TETRA (terrestrial trunked radio, ursprünglich trans european trunked radio) ist ein neuer Standard für digitalen Bündelfunk. Er eignet sich wegen seiner besonderen Funktionen besonders für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben.

Das volldigitale System TETRA zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Mobilfunkstandards wie zum Beispiel GSM durch hohe Übertragungsqualität und bessere Frequenzökonomie aus. Neben der Übertragung von Sprache und Daten können mit der Spezialfunktion "Packet Data Optimized" große Datenmengen paketorientiert übertragen und damit die Kapazität des Funkkanals optimal genutzt werden.

Geschichte

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TETRA wird in mehreren europäischen Ländern genutzt und soll auch in Deutschland ab 2006 den BOS-Funk ablösen. Andere europäische Länder wie Frankreich haben sich allerdings für das Konkurrenzsystem Tetrapol entschieden, das zum hier beschriebenen TETRA25 Standard inkompatibel ist und somit eine Insellösung darstellt.

TETRA befindet sich in der Stadt und im Landkreis Aachen bereits im Wirkbetrieb, nachdem dieses System einen grenzüberschreitenden Probebetrieb durchlaufen hatte. Nokia betreut ein Netz in Belgien, und Motorola betreut wiederum das Netz in den Niederlanden in diesem grenzübergreifenden Projekt. Lieferant dieses Systems in Aachen ist die Firma Motorola. In der Stadt Hannover ist ein weiteres Tetra System im Pilot-Testbetrieb für die Polizei unter der Schirmherrschaft der Firma Rohde & Schwarz BICK Mobilfunk.

Die Einführung von TETRA verzögert sich vor allem aufgrund der Kostenfrage (jedes BOS-Funkgerät müsste ersetzt werden) und dem Einspruch der Kommunen. Aufgrund der Struktur der BOS in Deutschland stellt sich die Kostenübernahme momentan so dar, dass Bund und Länder die Umrüstung von Katastrophenschutzbehörden, Länderpolizei, Bundespolizei und THW übernehmen, die Kommunen allerdings nach Städtetags-Sprecher Jens Metzger die Kosten für die Umrüstung von Feuerwehr, Rettungsdiensten und Ordnungsamt übernehmen müssten. Deshalb forderte der Städtetag in einem Beschluss vom November 2001 "Bund und Länder müssen als Verursacher des Milliardenprojekts" auch dessen Finanzierung übernehmen.

Mit der Reduktion des TETRA-Projektes auf ein "verursachtes Milliardenprojekt" wird nicht der Tatsache Rechnung getragen, dass TETRA gegenüber BOS-Analogfunk nicht zuletzt abhörsicher ist und so die Persönlichkeitsrechte der Bürger besser geschützt werden. Nichtsdestotrotz bedeutet eine Erhöhung der Abhörsicherheit auch eine Erhöhung der Öffentlichen Sicherheit.

Im Gegensatz zu den BOS ist TETRA im zivilen bzw. privatwirtschaftlichen Bereich inzwischen schon durchaus verbreitet. Gerade Industrie-und Verkehrsbetriebe haben den digitalen Bündelfunk als universelles innerbetriebliches Kommunikationsmedium für sich entdeckt, welches die Funktionen eines Funkgerätes und Telephons vorzüglich in sich vereinigt. In Deutschland sind vor allem Betriebe der Autoindustrie, Flughäfen sowie größere städtische Verkehrsbetriebe als Nutzer bekannt, doch betreiben auch schon Behörden des Bundes und der Länder erste eigene TETRA-Systeme. Dabei handelt es sich um Netze im Umfang von einer bis zu einigen dutzend Funkzellen. Die räumliche Ausdehnung kann sich auf ein Gebäude oder Gelände beschränken, erreicht teilweise aber auch ganze Ballungsräume nebst deren Umland. Außderdem sind erste Systeme bekannt, die von einer Funkfachfirma betrieben werden, welche dann interessierten Anwendern den digitalen Bündelfunk als Telekommunikationsdienstleistung verkauft.

Technik

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TETRA ist als Zeitmultiplex-System mit vier unabhängigen Kommunikationskanälen pro Träger definiert. Der Abstand zwischen den einzelnen Trägern beträgt 25 kHz. Gegenüber analogem Bündelfunk bedeutet das eine bessere Frequenznutzung. TETRA-Systeme bieten gegenüber GSM-Netzen, die bei 200 kHz Kanalabstand acht Kommunikationskanäle bereitstellen, die vierfache Frequenznutzung. Dennoch findet auch ein Frequenzmultiplex statt, durch die Paarung jedes HF-Kanals in eine uplink-und eine downlink-Frequenz. Nur so wird die hohe Kanalkapazität erreicht.

Frequenzökonomie wird nicht nur durch die Bruttodatenrate (Fehlerkorrektur nicht berücksichtigt) des Übertragungskanals bestimmt, sondern auch durch Faktoren wie den Frequenzwiederholabstand (Abstand zwischen zwei Basisstationen, die dieselbe Frequenz verwenden), den Gleichkanalstörabstand (Pegelunterschied zwischen zwei Signalen mit derselben Frequenz von zwei verschiedenen Basisstationen, bei dem störungsfreier Betrieb möglich ist) und der nutzbaren Nettodatenrate. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren hat eine Untersuchung der CEPT dieselbe Kapazität und Frequenzökonomie für GSM und TETRA ergeben. Das Ergebnis verwundert nicht, da beide Systeme nahe am theoretischen Limit, das durch die Energie pro Bit und dem Störpegel bestimmt wird, arbeiten.

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 TETRA-CODEC komprimiert die Sprache in Paketen von ca. 60ms. Das komprimierte Paket wird dann in einem Zeitschlitz von ca. 15ms übertragen. Dadurch können auf einem Funkkanal 4 Kommunikationskanäle übertragen werden (Time Division).

Für Gegensprechen (Duplex-Betrieb) wird bei TETRA das Time Division Duplex Verfahren eingesetzt. Dabei wird die Sprache zeitlich so komprimiert, dass eine kontinuierliche Zweiwegkommunikation über zwei versetzte Zeitschlitze auf der selben Frequenz möglich ist. Parallel dazu kommt natürlich auch der im trunking mode TMO übliche Frequenzmultiplex zum Tragen; ein TETRA-Endgerät sendet i.d.R. auf der tieferen Frequenz und empfängt auf der höheren Frequenz des Kanalpaares. Die Notwendigkeit für einen Duplexer wird beim Endgerät dennoch vermieden, eben durch den gerade erwähnten zeitlichen Versatz der Zeitschlitze für Senden und Empfangen.

Obwohl TETRA ein offener Standard ist, so gilt es dennoch derzeit als noch nicht mit handelsüblicher Technik abhörbar. Jedoch sind heutzutage sowohl DSPs wie normale PCs hinreichend leistungsstark, daß der Empfang unverschlüsselter TETRA-Aussendungen mit relativ wenig Aufwand zu ermöglichen sein sollte. Die Zeit wird es zeigen, ob und wann ein erschwingliches Empfangssystem verfügbar sein wird.

Datenübertragung

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Zur Datenübertragung im TETRA-Netz können ein bis vier Zeitschlitze zusammengefasst (multislot packet data) werden. Damit ist Datenübertragung bis zu 28,8 kBit/s möglich. Dies ermöglicht den direkten Zugriff auf Anwendungen wie das Verkehrszentralregister u.ä.. Leider sind die damit erreichten Bandbreiten heutzutage nicht mehr zeitgemäß; der bei Definition des Standards in den 90er Jahren vollmundig gepriesene schnelle Zugriff auf Bild-und Videodaten per TETRA hat sich durch die Entwicklung anderer mobiler Datenübertragungsverfahren wie GSM, EDGE, UMTS und WLAN und der mit diesen erreichten Übertragungsraten stark relativiert.

Aufbau des TETRA Funknetzes

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Das TETRA Funknetz ist wabenförmig aufgebaut und besteht nur aus einem Netz. Die Organisationen betreiben zusammen ein Funknetz, welches bundesweit und nicht mehr von den Landkreisen geplant wird. Hierdurch überschneiden sich die Netze nicht mehr und sind strukturiert gegliedert. Da von allen Organisationen zusammen ein Funknetz betrieben wird, werden weniger Relaisstationen benötigt und die Wartungskosten gesenkt.

Adressierung der Endgeräte

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Jedes TETRA Endgerät besitz eine TSI (TETRA Subscriber Identity). Diese besteht aus einem 48 Bit Code. Jedes Gerät hat eine einmalige TSI ähnlich wie eine MAC Adresse bei einer Netzwerkkarte. Die TSI ist in 3 Bereiche eingeteilt. MCC (Mobile Country Code), MNC (Mobile Network Code) und SSI (Short Subscriber Identity). Durch den 48 Bit Code kann es bis zu 281 Billarden Funkgeräte geben. Jeder Mensch auf der Welt könnte dann 44.500 Funkgeräte besitzen.

Der Mobile Country Code besteht aus 10 Bit und Kennzeichnet die Länder der Welt. Der Mobile Network Code besteht aus 14 Bit und kennzeichnet Netze innerhalb eines Landes. Die Short Subscriber Identity besteht aus 24 Bit und Kennzeichnet Teilnehmer und Systembestandteile innerhalb eines Netzes.

Die SSI wird ebenfalls noch in 4 Bereiche unterteilt. Die ISSI (Individual Short Subscriber Identity) Kennzeichnet ein Endgerät innerhalb eines Funknetzes eindeutig. Die GSSI (Group Short Subscriber Identity) kennzeichnet eine Gesprächsgruppe innerhalb eines Funknetzes. Die ASSI (Alias Short Subscrier Identity) wird für die Adressierung fremder Netzteilnehmer verwendet. In der SSI sind ebenfalls die TETRA Systemadressen enthalten.

Sicherheit

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Durch die TSI ist es möglich, jedes Endgerät zu identifizieren. Um sich in das TETRA Netz einzuloggen, muss die TSI in diesem Netz gültig sein. Ist sie das nicht, hat der Teilnehmer keinen Zugriff auf das TETRA-Netz. Dies ist vergleichbar mit einer MAC-Adressen-Sperre an einem Router. So ist es nicht möglich, das TETRA Netz abzuhören.

Quellen: https://www.motorola.com/governmentandenterprise/de/de-de/public/functions/Microsite/MicrositePromo.aspx?Site=de_DE/microsites/TETRA_presentation

Direkte Kommunikation

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TETRA verfügt zusätzlich zum Trunkedmodus (TMO) auch über einen sog. Direktmodus (DMO = direct mode operation), bei dem zwei oder mehrere 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.

Benutzte Frequenzen in Europa

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• für BOS-Funk (BOS: Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben):
  • 380–383 MHz
  • 390–393 MHz
  • 383–385 MHz
  • 393–395 MHz
• zivile Einrichtungen
  • 410–430 MHz
  • 870–876 MHz
  • 915–921 MHz
  • 440–470 MHz
  • 385–390 MHz
  • 395–399,9 MHz

Standard

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TETRA ist ein ETSI-Standard (ETSI: Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen). Die erste Version des Standards wurde 1995 veröffentlicht.

Weblinks

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• ETSI – European Telecommunications Standards Institute
• TETRA MoU – TETRA Memorandium of Understanding
• Digitalfunk BOS Austria – Informationsseite des österreichischen BMI
• TETRA – Digitalfunk für Sicherheitsbehörden – TETRA-Systembroschüre der Firma Nokia
• TETRA – Terrestrial Trunked Radio - Website der Siemens AG Österreich
• Informationsportal von T-Systems (TETRA BOS / BOS@GSM)
• Einführung in POLYCOM von Marc Ruef
• FREQUENTIS GmbH
• Rohde & Schwarz BICK Mobilfunk
• Reportage "Digitalfunknetze unter Spitzenlast – Funkexperten analysieren Großereignisse" auf Heise-Mobil
• Center Communication Systems GmbH
• Aerial Facilities Limited Webseite AFL - TETRA/TETRAPOL Produkte und Systemlösungen (dt./engl.)

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