kann  Schulungsbedarf: Leicht entstehen Missverständnisse, da ganze Worte möglicherweise verloren gehen

77 Folie 77Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERBINDUNGSAUFBAU Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

78 Folie 78Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Kann ich abgehört werden?

79 Folie 79Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERSCHLÜSSELUNG Im Gegensatz zum Analogfunkverkehr ist der Digitalfunk verschlüsselt und das sogar doppelt. 1)Verschlüsselung über Luftschnittstelle 2)Ende zu Ende Verschlüsselung

80 Folie 80Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERSCHLÜSSELUNG  Übertragungsweg: Endgerät zur BS und umgekehrt  Geheimer, geräteinterner Funkschlüssel auf TEA-2 Basis (spezielles Kryptosystem für europ. Sicherheitsbehörden)

81 Folie 81Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERSCHLÜSSELUNG  Unter Ende-zu-Ende-Verschlüsselung versteht man die Verschlüsselung übertragener Daten über alle Übertragungsstationen hinweg.  Daten werden beim Sender ver- und beim Empfänger entschlüsselt

82 Folie 82Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERSCHLÜSSELUNG  Der Schlüssel für das Endgerät ist auf der BSI-Sicherheitskarte gespeichert, wobei immer nur der jeweils aktive Schlüssel abgelegt ist  Mit Hilfe abhanden gekommener oder gestohlener Karten ist keine Rekonstruktion früherer Schlüssel o.ä. möglich Bildquellen:

83 Folie 83Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERSCHLÜSSELUNG Ähnlich SIM-Karte im Handy Enthält:  Netzzugangsberechtigung  Ende-zu-Ende-Verschlüsselung  OPTA Bildquellen:

84 Folie 84Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz WEITERLEITUNG HFG ELW 1 DXT Koblenz HLR VLR Ausgangssituation Authentifizierungsdaten Lokalisierungsdaten HLR= Home Location Register (Berechtigungen/ Kennungen für alle im Bereich dieser DXT beheimateten Geräte hinterlegt) VLR= Visitor Location Register (Register für alle von „Extern“ auflaufenden Geräte, z.B. RTW aus Köln fährt in RD Gruppe Koblenz ein)

85 Folie 85Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz WEITERLEITUNG

86 Folie 86Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz WEITERLEITUNG HFG ELW 1 DXT Koblenz HLR VLR Authentifizierungsdaten DXT Kusel HLR VLR Lokalisierungsdaten Authentifizierungsdaten Lokalisierungsdaten

87 Folie 87Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz WEITERLEITUNG  Beim Wechsel in das Gebiet einer anderen fremden DXT (3):  Gleicher Vorgang aber zusätzlich:  (Koblenz) löscht alle Daten aus dem VLR von (Kusel)  Gruppenmitgliedschaften von (Kusel) zu (3) übertragen

88 Folie 88Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Welche Betriebsarten stehen zur Verfügung?

89 Folie 89Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz BETRIEBSARTEN 1)Netzbetrieb (Grundmodus)  Trunked Mode Operation (TMO)  HRT  Basisstation   In einigen Gruppen bundesweit erreichbar 2) Direktbetrieb  Direct Mode Operation (DMO)  HRT  HRT (keine Infrastruktur nötig)  Begrenzte Reichweite  Egtl. als Rückfallebene vorgesehen (Bei Netzausfall z.B.) 3) Datenverkehr mittels SDS  Short Data Service (ähnlich einer SMS)

90 Folie 90Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz BETRIEBSARTEN Im DMO stehen weniger Frequenzen zur Verfügung  Mehrfachvergebung der lediglich nummerierten DMO-Gruppen (bundesweit einheitliche Nummerierung)  Mögliche Störungen durch Überreichweiten

91 Folie 91Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz BETRIEBSARTEN Wann sollte man welche Betriebsart nutzen? DMO Außeneinsatz Außeneinsatz ohne Netzanbindung TMO Innenangriff

92 Folie 92 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.5 VERKEHRSARTEN UND VERKEHRSFORMEN

93 Folie 93Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Was bedeutet Verkehrsform und Verkehrsart?

94 Folie 94Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSARTEN Richtungsverkehr  z.B. ILTS  FME SE 1 Frequenz

95 Folie 95Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSARTEN Halbduplex (Wechselverkehr)  z.B. DMO-Verkehr EE SS 1 Frequenz

96 Folie 96Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSARTEN Vollduplex (Gegenverkehr)  z.B. Zielruf EE SS 2 Frequenzen  Uplink: HRT  BS  Downlink: BS  HRT

97 Folie 97Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSFORMEN Linienverkehr  2 beteiligte Stellen A B

98 Folie 98Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSFORMEN Sternverkehr  Eine Übergeordnete Stelle  Die anderen gleichberechtigt A B1 B2 B3

99 Folie 99Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSFORMEN Kreisverkehr  Mehrere gleichberechtigte Stellen A B C D

100 Folie 100Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz VERKEHRSFORMEN Querverkehr  Austausch von Betriebsstellen verschiedener Funkverkehrskreise AE B D CF G H

101 Folie 101 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.6 HILFSMITTEL

102 Folie 102Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Was, wenn der Empfang weg ist?

103 Folie 103Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.6 HILFSMITTEL  Erste Maßnahme: Standort geringfügig verändern Sollte die Netzversorgung schlecht, oder nicht vorhanden sein, bietet sich der Einsatz folgender Hilfsmittel an: 1)Repeater 2)Gateway

104 Folie 104Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz REPEATER  Gleiches Prinzip wie in der Netzwerktechnik  Das vorhandene Signal wird abgegriffen und erneut ausgesendet (verstärkt auf neuem Zeitschlitz)  Reichweitenerhöhung  Nicht eskalierend Bildquelle: Projektgruppe Digitalfunk RLP

105 Folie 105Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz REPEATER  Repeater hat einen erhöhten Strombedarf  Repeater kann je nach Einstellung selbst funken, sollte jedoch nicht mehr bewegt werden  In einer DMO Gruppe, in der ein Repeater geschaltet ist, ist das Senden und Empfangen in dieser Gruppe nur von Geräten möglich, die den Repeater auch empfangen

106 Folie 106Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GATEWAY  Hat ein HRT, beispielweise innerhalb eines Gebäudes oder in einem Tal, keinen TMO Empfang kann es in den DMO wechseln, während ein MRT den Gateway Modus schaltet  Hierdurch wird quasi ein Tunnel geöffnet durch den das DMO-HRT in den TMO-Verkehr eingespeist wird

107 Folie 107Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GATEWAY Digitalfunk 0  DMO TMO

108 Folie 108Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GATEWAY  Beachte: Das Gateway-MRT ist nicht mehr für den Funkverkehr nutzbar  Mehrere Gateways in räumlicher Nähe stören sich gegenseitig  Schlimmstenfalls Kommunikationsausfall  Gateway während der Fahrt ist untersagt  Empfehlung der Autorisierten Stelle: Maximal ein Gateway pro Gruppe und Einsatzort

109 Folie 109Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz OBJEKTVERSORGUNG  Jedes zusätzlich in das Digitalfunk BOS-Netz eingebrachte Netzelement verursacht Rückwirkungen auf die Freifeldversorgung Beispielhafte Möglichkeiten:  TMO-Repeater/ Eigene TBS  DMO Repeater

110 Folie 110Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz OBJEKTVERSORGUNG TMO-Repeater  TMO Repeater empfangen das Tetra-Signal einer benachbarten Tetra Basisstation, verstärken dieses und senden es im Gebäudeinneren aus.  Es gibt zwei Arten von TMO-Repeatern, On-Air oder LWL- Repeater  Beispiel: Flughafen  Eigene TBS  Zusätzliche Ressource im Netz zu verwalten

111 Folie 111Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz OBJEKTVERSORGUNG TMO-Repeater über LWL/Luftschnittstelle  Basisstation wird unempfindlicher  Alle Trägerfrequenzen auch im Objekt vorhanden Direkte HF-Kopplung an BS  Nur bei räumlicher Nähe möglich Passive Einkopplung  Richtfunk zur BS Eigene Basisstation  Zusätzliche Trägerfrequenz erforderlich DMO Repeater  Frequenzmangel  Keine Netzanbindung

112 Folie 112 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.7 KOMMUNIKATIONSWEGE

113 Folie 113Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Wen kann ich, wie erreichen?

114 Folie 114Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GRUPPENRUF  Alle Funkgeräte enthalten mehrere Rufgruppen in ihrer „Kontaktliste“  Diese sind meist lokal in ihrer Reichweite begrenzt, teilweise jedoch sogar bundesweit schaltbar  Das Gruppensystem ist hierarchisch aufgebaut

115 Folie 115Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GRUPPENRUF Gesprächsgruppen in RLP FW LK MYK StV Andernach RP ANDER F1 Land/ LFKS LFKS 22 RettD ILST KO RP KO R ILST KH RP KH RNachbargrp. Bund BU_RTH- Anruf Hessen Wiesbaden WI_EL OEZ/TBZ/RZ/TUIS OEZ OEZ MYK TBZ TBZ_301_BOSDMO DMO FW 301F (+) Diese Tabelle stellt einen Auszug aus der Gruppenstruktur dar!

116 Folie 116Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GRUPPENRUF  Einer spricht, alle anderen hören zu und können antworten  Die Zeitschlitzvergabe erfolgt automatisch  Man hat keine Handhabe über die verwendete Frequenz  Die Identität des Sprechenden wird übermittelt  Der Gruppenruf stellt die Regelkommunikationsart im Digitalfunkverkehr dar

117 Folie 117Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz GRUPPENRUF  Es ist möglich unter taktischen Gesichtspunkten, dynamische Gruppen zu bilden.  So können FW, Pol, RettD etc. unmittelbar miteinander funken, ohne mühsam durch die Gruppen zu wechseln.

118 Folie 118 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz EXKURS ANWENDUNGSMÖGLICHKEIT IM EINSATZ

119 Folie 119Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN Wie wird das Gruppenkonzept an der E-Stelle umgesetzt?

120 Folie 120Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

121 Folie 121Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

122 Folie 122Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

123 Folie 123Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

124 Folie 124Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

125 Folie 125Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

126 Folie 126Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

127 Folie 127Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

128 Folie 128Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz INDIVIDUALRUF  Neben dem Gruppenruf besteht die Möglichkeit, einen Funkteilnehmer gezielt zu erreichen.  Hierfür ist die ISSI des anderen nötig. Der Einzelruf kann auf 2 verschiedene Arten erfolgen

129 Folie 129Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz INDIVIDUALRUF Als Einzelruf  Es wird ganz normal mit dem Funkpartner, unter Verwendung der Sprechtaste gefunkt (Halbduplexbetrieb)  Verbraucht nur die normalen Ressourcen Als „Telefongespräch“ oder Zielruf  Wie bei der Telefonie, kann gleichzeitig gesendet und empfangen werden (Vollduplexbetrieb). Diese Methode kostet erhebliche Netzressourcen und wird voraussichtlich nur begrenzt freigeschaltet sein  Achtung: Einzelruf im DMO blockiert die ges. Gruppe

130 Folie 130Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz INDIVIDUALRUF  Entsprechend konfigurierte Geräte sind in der Lage, Festnetztelefonate zu führen  Ressourcenverbrauch enorm  Kostenpflichtig

131 Folie 131Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NOTRUF Bei den verwendeten Funkgeräten ist eine Notruffunktion integriert

132 Folie 132Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NOTRUF  Grundsätzlich können verschiedene Gesprächsprioritäten festgelegt werden. Wollen mehrere Personen gleichzeitig sprechen, wird derjenige mit der höheren Priorität durchgelassen.  Notruf= Höchste Prioritätsstufe

133 Folie 133Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NOTRUF  Bei Betätigen der Notruf – Taste werden laufende Gespräche sofort für eine definierte Zeit unterbrochen und der Teilnehmer, der die Notruftaste gedrückt hat, kann sprechen.  Ein erneutes Drücken der Sprechtaste ist nicht erforderlich  GPS-Übermittlung der Koordinaten programmierbar  Identität des Hilfeersuchenden wird am HRT angezeigt  Notruf kann durch Tastendruck beendet werden  Geräte mit nicht gelesener Meldung: Nicht ausschaltbar

134 Folie 134Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz NOTRUF Anschließend 30 Sek. Antwort  Notruf=1 Min. 30 Sekunden Sprachübertragun g 

135 Folie 135Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz DATENVERKEHR/FMS  Ähnlich einer SMS soll es möglich sein, kurze Textnachrichten zu übermitteln  Maximale Zeichenanzahl: 140  Auch das Versenden von FMS-Status ist in der Diskussion, um den Funkverkehr zu entlasten

136 Folie 136 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST

137 Folie 137Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST Die Vorteile des Digitalfunks sind vielfältig im Bezug auf: 1)Technische Möglichkeiten 2) Benutzerfreundlichkeit

138 Folie 138Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST SprachqualitätVerschlüsselungHohe Reichweiten Dynamische Gruppen FrequenzökonomieGateway/RepeaterEinzelrufGeräte sperrbar Geräteidentifikation„Ein Netz für alle“NotrufGPS Ortung DMO/TMO in einem Gerät 0800/ DIFURLP

139 Folie 139 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz FRAGEN?

140 Folie Februar 2009 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz Ende des Kapitels „Physikalische und technische Grundlagen“


Herunterladen ppt "Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen