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Folie 1

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHEGRUNDLAGEN

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Folie 2

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.1.EINFÜHRUNG TETRA

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Folie 3 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Wie sieht der Netzaufbau/die Netzstruktur aus?

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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

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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

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Folie 6 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN

Ebene I Endgeräte

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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

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Folie 8 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.1.2 NETZAUFBAU IN 4 EBENEN

Ebene I Endgeräte

Ebene II Basisstationen

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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

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Folie 20 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Welche Anforderungen wurden an das Netz gestellt?

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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

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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

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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

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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 %

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Folie 25

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3.2 GRUNDLAGEN ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN

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Folie 26 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Wie kommen Informationen von A nach B?

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Folie 27 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.2.1 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN

Zur drahtlosen Übertragung sind elektromagnetische Wellen nötig

Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

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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

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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

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Folie 30 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

Frequenz

Wellenlänge

Amplitude

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Was genau bedeuten die verschiedenen Begriffe?

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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

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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

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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

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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.).

 

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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

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3.2.4 AMPLITUDE

Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

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Folie 37 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.2.5 MODULATION

Frequenzmodulation

Amplitudenmodulation

Findet Anwendung im

Analogfunk

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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

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Folie 39 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Welche Reichweiten kann ich erreichen?

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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.

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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 (!)

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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

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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

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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

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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

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Folie 46 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.2.6.3 ANTENNENPOSITION

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

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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

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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

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Folie 49

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN

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Folie 50 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Wie sind Funkanlagen aufgebaut?

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Folie 51 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN

Sender

Empfänger

Antennenumschalter / -weiche

Antenne

Hör- / Sprecheinrichtung

Stromversorgung

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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Folie 59 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.3.6 STROMVERSORGUNG

MRT: 12V Anschluss im KFZ

FRT: Netzspannung gleichgerichtet auf 13,5V

HRT: Akkus

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Folie 60

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.4 LEISTUNGSMERKMALE DIGITALFUNK

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Folie 61 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Benötigt jeder Gesprächsteilnehmer eine eigene Frequenz?

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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

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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

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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)

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Folie 65 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Was bedeutet eigentlich Digital und welche Konsequenz ergibt sich?

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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

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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“

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Folie 68 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Wie funktioniert die Digitalisierung, Komprimierung und die Filterung?

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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

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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

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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

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Folie 72 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.4.3 ÜBERTRAGUNG

Anschließend wird der Amplitudenwert in bestimmten, definierten Zeitintervallen abgetastet.

Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

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Folie 73 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.4.3 ÜBERTRAGUNG

Die resultierende Wertereihe wird dann in binäre Signale übersetzt.

Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW

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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

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Folie 75 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Und wie wird jetzt gefunkt?

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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

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Folie 77 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.4.4 VERBINDUNGSAUFBAU

Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP

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Folie 78 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Kann ich abgehört werden?

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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

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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)

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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

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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

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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

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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)

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Folie 85 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.4.6 WEITERLEITUNG

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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

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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

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Folie 88 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Welche Betriebsarten stehen zur Verfügung?

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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)

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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

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Folie 91 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.4.7 BETRIEBSARTEN

Wann sollte man welche Betriebsart nutzen?

DMO

AußeneinsatzAußeneinsatz

ohne Netzanbindung

TMO

Innenangriff

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Folie 92

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.5 VERKEHRSARTEN UND VERKEHRSFORMEN

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Folie 93 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Was bedeutet Verkehrsform und Verkehrsart?

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Folie 94 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.5.1 VERKEHRSARTEN

Richtungsverkehr

z.B. ILTS FME

S E1 Frequenz

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Folie 95 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.5.1 VERKEHRSARTEN

Halbduplex (Wechselverkehr)

z.B. DMO-Verkehr

E E

S S1 Frequenz

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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

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Folie 97 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.5.2 VERKEHRSFORMEN

Linienverkehr

2 beteiligte Stellen

A B

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Folie 98 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.5.2 VERKEHRSFORMEN

Sternverkehr

Eine Übergeordnete Stelle

Die anderen gleichberechtigt

A

B1

B2

B3

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Folie 99 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.5.2 VERKEHRSFORMEN

Kreisverkehr

Mehrere gleichberechtigte Stellen

A

B

C

D

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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

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Folie 101

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.6 HILFSMITTEL

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Folie 102 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Was, wenn der Empfang weg ist?

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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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Folie 104 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

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

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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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Folie 106 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

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

Page 107: Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Folie 107 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.6.2 GATEWAY

Digitalfunk

0

DMO

TMO

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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

Page 109: Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

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

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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

Page 111: Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

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

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Folie 112

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.7 KOMMUNIKATIONSWEGE

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Folie 113 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Wen kann ich, wie erreichen?

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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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Folie 115 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

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!

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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

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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.

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Folie 118

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

EXKURS ANWENDUNGSMÖGLICHKEIT IM EINSATZ

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Folie 119 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Wie wird das Gruppenkonzept an der E-Stelle umgesetzt?

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Folie 120 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 121 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 122 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 123 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 124 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 125 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 126 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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Folie 127 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE DIGITALFUNK

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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

Page 129: Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

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

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Folie 130 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.7.2 INDIVIDUALRUF

Entsprechend konfigurierte Geräte sind in der Lage, Festnetztelefonate zu führen

Ressourcenverbrauch enorm Kostenpflichtig

Page 131: Folie 1 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz 3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN

Folie 131 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.7.3 NOTRUF

Bei den verwendeten Funkgeräten ist eine Notruffunktion integriert

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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

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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

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Folie 134 Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.7.3 NOTRUF

Anschließend 30 Sek. Antwort Notruf=1 Min.

30 Sekunden Sprachübertragung

 

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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

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Folie 136

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST

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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

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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

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Folie 139

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

FRAGEN?

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Folie 140 09. Februar 2009

Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz

Ende des Kapitels „Physikalische und technische Grundlagen“