Lernunterlage Grundlagen - BOS Digitalfunk - Allgemeine Informationen bis zur endgültigen Einführung und Umsetzung

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1 Lernunterlage Grundlagen - BOS Digitalfunk - Allgemeine Informationen bis zur endgültigen Einführung und Umsetzung

2 Erstellt von: Dieter Diedrich Matthias Teuber OV Lehrte BuS Neuhausen Grafische Bearbeitung von: unter der Mitwirkung von: Version: 0.1 letzte Änderung: 28. Juni 2007 Herausgeber: Bundesanstalt Technisches Hilfswerk - THW Leitung, Zentrum für Aus- und Fortbildung (ZAF) - Provinzialstraße Bonn 2006 Bundesanstalt Technisches Hilfswerk Bonn Nachdruck und fotomechanische Wiedergabe - auch auszugsweise nur mit Genehmigung der THW Leitung, Zentrum für Aus- und Fortbildung (ZAF). Die Wiedergabe zu gewerblichen Zwecken ist verboten. 2

3 Inhaltsverzeichnis 1. Wer oder was ist TETRA? 2. Grundlegende Informationen / Begriffe 2.1. Leistungsmerkmale des Digitalfunknetzes Der TETRA - Standard Gruppenzuordnung Arten von Endgeräten Einsatzoptionen / Betriebsarten Gruppen- und Einzelruf / Telefonanruf Statusmeldungen Kurzmitteilungen Sicherheit 2.2. Digitaler Bündelfunk - was ist anders? 3

4 1 Wer oder was ist TETRA? TETRA (TErrestrial Trunked RAdio) ist der einzige europaweit anerkannte ETSI-Standard für professionellen Mobilfunk in Digitaltechnik. TETRA ist ein zellulares digitales Bündelfunksystem für Sprach- und Datenübertragung und hat bereits eine lange Reise hinter sich, bevor dieses veröffentlicht wurde. Die Vorbereitungen für diesen neuen Funkstandard begannen in den 80er Jahren, im Jahr 1990 wurden umfangreiche Normungsarbeiten aufgenommen. Unterstützend wirkten hier auch die Europäische Kommission und die Mitglieder der Organisation ETSI (European Telecommunications Standards Institute), es wurden Anforderungen der Benutzer, Systemdefinitionen sowie genormte Schnittstellen erarbeitet und festgelegt. Dies erfolgte in enger Zusammenarbeit mit Geräte- und Systemherstellern, Netzbetreibern, unterschiedlichen Experten und schlussendlich mit den zukünftig geplanten Benutzern. Hauptziel eines einheitlichen Funknetzes war und ist es, einen Standard zu schaffen, welcher die Bedürfnisse von BOS (Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben) in Europa und auch darüber hinaus erfüllt wurde das TETRA-MoU (Memorandum of Understanding) gegründet. Hauptziel von MoU war und ist es, den TETRA-Standard zu unterstützen und dessen Verbreitung zu fördern. Kurz darauf wurde die erste Version des TETRA-Standards veröffentlicht. Am Beginn stand TETRA noch für Trans European Trunked Radio System, aufgrund des Interesses von Ländern auch ausserhalb Europas für dieses System, wurde der Name geändert. TETRA steht somit heute weltweit für TErrestrial Trunked RAdio. 4

5 TETRA ist ein rein digitales System und bietet die Möglichkeit der Sprachübertragung als auch verschiedene Möglichkeiten zur Datenübertragung, abhörsicher und verschlüsselt. TETRA gewährleistet einen sehr schnellen Verbindungsaufbau von ca. 300 Millisekunden. Bei Mobilfunknetzen im GSM-Standard kann ein Gesprächsaufbau bis zu 5 Sekunden dauern. Über TETRA sind auch Gruppenrufe, Gruppenkommunikation, Gruppenrufe, usw. möglich. TETRA verwendet zur Funkübertragung das Zeitschlitzverfahren TDMA (Time Division Multiplex Access). Es kann somit 4 Funkkanäle über eine 25kHz breite Frequenz übertragen. Somit kann die Frequenzökonomie um ein vielfaches gesteigert werden. 5

6 2 Grundlegende Informationen / Begriffe 2.1 Leistungsmerkmale des Digitalfunknetzes Der TETRA Standard Das digitale Funknetz der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) in Deutschland basiert auf dem europäischen Standard TETRA25, kurz als TETRA bezeichnet. TETRA ist die Abkürzung für TErrestrial Trunked RAdio und arbeitet im Frequenzbereich von 380 bis 395 MHz. Der TETRA-Standard wurde nach den besonderen Anforderungen der BOS ergänzt und wird als TETRA-BOS bezeichnet Gruppenzuordnung Rufgruppen Grundsätze: Standardform der BOS - Funkkommunikation ist das Gruppengespräch. Einzelgespräche und Telefonate sollen die Ausnahme sein. Die Begründung für den Vorrang der Gruppenkommunikation liegt hauptsächlich in den taktischen Aspekten aber auch in einer geringeren Netzbelastung. Rufgruppen sind im digitalen Funknetz einmalig und können daher auch in größerer Entfernung zueinander im Unterschied zum Analogfunksystem nicht erneut vergeben / genutzt werden. Die bundeseinheitliche Abstimmung und zentrale Steuerung sind somit für einen fehlerfreien Netzbetrieb unerlässlich. Die Rufgruppen sind zu unterscheiden in statische Funkgruppen, dynamische Funkgruppen, d.h. dauerhaft eingerichtete, zugewiesene und vorkonfigurierte Gruppen sowie d.h. anlassbezogen aus einer beliebigen Anzahl von Teilnehmern anderer Stammgruppen zusammengestellte temporäre Gruppe. Die Einrichtung dynamischer Gruppen sollte auch aufgrund des erheblichen Administrationsaufwandes (. im Wesentlichen durch die Leitstelle zu leisten) nach derzeitiger Einschätzung die Ausnahme sein. Je 6

7 mehr dynamische Gruppen zu managen sind, desto größer muss der Personalbestand einer Leitstelle konzipiert werden. Allgemeine Anrufgruppe (AAG) Eine Abstimmung auf Bund-Länderebene ist Voraussetzung für eine bundeseinheitliche Möglichkeit, jederzeit auch in fremden Zuständigkeitsbereich einen Ansprechpartner im Funknetz erreichen zu können. Die Implementierung eine so genannten Allgemeine Anrufgruppe ermöglicht es dem Teilnehmer, in jedem Fall eine regional zuständige Leitstelle kontaktieren zu können. Sie muss in jedem Endgeräte- Adressbuch enthalten sein. Der Dispacher einer Leitstelle wird in die Lage versetzt, die den Funkteilnehmer in seinem Leitsystem auf einfache und somit schnelle Art und Weise zu verwalten. Beispiele für Gruppen sind: Feuerwehr einer Stadt (fest) Tägliche Gefahrenabwehr im Landkreis (fest) Einsatz in einer Großschadenslage (dynamisch) Die Definition von Gruppen und die Zuordnung der Teilnehmer wird durch eine zentrale Funkleitstelle vorgenommen. Beispiele für vordefinierte Gruppen 7

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9 Gruppenbildung auf Landkreis- / OV Ebene Gruppen auf GFB - Ebene 9

10 Gruppen auf Landesverbandsebene 10

11 Gruppen auf Landesverbandsebenen Gruppen auf Bundesebene 11

12 2.1.3 Arten von Endgeräten HRT = Handheld Radio Terminal = Handfunkgerät MRT = Mobil Radio Terminal = Fahrzeugfunkgerät FRT = Fixed Radio Terminal = Feststation Einsatzoptionen / Betriebsarten Im TETRA-BOS-Netz gibt es zwei Betriebsarten: Trunked Mode Operation (TMO) und Direct Mode Operation (DMO). Der Standardmodus im Digitalfunknetz ist Trunked Mode (TMO). Hierbei kommunizieren die Teilnehmer über die ortsfeste Infrastruktur des bundesweiten TETRA-Netzes. Ähnlich wie im Mobilfunknetz sind die Endgeräte an einer Basisstation angemeldet. Auch wenn sich zwei Teilnehmer direkt nebeneinander befinden, geht jeglicher Gesprächsverkehr direkt über die jeweilige Basisstation. Im TMO ist Vollduplex-Betrieb möglich (Gegenverkehr). Im Direct Mode (DMO) arbeiten Funkgeräte direkt miteinander, ohne auf Netzwerkinfrastruktur zurück zu greifen. Typische Anwendungsfälle für den Direct Mode sind: Einsatzstelle außerhalb der Reichweite einer Basisstation oder innerhalb von Gebäuden, in denen der Empfang nicht ausreichend ist. innerhalb des Reichweite einer Basisstation, wenn eine Anbindung an das Gesamtnetz taktisch nicht notwendig ist, zum Beispiel zur Atemschutz-Überwachung. bei Ausfall einer Basisstation Der Direct Mode ist vergleichbar mit dem analogen 2m-Funk im Wechselverkehr, auch bezüglich der Reichweite. 12

13 Der Wechsel zwischen TMO und DMO erfolgt in der Regel über eine Taste am Funkgerät. DMO = Direct Mode Operation = Endgerät zu Endgerät TMO = Trunked Mode Operation = Bündelfunk BTS = Base Transceiver Station = Basisstation DMO Repeater = Vergleichbar mit Mobiler Relaisstelle DMO Gateway = Erweiterung des Versorgungsgebietes TMO Repeater = Anbindung an BTS Gruppen- und Einzelruf, Telefonanruf Charakteristisches Merkmal des analogen Sprechfunks ist, dass ein Teilnehmer sendet und alle anderen mithören. Diese Möglichkeit bleibt auch im Digitalfunk bestehen und wird als Gruppenruf bezeichnet. Hierbei hören alle Teilnehmer der gleichen Gruppe mit. Die Kommunikation erfolgt semiduplex, d.h. ein Teilnehmer kann zeitgleich entweder senden oder empfangen. Beim Einzelruf hingegen wird gezielt ein Teilnehmer angesprochen. Die beiden Gesprächspartner kommunizieren direkt miteinander, ohne dass andere mithören können. Dies ist vergleichbar mit einem netzinternen Telefonat. Auch der Einzelruf erfolgt semiduplex. Es ist auch möglich, über das TETRA - Netz Vollduplex - Verbindungen zwischen Teilnehmern oder sogar ins öffentliche Telefonnetz herzustellen (Telefonruf). Damit ist das Digitalfunkgerät gleichzeitig ein vollwertiges Mobiltelefon. Wie bei allen anderen Leistungsmerkmalen muss der Teilnehmer dafür über die entsprechende Berechtigung verfügen. Weiterhin verfügt jedes Endgerät über eine Notruftaste, welche in der Regel einen Ruf mit höchster Priorität an eine dafür definierte Notrufgruppe oder an die jeweilige Leitstelle aufbaut Statusmeldungen Neben der Sprachkommunikation ist es möglich, Statusmeldungen der Einheiten wie zum Beispiel einsatzbereit auf dem Weg zum Einsatzort an Einsatzort angekommen 13

14 an die Leitstelle zu übermitteln. Somit kann die Funktionalität des analogen Funkmeldesystems (FMS) vollständig übernommen werden. Die Anzahl der Statusarten ist jedoch nicht mehr auf 10 beschränkt. Mit jeder Meldung wird neben dem eigentlichen Status auch die eindeutige Nummer des Endgerätes übermittelt. Statusmeldungen entlasten den Funkverkehr, da langwierige Sprachnachrichten durch kurze und nicht hörbare Datenpakete ersetzt werden können Kurzmitteilungen (SDS) Ähnlich wie im Mobilfunknetz ist es im Digitalfunk möglich, Kurznachrichten zu versenden (Short Data Service, SDS). Hierbei können Informationen in Textform (bis zu 140 Zeichen) übermittelt werden Sicherheit Verbindungen im TETRA - Netzwerk werden verschlüsselt über die Luft übertragen. Außerdem erfolgt zusätzlich eine separate Ende-zu-Ende- Verschlüsselung zwischen den Endgeräten. Das unberechtigte Abhören von Verbindungen ist damit nicht mehr möglich. Auch der eigentliche Zugang zum Netz ist nicht mehr ohne weiteres möglich. Jedes Gerät, dass sich in das Digitalfunknetz einbuchen möchte. muss registriert und zugelassen sein, ansonsten ist kein Funkverkehr möglich. Bei Bedarf können Geräte durch die Leitstelle gezielt deaktiviert werden. Wie bereits erwähnt, wird durch zentral vergebene Berechtigungen sicher gestellt, dass Teilnehmer nur die Merkmale nutzen können, für die sie auch befugt sind. 2.2 Digitaler Bündelfunk was ist anders? Analoger Funk analoge Signalverarbeitung Geringe Sicherheit der Vertraulichkeit jede Organisation hat ihre eigene Infrastruktur Digitaler Bündelfunk digitale Signalverarbeitung (Qualität unabhängig von Entfernung, Hintergrundgeräuschunterdrückung,...) hohe Sicherheit der Vertraulichkeit (Kodierung der Sprache, Verschlüsselung, Gruppenbildung) eine Infrastruktur für alle Nutzer 14

15 nur eine Kommunikation je HF-Kanal (=Organisation) möglich jeder kann jederzeit alles hören, überall mitreden Trennung der Organisationen über den Kanal Trennung der Einheiten über Funkrufnamen und Funkdisziplin ein Bündel von Funkressourcen wird bereitgestellt, Verteilung nur bei Bedarf nur Kommunikation innerhalb Einzelruf, Gruppenrufarten, Telefonruf Trennung der Organisationen über Gruppenbildung Trennung der Einheiten über Gruppenbildung, Funkrufnamen und Funkdisziplin jedes Endgerät hat eine eigene Identität, kann also einzeln angesprochen und auch lokalisiert und verfolgt werden Was ändert sich für mich als Anwender? (unvollständig) Ich kann nur noch eingetragene und registrierte Endgeräte nutzen. Ich arbeite in Gruppen, d.h. es können nicht mehr automatisch alle alles hören und mit allen sprechen. Ich kann nur noch das hören, was für mich freigegeben ist. Mir sind nur die Kommunikationsarten möglich, die für mich freigegeben sind. (Einzelruf, Gruppenruf, Telefonruf, Daten) Ich kann nur in den Gebieten funken, die für meine Gruppe zugelassen ist. Meine Endgerätekennung wird bei jedem Gesprächsteilnehmer angezeigt. 15