-
-
Gleichwellenfunknetz
-
Die Erfindung betrifft ein Gleichwellenfunknetz nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie es z. B. aus der DE-AS 26 45 901 bekannt ist.
-
Bekannte Gleichwellenfunknetze im UHF/VHF-Bereich erlauben lediglich
die Funkbedeckung eines beschränkten Gebietes von einigen Dutzend Kilometer Durchmesser,
jedoch keine Realisierung von großen überregionalen Gleichwellenfunknetzen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Gleichwellenfunknetz zur Funkversorgung
eines großflächigen Gebiets zu schaffen. Die Erfindung ist dem Patentanspruch 1
zu entnehmen. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren und vorteilhafter
Ausführungen bzw. Weiterbildungen näher erläutert.
-
FIG. 1 zeigt ein Schema für den hierarchischen Aufbau des erfindungsgemä3en
Gleichwellenfunknetzes.
-
FIG. 2 und 3 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen, mit denen eine automatisierte
Betriebskanalzuweisung möglich ist.
-
Es wird im folgenden unterstellt, daß es sich in der Regel um FM-Funk
im UH--/VHF-Bereich handelt. Als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Funknetz wird
ein Gleichwellenfunknetz für die Bundesrepublik Deutschland erläutert.
-
(Im folgenden wird "Gleichwellen" mit GW abgekürzt.) Bei der bereits
bestehenden Funknetzstruktur wird im Beispiel davon ausgegangen, daß die mittlere
Ebene grob die Fläche eines Regierungsbez:rks oder einer Großstadt umfaßt und daß
sich hier der Knotenpunkt der Außenstationen und der dazugehörigen Relaisstellen
befindet.
-
Aus einer groben Abschätzung des Funkverkehrsaufkommens geht hervor,
daß voraussichtlich mehr als 90 Prozent des Funkverkehrs innerhalb des Bezirkes
abgewickelt wird. Alle diese Gründe sprechen dafür, daß zur vorhandenen Bezirkszentrale
die GW-Bezirkszentrale beigestellt wird.
-
Jedes der einzelnen Bundesländer erhält daher ein autarkes GW-Funknetz.
-
Dieses wird jeweils in GW-Bezirke unterteilt, die vorzugsweise in
der räurnlichen Anordnung und Größe mit denen der vorhandenen Funknetze der mittleren
Ebene übereinstimmen.
-
Nur bei ungünstigen funktopographischen Verhältnissen oder ungünstigen
Gre-izverläufen der Bezirke untereinander - wenn z. B. ein kleiner Grenzzipfel in
einen anderen Bezirk hineinragt - empfiehlt es sich, zwecks einer einfacheren Realisierung
der HF-Funkausleuchtung des Gebietes Unterschiede in der Funkversorgungsfläche des
bereits vorhandenen und des GW-Funkbezirks in Kauf zu nehmen.
-
Die GW-Bezirkszentrale, BZ in FIG. 1, wird der jeweiligen vorhandenen
Bezirkszentrale beigestellt. Das Gleiche gilt für die Landes- bzw.
-
GW-Landeszentralen LZ. Von jeder GW-Landeszentrale LZ führt eine festgeschaltete
4-Drahtverbindung zu einer GW-Bundeszentrale BuZ. In der GW-Bundeszentrale BuZ können
mehrere oder alle Bundesländer zu einem bundesweiten Gleichwellen-Kanal in Vorwärtsrichtung
(von der Bundeszentrale zu mobilen Funkstationen MS) zusammengeschaltet werden und
damit ein einheitlicher bundesweiter GW-Funkkanal realisiert werden.
-
Wie bekannt ist, müssen die NF- und HF-Modulationszubringer in Gleichwellennetzen
entzerrt werden, damit bei allen GW-Relaisstellensendern R die Nachricht mit gleichem
Hub, Frequenz- und Phasengang und zum gleichen Zeitpunkt ausgesendet wird. Das eigentliche
Problem ist die zeitgleiche Aussendung der Nachricht in einem sehr großflächigen
Funknetz, das aus mehreren autarken Funknetzen besteht.
-
Das Funknetz besteht aus einem hierarchischen Netz mit drei Ebenen
El, E2, E3, wobei die Laufzeit tl, t2, t3 in einer Ebene immer gleich ist, Dazu
sind in alle Verbindungswege Laufzeitgileder und Entzerrer LAG geschaltet. Die Laufzeiten
der drei Ebenen untereinander können verschieden sein. Die abgehenden Wege von jeder
GW-Zentrale BuZ, LZ oder BZ müssen sternförmig sein, dürfen aber Abzweigungen aufweisen.
Dadurch wird erreicht, daß alle Relaisstellensender R in der BRD zur gleichen Zeit
das Signal aussenden, wenn die Eingabe in der GW-Bundeszentrale EuZ erfolgt. Entsprechend
verhält es sich bei den GW-Landeszentralen LZ, oder den GW-Bezirkszentralen BZ.
Damit ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Funknetz als Führungsfunkkanal auf
Bezirksebene, Landesebene oder Bundesebene, je nach Einsatzfall zu nutzen.
-
Bei einem bundesweiten GW-Netz sind drei Entzerrer hintereinander
ges-haltet. Vor allem beim Abgleich der Entzerrer muß daher berücksichtigt werden,
daß bei einem Funknetz mit drei Ebenen die Entzerrung wesentlich genauer erfolgen
muß, um die gleiche Übertragungsgüte wie bei einer Ebene zu erhalten. Es muß vor
allem der absolute Laufzeitfehler der einzelnen Teilstrecken kleiner sein, als bei
den bisherigen GW-Funknetzen zugelassen wurde.
-
Das Gleiche gilt für die Konstanz der Zubringer. Vorteilhafterweise
soll daher in bestimmten zeitlichen Abständen eine Überprüfung der Entzerrung erfolgen,
um Änderungen im Zubringernetz (Leitungen) kompensieren zu können. Eine automatische
Entzerrung ist für diesen Einsatzfall vorteilhaft.
-
Die GW-Relaisstellen R mit ihren Sendern sollen möglichst so angeordnet
werden, daß nur geringe Verwirrungszonen zwischen den einzelnen Relaisstellen und
zwischen den Ländergrenzen entstehen. Dies kann z. B. durch Recuzierung der Sendeleistung,
durch zusätzliche Relaisstellensender und durch entsprechende Antennencharak teristiken
erreicht werden. Dadurch wird beim Gleichwellenfunk im allgemeinen eine weitaus
bessere Funkausleuchtung des Geländes erzielt als beim üblichen UHF/VHF-Funk.
-
In den Bezirkszentralen BZ wird in üblicher Weise eine Empfängerauswahl
der Relaisstellen R (für die Richtung mobile Station zur Zentrale) getroffen. Die
Verbindungen der einzelnen GW-Zentralen (Bezirk-Land-Bund) untereinander sind unkritisch,
weil der Gesprächsfluß schon gebündelt ist.
-
Natirlich müssen die Verbindungen den Gleichwellenanforderungen entsprechen
(Laufzeitausgleich und Entzerrung).
-
Der GW-Funkkanal dient in Rückwärtsrich-tung vorwiegend dazu, Anfragen
fremder mobiler Teilnehmer nach dem örtlichen Betriebskanal verbal mit der Bezirkszentrale
BZ zu klären.
-
Die zeitliche Belegung des GW-Kanals durch eine Betriebskanalanfrage
wird bei einem Wechselgespräch zwischen Fahrzeug und GW-Zentrale BZ auf ca.
-
7 - 12 Sekunden geschätzt. Das bedeutet aber, daß für diese Zeitdauer
die GW-Bezirkszentrale und das GW-Funknetz eines Bezirkes mit einer Fläche von einigen
hundert bis zu tausenden Quadratkilometern für alle anderen mobilen Teilnehmer MS
blockiert und nicht ansprechbar ist. Ein selektiver Anruf bringt nur eine bedingte
Verbesserung. Dient der GW-Funkkanal z. B. als Führungskanal, können in der Regel
keine Betriebskanalanfragen bzw. Betriebskanalzuweisungen durch die jeweilige Anrufzentrale
erfolgen.
-
Es kann keine automatische Registrierung der Betriebskanalanfrage
erfolgen, weil nur eine verbale Absenderadresse ausgesendet wird.
-
Die im folgenden beschriebenen vorteilhaften Weiterbildungen ermöglichen
es, diese Nachteile ganz oder teilweise, je nach Aufwand, zu vermeiden.
-
Bei einer ersten Weiterbildung, vgl. FIG. 2, benötigen nur die Relaisstellen
R einen Zusatzbaustein ZB. Die Relaisstelle besteht ansonsten aus dem Funkgerät
51/ES für den Anrufkanal und einem Funkgerät S2/E2 als Zubringer zur Bezirkszentrale
BZ.
-
Für die Betriebskanalanfrage betätigt der mobile Teilnehmer MS die
am Funkgerät befindliche Ruf-ll-Taste und schaltet damit den Sender des Funkgerätes
kurz ein. Der am Relaisstellenempfänger angeschlossene Zusatzbaustein ZB erkennt
z. B. mittels Eintonauswerter den ausgesendeten Rufton II und löst folgenden Ablauf
aus: - Die Relaisstelle R wird durch den Umschalter Ul vom "Relaisstellenbetrieb"
auf "Betriebskanalzuweisung" umgeschaltet.
-
- Die NF-Modulationszubringerleitung des Relaisstellensenders Sl
wird auf den Zusatzbaustein ZB umgeschaltet.
-
- Anschließend wird der Relaisstellensender S1 von dem Zusatzbaustein
ZB moduliert. Der Zusatzbaustein weist verbal in synthetischer Sprache die entsprechende
örtliche Betriebskanalnummer zu.
-
- Nach Aussendung der Betriebskanalzuweisung wird die GW-Relaisstelle
R durch U1 wieder auf den ursprünglichen Betriebszustand "Relaisstellenbetrieb"
umgeschaltet.
-
De mobile Teilnehmer MS hört aus dem Lautsprecher seines Funkgerätes
die ausgesendete Betriebskanalnummer.
-
Weil der GW-Kanal ein autarkes Funknetz ist und der in den Funkgeräten
eingebaute Tonruf I und II in diesem Netz mit keiner anderen Funktion beaufschlagt
ist, kann z. B. der Ruf II verwendet werden. Dadurch ist es möglich, auf den sonst
notwendigen Tonruf-Zusatzbaustein beim mobilen Teilnehmer für den Anruf der Relaisstelle
zu verzichten.
-
Die Vorteile dieser Weiterbildung sind: Es ist weder eine Änderung
noch ein Zusatzgerät am Fahrzeugfunkgerät notwendig. Die Zeit für die Betriebskanalanfrage
und Zuweisung verkürzt sich von 7 - 12 s auf ca. 2,5 s. Die GW-Bezirkszentrale wird
entlastet.
-
Nur wenn der mobile Teilnehmer eine unverständliche oder Mehrfach-Betriebskanalzuwe
isung erhält, ist die Einschaltung der GW-Bezirkszentrale notwendig.
-
Die Nachteile sind noch: Wenn ein mobiler Teilnehmer durch Betätigung
der Ruf-II-Taste am Funkgerbt eine Betriebskanalanfrage auslöst, können je nach
Standort des mobilen Teilnehmers z. B. drei Anrufrelaisstellen die Anfrage empfangen
und jeweils eine Betriebskanalnummer aussenden. Dieser Betriebsfall, der nur einem
"eingeschränkten Gleichwellenfunk" entspricht, - die NF-Modulationssignale der Gleichwellensender
sind nicht zeitsynchron - kann den Empfang beim mobilen Teilnehmer in diesem seltenen
Fall ungünstig beeinflussen.
-
Da sich in vielen Fällen die HF-Eingangspegel der drei Relaisstellensender
am Empfänger um mehr als 3 dB unterscheiden, ist eine Verständlichkeit, wie Versuche
zeigten, häufiger möglich als gedacht. Dieser positive Effekt tritt ein, weil wegen
der Gleichheit der Sendefrequenzen kaum NF-Differenztöne hörbar sind.
-
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung, vgl. ebenfalls FIG.
2, erfolgt die Betriebskanalanfrage und -zuweisung mittels einer Tonfolge, z. B.
5-Tonfolge.
-
Nicht nur die Relaisstelle R, sondern auch die mobilen Teilnehmer
müssen entsprechende Einrichtungen aufweisen.
-
Nachdem der mobile Teilnehmer MS für das betreffende Land die entsprechende
Kennung an seinem Zusatzbaustein eingestellt hat und die Betriebskanalanfrage-Taste
am Zusatzbaustein betätigt hat, schaltet sich der mobile Sender ein, es wird die
Landeskennung und die Betriebskanalanfrage mittels zweier 5-Tonfolgetelegramme von
z. B. je 350 ms Dauer gesendet. Anschließend schaltet sich der Sender wieder aus,
der Relaisstellenempfänger (El) erkennt mittels des 5 -Tonfolgeauswerters im Zusatzbaustein
ZB die Betriebskanalanfrage und die Landeskennung, die Relaisstelle wird durch Ul
auf "Betriebskanalzuweisung" umgeschaltet, der Relaisstellensender S1 wird von dem
Zusatzbaustein ZB bei richtiger Landeskennung moduliert, und Sl sendet die entsprechende
örtliche Betriebskanalnummer in Form eines 3 -stelligen 5 -Tonfölge-Telegrarrms
aus.
-
Anschließend schaltet sich die Relaisstelle durch U1 wieder auf "Relaisstellenbetrieb"
um.
-
Der mobile Teilnehmer empfängt das Betriebskanalzuweisungstelegramm.
Es wird ausgewertet, und mittels einer z. B. 3-stelligen 7-Segment-Anzeige angezeigt.
Nach einer Weile schaltet sich die Anzeige wieder ab. Das Betriebskanalzuweisungstelegramm
belegt nur für ca. 1,2 s den GW-Kanal.
-
Mit einem etwas höheren Aufwand, vgl. FIG. 3, an Zusatzbausteinen
für die mobilen Teilnehmer MS, GW-Relaisstellen R und GW-Bezirkszentralen BZ kann
eine wesentlich sicherere, schnellere und automatische Betriebskanalanfrage und
-zuweisung erreicht werden.
-
Die; Betriebskanalzuweisung erfolgt durch die GW-Bezirkszentrale BZ.
Dabei ist ein sicherer Empfang der Betriebskanalzuweisung möglich, auch wenn mehrere
GW-Bezirkszentralen BZ auf eine Betriebskanalanfrage des mobilen Teilnehmers MS
antworten.
-
Die Bezirkszentrale BZ steht mit den Relaisstellen R über die Zubringer
S2/t2 in Verbindung. Für die Drahtverbindung zur nächsthöheren Ebene ist eine Überleiteinrichtung
ÜLE vorhanden. Ein weiteres Funkgerät S3/E3 der Bezirkszentrale gehört zu einem
bestehenden örtlichen Funknetz.
-
Nachdem der mobile Teilnehmer MS die entsprechende Landeskennung eincestellt
und die Betriebskanalanfragetaste an seinem Zusatzbaustein betätigt hat, schaltet
sich der Fahrzeugsender automatisch ein. Nach einer kur7en Pause wird das Betriebskanalanfragetelegramm
ausgesendet, anschließend wird der Fahrzeugsender wieder ausgeschaltet.
-
Der Relaisstellenempfänger El schaltet bei Empfang des Fahrzeugsenders
den Zubringersender S2 und den Kennungsgeber K der GW-Relaisstelle R ein. Jede GW-Relaisstelle
R hat für ihre Kennung im Flächen funk einen bestimmten Zeitplatz, um bei gleichzeitiger
Aussendung mehrerer Relaisstellen eine Überschneidung von Telegrammen zu verhindern.
-
Die Kennung der GW-Relaisstelle R - reine Nutzinformation 4 Bit -
wird zum entsprechenden Zeitpunkt vom Kennungsgeber K zum Relaisstellensender S2
abgegeben und an die GW-Bezirkszentrale BZ gesendet.
-
Die GW-Bezirkszentrale erkennt damit, von welcher örtlichen GW-Relaisstelle
R die nachfolgende Betriebskanalanfrage gesendet wird. Im Kennungsauswerter BK der
GW-Bezirkszentrale ist für jede GW-Relaisstelle ein Betriebskanal zugeordnet und
damit der Betriebskanal für den Anrufer festgelegt. Im Kennungsauswerter BK der
GW-Bezirkszentrale BZ wird nun das Betriebskanalzuweisungstelegramm zusammengestellt
und über die entsprechenden Modulationszubringer zu den einzelnen GW-Relaisstellen
R des GW-Bezirkes gebracht, die es in Gleichwellentechnik aussenden. Ein mobiler
Teilnehmer, der sich an der Grenze zwischen
zwei GW-Bezirken befindet
und eine Betriebskanalanfrage auslöst, kann über die GW-Relaisstellen von beiden
GW-Bezirkszentralen empfangen werden. Um zu vermeiden, daß bei gleichzeitiger Aussendung
der beiden Betriebskanalzuweisungen dies für den mobilen Teilnehmer MS eine unverständliche
Information ergibt, wird auch die Aussendung der Betriebskanalzuweisung zeitgestaffelt
durchgeführt.
-
Nur der mobile Teilnehmer mit der richtigen Empfängeradresse (Fahrzeugidentifikation)
kann bis zu 4 mögliche Betriebskanalzuweisungstelegramme auswerten. Eine 3-stellige
Betriebskanalnummern-Anzeige muß daher in der Lage sein, bis zu vier Betriebskanalnummern
abzuspeichern. Durch eine optische Anzeige (z. B. blinkende Leucht-Diode) wird angezeigt,
daß auf die Betriebskanalanfrage mehrere Betriebskanalzuweisungen eingetroffen und
abgespeichert sind.
-
Durch eine zusätzliche Taste können die abgespeicherten Betriebskanalnummern
am Zusatzbaustein des Fahrzeugfunkgerätes nacheinander zur Anzeige gebracht werden,
ohne daß sie gelöscht werden. Der mobile Teilnehmer wählt eine der angezeigten Betriebskanalnummern
aus, stellt diese am Funkgerät ein und eröffnet das Gespräch auf dem Betriebskanal.
-
Bei schlechtem Empfang kann eine andere eingespeicherte Betriebskanalnummer
ausgewählt werden. Nach einer Wartezeit oder nach einer erneuten Betätigung der
Betriebskanalanfrage wird der Betriebskanalnummernspeicher und die Anzeige gelöscht.
-
L e e r s e i t e