Technische Anforderungen an Pager

Technische Anforderungen und Empfehlungen für bewegliche Meldeempfänger (Pager) im satellitenbasierenden POCSAG-Alarmierungsnetz von Notruf NÖ

Dieses Webseite beschreibt einerseits die systemseitig technischen Anforderungen für digitale bewegliche Meldeempfänger im satellitenbasierenden POCSAG-Alarmierungsnetz von Notruf NÖ, die für eine einwandfreie Funktion des Gesamtsystems pagernetz.at samt Pager notwendig sind, andererseits gibt das Dokument Empfehlungen, über deren Anschaffung benutzerseitig frei entschieden werden kann.

Der Betreiber, von pagernetz.at, Notruf NÖ übernimmt keine Haftung über die Qualität des angeboten Alarmierungsservices, sollten die angegebenen technischen Anforderungen nicht erfüllt werden und hat daher das Recht, Pager, die die technischen Anforderungen nicht unterstützen nicht für den Betrieb im Alarmierungsnetz freizuschalten.

Die Empfehlungen dienen vor allem der Bedienbarkeit der Benutzer und haben auf die Qualität des Gesamtservices keinen unmittelbaren Einfluss. Aus erhöhten Akzeptanzgründen durch die Benutzer legt Notruf NÖ den Nutzerorganisationen nahe, Pager, die die Empfehlungen erfüllen beim Kaufprozess in Betracht zu ziehen.

1. SYSTEMSEITIG TECHNISCHE ANFORDERUNGEN

1a. Protokoll: POCSAG

POCSAG (Post Office Code Standardisation Advisory Group) ist der im europäischen Raum meist verbreitete Signalisierungscode für Funkrufsysteme, dementsprechend existieren am Markt auch zahlreiche Endgeräte verschiedener Hersteller. Das POCSAG-Protokoll ist nicht mit anderen Protokollen kompatibel wie z.B. FLEX.

1b. Signalformat: CCIR RPC Nr.1

Das POCSAG-Signalformat setzt sich aus unterschiedlichen Codierungen im Nachrichtenaufbau zusammen. Ein vollständiger Funkruf beginnt stets mit einer Präambel, auf diese folgt ein Synchronwort, gefolgt von einem Batch. Ein Batch wiederum besteht aus Frames, die jeweils zwei Codewörter enthalten. Reicht eine Kombination von Synchronwort und Batch aufgrund der Meldungslänge nicht zur Übermittlung der gewünschten Information aus, wird eine entsprechende Anzahl von Synchronwort-Batch-Kombinationen hintereinander gesendet.

Aufgrund der Komplexität eines Nachrichtenaufbaues wird in diesem Dokument nicht näher darauf eingegangen, notwendig ist, dass der Pager das erwähnte (genormte) Signalformat unterstützt. Tiefergreifende Informationen zum Nachrichtenaufbau können in Fachunterlagen nachgelesen werden.

1c. Baudrate: 1200Bd

Die Baudrate ist die Einheit für die Schrittgeschwindigkeit in Funkrufnetzen. Die Baudrate muss auf der Sende- und Empfangsseite gleich sein. Übliche Baudraten sind 512Bd, 1200Bd und 2400Bd. Derzeit ist eine Baudrate von 1200Bd im Alarmierungsnetz in Verwendung, obwohl zukünftig nicht angedacht ist die Baudrate zu erhöhen, können natürlich auch Meldeempfänger eingesetzt werden, welche mehrere Baudraten unterstützen. Auf jeden Fall müssen diese Pager dann die Möglichkeit haben, z.B. mittels Programmiersoftware die notwendige Baurate 1200Bd einstellen zu können.

Über den Zusammenhang zwischen Baudrate und Empfindlichkeit sei an dieser Stelle hingewiesen (siehe 1m Anrufempfindlichkeit).

1d. Frequenz: 162.475MHz am 2m-Band (VHF)

Das Alarmierungsnetz wird vom Frequenzinhaber (Notruf NÖ) landesweit auf der gleichen Frequenz betrieben, die Frequenz muss auf der Sende- und Empfangsseite gleich sein. Dabei ist es nicht von Relevanz, ob im Meldeempfänger die Frequenzaufbereitung durch einen festen Quarz oder PLL erfolgt.

1e. Modulation: DFSK

Die Modulation DFSK (Direkt Frequenzy Shift Keying)stellt einen Vorgang dar, in welchem das zu übertragende Nutzsignal ein Trägersignal verändert (also die gesendete Welle wird moduliert). Dieses Verfahren wird bei der digitalen Alarmierung bevorzugt angewandt. Es hat den entscheidenden Vorteil gegenüber AFSK (Audio Frequency Shift Keying), dass der Empfänger nur auf exakt festgelegte Frequenzen unterhalb und oberhalb der Kanal-Mittenfrequenz achten muss und somit Modulationen und sonstige Störungen auf dem Kanal keinen Einfluss auf die Übertragung des DFSK-Signals haben.

Auf der Meldeempfängerseite wird die Nachricht durch einen Demodulator wieder zurückgewonnen.

1f. Kanalbandbreite/Kanalraster: 25kHz

Jede Frequenz besitzt eine obere und untere Grenzfrequenz. Die jeweiligen Frequenzgrenzen werden durch Bandpässe auf der Sende- und Empfängerseite realisiert, auf der Senderseite sollen dadurch Nachbarkanäle nicht gestört werden, auf der Empfängerseite sollen dadurch benachbarte Frequenzen und Rauschen keine Störungen verursachen. Im dazwischenliegenden Frequenzband findet die eigentliche Signalübertragung statt. Frequenzen, die darüber oder darunter liegen, werden gedämpft.

Am 2m-Band ist traditionell 25kHz als Kanalraster definiert. Bedingt durch eine bessere Ausnutzung der Frequenzen und die Fähigkeiten neuerer Geräte, wurde das Raster im 2m-Band auf heutzutage 12,5kHz halbiert – dies wirft aber oft Probleme auf, da die Bandbreite der meisten Geräte und der Hub nicht an die geringen Kanalabstände angepasst sind.

Im Sinne der größtmöglichen Sicherheit, der Menge an Meldeempfängerlieferanten, usw. wird das Alarmierungsnetz auf der erwähnten traditionellen Kanalbandbreite betrieben.

1g. Framenutzung: frameunabhängig

Im Alarmierungsnetz werden landesweit immer alle Frames genutzt, es kann somit eine frameunabhängige Pagerprogrammierung vorgenommen werden.

Zahlreiche Alarmierungsnetze senden ihre Rufe in definierten Frames aus, was auch bei der Rufnummernvergabe berücksichtigt werden müsste (es wird zB. nur jeder x-te Frame verwendet).

1h. Rufwiederholungsunterdrückung: mindestens 0 bis 4 Minuten einstellbar

Das Alarmierungsnetz sendet aus Sicherheitsgründen die Rufe mehrmals aus (derzeit 3 Rufe in einem Abstand von jeweils 30 Sekunden). Mit der Rufwiederholungsunterdrückung wird verhindert, dass der Meldeempfänger bei den Rufwiederholungen nicht erneut einen Alarm gibt. Die Rufwiederholungsunterdrückung kann üblicherweise mit der Programmiersoftware festgelegt werden.

Dabei gilt es zu unterscheiden:

  • Tonrufe sind nur dann gleich, wenn sie die gleiche Funktionsadresse haben
  • Alphanumerische Alarmrufe sind nur dann gleich, wenn sie in der Funktionsadresse und

im Nachrichteninhalt übereinstimmen

Bei schlechten Empfangsbedingungen sollte der Mehrfachempfang zur Korrektur fehlerhaft empfangener Teile der Nachricht genutzt werden, ob und wie viele fehlerhafte Zeichen akzeptiert werden sollen, kann üblicherweise in der Programmiersoftware des Meldeempfängers eingestellt werden.

1i. Nachrichtenempfang: alphanumerisch

Im Alarmierungsnetz werden standardmäßig alphanumerisch Rufe übertragen. Bei einer alphanumerischen Alarmierung werden zusätzlich zur Adressierung auch Textinhalte geschickt (siehe 1b.). Als Sonderform unterstützt das Alarmierungsnetz auch nur-numerische Rufe, diese finden in der Praxis jedoch so gut wie keine Anwendung mehr. Bei einer numerischen Alarmierung wird der Meldeempfänger zur Alarmierung nur adressiert, es erfolgt keine Textübermittlung. Wird einem alphanumerischen Meldeempfänger nur die Adressierung ohne Textinhalt geschickt bzw. kann der Text nicht ausgewertet werden (fehlerhafte Zeichen in Kombination mit der Einstellung der akzeptierten fehlerhaften Zeichen), zeigt der Pager im Display einen „Tonruf“ an.

1j. Zeichenlänge je Alarmierung: 80 bis 240

Der alphanumerische Meldeempfänger sollte mit einem Ruf mindestens 80 Zeichen auswerten können, das Alarmierungsnetz unterstützt jedoch auch Alarmierungen bis zu 240 Zeichen je Alarmierung. Ein Zusammenhang zwischen maximal möglicher Meldungslänge im Pager und dem Alarmierungsnetz ist nicht notwendig bzw. nicht gegeben, das Alarmierungsnetz sendet die Daten so aus wie sie vom Nutzer übertragen werden (werden z.B. 147 Zeichen übertragen aber der Meldeempfänger kann nur 80 Zeichen auswerten, sendet das Alarmierungsnetz trotzdem die 147 Zeichen aus).

Die Kombination der maximalen Meldungslänge je Alarmierung und den technischen Möglichkeiten des Meldeempfängers, kann und muß jeder Benutzer selbst für sich festlegen.

In Anbetracht zukünftiger Möglichkeiten empfiehlt sich ein Meldeempfänger mit 240 Zeichen.

1k. Prioritäten bei der Rufaussendung: Prio 1 bis Prio 3

Die Alarmzentrale hat fix zugeordnete Prioritäten bei der Rufaussendung, welche in 3 Stufen unterteilt sind. Die höchste Stufe ist 1, die niedrigste 3.

Sollten Alarmierungen in der Warteschleife stehen, werden diese beginnend mit der ältesten Prio 1 bis zu der neusten Prio 3 abgearbeitet. Die Prioritäten sind  wie folgt festgelegt:

  • Prio 1: Subadresse a
  • Prio 2: Subadresse b
  • Prio 3: Subadresse c und d

Um die Last im Alarmierungsnetz zu verteilen, und gleichzeitig zeitkritischen Alarmen einen Vorzug zu geben, ist es notwendig, die Prioritätenmatrix bei der RIC-Vergabe sinnvoll zu gestalten. Nur „echte“ zeitkritische Alarmierungen sollten Prio 1 (also Subadresse a) bekommen, für „nicht-zeitkritische“ Mitteilungen und Informationen würde sich Prio 2 (also Subadresse b) anbieten, vollkommen „zeitunabhängige“ Meldungen und Torsteuerungen sollten als Prio 3 (also Subadresse c und d) gesendet werden.

Eine ausführlichere Erklärung ist in dem Dokument Prioritätensteuerung zu finden.

1l. Verschlüsselung: unverschlüsselter und verschlüsselter Betrieb (auch Mischbetrieb)

Zahlreiche Hersteller bieten auch Meldeempfänger mit Verschlüsselung an, teilweise ist die Verschlüsselung selbst entwickelt, teilweise zugekauft. Unabhängig davon ob es sich nun um eine Eigenentwicklung handelt oder nicht, ist es für das Alarmierungsnetz nicht relevant, ob die Rufe nun verschlüsselt oder unverschlüsselt gesendet werden, da die Verschlüsselung bereits bei der eingebenden Stelle stattfindet und somit der Ruf so oder so transparent im Alarmierungsnetz übertragen wird (ob der „Textinhalt“ aus einer lesbaren Zeichenfolge oder einer Anordnung von irgendwelchen (eben verschlüsselten) Zeichen besteht, ist bei der Übertragung nicht von Relevanz). Erst der Meldeempfänger erkennt die Verschlüsselung und entschlüsselt diese wieder entsprechend.

Rein technisch gesehen kann im Alarmierungsnetz auch ein Mischbetrieb von verschlüsselten und unverschlüsselten Alarmierungen jederzeit betrieben werden, selbst Meldeempfänger einer Organisation können gemischt werden.

Achtung: Bei der Bildung von Alarmkreisen ist jedoch unbedingt darauf zu achten, dass in den jeweiligen Meldeempfängern der entsprechenden Alarmkreise der gleiche Verschlüsselungstyp verwendet werden muss, da ansonsten nicht alle Meldeempfänger dieses Alarmkreises ausgelöst werden können. Ebenfalls kann bei Alarmkreisen kein Mischbetrieb zwischen verschlüsselten und unverschlüsselten Alarmierungen stattfinden – also entweder muß der gesamte Alarmkreis unverschlüsselt oder eben mit derselben Verschlüsselung ausgelöst werden.

Wird ein verschlüsselter Meldeempfänger für mehrere Organisationen gleichzeitig verwendet, ist auch hier wieder aus vorher genannten Gründen derselbe Verschlüsselungstyp zu verwenden.

Ebenfalls beachtet werden sollte, falls zur händischen Notalarmierung z.B. ein Habimat verwendet wird, dass dieser in der Gerätebauweise keine verschlüsselten Rufe absetzen kann. Abhilfe ist entweder im verschlüsselten Pager zusätzlich einen RIC zu definieren welcher auch unverschlüsselt aktiviert werden kann, oder einen Habimat-Server zu verwenden, in welchem die entsprechende Verschlüsselung wieder bereits bei der eingebenden Stelle durchgeführt werden kann.

Ob überhaupt und welche Verschlüsselung zum Einsatz kommt, liegt im eigenen Verantwortungsbereich des Benutzers. Sollte ein Verschlüsselungssystem zum Einsatz kommen, empfiehlt sich eine End-to-End-Verschlüsselung, also die Verschlüsselung findet unmittelbar bei der eingebenden Stelle (Einsatzleitsystem, Datenbank, Alarmierungssoftware, usw.) statt. Damit ist sichergestellt, dass der Ruf die gesamte Strecke (Datenleitungen, Alarmzentrale, Satellit, 2m-Band) verschlüsselt übertragen und erst im Meldeempfänger wieder entschlüsselt wird.

Die Verschlüsselung sollte außerdem einen Schutz vor Wiedereinspielung eines Alarmes zu einem späteren Zeitpunkt haben. Somit kann sichergestellt werden, dass ein aufgenommener Alarm keine Konsequenzen hat, wenn man ihn später wieder aussendet (z.B. durch Sabotage etc.)

1m. Anrufempfindlichkeit

Umso besser die Anrufempfindlichkeit ist, desto eher ist der Pager noch erreichbar, wenn er sich in schlechter versorgtem Gebiet befindet (Keller, usw.). Das Pagernetz.at ist zurzeit für Meldeempfänger mit einer Empfindlichkeit von 3.5µV/m optimiert. Der Netzausbau sieht vor, dass in naher Zukunft Pager mit einer Empfindlichkeit von 5µV/m in großen Teilen NÖs Alarmierungen empfangen können.

Es gibt zahlreiche Hersteller, die eine Empfindlichkeit von bis zu 5µV/m anbieten. Meldeempfänger mit 7µV/m stellen bereits einen spürbar schlechteren Empfang (auch ohne Messungen) dar (verstümmelte Zeichen, usw.).

Die Empfindlichkeit variiert je nach Baudrate. Sollte ein und derselbe Pager mehrere Baudraten unterstützen, muss auf jeden Fall der Wert der tatsächlich im Alarmierungsnetz verwendeten Baudrate von 1200 Baud (siehe 1c.) herangezogen werden.

Um die bestmögliche Qualität des Alarmierungsservices anzubieten werden nur Pager mit einer Anrufempfindlichkeit von 5µV/m und besser bei 1200 Baud auf das Netz aufgeschalten.

1n. Verschlüsselung

Pager müssen die gesetzlich vorgeschriebene Verschlüsselung ermöglichen

Eine aktuelle Liste der Hersteller und Geräte, die dieses Kriterium erfüllen finden Sie im Webshop von Notruf NÖ

2. EMPFEHLUNGEN

2a. Funkversorgungsanzeige

Aus Sicherheitsgründen sollten die Meldeempfänger mit einem Feldstärkealarm (am besten optisch und akustisch) ausgestattet sein. Bei fehlender Funkversorgung soll der Pager einen Feldstärkealarm abgeben, es wird empfohlen, dass sich der Rufton des Feldstärkealarmes von den Ruftönen der Alarmierung unterscheidet.

Üblicherweise wird jeder Ruf welcher sich im Alarmierungsnetz befindet von den Pagern als Referenzsignal verwendet, sollten keine echten Alarmierungen anstehen, wird im Alarmierungsnetz mindestens im Abstand von einer Minute ein periodischer Testruf gesendet. Als Zeit bis zum Feldstärkealarm werden maximal 4 Minuten empfohlen.

2b. Stromversorgung

Je nach Hersteller befinden sich in den Meldeempfängern AA-Batterien/Akkus, AAA-Batterien/Akkus oder fallweise auch herstellereigene Akkus.

Das Pagernetz in Niederösterreich verwendet für eine sehr rasche Alarmierung alle 8 Frames, daher schalten alle Pager bei jedem Ruf welcher in der Luft ist auf Empfang, und nur der Pager dessen RIC angesprochen wird wertet den Ruf aus.

Bei der Auswahl von Akku/Batterie sollte somit auf die Summe aller täglichen Alarme aller Organisation (Echtalarme, systemseitige Präambel-Rufe, Statusrufe der Basisstationen, Überwachungsrufe der Alarmzentrale, Rufwiederholungen, usw.) geachtet werden, da diese massiv die Lebensdauer der Stromversorgung des Meldeempfängers beeinflussen.

Die derzeit aktuelle Gesamt-Netzlast beträgt ca. 25.000 Rufe/Tag, zukünftig ist eine Netzlast von ca. 35.000 Rufe/Tag zu erwarten. Je nachdem wie oft der Benutzer unter Berücksichtigung der Netzlast die Stromversorgung des Meldeempfängers tauschen/aufladen soll, ist entsprechend die Kapazität dieser zu dimensionieren.

Aufgrund des Komforts empfiehlt es sich auf Meldeempfänger mit AA-Batterien/Akkus zurückzugreifen, da bei diesen deutlich weniger oft die Stromversorgung getauscht werden muss (je nach Hersteller alle 1-3 Monate) als bei Meldeempfängern mit AAA-Batterien/Akkus (je nach Hersteller bereits alle 2-3 Wochen). Der Stromverbrauch auf Herstellerdatenblättern sollte daher nur als Anhaltspunkt genommen werden, da im Alarmierungsnetz zahlreiche Rufe sind, welche der Pager jedes Mal auswertet aber verwirft wenn es nicht seine eigene Rufadresse ist, ist die Stromquelle bereits früher erschöpft als in Datenblättern abgegeben wird).

Von zahlreichen Meldeempfängern liegen aufgrund Tests im Echtbetrieb reale Zahlen vor, welcher Pagertyp mit einer neuwertigen Stromversorgung wie lange ausgekommen ist.

Im Zusammenhang mit der Stromversorgung sollte auch die Ausführung vom Batterie/Akkufachdeckel begutachtet werden (wird er hunderte Male öffnen und schließen überleben, wie einfach gestaltet sich ein Akkutausch, usw.). Ein oftmaliges Öffnen des Batterie/Akkufachdeckels könnte beispielsweise verhindert werden, wenn Meldeempfänger eine direkte Lademöglichkeit in externen Ladeschalen unterstützen.

Im ökologischen als auch ökonomischen Sinne sollten anstatt Wegwerfbatterien aufladbare Akkus verwendet werden. Dabei könnte im Sinne des Komforts darauf geachtet werden, für einen Akkutausch nicht einmal den Batteriedeckel öffnen zu müssen, sondern den Akku gleich direkt im Meldeempfänger aufladen zu können (Ladekabel, Ladeschale, usw.). Dadurch ist der Meldeempfänger immer im empfangsbereiten Zustand.

2c. Anzahl der Rufadressen (Hauptadressen)

Die Anzahl der Rufadressen richtet sich nach den Notwendigkeiten der Benutzer. Vor allem für eine organisationsübergreifende Verwendung sollte die dadurch entstehende Anzahl der notwendigen Rufadressen (Einzelrufe, Alarmkreise, usw.) bedacht werden. Wir empfehlen Pager mit mindestens 8 Rufadressen (Hauptadressen) und mehr um gerüstet für zukünftige Anwendungen zu sein.

2d. Display und Akkustandanzeige

Parameter wie Displayhelligkeit, Zeilen- und Zeichenanzahl, Zeichengröße, Hintergrundbeleuchtung usw. obliegen den Benutzern selbst. Es wird jedoch empfohlen bewusst im Kaufprozess auf diese Merkmale zu achten.

Damit rechtzeitig eine erschöpfte Stromquelle erkannt werden kann, empfiehlt sich eine Akkustandanzeige bzw. sogar eine Akkuwarnung.

2e. Alarmierungsmöglichkeiten

Gestaltung der Alarmierungstöne (fixe/gleiche vorgegebene Töne je Alarm, Mitteilung, Alarmkreis, usw.), Ruferinnerung, Alarmmeldung ohne Menü-Navigation sofort auf das Display, usw. obliegen den Benutzern, seien jedoch an dieser Stelle erwähnt um im Kaufprozess von Meldeempfänger beachtet zu werden. Als wesentlich empfehlen wir auf die Ruftonlautstärke zu achten.

2f. Mechanische Beanspruchung

Aus Gründen der Langlebigkeit und Robustheit empfehlen wir Pagern von Herstellern beim Kaufs Prozess in Betracht zu ziehen, die ihre Geräte gemäß den europäischen Normen von EN60068 2-27 (Schocktest), EN60068 2-6 (Schwingungsbeanspruchung), EN60068 2-32 (Falltest) bzw. EN60529:1991(Schmutz und Wasser) IP 52 produzieren.

2g Profilumschaltung

Bei Diensteinteilungen kann man mittels verschiedener Profile (z. B. Kranbereitschaft, Tag/Nacht, usw.) die Auslösung des Pagers bei den jeweiligen Rufadressen steuern. Ist man bei mehreren Organisationen generiert man z.B. 4 Profile (Alle, FF, BTF, RK), je nach eingestelltem Profil werden nur die Organisations-relevanten Rufadressen alarmiert. Bei „Alle“ wird FF, BTF und RK alarmiert. Es wird empfohlen je nach Notwendigkeit dieses Feature beim Einkaufsprozess des Pagers in Betracht zu ziehen.

2h On Air Programming

Schlüsselwechsel bei Verschlüsselung, Profilwechsel, Pager sperren/freischalten,  Zeit/Datum stellen Diese Funktionen können mit einer definierten Rufadresse über das Netz gesteuert werden. Über die Landesrufadresse kann somit landesweit bei allen Pagern die Sommer/ Winterzeit geschalten werden. Ein verloren gegangener Pager kann über einen Einzelruf gesperrt, und somit vor Missbrauch geschützt werden. Die Profilschaltung sowie die Änderung des (falls die Meldungen im Netz verschlüsselt werden) Schlüssels sind ebenfalls über die Luftschnittstelle möglich. Es wird empfohlen je nach Notwendigkeit dieses Feature beim Einkaufsprozess des Pagers in Betracht zu ziehen

2i Fehlerhafte Zeichen

An der Empfangsgrenze kommt es häufig zu Fehlinterpretation der übertragenen Zeichen. Dies führt zu unverständlichen Meldungen. Am Markt sind Pager verfügbar die Fähigkeit haben fehlerhafte Zeichen automatisch zu korrigieren. Korrigierte Zeichen sollten  in der Anzeige gekennzeichnet sein. Es wird ebenfalls empfohlen dieses Feature beim Einkaufsprozess des Pagers in Betracht zu ziehen.


Dieses Dokument wurde publiziert am 10. Dezember 2010