Zweiweg-Funkgeräte haben sich auf unterschiedlichen technischen Pfaden entwickelt, weil ein Flughafen, eine Baustelle, eine Polizeidienststelle und ein Hotel nicht dieselben betrieblichen Prioritäten haben. Einige Teams benötigen eine einfache lokale Sprachkommunikation. Andere erfordern verwaltete Sprechgruppen, Verschlüsselung, Vorrangrufe, Standortdaten oder die Zusammenarbeit mehrerer Behörden. Deshalb bleibt analoger Funk im Einsatz, während DMR, P25, TETRA und PDT weiterhin unterschiedliche Märkte bedienen.

Für ein neues Projekt ist die nützliche Frage nicht, welcher Standard der neueste ist. Die eigentliche Aufgabe besteht darin, ein System auszuwählen, das zum Abdeckungsbereich, den Benutzerrollen, den Spektrumsvorschriften, der Sicherheitsrichtlinie und dem Notfall-Workflow passt – und dann zu entscheiden, wie es mit anderen Funk- und Dispatcher-Netzwerken kommunizieren wird.

Unterschiedliche Betriebsmodelle führten zu unterschiedlichen Funkstandards

Ein Zweiweg-Funkgerät arbeitet normalerweise im Halbduplex-Betrieb: Ein Benutzer drückt die Push-to-Talk-Taste, spricht und gibt dann den Kanal für einen anderen Benutzer frei. Das Funktionsprinzip ist einfach, aber das Netzwerk dahinter kann von einem Paar analoger Handfunkgeräte bis zu einem mehrstufigen digitalen Bündelfunksystem mit zentraler Steuerung reichen.

Der Funkstandard beeinflusst weit mehr als nur das Audioformat. Er kann bestimmen, wie Kanäle zugewiesen werden, ob Benutzer Einzel- und Gruppenrufe tätigen können, wie Identitäten verwaltet werden, welche Sicherheitsfunktionen verfügbar sind und ob Geräte verschiedener Lieferanten interoperabel sind. Die Abdeckung hängt auch von Frequenz, Antennendesign, Standorttopologie, Repeater-Platzierung und Link-Budget ab – nicht nur davon, ob das System analog oder digital ist.

Die Frequenzzuweisungen variieren je nach Land und Dienst. Die zivile Luftfahrt-Sprachkommunikation verwendet üblicherweise das VHF-Band von 118,000 MHz bis 136,975 MHz. Die maritimen VHF-Kanalpläne umfassen Schiffs-Sendefrequenzen von 156,025 MHz bis 157,425 MHz. In China werden öffentliche Walkie-Talkies 20 Kanäle im Bereich 409–410 MHz zugewiesen. Diese Zahlen sind Beispiele für regulierte Zuweisungen, nicht für universelle lizenzfreie Bänder. Jedes Projekt muss vor der Bereitstellung die aktuellen lokalen Spektrums- und Gerätezulassungsanforderungen bestätigen.

Wo analoge Kommunikation weiterhin ihren Platz hat

Analogfunk ist die einfachste Form in diesem Vergleich. Sprache moduliert einen Hochfrequenzträger, wobei in Landfunk-Anwendungen üblicherweise Frequenzmodulation und in der zivilen Luftfahrt-Sprachkommunikation Amplitudenmodulation verwendet wird. Es ist kein Dekodieren eines digitalen Sprachstroms durch den Empfänger erforderlich, was den Kommunikationspfad leicht verständlich und fehlerbehebbar macht.

Kosten, ausgereifte Hardware und vorhersehbare Leistung halten analoge Systeme in Sicherheitsteams, auf Baustellen, in Hotels, Einzelhandelseinrichtungen und im Amateurfunk im Einsatz. Die analoge Kommunikation bleibt auch in der Luft- und Seefahrt wichtig, wo international verständliche Kanalpläne und breite Zugänglichkeit die Kommunikation zwischen Benutzern unterstützen, die möglicherweise nicht derselben Organisation angehören.

Ihre Grenzen werden mit zunehmender Systemgröße deutlicher. Analoge Netzwerke bieten weniger integrierte Werkzeuge für Benutzeridentität, Verschlüsselung, Textdaten, Standortdienste und verwaltete Sprechgruppen. Auch das Hintergrundrauschen wird in der Nähe der Abdeckungsgrenze allmählich stärker. Ein digitaler Empfänger kann die verständliche Audioqualität vor einem Abbruch länger aufrechterhalten, obwohl die digitale Technologie selbst keine zusätzliche HF-Abdeckung schafft.

Analog bleibt daher eine vernünftige Wahl, wenn die Anforderung eine unkomplizierte lokale Sprachkommunikation ist, die vorhandene Abdeckung zufriedenstellend ist und keine erweiterte Verwaltung erforderlich ist. Weniger geeignet ist es, wenn ein Projekt strukturierte Flottensteuerung, sicheren Mehrbehördenbetrieb oder eine detaillierte Dispatcher-Integration benötigt.

Vier digitale Pfade und wofür jeder entwickelt wurde

DMR für kommerzielle und industrielle Funknetzwerke

Digital Mobile Radio (DMR) ist ein offener Standard, der von ETSI entwickelt wurde. Er wird häufig in kommerziellen, industriellen, Versorgungs-, Transport- und kommunalen Kommunikationssystemen eingesetzt. DMR verwendet eine Zwei-Slot-TDMA-Struktur auf einem 12,5-kHz-Funkkanal, die unter den definierten Betriebsarten zwei logische Kommunikationspfade ermöglicht, die sich einen Träger teilen.

Der Standard wird üblicherweise in drei Stufen unterteilt:

• Stufe I deckt den lizenzfreien Betrieb mit geringer Leistung ab, sofern dies durch regionale Vorschriften erlaubt ist.

• Stufe II unterstützt den lizenzierten konventionellen Betrieb, einschließlich der direkten Kommunikation von Funkgerät zu Funkgerät und repeatergestützter Systeme.

• Stufe III fügt den Bündelbetrieb hinzu, bei dem eine Steuerung die verfügbaren Kanalressourcen gemäß den Benutzer- und Sprechgruppenanfragen zuweist.

DMR wird oft gewählt, weil es ein praktisches Gleichgewicht zwischen Kapazität, Kosten und digitalen Funktionen bietet. Ein offener Standard garantiert jedoch nicht, dass jede optionale oder proprietäre Funktion herstellerübergreifend funktioniert. Die grundlegende Sprache kann interoperabel sein, während Verschlüsselung, Roaming, Datenanwendungen oder erweiterte Signalisierung dies nicht sind. Bei einem projektbezogenen Einsatz mit mehreren Anbietern ist ein vereinbartes Funktionsprofil und ein Interoperabilitätstest vor dem endgültigen Kauf erforderlich.

P25 für Interoperabilität im öffentlichen Sicherheitsbereich

Project 25 (P25) ist eine Reihe von TIA-102-Standards, die für digitale Sprach- und Datensysteme entwickelt wurden, die von Organisationen der öffentlichen Sicherheit und Ersthelfern genutzt werden. Ihr zentraler Zweck ist die Interoperabilität: Konforme Geräte und Infrastrukturen können gemeinsame Kommunikationsschnittstellen für Behörden bereitstellen, die im Routinebetrieb, bei der gegenseitigen Hilfe und bei großen Zwischenfällen zusammenarbeiten müssen.

P25-Systeme können konventionellen oder Bündelbetrieb, Einzel- und Gruppenkommunikation, Notruffunktionen, Datendienste und Sicherheitsfunktionen unterstützen. Der Standard wird am stärksten mit Nordamerika assoziiert und wird von Polizei, Feuerwehr, Rettungsdiensten und Regierungsorganisationen häufig genutzt. Bei einem P25-Projekt sollte die Konformität mit einer genannten Schnittstelle oder Phase verifiziert werden, anstatt eine allgemeine Aussage zu akzeptieren, dass das Gerät „P25-kompatibel“ sei.

TETRA für verwaltete, hochverfügbare Gruppenkommunikation

Terrestrial Trunked Radio (TETRA) ist ein weiterer ETSI-Standard. Er wurde für professionelle und missionskritische Benutzer entwickelt, die schnelle Gruppenrufe, Einzelrufe, Sprach- und Kurzdatendienste, Mobilitätsmanagement, Prioritätenbehandlung und Sicherheit in einem zentral verwalteten Netzwerk benötigen.

TETRA wird in der öffentlichen Sicherheit, auf Flughäfen, in U-Bahn-Systemen, im Bahnbetrieb, bei Versorgungsunternehmen und in anderen Umgebungen eingesetzt, in denen große Benutzergruppen Funkressourcen effizient teilen müssen. Einige Installationen in China arbeiten in 800-MHz-Zuweisungen und werden daher lokal als „800-MHz-Bündelfunk“ bezeichnet, aber 800 MHz ist nicht Teil der technischen Definition von TETRA. Die tatsächlichen Spektrumszuweisungen hängen von den nationalen Vorschriften und dem lizenzierten Netzwerk ab.

PDT für die chinesische Polizeikommunikation

Police Digital Trunking (PDT) ist ein digitales Bündelfunksystem, das für chinesische Polizeianwendungen standardisiert wurde. Es verwendet TDMA-Technologie und unterstützt Funktionen wie Gruppenkommunikation, Einzelrufe, Netzwerkmanagement, Endgeräteidentität, Positionsbestimmung und geschützte Sprachdienste, abhängig vom Systemprofil und der Sicherheitskonfiguration.

PDT ist hauptsächlich für Polizei- und verwandte staatliche Kommunikationsprojekte in China relevant. Sein Wert liegt in der Anpassung des Funkbetriebs an die lokalen Anforderungen der öffentlichen Sicherheit, nicht als allgemeiner globaler Ersatz für DMR, P25 oder TETRA.

Passen Sie das Netzwerk an die Betriebsumgebung an

Eine Standardliste ist nützlich, aber Projektentscheidungen sollten mit dem Betriebsablauf beginnen. Eine kleine Einrichtung mit einem Sicherheitsteam benötigt nicht dieselbe Infrastruktur wie ein städtisches Verkehrsnetz oder ein regionaler Rettungsdienst.

Bevor Sie Geräte auswählen, dokumentieren Sie die Anzahl der Benutzer, den gleichzeitigen Rufbedarf, die Sprechgruppenstruktur, die Innen- und Außenabdeckung, die Notfallprioritätsregeln, die Aufzeichnungsanforderungen, die Verschlüsselungsrichtlinie und die erwartete Nutzungsdauer. Abdeckungsuntersuchungen und Kapazitätsschätzungen sollten abgeschlossen sein, bevor die Systemarchitektur festgelegt wird.

Die Entscheidung sollte auch bestehende Anlagen berücksichtigen. Ein funktionierendes analoges oder digitales Funknetzwerk kann noch Jahre nutzbar sein. Der Austausch jedes Repeaters, Fahrzeugfunks und Handgeräts nur zur Hinzufügung einer zentralen Dispatcherfunktion kann unnötige Kosten und betriebliche Störungen verursachen.

Zusammenschaltung ist oft praktischer als vollständiger Austausch

Viele Organisationen betreiben mehr als ein Kommunikationsnetzwerk. Ein Flughafen kann TETRA für Betriebsteams, ein Luftfahrt-VHF-System für den Flugfunk und einen zellularen Push-to-Talk-Dienst für Auftragnehmer nutzen. Eine Stadt kann eine vorübergehende Koordinierung zwischen Polizei, Feuerwehr, Verkehrs- und Versorgungsteams benötigen. Ein Industriegelände kann über ein bestehendes analoges Funknetz verfügen, während die Leitstelle eine IP-basierte Dispatcherplattform verwendet.

Ein Funk-Interoperabilitäts-Gateway kann ausgewählte Funkkanäle mit einer IP-Dispatcher-Umgebung verbinden, ohne die von den Außendienstmitarbeitern verwendete Luftschnittstelle zu ändern. Auf der Funkseite tauscht das Gateway Sende-Audio, Empfangs-Audio, Push-to-Talk-Steuerung und Kanalaktivitätsinformationen mit einem Mobilfunkgerät, einer Basisstation oder einer unterstützten Funkschnittstelle aus. Auf der IP-Seite stellt es diesen Kanal über das konfigurierte Sprach- und Steuerungsverfahren dem Dispatcher-System zur Verfügung.

Bei einer Flughafenintegration kann beispielsweise ein kontrollierter Gateway-Pfad eine autorisierte TETRA-Sprechgruppe mit einer öffentlichen Netz-Push-to-Talk-Gruppe überbrücken. Das private Funknetzwerk bietet weiterhin lokale missionskritische Abdeckung, während der zellulare Dienst den Zugang für Personen außerhalb dieser Flotte erweitert. Dispatcher erhalten einen gemeinsamen Betriebspunkt, anstatt unabhängige Geräte auf dem Schreibtisch zu überwachen.

Dieser Ansatz macht unterschiedliche Standards nicht nativ kompatibel. Er schafft eine verwaltete Kommunikationsbrücke zwischen genehmigten Kanälen. Das Projekt muss daher definieren, wer die Brücke aktivieren darf, ob sie dauerhaft oder ereignisbasiert ist, in welche Richtung Anrufe verlaufen dürfen und wie mit Notfallprioritäten umgegangen wird.

Die Inbetriebnahme sollte mehr als nur das Basis-Audio testen. Ingenieure müssen die PTT-Aktivierung und -Freigabe, die Kanalbelegungserkennung, die Audiopegel in beide Richtungen, Übersteuerungen, Hintergrundrauschen, die Ende-zu-Ende-Verzögerung, die Sprechgruppenzuordnung, die Anrufaufzeichnung, die Zugriffsberechtigungen und die Wiederherstellung nach einer IP- oder Funkunterbrechung überprüfen. Verschlüsselte Systeme erfordern besondere Sorgfalt: Es darf nicht angenommen werden, dass ein Gateway die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung über verschiedene Netzwerke hinweg aufrechterhält.

Die stärkste Lösung ist nicht unbedingt ein einziger Funkstandard für alle Benutzer. Es ist eine Architektur, in der jedes Netzwerk die Aufgabe erfüllt, für die es ausgewählt wurde, während autorisierte Zusammenschaltungspfade den Führungskräften die Koordination bieten, die sie tatsächlich benötigen.

Vor der Beschaffung zu klärende Fragen

Wird die Frequenzlizenzierung durch den Funkstandard bestimmt?

Nein. Der Standard definiert die Kommunikationstechnologie, während nationale Regulierungsbehörden das Spektrum und die Lizenzbedingungen zuweisen. Derselbe Standard kann in verschiedenen Ländern in unterschiedlichen Frequenzbändern betrieben werden. Bestätigen Sie die geltende Zuweisung, den Kanalplan, die Lizenz und die Gerätezulassung vor Ort.

Bleiben verschlüsselte Sprechgruppen über ein Gateway hinweg Ende-zu-Ende-verschlüsselt?

Nicht automatisch. Viele Gateways verbinden dekodiertes Audio, anstatt den ursprünglichen verschlüsselten Luftschnittstellenverkehr zu übertragen. Sicherheitsteams müssen prüfen, wo Audio entschlüsselt wird, wie die IP-Verbindung geschützt ist und ob das Design von der einschlägigen Betriebsrichtlinie erlaubt ist.

Deckt ein digitales Funknetzwerk immer weiter ab als ein analoges?

Nein. Die Reichweite hängt von Frequenz, Sendeleistung, Antennensystem, Gelände, Gebäudedämpfung, Empfängerleistung und Netzwerkdesign ab. Digitales Audio kann in der Nähe der Abdeckungsgrenze klarer bleiben und dann plötzlich ausfallen; analoges Audio wird normalerweise allmählich verrauschter.

Können analoge und digitale Kanäle auf derselben Dispatcher-Schnittstelle erscheinen?

Ja, wenn kompatible Kanalschnittstellen und eine Integrationsschicht bereitgestellt werden. Das Dispatcher-System kann beide als verwaltete Kommunikationsressourcen darstellen, aber die verfügbaren Steuerungen hängen davon ab, was jede Funkschnittstelle bereitstellt.

Welche Dokumentation sollte nach der Inbetriebnahme übergeben werden?

Das Übergabepaket sollte die Kanal- und Sprechgruppenzuordnung, die Schnittstellenverdrahtung, die Zugriffsregeln, den Audio-Pegel-Basiswert, die PTT-Timing-Ergebnisse, die Netzwerkadressierung, den Aufzeichnungsweg, das Failover-Verfahren, die Sicherungskonfiguration und ein genehmigtes Änderungsprotokoll enthalten. Diese Aufzeichnungen machen spätere Wartung und Fehlersuche viel schneller.