Integration einer Telefonanlage mit einem Funknetz

Einführung

Die Integration professioneller Funksysteme mit Telefonanlagen stellt für viele Organisationen eine große technologische Herausforderung dar. Die Zusammenführung dieser beiden Welten erfordert ein tiefgreifendes Verständnis sowohl traditioneller Telekommunikationssysteme als auch moderner Funkprotokolle.

Das Ökosystem der Funktechnologien

Die aktuelle Landschaft der professionellen Funkkommunikation basiert auf verschiedenen Technologien, jede mit spezifischen technischen Eigenschaften:

1. DMR (Digital Mobile Radio) : Arbeitet auf 12,5 kHz Kanälen mit 4FSK (Four-Level Frequency Shift Keying) Modulation und ermöglicht zwei gleichzeitige Kommunikationen durch TDMA (Time Division Multiple Access).
2. TETRA (Terrestrial Trunked Radio) : Eine fortschrittlichere Technologie, die verschlüsselte Kommunikation unterstützt und größere Bandbreite bietet, ideal für Rettungsdienste und öffentliche Sicherheit.
3. VHF (Very High Frequency) : Netze, die im 136-174 MHz Band arbeiten und eine zuverlässige Lösung für Weitbereichskommunikation darstellen.
4. LMR (Land Mobile Radio) und PMR (Private Mobile Radio) : Bilden die Grundlage der professionellen Funkkommunikation.

Telefon-Gateways

Telefon-Gateways fungieren als Schnittstellen zwischen Funksystemen und Telefonnetzen und ermöglichen die Kommunikation zwischen Funk- und Telefonbenutzern. Im speziellen Fall von DMR-Netzen unterstützt das DMR-Netzwerk-Gateway direkte Kommunikation zwischen DMR-Benutzern und Telefonbenutzern. Das System ermöglicht auch Kommunikation zwischen Funkgeräten und privaten Telefonanschlüssen über eine Telefonanlage, entweder automatisch oder mit Vermittlerunterstützung.

Funktionsweise des DMR-Gateways

Das DMR-Netzwerk-Gateway spielt eine grundlegende Rolle bei der Verbindung des Funknetzes mit dem Telefonsystem, indem es den Audio-Stream aus DMR-Paketen in ein mit dem Telefonsystem kompatibles Format umwandelt. Der Sprachpfad durchläuft das Gateway zur Transkodierung. Für jeden Telefonanlage-Sprachpfad wird ein Netzwerk-Gateway benötigt, um die Übersetzung zwischen DMR AMBE+2 Sprachströmen und Telefonanlage G.711 Strömen zu handhaben.

Netzwerkarchitektur

Die Integration mit traditionellen Telefonsystemen erfordert ein oder mehrere Telefon-Gateways zur Verbindung der Telefonanlage oder Telefonzentrale mit dem DMR-Netz. Das Telefon-Gateway wandelt den Sprachverkehr vom DMR-Controller in das von der Telefonanlage/PSTN benötigte Signalisierungsformat um und umgekehrt.

Anrufprozess

Der Anrufprozess funktioniert bidirektional:

1. Vom Telefon zum Funk:
   • Der Telefonbenutzer wählt die Nummer einer dedizierten Leitung.
   • Anschließend gibt er die individuelle oder Gruppen-Funknummer ein.
   • Der DMR-Controller empfängt die gewählte Zeichenfolge und verwendet die "in-phone"-Tabellenregeln, um eine Übereinstimmung zu finden.
   • Er ersetzt die gewählten Ziffern durch eine von der Tabelle bereitgestellte Nummer.
   • Richtet den DMR-Anruf zur resultierenden Funk- oder Gruppennummer ein.

1. Vom Funk zum Telefon:
   • Der Funkbenutzer wählt eine Zahlenfolge.
   • Der DMR-Controller empfängt die Zeichenfolge und verwendet die "out-phone"-Tabellenregeln, um eine Übereinstimmung zu finden.
   • Er ersetzt die Zeichenfolge durch eine Telefonnummer.
   • Richtet den Anruf zu dieser Telefonnummer ein und leitet ihn an eine entsprechende FXO-Gruppe weiter.

4-Draht E&M Schnittstellen-Gateway

Die 4-Draht E&M (Ear & Mouth) Schnittstelle ist ein etablierter Standard für die Verbindung mit Telefonanlagen. Das System verwendet vier Drähte für die bidirektionale Audioübertragung—zwei für die Übertragung (TX) und zwei für den Empfang (RX)—plus E&M Steuersignale. Diese Konfiguration gewährleistet eine physische Trennung der Audiopfade, minimiert Störungen und garantiert professionelle Audioqualität mit einer Latenz unter 100 ms.

VoIP-Gateways für DMR- und TETRA-Funknetze

Mit dem Aufkommen von IP-Netzen und VoIP (Voice over IP) Technologien ist die Integration von Telefonanlagen mit digitalen Funknetzen wie DMR und TETRA noch effizienter geworden. VoIP-Gateways für DMR und TETRA ermöglichen die Übertragung von Sprachverkehr über IP-Netze, vereinfachen die Verbindung und bieten neue fortschrittliche Funktionen.

Vorteile der Verwendung von VoIP-Gateways

• Integrations-Flexibilität : Ermöglicht die Verbindung verschiedener Funk- und Telefonsysteme, unabhängig von den verwendeten Protokollen.
• Kostenreduzierung : Durch die Nutzung bestehender IP-Netze werden Verkabelungs- und Wartungskosten reduziert.
• Zentralisierte Verwaltung : Ermöglicht die Verwaltung und Überwachung des gesamten Kommunikationssystems über eine einzige Schnittstelle.
• Zuverlässigkeit und Sicherheit : Unterstützt fortschrittliche Sicherheitsprotokolle zum Schutz der Kommunikation und zur Gewährleistung der Systemzuverlässigkeit.

Implementierung von VoIP-Gateways

Die Implementierung eines VoIP-Gateways erfordert:

• Bedarfsanalyse : Bewertung spezifischer Anforderungen wie Anzahl der Benutzer, benötigte Dienste und vorhandene Netzwerkinfrastruktur.
• Hardware-Auswahl : Auswahl eines Gateways, das mit den Funktechnologien (DMR oder TETRA) und dem verwendeten Telefonsystem kompatibel ist.
• Systemkonfiguration : Einstellung von Netzwerkparametern, Sprachcodecs, Anrufweiterleitungsregeln und Sicherheitseinstellungen.
• Tests und Validierung : Durchführung von Tests zur Sicherstellung der Anrufqualität und korrekten Integration zwischen den Systemen.

Designüberlegungen

Für eine ordnungsgemäße Integration ist eine gründliche Analyse der Systemanforderungen erforderlich, unter Berücksichtigung von Parametern wie:

• Anzahl der benötigten gleichzeitigen Kanäle : Bestimmt die Kapazität des Systems zur gleichzeitigen Verarbeitung mehrerer Anrufe.
• Art der unterstützten Sprachcodecs : Gewährleistet Kompatibilität zwischen verschiedenen Systemen und Audioqualität.
• Latenz- und Audioqualitätsanforderungen : Wichtig zur Gewährleistung reibungsloser Kommunikation ohne wahrnehmbare Verzögerungen.
• Bedarf an Redundanz : Zur Erhöhung der Systemzuverlässigkeit bei Ausfällen oder Unterbrechungen.
• Bandbreitendimensionierung : Wesentlich, um sicherzustellen, dass das Netzwerk zusätzlichen Verkehr ohne Leistungseinbußen unterstützen kann.