im praktischen Notfall- und Katastrophenfunk auf KW und UKW
Beispiele aus dem praktischen Notfunkeinsatz
• Rettung der Bounty durch WinLink
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Untergang während Hurrikan Sandy 140 km vor USA-Ostküste, Oktober 2012
Beispiele aus dem praktischen Notfunkeinsatz (II)
• Notruf via Maritime mobile Net (KW) und Sattelitentelefon nicht möglich
• Cpt. Robin Walbridge, KD4OHZ sendet E-Mail an US Coast Guard via PACTOR auf KW (WinLink)
• 14 von 16 Besatzungsmitglieder gerettet• KD4OHZ und weiteres Mitglied vermisst
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Beispiele aus dem praktischen Notfunkeinsatz (III)
• Hurrikan Kathrina 2005• Amerikanisches Rotes Kreuz und
Funkamateure etablieren Kurzwellennetz (HFlink) im Splitbetrieb
• Betriebsart: Automatic Link Establishment (MIL STD 181-141 + 188-110)
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ZUKUNFTSFORUM ÖFFENTLICHE SICHERHEIT
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Initiative des Deutschen Bundestages Grünbuch
(56 Seiten)- September 2008 -
RISIKEN UND HERAUSFORDERUNGEN FÜR DIE ÖFFENTLICHE SICHERHEIT IN DEUTSCHLAND
Szenario: „Stromausfall in Deutschland“
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Bundestag
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Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung
- Bericht vom 27. 4. 2011 –(136 Seiten)
Gefährdung und Verletzbarkeit moderner Gesellschaften am Beispiel eines großräumigen
und langandauernden Ausfalls der Stromversorgung
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Technikfolgenabschätzung I. (TA)
2.1.2.1 Rechtliche Grundlagen (S.35)
Erwähnenswert ist des Weiteren noch das Gesetz über den Amateurfunk (AFuG), das in § 2 als Amateurfunkdienst einen Funkdienst definiert, der u. a. zur Unterstützung von Hilfsaktionen in Not- und Katastrophenfällen wahrgenommen werden kann.
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Technikfolgenabschätzung II. (TA)
2.1.2.1 Rechtliche Grundlagen (S.35)
§ 5 sieht für den Not- und Katastrophenfall ausdrücklich eine Ausnahme für das Verbot der Übermittlung von Nachrichten an Dritte (nicht Funkamateure) vor.
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Technikfolgenabschätzung IV. (TA)
9. Vernetzte Katastrophenbewältigung – ohne Netz (S.114)
Dagegen [Feldkabelnetz] sind die energietechnischen Anforderungen an Amateurfunkgeräte sehr gering.
Der Amateurfunk wird unabhängig von einer bestehenden – und mit Strom versorgten - Funkinfrastruktur ausgeübt.
Übliche Funkgeräte sind mit Batterien, Autobatterien oder Solarzellen auch über große Entfernungen zu betreiben.
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Technikfolgenabschätzung V. (TA)
9. Vernetzte Katastrophenbewältigung – ohne Netz (S.114)
Somit stellt sich die Frage, inwiefern diese Rückfalllösungen [Feldkabelnetze, Satellitenkommunikation]
bei einem Stromausfall überhaupt längerfristig nutzbar sind.
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Citizen to CitizenBürger zu Bürger
• Suche nach Aufenthalt, Zustand• Auskunft über Aufenthalt, Zustand• Soziale Netze• Kommunikation von Anlaufpunkten oder aus
Auffanglagern zu • Verwandten• Freunden• Betrieben
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Citizen to AuthorityBürger zu Behörde/Hi.-Org.
• Lagemeldungen• Hilfeanforderung
Unterstützung Notrufnummern 112/110
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Authority to CitizenBehörde/Hi.-Org. zu Bürger
• Informationen zu Versorgungsstellen• Informationen über Lage an Bevölkerung• Warnmeldungen• Evakuierung (?)• Alarmierung (?)
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Authority to AuthorityBehörde/Hi.-Org. zu Behörde/Hi.-Org.
• Lagemeldungen • Logistik (Auffanglager)
– Verpflegung, Medikamente, Decken– Belegung, Kapazität
• Abgeschnittene Gebiete– Bürgermeister zu Einsatzleitung
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Anforderungen an digitale Betriebsarten für den Notfunk
• Kommunikation mit nicht-Amateurfunkstationen (AtC, AtA) E-Mail, SMS etc.
• asynchrone Kommunikation (Sendezeitpunkt unabhängig von Empfangszeitpunkt) als a
• Verfügbarkeit unabhängig von QTH (global)• Internetanbindung um nicht-AFU zu adressieren• Ausgleich robust/schnell/günstig • so wenig Hardwarevoraussetzungen wie möglich• fehlerfrei
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Anforderungen an digitale Betriebsarten für den Notfunk (II)
• einfach zu bedienen (intuitiv)• Interoperabilität mit anderen Systemen/Netzten/BAs• Orientierung an internationalen Standards• Redundante und dezentrale Netzstruktur
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Version 1.0 05.04.13 23Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Notfunk-Link für Email-/ Datenübertragung
aus zerstörtem Gebiet
Mobile/PortableNotfunkstation
mit Laptop
Amateurfunk-Gateway mit
Internet-Anschluss (RMS)
Einsatzleitstellemit
IN- u. EmailzugangInternet
Notfunk
Zerstörte InfrastrukturÜbertragungs-Verfahren:Pactor, Winmor, RFSM, PSK-Mail, ALE
Vorhandene Systeme /Netzwerke
• WinLink 2000 • jPSKmail
• SCSmail
• RFSM 2400/8000
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• WinLink 2000 - E-Mailnetzwerk für Amateur- und Seefunk (KW/UKW); [email protected]
• globale Verfügbarkeit (etablierte Infrastruktur)• Redundant und synchrone CMS (Ausfallsicher,
da interkontinental verteilt)• Fehlerkorrekturverfahren in allen Betriebsarten• Abruf von Internetdiensten (Bulletins, z.B. Wetter• variable Betriebsarten (Interoperabilität):
PACTOR,WINMOR, ALE, PR, D-STAR, (HamNet)Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 25
• robuste Soundkartenbetriebsarten (WINMOR, PR)
• hohe Datenraten (PACTOR III und IV) bis 25 kbytes/Min auf KW!
• File-recovery (Dateiwiederherstellung)• Peer-to-Peer (P2P) Verbindungen dezentral• Automatische Weiterleitung via KW bei
Internetausfall
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 26
• robuste Soundkartenbetriebsarten (WINMOR, PR)
• hohe Datenraten (PACTOR III und IV) bis 25 kbytes/Min auf KW!
• File-recovery (Dateiwiederherstellung)• Peer-to-Peer (P2P) Verbindungen dezentral• Automatische Weiterleitung via KW bei
Internetausfall (ROWN-System)
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 27
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 28
HF-Betriebsarten• WINMOR
- soundkartenbasiertes FSK und PSK 500/1600Hz• PACTOR I-IV (J2B)
- TNC-basiertes FSK, DQPSK und QAM • Automatic Link Establishment (USA MIL-STD)
- Soundkartenbasiertes 8FSK @2kHz
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 29
WINMOR
Software:
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
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RMS Express Airmail BPQ32
ODER
Benötigt:•SSB-Transceiver _mit VOX oder CAT•PC mit Soundkarte•Soundkarten- _interface
• WINMOR (WinLink Mail over radio)• OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) Modulation @ 500Hz und 1600Hz• 500 Hz: BW 2 carriers 46.875 Baud 4FSK oder
93.75 baud PSK bei TCM 4PSK, 8PSK oder 16PSK• 1600 Hz: BW 8 carriers 46.875 Baud 4FSK oder
93.75 baud PSK bei TCM 4PSK, 8PSK or 16PSK• Fehlerschutz: CRC, (RS)-FEC, Viterbi, ARQ
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Version 1.0 05.04.13 31
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 32
“M” Wiederherstellung nach Zsmfsg. (memory ARQ)
“m” kein decode, gute ID (hinzugefügt zur Zsmfsg.)
“-” kein decode, keine ID (nicht hinzugefügt zur Zsmfsg)
“+” decode OK
QPSK Konstellation (starkes fading)Jeder pixel = 1 symbol Frame TypVerbindungsstatus Bytes Empfangen
2KHz Wasserfall
WINMOR TNC (Beispiel 15 Car QPSK)
• Vorteile:- Anschaffungskosten für teuren TNC entfallen- Minimalsetup für Feldbetrieb besteht aus:QRP-Transceivcer (5W)+ NVIS/Lngw-Antenne + Laptop + 12V/12Ah Akkumulator (eventl. über Solar/Windstrom
gepuffert)- 500Hz Modus garantiert robuste Verbindung bei QRM- 1600Hz bietet zudem schnellere Rate bei +6db S/NNachteil:Nicht geeignet zum übertragen größerer Anhänge (>150kb)
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Version 1.0 05.04.13 33
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 34
Urlaubs-Setup für WINMOR:-OE7/DK3CW/P-FT-817ND, 5W-Selbstbausoundinterface-Laptop 2,4 GHz Dualcore, 4GB RAM, OS Windows Vista-30m Langdrahtantenne, ca. 6m über Grund-12V/12Ah Bleigelakkumulator-QTH: In einem Tal in OE7 (Tirol)
-ODX: OH4 auf 40m in 2 Car 4FSK@500Hz-Höchster Datendurchsatz:-DH2LC auf 30m mit 8 Car 16PSK (=max. 1300Bit/s)
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Version 1.0 05.04.13 35
RMS Express
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 36
Airmail
PACTOR I-IV
Software:
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 37
RMS Express Airmail Paclink
ODER
Benötigt:•SSB-Transceiver _mit Datenbuchse•PC mit RS232/USB•PACTOR-Controller (PTC/TNC)
ODER
• PACTOR (Packet Teleprinting over radio)• PACTOR I: 2AFSK@500Hz mit 200Bit/s• PACTOR II: 14DPSK@500Hz mit max. 1200Bit/s• PACTOR III:18PSK@2400Hz mit max. 5200Bit/s• PACTOR IV:32QAM@2400Hz mit max. 10500Bit/s• Verwendet wird: (A)FSK,(D)PSK, QPSK und QAM
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 38
• Fehlerschutz durch FEC und ARQ• Huffman-Kompression• (Text) Pseudo-Markov-Kodierung (Huffman * 1,3)• Großbuchstabenmodus• Lauflängencodierung
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 39
Automatic Link Establishment
Software:
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 41
PCALE MARS ALE
ODER
Benötigt:•SSB-Transceiver _mit VOX oder CAT•PC mit Soundkarte•Soundkarten- _interface
ODER
MIL ALE Rig
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 42
• automatische Etablierung von KW-Verbindungen anhand automatischer Ausbreitungsanalyse anhand BER der Baken, Modulation: 8FSK
• primär Selektivrufverfahren, jedoch zum Senden von Kurznachrichten geeignet (WinLink, SMTP E-Mail, SMS)
• globales HFLink Netzwerkmit Pilotstationen (vgl. RMS)• va. FEC aber auch ARQ
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 43
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 44
• Vorteile:- Militärstandard (USA) MIL-STD 188-141 / 188-110- Automatischer Verbindungsaufbau anhand
Ausbreitungsanalyse im Scanbetrieb- Erreichbarkeit einer Station weltweit ohne Kenntnis
der aktuellen Ausbreitung durch den OP- Nebenbei Ausbreitungsanalyse (WSPR-Alternative)• Nachteile- ALE in der Praxis tlw. störanfällig da 2200Hz BW
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 45
Packet Radio 9k6
Software:
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 46
RMS Express Airmail Paclink
ODER
Benötigt:•FM-Transceiver _(mit Datenbuchse)•PC•TNC oder Soundkarte
ODER ODER
APRSLink / Packet Radio 1k2
Software: Diverse (z.B. APRSIS32, UIView32 etc.)
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 47
Benötigt:•FM-Transceiver _(mit Datenbuchse)•TNC oder Soundkarte
Version 1.0 05.04.13 48Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
APRS(Automatic Packet/Position Reporting
System)
Lokalisierung von Personen oder Fahrzeugen über Funk Bewegung von Personen oder Fahrzeugen Wetterinformationen von bestimmten Standorten Verfolgung von Suchmannschaften durch Einsatzleitung Kurzmeldungen (SMS) von und zu FahrzeugenAuf UKW und KW (300bd packet oder PSKMail)
Kurznachrichten aus dem APRS-Netz an „WLNK-n“, über APRSLink:
sp [email protected] Brauchen RTWnr 04 DK3CW1832=Krankenhaus Seestadt=Zwei weitere RTW werden in der Hafenstrasse benoetigt=
/ex
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Version 1.0 05.04.13 49
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 50
z.B.: Nachricht von EA3DKP an DK3CW via RS0ISS-4EI4GB->APRSServer->CMS
D-STAR mit D-RATS
Software:
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Version 1.0 05.04.13 51
Benötigt:•D-STAR Transceiver / Dongle /DVRPTR etc.•PC•Datenkabel
D-RATS ermöglicht neben E-Mailversand via D-STAR/Packet Radio zudem:- Dateitransfer- D-APRS (nur D-STAR APRS)- Tastatur-QSO- QSTs (konfigurierbare Bulletins wie Wetter, *.txt,
HTML,RSS etc.) Direkte Anbindung an KW PACTOR oder PR
via Paclink
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Version 1.0 05.04.13 52
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 53
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 54
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 55
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 56
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 57
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 58
Paclink Bridge für D-STAR / PR PACTOR / PR
• PSKmail – APRS und Internetdienste (E-Mail, HTTP) über KW via PSK250 (BW: 250Hz)
• E-Mail abrufen via ISP-POP3 • Soundkartenbasiert (wie PSK31)• Weltweite dezentrale Server (KW<->Internet)• Mitlesen des Datenverkehrs mit Empfänger• kein Fehlerschutz• QRP-Eignung durch Systemgewinn (250Hz)
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Version 1.0 05.04.13 59
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 60
• Vorteile:- schmale BW (250Hz), daher hoher Systemgewinn, ideal
für QRP- Mitlesen von Datenverkehr (Empfänger+PC für Wetter)- direktes Aussenden von APRS-Baken/Nachrichten
• Nachteile:- Kein Fehlerschutz- Nur geringer Datendurchsatz (da BW 250Hz)
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 61
• PACTOR II-IV / 300bd packet zum E-Mail abrufen via POP3/SMTP
• Proprietärer TNC erforderlich (SCS)• Nur 5 Gateways (3 in DL, 1 in VE)• Robuster, schneller, fehlerfreier Datentransfer• kein P2P• Integration in Standard E-Mail Clients (Outlook,
Tuhunderbird)
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Version 1.0 05.04.13 62
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 63
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 64
• RFSM-2400/8000 arbeitet mit ALE Modulationsverfahren (soundkartenbasiert)
• jedoch variable BW: 300-3300Hz• 2400/8000 Bit/s• E-Mail client (POP3/SMTP-ISP), FTP, HTTP• Anpassung an condx durch BW• Nachteil:• Keine Infrastruktur vorhanden, daher nur P2P
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Version 1.0 05.04.13 65
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 66
Bits
/sek
/Hz
der B
W 1
.5
0
MT6
3
PSK
225
PCA
LE
HF
Pack
et
Pact
or 1
Pact
or 2
Pact
or 3
Annahmen:1) 70% ARQ Effizienz (typisch für Pactor)2) Max. RAW Datenrate (gute Kanalbedingungen) 3) 200 Hz Sicherheitsabstand
verwendet in Bandbreiten-berechnung.
(ermöglicht automatische Connects)(N
ach
AR
Q o
verh
ead)
WINMOR 500
Vergleich der Digimodes
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 67
Vergleich PACTOR 2 / WINMOR 500
WINMOR 500 Hz vs P1, P2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
S/N (3 KHz Bw)
AR
Q T
hrou
ghpu
t (by
tes/
min
)
WINMOR 3 Car QPSK FECPactor 1 (PTC II)Pactor 2 (PTC II)WINMOR 3 Car 16QAM FECWINMOR 3 Car 4FSK FEC
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 68
Vergleich PACTOR 2,3 / WINMOR 2000
WINMOR 2000 Hz vs. Pactor 2,3
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
S/N (3 KHz Bw)
AR
Q T
hrou
ghpu
t (b
ytes
/min
)
WINMOR 15 Car QPSK FECWINMOR 15 Car 4FSK FECPactor 2Pactor 3
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Version 1.0 05.04.13 69
WINMOR mit V4Chat
• Implementierung des WINMOR Protokolls in die Software V4Chat @200Hz für FEC und ARQ Textaussendungen (sehr robust, ideal für P2P)
• Simultanbetrieb WINMOR und PACTOR WL2K/P2P und V4Chat über EINE Soundkarte und EINEN Transceiver
• Sowohl automatischer E-Mailversand und Weiterleitung via Airmail (mit Integration von PR und D-STAR) als optimales Notfunksetup
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 70
WINMOR mit V4Chat
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 71
Zukunft von WinLink
• Seit wenigen Tagen läuft das sog. ROWN-System bei WinLink im Testbetrieb.
• WINMOR Integration auf iOS und Android, openMORE-Projekt
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 72
Hamnet und WinLink
• Verschiedene Gateway-Software (z.B. bei RMS Stationen mit WINMOR/PACTOR und Packet Radio/D-Star) sind über TCP/IP Telnet nach WRC-Standards verlinkt
• Integration in Hamnet Backbones bzw. als Brücke zu anderen Netzen/WinLink bzw. als Zugangsmöglichkeit über HF/UKW
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 73
QRP-Digimodes z.B. ROS
• Nutzung von z.B. ROS (MFSK) zur Klartextkommunikation mit QRP / unter starkem QRM oder schlechteren condx (bis -30dB)
• FEC
Danke für die Aufmerksamkeit
Jakob P. Strickler, DK3CW Notfunkreferent F05
Version 1.0 05.04.13 74
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