Brandschutz- und Katastrophenschutzschule Heyrothsberge Biederitzer Straße 5 39175 Heyrothsberge Lehrunterlage Grundlagen Digitalfunk Lehrgang Fo Fu (A) GDF Lehrbereich AF 1 Fachliche Verantwortung BrA Enrico Schröder aktualisiert März 2011
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.
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
Ein TETRA-Digitalfunk-Netz Leitstelle Leitstelle NMC = NetzManagementCenter ISDN BS = Basisstation 4 Netzsteuerung DXT = Vermittlungsstelle BS DXT BS BS
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. 4172 2 64
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 40.000 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%
Nutzung des digitalen Funknetzes Netzsteuerung Leitstellenfunkverkehr und Einsatzstellenfunk in einem Netz Leitstelle Grafik: IdF NRW
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
Endgeräte für Sachsen-Anhalts Feuerwehren: SEPURA SRH 3900 MOTOROLA MTP 850EX
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
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 10 2 11 _ 12 _ 13 _ 14 H 15 L Fahrzeugtyp 16 F 17 2 18 0 19 / 20 1 21 6 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 _ 0 3 3 0 0 0 0 3 3 L L F F 1 1 6 6 / / 1 1 2 2 22 1 1 1 Zusatz 23 _ 24 4 _ A
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?
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
Frequenzbereiche Duplexabstand: 10 MHz Hintergrundinformation! 380 390 400 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
Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! Digitalisierung der Sprache ( Digitalfunk ) Prinzip: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 7 6 5 9 12 9 6 3 0111 0110 0101 1001 1100 1001 0110 0011 Analogsignal t Grafik: IdF NRW Messwert Binärzahl
Digitalisierung der Sprache: Bündelfunkprinzip Hintergrundinformation! durch Abtastung (Messung) des Analogsignals 8000 bis 40000 Messungen pro Sekunde Speicherung der Messwerte als achtstellige Binärzahlen es entsteht eine kontinuierliche Zahlenfolge (Binärfolge) 1 0 0 1 Binärzahl für 9 2 3 2 2 2 1 2 0 8 + 0 + 0 + 1 = 9 die entstehende Datenmenge ist für die Funkübertragung zu groß Eine Datenkomprimierung ist erforderlich!
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: 0111 0110 0101 1001 1100 1001 0110 0011 Sprachmustertabelle ACELP Hintergrundinformation! Kennziffer 0111 0110 0001 0111 1100 0101 0110 0011 0100 0111 0110 0101 0000 1100 0101 0110 0011 0101 0111 0110 0101 1001 1100 1001 0110 0011 0110 0111 0110 0101 0111 1101 0101 0110 0011 0110 0111 1110 0101 0111 1111 0111 0110 0011 0111 0111 0110 1101 0111 1100 0101 0110 0011 1000
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
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
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
Systemprinzip TETRA Wie erfolgt die Vervierfachung der Frequenzkapazität? Hintergrundinformation! Zeitmultiplexverfahren (TDMA - Time Division Multiple Access) 1 Kanal d.h. ein Frequenzpaar 4 Zeitschlitze (Slots) 1 2 3 4 Zeitschlitz = Sprechweg Dauer: 4 x 14,167 ms = 56,67 ms Vier Funkgespräche können zeitgleich über einen physikalischen Kanal übertragen werden!
Hintergrund- Bündelfunkprinzip information! Zeitmultiplexverfahren (TDMA - Time Division Multiple Access) 4 Zeitschlitze je Funkkanal 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 0110 1110 0010 Grafik: IdF NRW
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
Bei Fragen und Problemen: Webseite der BKS Heyrothsberge mit aktuellen Veröffentlichungen im Downloadbereich! www.bks-heyrothsberge.de Ansprechpartner zum Thema Ausbildung im Digitalfunk an der BKS Heyrothsberge: Interessanter Link: Enrico Schröder (Tel. 039292/61-244) Mail: enrico.schroeder@bks.mi.sachsen-anhalt.de www.bdbos.de