Grundlagen Digitalfunk

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Evagret Stein
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1 Brandschutz- und Katastrophenschutzschule Heyrothsberge Biederitzer Straße Heyrothsberge Lehrunterlage Grundlagen Digitalfunk Lehrgang Fo Fu (A) GDF Lehrbereich AF 1 Fachliche Verantwortung BrA Enrico Schröder aktualisiert März 2011

Grundlagen Digitalfunk Lehrgang Fo Fu (A) GDF Lehrbereich

2 Digitalfunknetz der BOS Grundlage: der europäisch genormte TETRA-Standard TETRA: TErrestrial Trunked RAdio - erdgebundener Bündelfunk Vier Zeitschlitze ( Kommunikationswege ) pro Kanal Aus einem Bündel von zur Verfügung stehenden Kanälen wird ein freier Teil eines Kanals (Zeitschlitz) durch das Netz zugewiesen, wenn ein Teilnehmer spricht.

Kommunikationswege ) pro Kanal Aus einem Bündel von zur Verfügung stehenden Kanälen

3 Bündelfunkprinzip Analogfunk Bündelfunk Feuerwehr Polizei THW Rettungsdienst Bundespolizei Zoll Jede BOS hat einen oder Mehrere feste Kanäle zugewiesen bekommen, der z.t. nur zeitweise genutzt wird! Die zur Verfügung stehenden Kanäle werden durch alle BOS genutzt. Sie werden je nach Bedarf zugeteilt und damit effektiv ausgenutzt! Alle BOS! = Kanal

4 Ein TETRA-Digitalfunk-Netz Leitstelle Leitstelle NMC = NetzManagementCenter ISDN BS = Basisstation 4 Netzsteuerung DXT = Vermittlungsstelle BS DXT BS BS

5 Salzwedel Netzarchitektur / Netzaufbau Halberstadt Harz Haldensleben Börde Sangerhausen Mansfeld- Südharz Magdeburg Salzland Bernburg Stendal Burg Jerichower Land Halle Saalekreis Merseburg Köthen Burgenland Naumburg Dessau- Rosslau Anhalt- Bitterfeld Wittenberg Flächendeckendes Funkzellennetz bis Ende 2012 Netzsteuerung Basisstationen Digitale Vermittlungsstellen Sachsen- Anhalt BRD ca. 150 ca

Burgenland Naumburg Dessau- Rosslau Anhalt- Bitterfeld Wittenberg Flächendeckendes Funkzellennetz bis

6 Versorgungsstandards GAN-Kategorien ( Gruppe Anforderungen an das Netz ): Kategorie 0 Fahrzeugfunkversorgung (ca. 80 %) Kategorie 1 Kategorie 2 Kategorie 3 Kategorie 4 Handfunkversorgung in Siedlungs- und eingeschlossenen Verkehrsflächen ab m 2 in Kopfhöhe, außerhalb von Gebäuden (ca. 8 %) Handfunkversorgung in Gürteltrageweise, außerhalb von Gebäuden (ca. 4 %) Handfunkversorgung in Kopfhöhe, innerhalb von Gebäuden (ca. 1 %) Handfunkversorgung in Gürteltrageweise, innerhalb von Gebäuden (ca. 0,5 %) ca. 95%

000 m 2 in Kopfhöhe, außerhalb von Gebäuden (ca. 8 %) Handfunkversorgung in Gürteltrageweise, außerhalb von Gebäuden (ca.

7 Nutzung des digitalen Funknetzes Netzsteuerung Leitstellenfunkverkehr und Einsatzstellenfunk in einem Netz Leitstelle Grafik: IdF NRW

8 Leistungsmerkmale des digitalen Funknetzes: Netzbetrieb (TMO): Direktbetrieb (DMO): Sprachübertragung - Gruppenruf Sprachübertragung - Einzelruf Sprachübertragung - Telefonanruf Datenübertragung - Statusmeldungen Datenübertragung - Kurztextdaten Datenübertragung Notruf Sprachübertragung - Gruppenruf Sprachübertragung - Einzelruf Datenübertragung-Statusmeldung Datenübertragung-Kurztextdaten DMO-Repeater-Betrieb Gateway-Betrieb Notruf

Datenübertragung - Kurztextdaten Datenübertragung Notruf Sprachübertragung - Gruppenruf Sprachübertragung -

9 Endgeräte für Sachsen-Anhalts Feuerwehren: SEPURA SRH 3900 MOTOROLA MTP 850EX

10 Verschlüsselung BOS-Sicherheitskarte Digitale Sprechfunkgeräte der BOS funktionieren nur mit eingelegter BSI Sicherheitskarte! - Ende-zu-Ende Verschlüsselung (Schlüsselmanagement) - Netzzugangsberechtigung (SIM-Funktion) - Taktische Funktionen (OPTA) - Sichere Datenspeicherung OPTA: Operativ-Taktische-Adresse

- Ende-zu-Ende Verschlüsselung (Schlüsselmanagement) -

11 Operativ-Taktische Adresse (OPTA) Jedem Endgerät wird eine 24 Zeichen lange OPTA zugeteilt! Bundesland 1 H 2 H Organisation Kreis/Stadt 3 F 4 5 W _ 6 H 7 H 8 _ 9 1 Standort _ 12 _ 13 _ 14 H 15 L Fahrzeugtyp 16 F / lfd.nr. Beispiel: Löschgruppenfahrzeug 16/12 1 der BKS Heyrothsberge: S T F W _ J L _ 0 Beispiel: Handsprechfunkgerät A des LF 16/12-1 der BKS: S T F W _ J L _ L L F F / / Zusatz 23 _ 24 4 _ A

Fahrzeugtyp 16 F 17 2 18 0 19 / 20 1 21 6 lfd.nr.

12 Häufige Fragen bei der Ausbildung: Wie ist die Fortbildung im Digitalfunk in Sachsen-Anhalt strukturiert? In welchem Frequenzbereich arbeitet der Digitalfunk? Wie wird die Sprache digitalisiert? Wie funktioniert die Datenkomprimierung? Warum heißt das Motto des Digitalfunks drücken warten sprechen? Wie groß ist die Reichweite im Direktmodus (DMO)? Wie erfolgt die Vervierfachung der Frequenzkapazität? Warum hört man sich selbst mit Verzögerung, wenn ein anderes Gerät in der Nähe ist?

Wie funktioniert die Datenkomprimierung? Warum heißt das Motto des Digitalfunks drücken warten sprechen?

13 Fortbildung im Digitalfunk Voraussetzung: abgeschlossener Sprechfunklehrgang (FwDV 2)!!! Lehrgänge in den Landkreisen: Kurzeinweisung Digitale Funkgeräte Fortbildung für alle bereits ausgebildeten Sprechfunker (Zusatz-)Fortbildung für Führungsfunktionen Lehrgänge an der BKS: Fo Fu(A) GDF Geräteeinweisung Digitale Funkgeräte Fo Fu(A) DF St1 Kreisausbilder Sprechfunk digital, Stufe 1 Fo Fu(A) DF St2 - Kreisausbilder Sprechfunk digital, Stufe 2

Sprechfunker (Zusatz-)Fortbildung für Führungsfunktionen Lehrgänge an der BKS: Fo Fu(A) GDF Geräteeinweisung

14 Frequenzbereiche Duplexabstand: 10 MHz Hintergrundinformation! Unterband Oberband MHz Bei einem Kanalabstand von 25 khz ergibt sich eine Anzahl von 200 nutzbaren Kanälen (5 MHz = 5000 khz; 5000kHz/25kHz = 200 Kanäle) pro physikalischem Kanal sind bei TETRA 4 Sprechwege nutzbar TETRA BOS-Funk in Deutschland Wellenlänge 70 cm

eine Anzahl von 200 nutzbaren Kanälen (5 MHz = 5000 khz; 5000kHz/25kHz = 200 Kanäle)

15 Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! Digitalisierung der Sprache ( Digitalfunk ) Prinzip: t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t Analogsignal t Grafik: IdF NRW Messwert Binärzahl

6 7 8 9 10 11 12 13 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 7 6 5 9 12 9 6 3

16 Digitalisierung der Sprache: Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! durch Abtastung (Messung) des Analogsignals 8000 bis Messungen pro Sekunde Speicherung der Messwerte als achtstellige Binärzahlen es entsteht eine kontinuierliche Zahlenfolge (Binärfolge) Binärzahl für = 9 die entstehende Datenmenge ist für die Funkübertragung zu groß Eine Datenkomprimierung ist erforderlich!

als achtstellige Binärzahlen es entsteht eine kontinuierliche Zahlenfolge (Binärfolge) 1 0 0 1 Binärzahl

17 Datenkomprimierung: Bündelfunkprinzip Weglassen aller entbehrlichen Sprachinformationen (z.b. Hoch- und Tieftöne) Zusammenfassung gleichbleibender Klangbilder (Sprechpausen) Abgleich von Klangbild und Stimmmerkmalen mit Musterdaten nur digitale Kennziffer der hinterlegten Muster werden übertragen Nebengeräusche, die keinem Sprachmuster entsprechen werden nicht übertragen Verbesserung der Sprachqualität! Digitalisierte Sprache: Sprachmustertabelle ACELP Hintergrundinformation! Kennziffer

Hoch- und Tieftöne) Zusammenfassung gleichbleibender Klangbilder (Sprechpausen) Abgleich von Klangbild und Stimmmerkmalen mit Musterdaten nur digitale Kennziffer der hinterlegten Muster werden

18 Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! Warum heißt das Motto des Digitalfunks drücken warten sprechen? Grund: technisch bedingte Rufaufbauzeit Netzmanagement sucht erst nach anderen eingebuchten Geräten mit der selben Sprechgruppe Verschlüsselungsinformationen müssen ausgetauscht werden Danach erst erfolgt eine Freischaltung des Sprechweges. Folge: Rufaufbauzeit von maximal 0,5 Sekunden

Grund: technisch bedingte Rufaufbauzeit Netzmanagement sucht erst nach anderen eingebuchten

19 Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! Warum hört man sich selbst mit Verzögerung, wenn ein anderes Gerät in der Nähe ist? Grund: technisch bedingte Sprachverzögerung Codierung und Komprimierung dauern bei TETRA ca. 40 Millisekunden Decodierung und Dekomprimierung beim Empfänger dauert ebenfalls ca. 40 Millisekunden Folge: hörbare Sprachverzögerung, wenn man sowohl Sender als auch Empfänger gleichzeitig hören kann

Grund: technisch bedingte Sprachverzögerung Codierung und Komprimierung dauern bei TETRA ca.

20 Grenzreichweite: Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! Digitalisierung ermöglicht Prüfung auf Übertragungsfehler Empfangsgerät kann Übertragungsfehler bis zu einem bestimmten Maß erkennen und verlustfrei kompensieren! nimmt die Übertragungsqualität stark ab, bricht die Verbindung schlagartig ab Übertragungsqualität Digitales Signal Analoges Signal Reichweiten im DMO sind mit denen des 2m - Analogfunks zu vergleichen! Entfernung vom Sender

bestimmten Maß erkennen und verlustfrei kompensieren!

21 Systemprinzip TETRA Wie erfolgt die Vervierfachung der Frequenzkapazität? Hintergrundinformation! Zeitmultiplexverfahren (TDMA - Time Division Multiple Access) 1 Kanal d.h. ein Frequenzpaar 4 Zeitschlitze (Slots) Zeitschlitz = Sprechweg Dauer: 4 x 14,167 ms = 56,67 ms Vier Funkgespräche können zeitgleich über einen physikalischen Kanal übertragen werden!

22 Hintergrund- Bündelfunkprinzip information! Zeitmultiplexverfahren (TDMA - Time Division Multiple Access) 4 Zeitschlitze je Funkkanal Grafik: IdF NRW

23 Ausblick Praktische Ausbildung: Hinweis: Kennenlernen der SEPURA-Geräte Grundfunktionen erlernen (Ein- und Ausschalten, Lautstärke regeln) Sprechgruppen und ordner einstellen Betriebsartenwechsel erlernen Hinweise zur Durchführung der Ausbildung Materialien für die Kurzeinweisung eine Einweisung in die ex-geschützten Funkgeräte von MOTOROLA ist selbstständig zu erarbeiten das Handbuch ist auf der Homepage der BKS abrufbar

24 Bei Fragen und Problemen: Webseite der BKS Heyrothsberge mit aktuellen Veröffentlichungen im Downloadbereich! Ansprechpartner zum Thema Ausbildung im Digitalfunk an der BKS Heyrothsberge: Interessanter Link: Enrico Schröder (Tel /61-244) Mail:

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