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Folie 1
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHEGRUNDLAGEN
Folie 2
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.EINFÜHRUNG TETRA
Folie 3 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie sieht der Netzaufbau/die Netzstruktur aus?
Folie 4 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1 EINFÜHRUNG TETRA
TETRA= „Terrestrial Trunked Radio“
25= 25kHz FrequenzabstandBildquelle: http://www.ffw-mainbernheim.de/uploads/pics/TETRA.jpg
Folie 5 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.1 NETZSTRUKTUR
Das Digitalfunknetz ist ein zelluläres Netz
6
5
76
37 1
21
4
74
3
21
5
76
3
Hintergrund: Geringer Frequenzbedarf
Bildquelle: http://gdke-rlp.de/uploads/pics/karte_rlp_01.jpg
Folie 6 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN
Ebene I Endgeräte
Folie 7 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 8 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN
Ebene I Endgeräte
Ebene II Basisstationen
Folie 9 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.2.2 BASISSTATIONEN (EBENE II)
Die Basisstation leitet die Funkkommunikation in die Netzinfrastruktur über und versorgt genau eine Funkzelle
Folie 10 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN
DXT
DXT
ILTS
Ebene I Endgeräte
Ebene II Basisstationen
Ebene III Vermittlung
Folie 11 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 12 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN
DXT
DXT
DXTT
ILTS
Ebene I Endgeräte
Ebene II Basisstationen
Ebene III Vermittlung
Ebene IV Transitvermittl.NMC
Folie 13 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 14 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN
DXT
DXT
DXTT
ILTS
Zugangsnetz
Kernnetz
Ebene I Endgeräte
Ebene II Basisstationen
Ebene III Vermittlung
Ebene IV Transitvermittl.NMC
Folie 15 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
Koblenz
Trier
Mainz
3.1.3 ZAHLEN
2 NMC in Berlin und Hannover
4 Transitvermittlungsstellen
62 Vermittlungsstellen in Deutschland
(Stand Juni 2013)
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 16 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 17 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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)
Folie 18 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 19 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 20 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Welche Anforderungen wurden an das Netz gestellt?
Folie 21 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 22 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 23 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 24 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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 %
Folie 25
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3.2 GRUNDLAGEN ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN
Folie 26 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie kommen Informationen von A nach B?
Folie 27 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.2.1 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
Zur drahtlosen Übertragung sind elektromagnetische Wellen nötig
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 28 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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-WellenEntstehen durch Spannungs- und Stromveränderungen
Bildquelle: J.Wilde, Kommunkations- und Datensysteme, Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen
Folie 29 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.2.1 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN
Elektromagnetische Welle = periodische Schwingung, die sich durch Wiederholung räumlich ausbreitet.
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 30 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
Frequenz
Wellenlänge
Amplitude
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was genau bedeuten die verschiedenen Begriffe?
Folie 31 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 32 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 33 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Beachte: 25 kHz Frequenzabstand
Bsp: 380,000/ 380,025/ 380,050/ 380,075/ 380,100/ 380,125/ 380,150 MHZ
Folie 34 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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.).
Folie 35 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.2.3 WELLENLÄNGE
Beispiel Digitalfunk:
𝑊𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑙ä𝑛𝑔𝑒( λ)=h𝐴𝑢𝑠𝑏𝑟𝑒𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑠𝑔𝑒𝑠𝑐 𝑤𝑖𝑛𝑑𝑖𝑔𝑘𝑒𝑖𝑡 (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
Folie 36 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.2.4 AMPLITUDE
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 37 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.2.5 MODULATION
Frequenzmodulation
Amplitudenmodulation
Findet Anwendung im
Analogfunk
Folie 38 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 39 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Welche Reichweiten kann ich erreichen?
Folie 40 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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.
Folie 41 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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 (!)
Folie 42 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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 1/4 1/9 1/16 1/25
AusgangsleistungSender
EingangsleistungEmpfänger
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 43 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 44 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
AAA
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
Folie 45 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 46 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.2.6.3 ANTENNENPOSITION
http://www.kathrein.de/de/mcs/techn-infos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf
Folie 47 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 48 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 49
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3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN
Folie 50 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie sind Funkanlagen aufgebaut?
Folie 51 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN
Sender
Empfänger
Antennenumschalter / -weiche
Antenne
Hör- / Sprecheinrichtung
Stromversorgung
Folie 52 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.3.1 SENDER
Wandelt das Sprachsignal um und gibt es über die Antenne wieder ab
http://www.fdb-drk.de/funkgeraete.html
Folie 53 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 54 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.3.3. 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
http://www.fdb-drk.de/funkgeraete.html
Folie 55 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.3.4 ANTENNEN
Dienen der Abstrahlung und Aufnahme von EM-Wellen
Diverse BauformenBeispiele:
Rundstahl- Antennen
Richtantennen
Breitband- Antennen
Kombi- Antennen
Ein- Band- Antennen
Folie 56 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 57 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
J. Wilde, Kommunikations- und DatensystemeVorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen
Folie 58 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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.
Folie 59 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.3.6 STROMVERSORGUNG
MRT: 12V Anschluss im KFZ
FRT: Netzspannung gleichgerichtet auf 13,5V
HRT: Akkus
Folie 60
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3.4 LEISTUNGSMERKMALE DIGITALFUNK
Folie 61 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Benötigt jeder Gesprächsteilnehmer eine eigene Frequenz?
Folie 62 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.1 TDMA
Glücklicherweise nicht!
Das TETRA 25 System nutzt das sog. Zeitschlitzverfahren („Time Division Multiple Acces“)
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 63 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 64 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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)
Folie 65 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was bedeutet eigentlich Digital und welche Konsequenz ergibt sich?
Folie 66 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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.
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 67 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.2 ÜBERTRAGUNG
Konsequenz: Das altbekannte „rauschen“ bei abnehmender
Qualität entfällt
Störgeräusche (z.B. laufender Generator) werden herausgefiltert
Vergleich: Fernsehgerät „Artefakte“
Folie 68 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie funktioniert die Digitalisierung, Komprimierung und die Filterung?
Folie 69 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 70 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 71 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.3 ÜBERTRAGUNG
Die Sprache wird zunächst vom Mikrofon als analoges Signal aufgezeichnet.
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
Folie 72 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.3 ÜBERTRAGUNG
Anschließend wird der Amplitudenwert in bestimmten, definierten Zeitintervallen abgetastet.
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
Folie 73 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.3 ÜBERTRAGUNG
Die resultierende Wertereihe wird dann in binäre Signale übersetzt.
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
Folie 74 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 75 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Und wie wird jetzt gefunkt?
Folie 76 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 77 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.4 VERBINDUNGSAUFBAU
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
Folie 78 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Kann ich abgehört werden?
Folie 79 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.5 VERSCHLÜSSELUNG
Im Gegensatz zum Analogfunkverkehr ist der Digitalfunk verschlüsselt und das sogar doppelt.
1) Verschlüsselung über Luftschnittstelle
2) Ende zu Ende Verschlüsselung
Folie 80 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.5 VERSCHLÜSSELUNG
Übertragungsweg: Endgerät zur BS und umgekehrt
Geheimer, geräteinterner Funkschlüssel auf TEA-2 Basis (spezielles Kryptosystem für europ. Sicherheitsbehörden)
Folie 81 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 82 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Bildquellen: http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_a.jpghttp://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_b.jpg
Folie 83 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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.jpghttp://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_b.jpg
Folie 84 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.6 WEITERLEITUNG
HFG ELW 1DXT 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)
Folie 85 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.6 WEITERLEITUNG
Folie 86 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.6 WEITERLEITUNG
HFG ELW 1 DXT Koblenz
HLR VLR
Authentifizierungsdaten
DXT Kusel
HLR VLR
Lokalisierungsdaten
Authentifizierungsdaten
Lokalisierungsdaten
Folie 87 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 88 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Welche Betriebsarten stehen zur Verfügung?
Folie 89 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.7 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)
Folie 90 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.7 BETRIEBSARTEN
Im DMO stehen weniger Frequenzen zur Verfügung
Mehrfachvergebung der lediglich nummerierten DMO-Gruppen (bundesweit einheitliche Nummerierung)
Mögliche Störungen durch Überreichweiten
Folie 91 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.4.7 BETRIEBSARTEN
Wann sollte man welche Betriebsart nutzen?
DMO
AußeneinsatzAußeneinsatz
ohne Netzanbindung
TMO
Innenangriff
Folie 92
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3.5 VERKEHRSARTEN UND VERKEHRSFORMEN
Folie 93 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was bedeutet Verkehrsform und Verkehrsart?
Folie 94 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.1 VERKEHRSARTEN
Richtungsverkehr
z.B. ILTS FME
S E1 Frequenz
Folie 95 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.1 VERKEHRSARTEN
Halbduplex (Wechselverkehr)
z.B. DMO-Verkehr
E E
S S1 Frequenz
Folie 96 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.1 VERKEHRSARTEN
Vollduplex (Gegenverkehr)
z.B. Zielruf
E E
S S
2 Frequenzen
Uplink: HRTBS Downlink: BS HRT
Folie 97 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Linienverkehr
2 beteiligte Stellen
A B
Folie 98 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Sternverkehr
Eine Übergeordnete Stelle
Die anderen gleichberechtigt
A
B1
B2
B3
Folie 99 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Kreisverkehr
Mehrere gleichberechtigte Stellen
A
B
C
D
Folie 100 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Querverkehr
Austausch von Betriebsstellen verschiedener Funkverkehrskreise
A E
B
D
C F
G
H
Folie 101
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3.6 HILFSMITTEL
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PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was, wenn der Empfang weg ist?
Folie 103 Feuerwehr- 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
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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
Repeater
Bildquelle: Projektgruppe Digitalfunk RLP
Folie 105 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
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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
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3.6.2 GATEWAY
Digitalfunk
0
DMO
TMO
Folie 108 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 109 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 110 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 111 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 112
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3.7 KOMMUNIKATIONSWEGE
Folie 113 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wen kann ich, wie erreichen?
Folie 114 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
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3.7.1 GRUPPENRUF
Gesprächsgruppen in RLP
FW
LK MYK
StV AndernachRP
ANDER F1
Land/LFKS
LFKS 22
RettD
ILST KO
RP KO R
ILST KH
RP KH R
Nachbargrp.
Bund
BU_RTH-
Anruf
Hessen
Wiesbade
nWI_E
L
OEZ/TBZ/RZ/TUIS
OEZ
OEZ MYK
TBZ
TBZ_301_BOS
DMO
DMO FW
301F (+)
Diese Tabelle stellt einen Auszug aus der Gruppenstruktur dar!
Folie 116 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 117 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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.
Folie 118
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EXKURS ANWENDUNGSMÖGLICHKEIT IM EINSATZ
Folie 119 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie wird das Gruppenkonzept an der E-Stelle umgesetzt?
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LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 121 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 122 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 123 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 124 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 125 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 126 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 127 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK
Folie 128 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 129 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 130 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.7.2 INDIVIDUALRUF
Entsprechend konfigurierte Geräte sind in der Lage, Festnetztelefonate zu führen
Ressourcenverbrauch enorm Kostenpflichtig
Folie 131 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.7.3 NOTRUF
Bei den verwendeten Funkgeräten ist eine Notruffunktion integriert
Folie 132 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.7.3 NOTRUF
Grundsätzlich können verschiedene Gesprächsprioritäten festgelegt werden. Wollen mehrere Personen gleichzeitig sprechen, wird derjenige mit der höheren Priorität durchgelassen.
Notruf= Höchste Prioritätsstufe
Folie 133 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 134 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.7.3 NOTRUF
Anschließend 30 Sek. Antwort Notruf=1 Min.
30 Sekunden Sprachübertragung
Folie 135 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
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
Folie 136
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST
Folie 137 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST
Die Vorteile des Digitalfunks sind vielfältig im Bezug auf:
1)Technische Möglichkeiten
2) Benutzerfreundlichkeit
Folie 138 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST
Sprachqualität Verschlüsselung Hohe ReichweitenDynamische Gruppen
Frequenzökonomie Gateway/Repeater Einzelruf Geräte sperrbar
Geräteidentifikation „Ein Netz für alle“ Notruf GPS Ortung
DMO/TMO in einem Gerät
0800/ DIFURLP
Folie 139
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
FRAGEN?
Folie 140 09. Februar 2009
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
Ende des Kapitels „Physikalische und technische Grundlagen“