TETRAPOL

Die Firma MATRA hat unter dem Namen MC 9600 ein digitales Bündelfunksystem für die französischen Polizeien Police Nationale (ACROPOL), die Gendarmerie (RUBIS), die französische Marine (DIDROT) sowie für die französischen Bahnen SNCF (IRIS) entwickelt. 

In Deutschland existieren verschiedene Tetrapol-Kundenprojekte wie der Eurokai im Hamburger Hafen, die Berliner Verkehrsbetriebe, der NATO-Awacs-Stützpunkt Geilenkirchen, der Flughafen Frankfurt, Audi-Werke Ingolstadt und die Bayerischen Motorenwerke München. 

Weitere TETRAPOL Projekte bzw. Systeme sind vorgesehen für das Slowakische Innenministerium, die Sicherheitsbehörden der tschechischen Republik (PEGAS), die katalanische Polizei (NEXUS), die Polizei in Madrid (LEGACOM), die rumänischen Sicherheitsdienste (PHOENIX) usw.

Im Zuge der Systemweiterentwicklung wurde die technische Dokumentation dieses Systems unter der Bezeichnung TETRAPOL in weiten Teilen offen gelegt. Eine End-to-End Verschlüsselung der zu übertragenden Nachrichten für Sprache und Daten  ist vorhanden.

Das digitale Bündelfunksystem TETRAPOL erfüllt die Anforderungen ziviler Mobilfunkanwender (Bahn, Bus, Taxi, Industrie usw.) sowie von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (Polizei, Feuerwehr, Zivilschutz, Sanität, Militär usw.). TETRAPOL ist ein allgemein zugänglicher Standard und bereits in Europa, Amerika und in Asien im Einsatz.

Dank Modularität und geringem Bandbreitenbedarf (12.5 kHz) kann TETRAPOL auf einfache Weise erweitert werden und so ganze Regionen oder auch Länder mit Funkdiensten zu versorgen. Mehrere Organisationen können die Infrastruktur unabhängig voneinander als «Closed User Groups» benutzen. Dank der Kompatibilität, Interoperabilität und dem automatischen Mobility Management besteht ferner die Möglichkeit, auch kleine regionale Netze kontinuierlich in nationale zu integrieren.

POLYCOM

Polycom nennt sich das 1998 beschlossene schweizerische Sicherheits- und Rettungsfunknetz auf Basis des Tetrapol Standards. Weitere Informationen >>>

RUBIS

RUBIS nennt sich das digitale Funksystem der französischen Gendarmerie, welche 1985 entschied, dass eine Modernisierung ihres Funksystems notwendig sei. Um hierbei einerseits die notwendige Abhörsicherheit, andererseits aber auch eine auf die speziellen Aufgaben von Polizei und Sicherheitsdiensten ausgelegte Bedienung zu erreichen, plante man gemeinsam mit dem Militär. Man einigte sich auf ein digitales Funksystem, in dem auch Daten direkt übertragen werden können. Die Endgeräte können im VHF- oder UHF-Bereich arbeiten. In Frankreich verwendet man für RUBIS zur Zeit das 4m-Band bei 70 MHz.

Die Verschlüsselung in RUBIS arbeitet vollautomatisch und verhindert nicht nur das Mithören, sondern auch die Unterscheidung von Gesprächen nach ihrer Wichtigkeit. Auch der Absender ist nicht aus der Codierung zu ermitteln. Daneben verbessert die Digitalisierung die Verbindungsqualität und Funkreichweite. Wie im Bündelfunk finden auch im Polizeifunk die meisten Funkverbindungen nur im lokalen Bereich statt. Ab und zu sind aber auch landesweite Verbindungen gefragt. Auch Gruppen- und Notrufe sind notwendig. Datenübertragung nach X.400 ist gewünscht; das System darf sich dabei nicht auf einen Zentralrechner abstützen, der ausfallen kann, sondern muss mit lokal verteilter Intelligenz arbeiten. Für den Fall, dass überhaupt keine funktionierende Basisstation in Reichweite ist, kann man die RUBIS-Funkgeräte auch auf Direktbetrieb umschalten: in diesem Fall wird auf die Verarbeitung durch das RUBIS-Netz verzichtet und die Funkgeräte treten wie einfache Walkie-Talkies direkt miteinander in Kontakt.

Wie die meisten modernen Funktelefonsysteme ist RUBIS zellular aufgebaut; Gespräche werden beim Verlassen einer Funkzelle an die nächste weitergereicht. Die Basisstationen senden mit 15 W, Mobilgeräte mit 10 W und Handgeräte mit 2 W. Damit soll eine Reichweite von ungefähr 30 km um die Basisstation erreicht werden. Man verwendet dieselbe GMSK-Modulation wie beim GSM-System, allerdings mit Einzelkanälen bei einem Kanalabstand von 10 kHz und einer Übertragungsrate von 8 kBaud. Einzelne Mobil- oder Handgeräte können vom Netz gesperrt werden; ein gestohlenes Gerät kann also nicht benutzt werden, um ins System einzudringen.

TETRA

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) ist ein weiterer europaweiter Standard für digitalen Mobilfunk. Er eignet sich besonders für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), aber auch für Sicherheits-, Transport-, Produktion- und Energieversorgungs-Unternehmen. Moderne Digitaltechnik ermöglicht heute den Aufbau grossflächiger Funknetze auf der Basis zellularer Systeme. Hierbei werden die einzelnen Funkzellen zusammengeschaltet und durch ein hierarchisches Vermittlungsnetz verbunden.

Innerhalb eines Funknetzes sind die Basisstationen die ortsfesten Einrichtungen, die eine Versorgung des Abdeckungsgebiets ermöglichen. Bei TETRA werden durch die physikalischen Parameter Zellradien von bis zu 30 km planbar. Die Basisstationen sind über Richtfunk, Mietleitungen oder ein eigenes Übertragungs-Leitungsnetz an die Vermittlungsstellen angebunden.

Als volldigitales Funksystem zeichnet sich TETRA durch hohe Übertragungsqualität und bessere Frequenzökonomie aus. Neben der Standardübertragung von Sprache und Daten können mit der Spezialfunktion «Packet Data Optimized» große Datenmengen paketorientiert übertragen werden. Damit wird die Kapazität des Funkkanals optimal genutzt.

TETRA eignet sich als universelle Systemplattform für die unterschiedlichsten Mobilfunkdienste: Funkruf, Bündelfunk, Telefonie, Fernwirken und Datenübertragung. Mit TETRA lassen sich damit Universalnetze aufbauen, über die der gesamte betriebliche Mobilfunk von Unternehmen und Behörden abgewickelt werden kann.

TETRA ist als Zeitmultiplex-System (TDMA = Time Division Multiple Access) mit vier unabhängigen Kommunikationskanälen pro Träger definiert. Der Abstand zwischen den einzelnen Trägern beträgt 25 kHz. Gegenüber dem analogen Bündelfunk im MPT-Standard bedeutet das eine Verdopplung der Frequenznutzung bei verbesserter Qualität. TETRA-Systeme bieten gegenüber GSM-Netzen, die bei 200 kHz Kanalabstand acht Kommunikationskanäle bereitstellen, die vierfache Frequenznutzung.

Die Übertragungsrate bei TETRA beträgt immer 36 kBit/s pro Funkkanal. Neben den zu übertragenden Daten werden zusätzliche Steuersignale sowie Codes zur Sicherung der Funkstrecke übertragen. Die Nutzbitrate pro Kommunikationskanal beträgt 7,2 kBit/s. Sprache wird in einem speziellen TETRA-CODEC umgesetzt. Der CODEC-Ausgang liefert 4,8 kBit/s, die in einem Zeitschlitz einschließlich der Sicherungsinformationen mit 7,2 kBit/s übertragen werden.

Der Abstand zwischen Sende- und Empfangsfrequenz beträgt 10 MHz. Für Duplex-Sprachübertragung (Gegensprechen) wird bei TETRA das Time Division Duplex Verfahren eingesetzt. Es vermeidet die bei GSM-Netzen erforderliche aufwendige Filtertechnik. Die Sprache wird zeitlich so komprimiert, dass kontinuierliche Zweiwege-Kommunikation über zwei versetzte Zeitschlitze möglich ist.

Zur Datenübertragung im TETRA-Netz können ein bis vier Zeitschlitze zusammengefasst werden. Damit ist Datenübertragung bis zu 28,8 kBit/s möglich. Mit eingeschaltetem Protokoll für höchste Datensicherheit beträgt die Nutzrate immer noch 2,4 kBit/s.

TETRA verfügt über einen Direktmodus, bei dem zwei oder mehr Funkgeräte unabhängig vom Netz miteinander kommunizieren können. Auch kann ein einzelnes Funkgerät als mobile Relaisstation für andere Geräte eingesetzt werden. So kann ein Gerät im Fahrzeug als Relais die Funkversorgung der Handfunkgeräte auf einem Areal sicherstellen. Während des Direktbetriebs (DMO = Direct Mode Operation) wird ständig überwacht, ob vom Netz Verbindungen angefordert werden.

Die Geräte wurden gemäss dem ETSI-Standard entwickelt und arbeiten in Digitaltechnik. Grundsätzliche Vorteile des digitalen Funksystems sind der schnelle Verbindungsaufbau, die hohe Übertragungsqualität sowie die Abhörsicherheit.

Wichtige Merkmale der Endgeräte:

• Frequenzbereich 380 - 400 MHz
• Direktmodus
• Gruppenruf, Einzelruf, Mithörfunktion
• Anruferidentifizierung
• Rufprioritäten
• Schneller Verbindungsaufbau
• Gute Übertragungsqualität
• Direktverbindung zum Telekommunikationsnetz
• Datenübertragung bis 28,8 kBit/s

ASTRO

ASTRO ist die Bezeichnung für digitalen Sprechfunk der Firma Motorola. Die ASTRO Funksysteme sind konzipiert für den Einsatz bei Sicherheitsorganisationen. ASTRO lässt sich bei entsprechender Synchronisation der Fixstationen (z.B. mittels GPS) auch für den digitalen Gleichwellenfunk einsetzen.

Die von Motorola entwickelte und hergestellte ASTRO Systemtechnologie basiert auf dem internationalen APCO-25 Standard Association of Public Safety Communications Officials International (APCO) und arbeitet in der FDMA (Frequency Division Multiple Access) Technologie. Das System überträgt Sprache und Daten im Digitalformat (IMBE Vocoder, QPSK-C Modulation, Vector-Sum-Excited Linear Prediction (VSELP) mit einer Rate von 9,6 kBit/s. Zusätzlich zur digitalen Übermittlung können die Meldungen verschlüsselt werden. Die Verschlüsselung ist sowohl auf der Funkstrecke, wie auch auf den Leitungen oder Linkverbindungen voll aktiv. ASTRO Digitalfunk ist auf VHF und UHF zu hören.



DISCO

DISCO bezeichnet das ASCOM System für den Digitalfunk. Im Gegensatz zum ASTRO System ist dieses für den digitalen Gleichwellenfunk nicht geeignet.

In der Schweiz früher eingesetzte propritäre Digitalfunksysteme (abgelöst durch Migration auf Polycom)
DISCO (ASCOM)	ASTRO (Motorola)
Kantonspolizei Zürich	Kantonspolizei Luzern
Kantonspolizei Graubünden	Kantonspolizei Schwyz
Kantonspolizei St. Gallen	Kantonspolizei Zug
Kantonspolizei Solothurn	Kantonspolizei Appenzell
Kantonspolizei Bern	Kantonspolizei Schaffhausen
Kantonspolizei Basel-Stadt	Kantonspolizei Basel-Land
Stadtpolizei Winterthur	Kantonspolizei Nid- und Obwalden
	Stadtpolizei St. Gallen
	Stadtpolizei Luzern
	Stadtpolizei Zürich
(Die Tabelle erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit)

Technische Erläuterungen

Interoperabilität von digitalen Bündelfunksystemen

Tetrapol-Systeme sind mit nach dem Standard TETRA arbeitenden Geräten auf der Luftschnittstelle nicht kompatibel, da 

• ein anderes Kanalzugriffsverfahren (FDMA),
• ein anderer Vocoder (RCELP) und
• eine andere Modulation (GMSK) eingesetzt werden.

Diese Begriffe werden nachfolgend in Kurzform erklärt:

Kanalzugriffsverfahren
Der Teilnehmer im analogen Sprechfunk schaltet über den Kanalschalter manuell seine Betriebsfrequenz. Er verfolgt den Verkehr auf dem Funkkanal und belegt diesen selbst durch Betätigen der Sendetaste, wenn er den Kanal als frei erkennt. Dieses Verfahren der Kanalverwaltung über den Frequenzzugriff wird in technisch verfeinerter und automatisierter Form auch in Bündelfunksystemen unter der Bezeichnung FDMA (Frequency Division Multiple Access) angewandt.

Will man eine Betriebsfrequenz gleichzeitig mehreren Teilnehmern zuweisen, so wird dieser Kanal in Zeitschlitze aufgeteilt, jeder Teilnehmer nutzt ein anderes dieser Übertragungselemente. Diese Mehrfachnutzung einer Betriebsfrequenz wird TDMA (Time Division Multiple Access) genannt. Ein sich aus dieser Technik ergebender Vorteil ist die Möglichkeit, von einem Endgerät zeitgleich Sprache in einem Zeitschlitz und Daten in einem anderen Zeitschlitz zu senden bzw. zu empfangen. Ausserdem können Sende- und Empfangssignal auf einer Frequenz in verschiedenen Zeitschlitzen übertragen werden, wodurch ein Duplexbetrieb zwischen zwei oder mehreren Endgeräten ohne Netzinfrastruktur und ohne technisch hohen Aufwand im Endgerät (z.B. Duplexfilter) ermöglicht wird.

Vocoder
Vocoder ist ein Kunstwort, das sich aus den englischen Begriffen für Sprache, Kodierung und Dekodierung zusammensetzt und damit die Aufgabe dieses Moduls beschreibt. Würde ein analoges Sprachsignal mit einer bestimmten Abtastrate einfach nur in ein digitales Signal umgewandelt, könnte die hieraus resultierende Datenmenge niemals über einen im Durchsatz recht begrenzten Funkkanal übertragen werden. Aus diesem Grund muss der Digitalisierung des Sprachsignals unmittelbar eine Kompression des Datensignals folgen. Komprimiert wird ein Signal, indem man nicht relevante Elemente weglässt, sich ständig wiederholende Elemente mit einer Kurzbezeichnung versieht und nur noch diese Kurzbezeichnungen (Kodierungen) überträgt. 

Das Verfahren CELP (Code Excited Linear Prediction) ist ein effizientes Kodierverfahren, bei dem in einem «Notizbuch» hinterlegte Klangelemente erkannt und nur die «Notizbuchadresse» übertragen wird. Der Empfänger benötigt zwangsläufig das gleiche Notizbuch, um das empfangene Digitalsignal in eine dem ursprünglichen Signal möglichst ähnliches, analoges Sprachsignal zurückzurechnen. TETRA und TETRAPOL nutzen nicht nur verschiedene «Notizbücher», sondern auch andere Varianten des CELP-Verfahrens: ACELP (TETRA = Arithmetic Code Excited Linear Prediction,) und RCELP (TETRAPOL = Regular Code Excited Prediction),.

Modulation
Die Funkfrequenz hat die Aufgabe bei ihrer Ausbreitung im freien Raum eine Information zum Empfänger zu transportieren. Das bedeutet, dass die Information in einer geeigneten Form für die Dauer des Transports mit dem Träger, der Funkfrequenz, verbunden werden muss. In der analogen Funktechnik wird das Sprachsignal auf die Frequenz des Trägers addiert. Die Additionseinrichtung wird Modulator, das Modulationsverfahren Frequenzmodulation (FM) genannt.
Im TETRAPOL-System wird das Modulationsverfahren GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), in TETRA 25 (/4-DQPSK, eine mehrstufige differentielle Phasenmodulation, eingesetzt.