Deutsche Telekom AG - Fachhochschule Leipzig

Diplomarbeit

Aufgabenstellung:

Struktur und Management der nichtöffentlichen Funknetze -
Wesentliche Merkmale und Unterschiede zu den öffentlichen Netzen

Eingereicht am: 19. Dezember 1997

von

 Jens Henschel

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis ... 1

1 Einleitung  ... 7

2 Fachliche Grundlagen  ... 8

3 Nichtöffentliche Funknetze  ... 17
3.1 Betriebsfunk  ... 17
3.1.1 Zugfunk  ... 18
3.1.2 Neues GSM-R-System  ... 22
3.1.2.1 DIBMOF-Pilotstrecke  ... 23
3.1.2.2 Unterschiede von GSM-R zu GSM  ... 25
3.1.2.3 GSM-R bei europäischen Bahnen  ... 26
3.2 Bündelfunk  ... 26
3.2.1 Grundlagen  ... 26
3.2.1.1 Grundstrukturen von Bündelfunknetzen  ... 29
3.2.1.2 Leistungsmerkmale  ... 31
3.2.1.3 Verkehrsarten  ... 32
3.2.1.4 Unterschiede zum öffentlichen Bündelfunk ...  34
3.2.2 Bündelfunksystem SMARTNET  ... 34
3.2.2.1 Einleitung  ... 34
3.2.2.2 Systemeigenschaften  ... 35
3.2.2.3 Organisation der Funkteilnehmer  ... 40
3.2.2.4 Konzept des Bündelfunkterminals  ... 43
3.2.3 Bündelfunksystem PLUS  ... 45
3.3 BOS-Funk  ... 46
3.3.1 Grundlagen ...  46
3.3.1.1 BOS-Dienste  ... 47
3.3.1.2 Funkkanäle und Frequenzen  ... 49
3.3.1.3 Funknetze  ... 50
3.3.1.3.1 Dispatchernetz  ... 50
3.3.1.3.2 Relaisstellennetz ...  52
3.3.1.3.3 Gleichwellen- und Gleichkanalfunk ...  56
3.3.1.3.4 Alarmnetz  ... 58
3.3.2 Funkfernschreibnetze  ... 59
3.3.2.1 Polizei  ... 59
3.3.2.2 Bundesgrenzschutz  ... 61
3.3.2.3 Interpol  ... 62
3.3.2.4 Deutsches Rotes Kreuz  ... 63
3.3.3 Feuerwehrsprechfunk  ... 64
3.3.3.1 Aufbau einer Funkanlage  ... 64
3.3.3.2 Funkverkehr  ... 65
3.3.3.3 Verkehrsformen  ... 65
3.3.4 BOS-Funkmeldesystem FMS  ... 66
3.3.4.1 Technik des FMS  ... 67
3.3.4.2 Telegrammaufbau  ... 67
3.4 Flugfunk  ... 69
3.4.1 Beweglicher Funkdienst im VHF-Bereich  ... 69
3.4.2 Navigationsfunk  ... 69
3.4.3 Militärischer Flugfunk  ... 70
3.4.4 Flugfunk im UHF-Bereich  ... 70
3.4.5 Flugfunk im KW-Bereich  ... 71
3.5 See- und Schifffahrtsfunk  ... 71
3.6 Militärfunksysteme  ... 72
3.6.1 Militärisches Satellitenfernmeldesystem der USA „DSCS“  ... 72
3.6.2 Satellitennavigationssystem der USA „NAVSTAR“  ... 73
3.6.3 Satellitenfernmeldesystem der USA „MILSTAR“  ... 74
3.6.4 Deutsches Automatisiertes Fernmeldenetz „AUTOKO“  ... 75
3.7 Satellitenkommunikation  ... 76
3.7.1 Frequenzen  ... 76
3.7.2 Anwendungen  ... 77
3.7.2.1 INMARSAT-C-Dienst für den Spediteur ...  77
3.7.2.2 Satellitenkommunikation im Schiffsmanagement  ... 78
3.7.2.3 Satellitenkommunikation in der Luftfahrt ... 79

4 Öffentliche Funknetze ... 80
4.1 Öffentliche Standards ... 80
4.2 Zellulare und satellitengestützte Netze ... 82

5 Zusammenfassung ... 88

Literaturverzeichnis ... 90

Anhänge A, B, C, D, E

Abkürzungsverzeichnis

[...]

1 Einleitung

Die Mobilkommunikation umfaßt die verschiedenartigsten technischen Ausprägungen. Gemeinsam ist ihnen jedoch die Eigenschaft, Kommunikation in allen Formen unterwegs, also zu Lande, zu Wasser und in der Luft mittels mobiler Kommunikationsgeräte zu betreiben. Mobilkommunikation kann überall dort sinn- voll eingesetzt werden, wo Menschen nicht ständig über ein stationäres Endgerät kommunizieren können, aber kommunikationsfähig sein sollten. Dem unterschiedlichen Mobilitätsbedarf tragen auch unterschiedliche Systeme und Netze Rechnung, die spezifische Mobilitätsanforderungen erfüllen. Im Privatbereich sind das die schnurlosen Telefone mit zellenbegrenzter Mobilität bzw. im Firmenbereich mit zellenübergreifender Mobilität. Die dafür vorgesehenen Verfahren und Netze heißen CT1, CT2 und DECT. Im Firmenbereich ist außerdem der Betriebsfunk zu nennen. Der Bündelfunk ist ein intelligenter Netzdienst, der aus regionalen Zellularnetzen besteht und aufgrund der modernen Technik der Frequenzbündelung den Betriebsfunk ablöst. Weiterhin existieren wichtige Kommunikationsnetze im Bereich der Behörden, Organisation und Sicherheit.

Diese Diplomarbeit gibt Auskunft über nichtöffentliche Funkanwendungen, wie z. B. Betriebsfunk, Bündelfunk und BOS-Funk. Darüber hinaus enthält sie Informationen über den Flug-, See- und Schifffahrtsfunk, über Militärfunksysteme und über moder- ne Systeme und Anwendungen in der Satellitenkommunikation.

Am Anfang dieser Arbeit werden einige häufig angewandte fachliche Grundlagen erläutert. Das Hauptaugenmerk liegt in der anschaulichen Beschreibung der vielen verschiedenen lokalen Kommunikationsnetze im Sprech- und Datenfunkverkehr. 

Um den Lesern die Verständlichkeit des technischen Inhaltes dieser Diplomarbeit zu erleichtern, wurde dieser ein übersichtliches Abkürzungsverzeichnis in tabellarischer Form beigelegt.

2 Fachliche Grundlagen

Abstimmgeschwindigkeit
Bei Scannern mit automatischem Suchlauf werden zwei Eckfrequenzen angegeben, zwischen denen ständig nach aktiven Sendern gesucht werden soll. Die Abstimmgeschwindigkeit (auch Suchlaufgeschwindigkeit) wird in Kanälen pro Sekunde an- gegeben. Mittlere Scanner schaffen zwischen 10 und 20 Kanäle je Sekunde, die Spitze handelsüblicher Scanner liegt bei 55 Kanälen/Sekunde.

AFC
Automatische Frequenzabstimmung beim Empfang von FM-Sendern, die im Frequenzbereich oberhalb von 29 MHz liegen.

Bandbreite
Die Bandbreite bezeichnet bei Filtern und Verstärkern den Frequenzdurchlaßbereich, oder sie kennzeichnet das belegte Frequenzspektrum von Signalen bestimmter Modulations- und Betriebsarten. Je größer die Bandbreite eines Sendesignals ist, um so mehr Informationen können gleichzeitig übertragen werden und um so größer ist auch die notwendige Sendeleistung zum Erzielen einer bestimmten Reichweite. Sehr breitbandig sind zum Beispiel Fernsehen und Stereorundfunk. Sehr schmalbandig sind dagegen Amateurfunksendungen im unteren oder oberen Seitenband auf Kurz- welle. Hier kann mit geringsten Leistungen teilweise rund um den Globus gefunkt werden.

Basisstation BS
Sie ist die Zentralstation eines Mobilfunksystems. Die Basisstation übernimmt die Abwicklung des Funkbetriebs mit den mobilen Benutzern und sorgt darüber hinaus für den Zugang zu terrestrischen Netzen.

Bewegliche Funkstelle
Sie ist eine Funkstelle des beweglichen öffentlichen oder nichtöffentlichen Landfunkdienstes mit einer oder mehreren Sprechfunkanlagen, die dazu bestimmt sind, während der Bewegung oder des Haltens an beliebigen Orten betrieben zu werden. 

Bodenstation
Eine Kommunikationseinrichtung, bestehend aus Empfangsgeräten, Sendegeräten und Antennen zum Empfangen und normalerweise auch zum Senden von Signalen von und zum Kommunikationssatelliten. In diesem Zusammenhang spricht man auch von einer Basisstation, wobei diese in der Regel für die terrestrische Versorgung in der Mobilkommunikation benutzt wird.

Daten
Sind Informationen zum Zwecke der Verarbeitung. Man unterscheidet zwischen digitalen und analogen Daten. In diesem Zusammenhang hat man es vor allem mit Nachrichten zu tun, die nicht durch menschliche Sinne aufgenommen, sondern datenverarbeitenden Anlagen zur automatischen Verarbeitung zugeführt werden oder von diesen herrühren. Daten sind Informationen, die in Dateien für die Verarbeitung durch den Computer gespeichert sind. Bei den Daten kann es sich um Buchstaben, Zahlen oder Symbole handeln. Daten werden als Arbeitsgrundlage für Anwendungsprogramme in den Computer eingegeben. Nach DIN 44 300 sind Daten als Zeichen oder kontinuierliche Funktionen definiert, die aufgrund von bekannten oder unter- stellten Abmachungen dem Zwecke der Verarbeitung dienen.

Duplex-Betrieb
Wenn gleichzeitig gesprochen (gesendet) und gehört (empfangen) werden kann, nennt man diese Kommunikationsart Duplex-Betrieb. Da die drahtgebundenen Bedienplätze bzw. Dispatcherplätze jederzeit in der Lage sein müssen, auf einen Zwischenruf (z. B. Notruf) zu reagieren, ist diese Betriebsart in Bündelfunksystemen nur bei diesen im Einsatz. Prinzipiell könnte der Duplex-Betrieb auch bei den Mobilstationen angewendet werden, jedoch führt ein echter Telefonie-Betrieb zu einer wesentlich längeren Gesprächsdauer als ein Wechselsprechbetrieb und damit zu einer höheren Verkehrsbelastung des Bündelfunksystems. Aus dem Bild 2.1 ist diese häufig verwendete Betriebsart anhand eines Beispiels in der Datenübertragung ersichtlich.

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