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Missionskritische Anwendungen in zukünftigen Mobilfunknetzen

5G ist in aller Munde. Aber wie geht es weiter mit dem Professionellen Mobilfunk? Wann verschwinden TETRA- und DMR-Netze von der Bildfläche? Was machen die Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS)? Haben private Funknetze für professionelle Anwender zukünftig überhaupt noch einen Platz im Hype der mobilen Hochgeschwindigkeitsnetze?

Um diese Fragen zu beantworten, muss zunächst betrachtet werden, worin sich PMR-Netze von öffentlichen Mobilfunknetzen für den Massenmarkt unterscheiden und wie die Standardisierungsaktivitäten der 3GPP aussehen, um Leistungsmerkmale für sogenannte „missionskritische“ Anwendungen für professionelle Nutzer in zukünftigen Mobilfunksystemen zur Verfügung zu stellen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt ist die Frequenzsituation in Deutschland.

Mission Critical LTE und 5G

Unter dem Begriff „missionskritische Funktionen“ (Critical Communication Functions) versteht man Leistungsmerkmale, die für Nutzer im professionellen Umfeld (BOS, Flughäfen, Energieversorger, ÖPNV etc.) zur Sicherstellung ihrer Funkkommunikation von entscheidender Bedeutung sind. Diese sind insbesondere:

    • Gruppenkommunikation
    • Push-to-Talk-Betrieb
    • Direktmodus
    • Fallbackmodus der Basisstationen
    • Status- und Kurzdatenübertragung

Solche Leistungsmerkmale sind bezeichnend für digitale Bündelfunksysteme wie TETRA und DMR, fehlen jedoch in den öffentlichen 2G-, 3G- und auch in den ersten Releases der 4G-Systeme gänzlich. Auf der anderen Seite erfüllen heutige digitale Bündelfunksysteme die steigenden Anforderungen nach hohen Datenübertragungsraten für zeitgemäße Applikationen – wie z. B. die Übertragung von Echtzeit-Videos (z. B. BodyCams von Polizisten) – nicht mehr.

Um professionellen Nutzern – insbesondere aus dem BOS-Umfeld – die Nutzung von mobilen Breitbanddiensten zu ermöglichen, wurden und werden „Critical Communication Functions“ in den 3GPP Releases 12 bis 15 definiert, dabei spricht man bei den 3GPP Releases 10 bis 12 im allgemeinen von „LTE advanced (4G)“, bei den Releases 13 und 14 von „LTE advanced pro (4G)“ und ab dem Release 15 von „5G“.

Folgende Critical Communication Functions wurden definiert:

    • Group Call System Enabler – GCSE (Rel. 12) zur Realisierung von Gruppenrufen mit unterschiedlichen Prioritäten
    • Proximity Services – ProSe (Rel. 12-13) zur Realisierung des Direktmodus (Gerät-Gerät-Kommunikation ohne Netzinfrastruktur)
    • Isolated E-UTRAN Operations for Public Safety – IOPS (Rel. 13-14) zur Realisierung eines Fallback Modus der Basisstationen (eNodeB)
    • Mission Critical Push to Talk – MCPTT (Rel. 13-14) zur Realisierung von Semiduplex-Sprachrufen mit Verwendung einer „Sendetaste” (Push to Talk (PTT))
    • Mission Critical Data – MCData (Rel. 14-15) zur Übertragung von Nicht-Echtzeit-Daten für BOS-Nutzer. inkl. Text- und Multimedia-Nachrichten
    • Mission Critical Video – MCVideo (Rel. 14-15) zur Übertragung von Echtzeit-Video-Diensten für BOS-Nutzer
    • Interconnection of MC Systems (ab Rel. 15) zur Kopplung von unterschiedlichen Mission Critical 3GPP Systemen
    • Interworking with Legacy PMR Systems (ab Rel. 15) zur Kopplung von Mission Critical 3GPP Systemen mit schmalbandigen digitalen Bündelfunksystemen (TETRA, DMR etc.)

Die Releases 12, 13 und 14 sind definiert und veröffentlicht. Es wird erwartet, dass die Releases 15 und 16 in den nächsten zwei Jahren finalisiert werden und entsprechende erste (Versuchs-)Systeme ab ca. 2020 verfügbar sind (siehe Abbildung 1).

© 2018.  3GPPTM  TSs and TRs are the property of ARIB, ATIS, CCSA, ETSI, TSDSI, TTA and TTC who jointly own the copyright in them. They are subject to further modifications and are therefore provides to you “as is” for information purpose only. Further use strictly prohibited.

Abbildung 1: Übersicht Releases 3GPP (Quelle: http://www.3gpp.org/specifications/67-releases)

 

Frequenzen in Deutschland

Für die BOS und das Militär wird in Deutschland ein dediziertes Spektrum von 2 x 8 MHz im 700 MHz Frequenzband für mobile Breitbandanwendungen zur Verfügung stehen.

Frequenzen im Bereich 450-470 MHz für Funksysteme für Anwendungen in „kritischen Infrastrukturen“ (beispielsweise Energie, BOS, Militär) sind in der Diskussion.

Frequenzen für digitale Bündelfunksysteme im Bereich 410-430 MHz werden nur noch bis zum 31.12.2025 zugeteilt. Die Frage nach einer möglichen Nutzbarkeit der Frequenzen für digitale Bündelfunksysteme über das Jahr 2025 hinaus beantwortet die Bundesnetzagentur (BNetzA) zurzeit nicht.

Wann verschwinden die digitalen Bündelfunknetze?

Unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Aspekte muss hier die Antwort lauten:
„In den nächsten 10 bis 15 Jahren hoffentlich nicht!“.

Die Standardisierung für missionskritische Funktionen in 4G und 5G sind nicht vollständig abgeschlossen, so dass es standardisierte und getestete Mission-Critical-LTE-Systeme und -Endgeräte nicht vor 2021 geben wird, vorausgesetzt, die Hersteller entwickeln und implementieren MC-Funktionen sofort nach Veröffentlichung der Standards, was sehr stark davon abhängig ist, ob sich die Public Safety Lobby gegen die durch den Massenmarkt getriebenen Priorisierungsbestrebungen der Hersteller in der Entwicklung durchsetzen kann.

TETRA- und DMR-Systeme bleiben also auch auf absehbare Zeit die einzigen Systeme, die missionskritische Leistungsmerkmale bieten.

Was machen die Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben?

Ein Vertreter der BDBOS hat auf der letztjährigen PMRExpo angekündigt, dass die deutschen BOS bis mindestens zum Jahr 2030 TETRA zur Sprachkommunikation nutzen werden. Derzeit ist eine Neuausschreibung des TETRA-Systems in Planung. Für breitbandige mobile Datenkommunikation soll zukünftig parallel LTE genutzt werden.

Was bedeutet das für private professionelle Nutzer?

Für private professionelle Nutzer in Deutschland stellt sich die Situation diffus dar. Die einzigen derzeit verfügbaren Systeme für missionskritische Kommunikation bieten keine ausreichende Datenübertragungsrate für Breitband-Anwendungen. Ob es in Deutschland zukünftig Frequenzen für private missionskritische 4G- oder 5G-Systeme geben wird, die TETRA- und DMR-Systeme ersetzen können, ist offen. Frequenzen für digitale Bündelfunksysteme im Bereich 410-430 MHz werden zunächst nur noch bis Ende 2025 zugeteilt.

Die einzige Möglichkeit in Deutschland derzeit missionskritische Kommunikation in Kombination mit Breitband-Anwendungen zu realisieren, besteht in einem hybriden Ansatz, bei dem ein schmalbandiges PMR-System mit einem öffentlichen LTE-Netz gekoppelt wird. Entsprechende Schnittstellen in zeitgemäßen PMR-Systemen und hybride Endgeräte (z. B. das Tactilon Dabat von Airbus) stehen zur Verfügung.

Es wird also insbesondere für Nutzer, die zumindest in Teilbereichen erhöhte Anforderungen an Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit ihrer Funksysteme haben (wie für Betreiber „kritischer Infrastrukturen“), zukünftig auf einen Technologie-Mix hinauslaufen, der sowohl missionskritische Dienste über ein eigenes entsprechend gehärtetes Funksystem und nicht-missionskritische Dienste - z. B. über öffentliche Mobilfunknetze - zur Verfügung stellt.

DOK SYSTEME hilft Ihnen gern bei der Erarbeitung einer Kommunikationsstrategie, um einen für Ihr Unternehmen passenden zukunftssicheren Technologie-Mix zu finden, und unterstützt Sie zudem bei Bedarf bei der Umsetzung dieser Strategie.

Ihr Kontakt für weitere Informationen:



Matthias Lampe |
Senior Expert Consultant | Tel. +49 (0) 5131 49 33 0

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