3. Physikalische und technische grundlagen

3.1.Einführung Tetra

Physikalische und technische grundlagen Wie sieht der Netzaufbau/die Netzstruktur aus?

TETRA= „Terrestrial Trunked Radio“ 25= 25kHz Frequenzabstand 3.1 Einführung tetra TETRA= „Terrestrial Trunked Radio“ 25= 25kHz Frequenzabstand Bildquelle: http://www.ffw-mainbernheim.de/uploads/pics/TETRA.jpg

Das Digitalfunknetz ist ein zelluläres Netz 3.1.1 Netzstruktur Das Digitalfunknetz ist ein zelluläres Netz 7 6 2 Hintergrund: Geringer Frequenzbedarf 1 5 3 37 4 1 7 7 2 6 6 1 3 5 4 Bildquelle: http://gdke-rlp.de/uploads/pics/karte_rlp_01.jpg

3.1.2 Netzaufbau in 4 Ebenen Ebene I Endgeräte

Verschiedene Endgerättypen definiert 3.1.2.1 Endgeräte (Ebene I) Verschiedene Endgerättypen definiert HRT: Handheld Radio Terminal= Handfunkgerät MRT: Mobile Radio Terminal= Fahrzeugfunkgerät FRT: Fixed Radio Terminal= Ortsgebundene Funkanlagen

3.1.2 Netzaufbau in 4 Ebenen Basisstationen untereinander in Ringstruktur vernetzt Ebene II Basisstationen Ebene I Endgeräte

3.1.2.2 Basisstationen (Ebene II) Die Basisstation leitet die Funkkommunikation in die Netzinfrastruktur über und versorgt genau eine Funkzelle

3.1.2 Netzaufbau in 4 Ebenen ILTS DXT DXT Ebene III Vermittlung DXT auch vernetzt Ebene II Basisstationen Ebene I Endgeräte

3.1.2.3 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

3.1.2 Netzaufbau in 4 Ebenen NMC ILTS DXTT DXT DXT Ebene IV Transitvermittl. DXTT ILTS Ebene III Vermittlung DXT DXT Ebene II Basisstationen Ebene I Endgeräte

3.1.2.4 Transitvermittlung (EBENE IV) Transitvermittlungsstellen (DXTT) sind übergeordnete Vermittlungsstellen, die bundesweite Verbindungen über möglichst wenige Zwischenschritte ermöglichen NMC= Network Management Center Überwachungseinheit

3.1.2 Netzaufbau in 4 Ebenen NMC Kernnetz ILTS Zugangsnetz DXTT DXT Ebene IV Transitvermittl. Kernnetz DXTT ILTS Ebene III Vermittlung DXT DXT Ebene II Basisstationen Zugangsnetz Ebene I Endgeräte

3.1.3 Zahlen Koblenz Trier Mainz 2 NMC in Berlin und Hannover 4 Transitvermittlungsstellen 62 Vermittlungsstellen in Deutschland (Stand Juni 2013) Koblenz Trier Mainz Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

3.1.4 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

3.1.5 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)

3.1.5 Exkurs temporäre netzerweiterung Die mBS soll verlastbar sein und in folgenden Einzelteilen zur Einsatzstelle verbracht werden: Basis-/Transportfahrzeug Basisstation Antennenanlage Technik für Netzanbindung Stromversorgung Blitzschutz

3.1.5 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 Alexander Kessel, Autorisierte Stelle: „Mobile Basisstationen gibt es noch nicht, zumindest keine die im Netz eingebunden werden können. Die UAG Mobile BS arbeitet an einer Lösung, die wir natürlich beschaffen werden. Der Einsatz einer mobilen BS erfordert jedoch hohe Kompetenz. Denn das Einbringen einer BS ins Netz bedeutet nicht gleich eine Erweiterung der Kapazitäten. Dies ist nur möglich, wenn sichergestellt werden kann, dass die Teilnehmer sich auch auf der mobilen BS einbuchen, dass diese den Einsatzraum komplett übernimmt, dass entsprechende Frequenzen zur Verfügung stehen,  usw.“

Physikalische und technische grundlagen Welche Anforderungen wurden an das Netz gestellt?

3.1.6 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 Keine Verschlechterung  Alle wesentlichen Leistungsmerkmale aus dem bisherigen Analogfunk sollen erhalten bleiben

3.1.7 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 40.000 m² - Trageweise in Kopfhöhe

3.1.7 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

Anteil der Landesfläche 3.1.7 GAN einteilung Aktueller Stand in Rheinland Pfalz (09/13): GAN-Gruppe Anteil der Landesfläche GAN 0/1 und besser 96,69 % GAN 2 und besser 91,47 % GAN 3 und besser 86,23 % GAN 4 und besser 74,49 % Aktuell werden die „weißen Flecken“ auf der Landkarte gelöscht Bei Empfangsproblemen: 0800/DIFURLP (0800/3438757) 24/7 besetzt Hilft in allen Fragen, die den Digitalfunk betreffen weiter

3.2 Grundlagen Elektromagnetischer Wellen

Physikalische und technische grundlagen Wie kommen Informationen von A nach B?

3.2.1 Elektromagnetische Wellen Zur drahtlosen Übertragung sind elektromagnetische Wellen nötig Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

3.2.1 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

3.2.1 Elektromagnetische Wellen Elektromagnetische Welle = periodische Schwingung, die sich durch Wiederholung räumlich ausbreitet. Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

Physikalische und technische grundlagen Was genau bedeuten die verschiedenen Begriffe? Frequenz Wellenlänge Amplitude

3.2.2 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

3.2.2 Frequenz Die für den Digitalfunk zur Verfügung stehenden Frequenzen, beschränken sich auf folgende Frequenzbänder: 380-385 MHz im Uplink (1MHz = 1.000.000 Hz) 390-395 MHz im Downlink Uplink: Gerät an Basisstation Downlink: Basisstation an Gerät Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

3.2.2 frequenz 380,000 - 380,150 MHZ 390,000 - 390,150 MHZ 380,150 - 384,850 MHZ 390,150 - 394,850 MHZ  14 Frequenzen DMO  186 Frequenzen TMO An den äußeren Rändern grenzen die „Air-Ground-Operation“ Frequenzen an (Luftverkehr) Beachte: 25 kHz Frequenzabstand Bsp: 380,000/ 380,025/ 380,050/ 380,075/ 380,100/ 380,125/ 380,150 MHZ

3.2.3. 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.).   Wellenlänge und Frequenz stehen in direktem Zusammenhang: Lange Welle Niedrige Frequenz und umgekehrt

Beispiel Digitalfunk: 3.2.3 Wellenlänge Beispiel Digitalfunk: 𝑊𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑙ä𝑛𝑔𝑒 (λ)= 𝐴𝑢𝑠𝑏𝑟𝑒𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑠𝑔𝑒𝑠𝑐ℎ𝑤𝑖𝑛𝑑𝑖𝑔𝑘𝑒𝑖𝑡 (𝑐) 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑧 (𝑓) C= Lichtgeschwindigkeit= 300.000 km/s =300.000.000 m/s f= 390 MHz = 390.000.000 Hz =390.000.000 *1/s λ = 0,772m = ca. 0,7 m = 70 cm  Wir bewegen uns mit dem Digitalfunk im 70 cm Band

3.2.4 Amplitude Als Amplitude bezeichnet man den Abstand zwischen der Nulllinie und dem positiven oder negativen Höchstwert Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

Findet Anwendung im Analogfunk 3.2.5 Modulation Frequenzmodulation Amplitudenmodulation Findet Anwendung im Analogfunk

3.2.5 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

Physikalische und technische grundlagen Welche Reichweiten kann ich erreichen?

3.2.6 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.

3.2.6 Reichweite Grundsätzlich hängt die Reichweite von noch anderen Faktoren ab: Sende- und Empfangsleistung Antennenhöhe und –bauart Geographische Umstände Empfindlichkeit des Empfängers Wetter (!)

3.2.6.1 Sende- und Empfangsleistung Prinzipiell: Mehr Sendeleistung= Mehr Reichweite Feldstärke wird mit dem Quadrat des Abstands schwächer ( wie Wärmestrahlung) Empfangsfeldstärke Entfernung 1 2 3 4 5 1/4 1/9 1/16 1/25 Ausgangsleistung Sender Eingangsleistung Empfänger Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

3.2.6.1 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 Alexander Kessel, Autorisierte Stelle: „Die Sendleistung von HRT und FRT ist auf 1 W und beim MRT auf 3 W begrenzt (ergibt  sich aus der Urkunde).“ „Geographische Gegebenheiten bleiben bestehen“  Trotz Sendeleistungserhöhung ins unermessliche geht der Berg nicht zur Seite  Kann nicht das Ziel sein

3.2.6.2 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 Alexander Kessel, Autorisierte Stelle: „Die berechnete Antennenhöhe zur Netzversorgung  ist 1,5m über Grund. Dies bedeutet aber nicht, das die Kommunikation auf 0,1 m nicht gegeben ist. Es handelt es sich um einen mathematischen Wert zur Berechnung des Feldes.   Für die Feststationen haben wir eine max. Antennenhöhe von 15m über Grund festgelegt.“ A Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

3.2.6.3 Antennenposition Antennen strahlen ihre volle Leistung nur in senkrechter Position ab. Eine Positionsveränderung aus aerodynamischen Gründen ist indiskutabel. http://www.kathrein.de/de/mcs/techn-infos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf

3.2.6.3 Antennenposition http://www.kathrein.de/de/mcs/techn-infos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf

3.2.6.4 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

3.2.6.5 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

3.3 Aufbau von Funkanlagen

Physikalische und technische grundlagen Wie sind Funkanlagen aufgebaut?

3.3 Aufbau von Funkanlagen Sender Empfänger Antennenumschalter / -weiche Antenne Hör- / Sprecheinrichtung Stromversorgung

3.3.1 Sender Wandelt das Sprachsignal um und gibt es über die Antenne wieder ab http://www.fdb-drk.de/funkgeraete.html

3.3.2 Empfänger Empfängt das Sprachsignal über die Antenne und wandelt es so um, dass es über den Lautsprecher zu hören ist http://www.fdb-drk.de/funkgeraete.html

3.3.3. Antennenumschalter/ Antennenweiche Funkgerät im Ruhemodus auf Empfang geschaltet Bei Betätigen der Sprechtaste: Wechsel auf Senden Entweder Senden oder Empfangen Antennenweiche: Gleichzeitiges Senden und Empfangen möglich http://www.fdb-drk.de/funkgeraete.html

Dienen der Abstrahlung und Aufnahme von EM-Wellen Diverse Bauformen 3.3.4 Antennen Dienen der Abstrahlung und Aufnahme von EM-Wellen Diverse Bauformen Beispiele: Rundstahl- Antennen Richtantennen Breitband- Antennen Kombi- Antennen Ein- Band- Antennen

3.3.4 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 λ/2- Antennen bei ortsfesten Funkstellen λ/4- Antennen bei z.B. Fahrzeugfunk

3.3.4 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 Eventuell Bild vom Dach des ELW 2 einfügen (Enorme Antennenzahl) J. Wilde, Kommunikations- und Datensysteme Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen

3.3.5 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.

3.3.6 Stromversorgung MRT: 12V Anschluss im KFZ FRT: Netzspannung gleichgerichtet auf 13,5V HRT: Akkus

3.4 Leistungsmerkmale digitalfunk

Physikalische und technische grundlagen Benötigt jeder Gesprächsteilnehmer eine eigene Frequenz?

3.4.1 TDMA Glücklicherweise nicht! Das TETRA 25 System nutzt das sog. Zeitschlitzverfahren („Time Division Multiple Acces“) Es gibt nicht nur den Zeitmultiplex, sondern auch den Frequenzmultiplex Wird im Tetra-Pol Netz verwendet und wird daher hier ausgelassen Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

3.4.1 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

3.4.1 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)

Physikalische und technische grundlagen Was bedeutet eigentlich Digital und welche Konsequenz ergibt sich?

3.4.2 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. Konsequenz: Gleichbleibend gute Sprachqualität, bis zum plötzlichen Ausfall Durch Abgleichtabellen und TETRA-Codec ist eine begrenzte Fehlerkorrektur möglich IDEALISIERTES BILD! Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

3.4.2 ÜbeRtragung Konsequenz: Das altbekannte „rauschen“ bei abnehmender Qualität entfällt Störgeräusche (z.B. laufender Generator) werden herausgefiltert Vergleich: Fernsehgerät „Artefakte“ Filterung funktioniert bei Sondersignalanlagen nur unvollständig aber klar besser als im Analogfunk

Physikalische und technische grundlagen Wie funktioniert die Digitalisierung, Komprimierung und die Filterung?

3.4.3 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

3.4.3 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

3.4.3 Übertragung Die Sprache wird zunächst vom Mikrofon als analoges Signal aufgezeichnet. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

3.4.3 Übertragung Anschließend wird der Amplitudenwert in bestimmten, definierten Zeitintervallen abgetastet. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

3.4.3 Übertragung Die resultierende Wertereihe wird dann in binäre Signale übersetzt. Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

3.4.3 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

Physikalische und technische grundlagen Und wie wird jetzt gefunkt?

Hier muss ein Umdenken zur bisherigen Technik erfolgen 3.4.4 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

3.4.4 Verbindungsaufbau Dauer ca. 150-300 ms (DMO länger als TMO) Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

Physikalische und technische grundlagen Kann ich abgehört werden?

3.4.5 Verschlüsselung Im Gegensatz zum Analogfunkverkehr ist der Digitalfunk verschlüsselt und das sogar doppelt. Verschlüsselung über Luftschnittstelle Ende zu Ende Verschlüsselung

3.4.5 Verschlüsselung Übertragungsweg: Endgerät zur BS und umgekehrt Geheimer, geräteinterner Funkschlüssel auf TEA-2 Basis (spezielles Kryptosystem für europ. Sicherheitsbehörden)

3.4.5 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

3.4.5 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 Ähnlich SIM-Karte im Handy Enthält: Netzzugangsberechtigung Ende-zu-Ende-Verschlüsselung OPTA Bildquellen: http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_a.jpg http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_b.jpg

3.4.5 Verschlüsselung Ähnlich SIM-Karte im Handy Enthält: Netzzugangsberechtigung Ende-zu-Ende-Verschlüsselung OPTA Bildquellen: http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_a.jpg http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_b.jpg

3.4.6 Weiterleitung Ausgangssituation HLR VLR HFG ELW 1 DXT Koblenz Authentifizierungsdaten Lokalisierungsdaten HFG ELW 1 DXT Koblenz 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)

3.4.6 Weiterleitung

3.4.6 Weiterleitung HLR VLR HFG ELW 1 DXT Koblenz HLR VLR DXT Kusel Authentifizierungsdaten Authentifizierungsdaten HFG ELW 1 DXT Koblenz HLR VLR Lokalisierungsdaten Lokalisierungsdaten DXT Kusel

3.4.6 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

Physikalische und technische grundlagen Welche Betriebsarten stehen zur Verfügung?

3.4.7 Betriebsarten 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)

3.4.7 Betriebsarten Im DMO stehen weniger Frequenzen zur Verfügung Mehrfachvergebung der lediglich nummerierten DMO-Gruppen (bundesweit einheitliche Nummerierung) Mögliche Störungen durch Überreichweiten

Wann sollte man welche Betriebsart nutzen? 3.4.7 Betriebsarten Wann sollte man welche Betriebsart nutzen? TMO DMO Prinzipiell bleibt der TMO der Standardmodus Obige Anordnung kann nicht pauschalisiert werden Außeneinsatz Außeneinsatz ohne Netzanbindung Innenangriff

3.5 Verkehrsarten und verkehrsformen

Physikalische und technische grundlagen Was bedeutet Verkehrsform und Verkehrsart?

3.5.1 Verkehrsarten Richtungsverkehr z.B. ILTS FME 1 Frequenz S E

3.5.1 Verkehrsarten Halbduplex (Wechselverkehr) z.B. DMO-Verkehr S S 1 Frequenz E E

3.5.1 Verkehrsarten Vollduplex (Gegenverkehr) z.B. Zielruf 2 Frequenzen S S E E Uplink: HRTBS Downlink: BS HRT

3.5.2 Verkehrsformen Linienverkehr 2 beteiligte Stellen A B

3.5.2 Verkehrsformen Sternverkehr Eine Übergeordnete Stelle Die anderen gleichberechtigt A B1 B3 B2

3.5.2 Verkehrsformen Kreisverkehr Mehrere gleichberechtigte Stellen A D C

3.5.2 Verkehrsformen Querverkehr Austausch von Betriebsstellen verschiedener Funkverkehrskreise A E B C F H D G

3.6 Hilfsmittel

Physikalische und technische grundlagen Was, wenn der Empfang weg ist?

3.6 Hilfsmittel Erste Maßnahme: Standort geringfügig verändern Sollte die Netzversorgung schlecht, oder nicht vorhanden sein, bietet sich der Einsatz folgender Hilfsmittel an: Repeater Gateway

3.6.1 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

3.6.1 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

3.6.2 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

3.6.2 gateway Digitalfunk TMO  DMO

3.6.2 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

Beispielhafte Möglichkeiten: 3.6.3 Objektversorgung Jedes zusätzlich in das Digitalfunk BOS-Netz eingebrachte Netzelement verursacht Rückwirkungen auf die Freifeldversorgung Beispielhafte Möglichkeiten: TMO-Repeater/ Eigene TBS DMO Repeater

3.6.3 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

3.6.3 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

3.7 Kommunikationswege

Physikalische und technische grundlagen Wen kann ich, wie erreichen?

3.7.1 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

Gesprächsgruppen in RLP 3.7.1 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 R Nachbargrp. Bund BU_RTH-Anruf Hessen Wiesbaden WI_EL OEZ/TBZ/RZ/TUIS OEZ OEZ MYK TBZ TBZ_301_BOS DMO DMO FW 301F (+) Diese Tabelle stellt einen Auszug aus der Gruppenstruktur dar!

3.7.1 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

3.7.1 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.

Exkurs Anwendungsmöglichkeit im Einsatz

Physikalische und technische grundlagen Wie wird das Gruppenkonzept an der E-Stelle umgesetzt?

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

Landeskonzept Fernmelderichtlinie Digitalfunk

3.7.2 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

3.7.2 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

3.7.2 Individualruf Entsprechend konfigurierte Geräte sind in der Lage, Festnetztelefonate zu führen Ressourcenverbrauch enorm Kostenpflichtig

3.7.3 Notruf Bei den verwendeten Funkgeräten ist eine Notruffunktion integriert

Notruf= Höchste Prioritätsstufe Grundsätzlich können verschiedene Gesprächsprioritäten festgelegt werden. Wollen mehrere Personen gleichzeitig sprechen, wird derjenige mit der höheren Priorität durchgelassen. Notruf= Höchste Prioritätsstufe

3.7.3 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

 3.7.3 Notruf Anschließend 30 Sek. Antwort Notruf=1 Min. 30 Sekunden Sprachübertragun g   

3.7.4 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 TETRA ist kein Datendienst sondern ein Sprechfunksystem! Beschwerden der Polizei, die Bandbreite reiche nicht aus um Fahndungsfotos zu übertragen sind nicht wirklich ernstzunehmen. Diese Möglichkeit gab es im 2m/4m auch nicht und waren für TETRA auch so nicht gefordert. Für den Versand von kurzen Nachrichten ist die Leistung ausreichend. Meinung des Erstellers: SDS wird sowieso nicht ausgiebig genutzt werden (RLP digitale Alarmierung über POCSAG  Diese Verwendung fällt für den Datendienst ebenfalls weg)

3.8 Vorteile zusammengefasst

3.8 Vorteile zusammengefasst Die Vorteile des Digitalfunks sind vielfältig im Bezug auf: 1)Technische Möglichkeiten 2) Benutzerfreundlichkeit

3.8 Vorteile zusammengefasst Sprachqualität Verschlüsselung Hohe Reichweiten Dynamische Gruppen Frequenzökonomie Gateway/Repeater Einzelruf Geräte sperrbar Geräteidentifikation „Ein Netz für alle“ Notruf GPS Ortung DMO/TMO in einem Gerät 0800/ DIFURLP

Fragen?

Ende des Kapitels „Physikalische und technische Grundlagen“