Physikalische Grundlagen

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3. PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE
GRUNDLAGEN
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Folie 1
3.1.EINFÜHRUNG TETRA
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Folie 2
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie sieht der
Netzaufbau/die
Netzstruktur
aus?
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Folie 3
3.1 EINFÜHRUNG TETRA
TETRA= „Terrestrial Trunked Radio“
25= 25kHz Frequenzabstand
Bildquelle: http://www.ffwmainbernheim.de/uploads/pics/TETRA.jpg
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Folie 4
3.1.1 NETZSTRUKTUR
Das Digitalfunknetz ist ein zelluläres Netz
6
5
7
1
2
3
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4
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1
7
7
2
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6
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Hintergrund:
Geringer Frequenzbedarf
Bildquelle: http://gdkerlp.de/uploads/pics/karte_rlp_01.jpg
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3.1.2 NETZAUFBAU IN 4
EBENEN
Ebene I
Endgeräte
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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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3.1.2 NETZAUFBAU IN 4
EBENEN
Ebene II
Basisstationen
Ebene I
Endgeräte
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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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3.1.2 NETZAUFBAU IN 4
EBENEN
ILTS
Ebene III
Vermittlung
DXT
DXT
Ebene II
Basisstationen
Ebene I
Endgeräte
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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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3.1.2 NETZAUFBAU IN 4
EBENEN
Ebene IV
Transitvermittl.
NMC
DXTT
ILTS
Ebene III
Vermittlung
DXT
DXT
Ebene II
Basisstationen
Ebene I
Endgeräte
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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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3.1.2 NETZAUFBAU IN 4
EBENEN
Ebene IV
Transitvermittl.
NMC
Kernnetz
ILTS
DXTT
Ebene III
Vermittlung
DXT
DXT
Ebene II
Basisstationen
Zugangsnetz
Ebene I
Endgeräte
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Folie 14
3.1.3 ZAHLEN

2 NMC in Berlin und Hannover

4 Transitvermittlungsstellen

62 Vermittlungsstellen in Deutschland
(Stand Juni 2013)
Koblenz
Trier
Mainz
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
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Folie 15
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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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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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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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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PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Welche Anforderungen
wurden an das Netz
gestellt?
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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.
Keine Verschlechterung
 Schutz vor unberechtigtem Mithören und Manipulation durch
Verschlüsselung.
Verbesserung
 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.
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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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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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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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3.2 GRUNDLAGEN
ELEKTROMAGNETISCHER WELLEN
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PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie kommen
Informationen
von A nach B?
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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-Wellen
Entstehen durch Spannungs- und Stromveränderungen
Bildquelle: J.Wilde, Kommunkations- und Datensysteme,
Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen
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3.2.1 ELEKTROMAGNETISCHE
WELLEN
Elektromagnetische Welle = periodische Schwingung, die sich durch
Wiederholung räumlich ausbreitet.
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
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PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Frequenz
Was genau
bedeuten die
verschiedenen
Begriffe?
Wellenlänge
Amplitude
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Folie 30
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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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 32
3.2.2 FREQUENZ
380,000 - 380,150 MHZ
 14 Frequenzen DMO
390,000 - 390,150 MHZ
380,150 - 384,850 MHZ
390,150 - 394,850 MHZ
 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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Folie 33
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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3.2.3 WELLENLÄNGE
Beispiel Digitalfunk:
𝐴𝑢𝑠𝑏𝑟𝑒𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑠𝑔𝑒𝑠𝑐ℎ𝑤𝑖𝑛𝑑𝑖𝑔𝑘𝑒𝑖𝑡 (𝑐)
𝑊𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑙ä𝑛𝑔𝑒 (λ) =
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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Folie 35
3.2.4 AMPLITUDE
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
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Folie 36
3.2.5 MODULATION
Frequenzmodulation
Amplitudenmodulation
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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 38
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Welche
Reichweiten kann
ich erreichen?
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Folie 39
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 40
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 41
3.2.6.1 SENDE- UND
EMPFANGSLEISTUNG
Prinzipiell:
 Mehr Sendeleistung= Mehr Reichweite
 Feldstärke wird mit dem Quadrat des Abstands
schwächer ( wie Wärmestrahlung)
Eingangsleistung
Empfänger
Ausgangsleistung
Sender
Entfernung
Empfangsfeldstärke
1
2
3
4
5
1
1/4
1/9
1/16
1/25
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
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Folie 42
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 43
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
A
A
A
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
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Folie 44
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/techninfos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf
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Folie 45
3.2.6.3 ANTENNENPOSITION
http://www.kathrein.de/de/mcs/techninfos/download/mobilfunk-antennentechnik.pdf
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Folie 46
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 47
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 48
3.3 AUFBAU VON FUNKANLAGEN
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Folie 49
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie sind
Funkanlagen
aufgebaut?
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Folie 50
3.3 AUFBAU VON
FUNKANLAGEN
 Sender
 Empfänger
 Antennenumschalter / -weiche
 Antenne
 Hör- / Sprecheinrichtung
 Stromversorgung
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Folie 51
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 52
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 53
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 54
3.3.4 ANTENNEN
 Dienen der Abstrahlung und Aufnahme
von EM-Wellen
 Diverse Bauformen
Beispiele:
 Rundstahl- Antennen
 Richtantennen
 Breitband- Antennen
 Kombi- Antennen
 Ein- Band- Antennen
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Folie 55
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 56
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 Datensysteme
Vorlesung FH Köln, Rettungsingenieurwesen
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Folie 57
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 58
3.3.6 STROMVERSORGUNG
 MRT: 12V Anschluss im KFZ
 FRT: Netzspannung gleichgerichtet auf 13,5V
 HRT: Akkus
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Folie 59
3.4 LEISTUNGSMERKMALE
DIGITALFUNK
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Folie 60
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Benötigt jeder
Gesprächsteilnehmer
eine eigene Frequenz?
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Folie 61
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 62
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 63
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 64
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was bedeutet
eigentlich Digital
und welche
Konsequenz
ergibt sich?
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Folie 65
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 66
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 67
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie funktioniert die
Digitalisierung,
Komprimierung und die
Filterung?
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Folie 68
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 69
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 70
3.4.3 ÜBERTRAGUNG
 Die Sprache wird zunächst vom Mikrofon als analoges
Signal aufgezeichnet.
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
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Folie 71
3.4.3 ÜBERTRAGUNG
 Anschließend wird der Amplitudenwert in bestimmten,
definierten Zeitintervallen abgetastet.
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
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Folie 72
3.4.3 ÜBERTRAGUNG
 Die resultierende Wertereihe wird dann in binäre
Signale übersetzt.
Bildquelle: Lehrstoffmappe Sprechfunk NRW
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Folie 73
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 74
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Und wie wird jetzt
gefunkt?
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Folie 75
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 76
3.4.4 VERBINDUNGSAUFBAU
Bildquelle : Schulungsunterlage Digitalfunk LFKS RLP
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Folie 77
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Kann ich abgehört
werden?
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Folie 78
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 79
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 80
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 81
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.jpg
http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_b.jpg
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Folie 82
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.jpg
http://www.digitaler-bos-funk.de/tetra/BSI-Karte_b.jpg
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Folie 83
3.4.6 WEITERLEITUNG
Ausgangssituation
 HLR
VLR
Authentifizierungsdaten
Lokalisierungsdaten
HFG ELW 1
DXT Koblenz
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 84
3.4.6 WEITERLEITUNG
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3.4.6 WEITERLEITUNG
 HLR
VLR
Authentifizierungsdaten
HFG ELW 1
DXT Koblenz
HLR
 VLR
Lokalisierungsdaten
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DXT Kusel
Folie 86
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 87
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Welche Betriebsarten
stehen zur
Verfügung?
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Folie 88
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 89
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 90
3.4.7 BETRIEBSARTEN
Wann sollte man welche
Betriebsart nutzen?
TMO
Außeneinsatz
DMO
Außeneinsatz
ohne
Netzanbindung
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
Innenangriff
Folie 91
3.5 VERKEHRSARTEN UND
VERKEHRSFORMEN
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Folie 92
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was bedeutet
Verkehrsform
und Verkehrsart?
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Folie 93
3.5.1 VERKEHRSARTEN
Richtungsverkehr
 z.B. ILTS FME
S
1 Frequenz
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
E
Folie 94
3.5.1 VERKEHRSARTEN
Halbduplex (Wechselverkehr)
 z.B. DMO-Verkehr
S
1 Frequenz
E
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S
E
Folie 95
3.5.1 VERKEHRSARTEN
Vollduplex (Gegenverkehr)
 z.B. Zielruf
2 Frequenzen
S
S
E
E
 Uplink: HRTBS
 Downlink: BS HRT
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Folie 96
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Linienverkehr
 2 beteiligte Stellen
A
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B
Folie 97
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Sternverkehr
 Eine Übergeordnete Stelle
 Die anderen gleichberechtigt
A
B1
B3
B2
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Folie 98
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Kreisverkehr
 Mehrere gleichberechtigte Stellen
A
B
D
C
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Folie 99
3.5.2 VERKEHRSFORMEN
Querverkehr
 Austausch von Betriebsstellen verschiedener
Funkverkehrskreise
A
B
E
C
D
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H
F
G
Folie 100
3.6 HILFSMITTEL
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Folie 101
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Was, wenn
der Empfang
weg ist?
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Folie 102
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 103
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 104
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 105
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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Folie 106
3.6.2 GATEWAY
0

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Folie 107
Digitalfunk
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
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Folie 108
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 109
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 LWLRepeater
 Beispiel: Flughafen
 Eigene TBS  Zusätzliche Ressource im Netz zu verwalten
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Folie 110
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 111
3.7 KOMMUNIKATIONSWEGE
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Folie 112
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wen kann
ich, wie
erreichen?
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Folie 113
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 114
3.7.1 GRUPPENRUF
Gesprächsgruppen in RLP
FW
RettD
Nachbargrp.
DMO
OEZ/TBZ/RZ/TUIS
LK MYK
Land/
LFKS
ILST KO
ILST KH
Bund
Hessen
OEZ
TBZ
DMO FW
StV
Andernach
RP ANDER F1
LFKS 22
RP KO R
RP KH R
BU_RTHAnruf
Wiesbaden
WI_EL
OEZ MYK
TBZ_301_BOS
301F (+)
Diese Tabelle stellt einen Auszug aus der Gruppenstruktur dar!
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Folie 115
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 116
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 117
EXKURS ANWENDUNGSMÖGLICHKEIT
IM EINSATZ
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Folie 118
PHYSIKALISCHE UND
TECHNISCHE GRUNDLAGEN
Wie wird das
Gruppenkonzept
an der E-Stelle
umgesetzt?
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Folie 119
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 120
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 121
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 122
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 123
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 124
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 125
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 126
LANDESKONZEPT FERNMELDERICHTLINIE
DIGITALFUNK
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Folie 127
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
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Folie 128
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 129
3.7.2 INDIVIDUALRUF
 Entsprechend konfigurierte Geräte sind
in der Lage, Festnetztelefonate zu
führen
 Ressourcenverbrauch enorm
 Kostenpflichtig
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
Folie 130
3.7.3 NOTRUF
Bei den verwendeten Funkgeräten ist eine
Notruffunktion integriert
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Folie 131
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 132
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 133
3.7.3 NOTRUF
30 Sekunden
Sprachübertragun
g


Anschließend 30 Sek. Antwort Notruf=1 Min.
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Folie 134
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 135
3.8 VORTEILE ZUSAMMENGEFASST
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Folie 136
3.8 VORTEILE
ZUSAMMENGEFASST
Die Vorteile des Digitalfunks sind vielfältig
im Bezug auf:
1)Technische Möglichkeiten
2) Benutzerfreundlichkeit
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Folie 137
3.8 VORTEILE
ZUSAMMENGEFASST
Hohe Reichweiten
Dynamische
Gruppen
Frequenzökonomie Gateway/Repeater
Einzelruf
Geräte sperrbar
Geräteidentifikation „Ein Netz für alle“
Notruf
GPS Ortung
Sprachqualität
DMO/TMO in
einem Gerät
Verschlüsselung
0800/ DIFURLP
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Folie 138
FRAGEN?
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
Folie 139
Ende des Kapitels „Physikalische und
technische Grundlagen“
Feuerwehr- und Katastrophenschutzschule Rheinland-Pfalz
09. Februar 2009
Folie 140