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Was ist DMR?

DMR (Digital Mobile Radio) ist ein digitaler Standard für Betriebsfunk / Bündelfunk, der vom European Telecommunications Standards Institute (ETSI) im Jahr 2006 verabschiedet wurde. Der Standard macht es möglich, Geräte verschiedener Hersteller im selben Funknetz zu verwenden. DMR bietet sowohl Sprach- als auch Datendienste.

Der DMR-Standard ist primär auf die Bedürfnisse von Firmen zugeschnitten, die ein zuverlässiges innerbetriebliches Kommunikationsmittel brauchen. Diese Seite beschäftigt sich vorrangig mit der Anwendung im Amateurfunk.

Drei Tiere

Der DMR-Standard existiert in drei Varianten, welche im englischen als TIER (zu Deutsch: Stufe, Rang, Ausprägung) bezeichnet werden.

  • DMR Tier I ist die Einsteigerversion für den Hobby-Bereich und eine Art Luxus-Version der anmelde- und gebührenfreien analogen PMR446-Geräte, welche man heutzutage in fast jedem Baumarkt bekommt. Sie sind sehr stark abgespeckt, so dass die hier aufgeführen Informationen nur eingeschränkt für Tier I-Geräte gelten.
  • DMR Tier II sind Geräte für klassische Betriebsfunk-Anwendungen, z.B. zur Kommunikation von Arbeitern auf einem Fabrikgelände, ggf. auch mit mehreren Standorten, die miteinander vernetzt sind.
  • DMR Tier III ist für richtig große Netze gedacht, in denen mit vielen Basisstationen viele Benutzer bedient werden müssen. Das Netz nutzt dabei einen Steuerkanal um Funkgeräten nach Bedarf eine Frequenz und einen Zeitschlitz aus einem gemeinsamen Ressourcen-Pool zuzuteilen (Bündelfunk-Prinzip).

Für DMR ab Tier II benötigt man eine Funklizenz, d.h. man muss entweder eine kommerzielle Betriebsfunkfrequenz anmieten oder die Geräte im Rahmen des Amateurfunkdienstes auf Amateurfunkfrequenzen betreiben.

Vorteile von DMR (ohne Anspruch auf Vollständigkeit)

  • Sowohl Funkgeräte als auch Repeater können sowohl digital als auch analog arbeiten, so dass, wenn nötig, auch mit analogen Geräten kommuniziert werden kann.
  • Betrieb sowohl direkt von Gerät zu Gerät als auch in einem Repeater-Netz möglich.
  • Es existieren zwei Zeitschlitze (s.u.), so dass zwei unabhängige Funkgespräche auf der selben Frequenz möglich sind. Verglichen mit einem normalen analogen FM-System sind also doppelt so viele Funkgespräche bei gleicher Kanalzahl möglich, was besonders dicht besiedelten Regionen mit wenigen freien Frequenzen zu Gute kommt.
  • DMR spart Strom und verlängert die Laufzeit mobiler Geräte, da der Sender und Empfänger nur im jeweiligen Zeitschlitz aktiv sein müssen und die restliche Zeit in einen Stromsparmodus wechseln können.
  • Es sind sowohl Einzelgespräche als auch Gruppengespräche möglich.
  • Über Gesprächsgruppen (Talkgroups) lassen sich gezielt andere Funker einer bestimmten Region oder einem bestimmten Themenkreis adressieren.
  • SMS-Funktion zum Austausch von Kurznachrichten (Text).
  • Vernetzung möglich, auch international. Die Vernetzung kann auch über das Internet erfolgen.
  • Roaming-Funktion zur automatischen Wahl des Repeaters, der am jeweiligen Standort am besten empfangen werden kann.
  • Jedes Funkgerät hat eine eindeutige ID, dadurch kann das Rufzeichen der Gegenstelle im Display angezeigt werden. Außerdem können ankommende Gespräche automatisch zum eigenen Standort geroutet werden, ohne dass man seinen Gesprächspartnern vorher mitteilen muss, wo man sich gerade befindet.
  • 12,5 kHz breite Kanäle wie im Amateurfunk allgemein üblich (TETRA verwendet mindestens 25 kHz breite Kanäle, unterstützt dafür allerdings auch 4 Zeitschlitze).
  • Im Betrieb über Relaisfunkstellen wird sofort angezeigt, ob man vom Relais gehört wird. Man ruft somit nicht vergeblich wenn man außer Reichweite ist.

Nachteile von DMR (ohne Anspruch auf Vollständigkeit)

  • Da die Geräte für die Verwendung im Firmenumfeld konstruiert wurden, in dem die Nutzer normalerweise keine speziell ausgebildeten Funker sind, bieten die Geräte im Menü nur Funktionen, die weitestgehend «idiotensicher» sind. So ist man im Normalfall auf die vorprogrammierten Speicherkanäle beschränkt und kann nicht mal eben ohne weiteres auf eine neue Frequenz schalten oder das Gerät grundlegend umkonfigurieren, was es mit Amateurfunkgeräten kein Problem ist. Die neuesten Firmware-Versionen mildern dieses Problem ab, in dem sie immer mehr Funktionen auch direkt zugreifbar machen.
  • Neue Geräte müssen zunächst am PC vorkonfiguriert werden. Während Programmierkabel und -software bei Amateurfunkgeräten ein optionaler Luxus sind, führt bei Betriebsfunkgeräten kein Weg dran vorbei.

Codeplug

Jedes DMR-Funkgerät benötigt zum Funktionieren zwingend einen sogenannten Codeplug.

Der Begriff stammt aus einer Zeit, in der Betriebsfunkgeräte mit einem speziellen Kodier-Stecker konfiguriert wurden, der durch Kontaktbrücken, Widerstände oder Quarze das Gerät auf bestimmte Frequenzen und Verhaltensweisen festlegte, so dass auch Laien nichts falsch machen konnten und keine Gefahr bestand, dass jemand versehentlich ausserhalb der erlaubten Frequenzen sendete.

In der heutigen Zeit ist ein Codeplug eine Konfigurationsdatei, welche am PC erstellt/bearbeitet und anschließend über ein Datenkabel in das Funkgerät geladen wird.

Der Codeplug enthält z.B.:

  • Die Namen und Frequenzen der erlaubten Kanäle sowie deren Attribute wie Kanaltyp (analog oder digital), CTCSS-Einstellungen, Selektivruf-Verfahren und Codes, Relaisablagen, Sendeleistung, Zeitschlitz, …
  • Kontaktliste um wichtige Verbindungen schnell herstellen zu können und die DMR-IDs in Klartextnamen zu übersetzen.
  • Belegung von Funktionstasten
  • Gruppenzugehörigkeiten

Zeitschlitze

DMR teilt alle Funkkanäle in zwei Zeitschlitze auf, so dass zwei Funkgeräte abwechselnd auf der gleichen Frequenz senden können, ohne sich gegenseitig zu stören. Ein realer Funkkanal wird dadurch in zwei virtuelle Unterkanäle geteilt, welche vollkommen unabhängig voneinander von unterschiedlichen Nutzern für unterschiedliche Zwecke verwendet werden können.

IDs, Kontaktliste und Favoriten

Alle Benutzer (bzw. ihre Funkgeräte) haben eine numerische Benutzer-ID. Über die Benutzer-IDs ist ersichtlich, wer der Absender und wer der Empfänger eines Funkspruchs oder einer Textnachricht ist.

Da sich Zahlen jedoch nur sehr schlecht merken lassen, enthält das Funkgerät eine Datenbank mit allen belegten IDs und den zugehörigen Namen im Klartext. Bei ankommenden Funksprüchen wird der Name in der Kontaktliste nachgeschlagen und der Name im Display angezeigt. Nur Absender, die dem Funkgerät nicht bekannt sind (z.B. weil die Datenbank veraltet ist), werden numerisch angezeigt.

Die Kontaktliste enthält also eine möglichst vollständige Liste aller Benutzer und entspricht damit eher einem Telefonbuch als einer persönlichen Adressliste. Um trotzdem auch die Benutzer, mit denen man häufig Kontakt hat, schnell wiederzufinden, unterstützten viele Funkgeräte auch noch Favoritenlisten, in denen man sich eine individuelle Auswahl als persönliches Schnellwahl-Adressbuch zusammenstellen kann.

Talkgroups

Talkgroups (Sprechgruppen) sind virtuelle Kanäle, auf denen Gruppen von Nutzern miteinander kommunizieren können. Es ist z.B. möglich, Gruppen für Benutzer eines Ortes/Landes, einer Sprache oder auch für bestimmte Interessen anzulegen. Im Betriebsfunk werden z.B. Arbeitsgruppen/Teams/Abteilungen oder Filialen/Standorte in Gruppen gebündelt. Nutzer können dabei auch in mehreren Gruppen gleichzeitig Mitglied sein.

Die Talkgroups sind dabei im Unterschied zu den physikalischen Frequenzkanälen und Zeitschlitzen logische Kanäle, die alleine durch die Software der Funkgeräte gebildet werden und nicht notwendigerweise eine direkte physikalische Entsprechung (z.B. einen bestimmten Zeitschlitz auf einer bestimmten Frequenz) haben müssen. So kann es deutlich mehr Talkgroups geben als Frequenzkanal-Zeitschlitz-Kombinationen vorhanden sind. Jede Talkgroup verfügt über eine ID, mit der Funksprüche einer bestimmten Talkgroup zugeordnet werden können.

Technisch verbirgt sich hinter jeder Talkgroup ein Konferenz-Server, zu dem die Repeater alle Sprachbeiträge an die jeweilige Talkgroup durchstellen. Jeder Talkgroup ist eine Priorität zugeordnet über die bestimmt wird, was übertragen wird, wenn auf zu vielen Talkgroups gleichzeitig gesprochen wird und nicht genügend Übertragungswege vorhanden sind, um alle Gespräche gleichzeitig zu senden. Die Webseite von DB0DS enthält eine Grafik mit den momentan eingerichteten Talkgroups und ihren Prioritäten.

Funkgeräteseitig gibt es zwei für die Sprechgruppen relevanten Einstellungen:

  • Beim Senden muss ein Empfänger der Nachricht festgelegt werden. Der Empfänger kann dabei sowohl die ID eines anderen normalen Benutzers (privates Gespräch) als auch die ID einer Talkgroup (Gruppengespräch) sein. Dementsprechend werden die IDs der Sprechgruppen genauso wie die normalen Kontakte in der Kontaktliste abgelegt. Da aus der numerischen ID nicht hervorgeht, ob ein Benutzer oder eine Gruppe gemeint ist (es könnte sowohl den Benutzer «8» als auch die Talkgroup «8» geben) kann in der Kontaktliste auch der Typ des Kontaktes festgelegt werden.
  • Die Rx-List ist eine Liste der Sprechgruppen, welche das Funkgerät über den Lautsprecher wiedergeben soll. Alle Talkgroups, die nicht in dieser Liste stehen, sind stummgeschaltet. Im Funkgerät können mehrere Rx-Listen angelegt werden, so dass man je nach Situation unterschiedliche Sprechgruppen «abonieren» kann.

Reflektoren

Wer sich mit DMR im Amateurfunk beschäftigt, wird recht schnell auf die sogenannten «Reflektoren» stoßen. Reflektoren sind jedoch kein Teil des DMR-Standards sondern wurden aus der Betriebsart D-STAR übernommen und mehr schlecht als recht an DMR angepasst. Im Betriebsfunk-Bereich sind Reflektoren daher völlig unbekannt.

Reflektoren sind (Audio-)Konferenzräume, auf die man sich per DMR aufschalten kann. Dies erfolgt in aller Regel in dem die Talkgroup 9 des zweiten Zeitschlitzes serverseitig auf einen Reflektor umgeleitet wird. Alle Gespräche auf TS2 TG9 sind dann für alle Benutzer hörbar, deren Einstiegsrepeater auf den selben Reflektor geschaltet ist. Durch DMR-Anrufe an spezielle IDs kann der hinter TS2 TG9 verborgene Reflektor umgeschaltet bzw. abgefragt werden. Der Umschaltvorgang wird durch eine Sprachansage bestätigt und gilt dann für sämtliche Nutzer des Repeaters, auf dem die Umschaltung durchgeführt wurde.

Das Reflektor-Konzept hat den Vorteil, dass man letztlich nur TS2 TG9 im Codeplug programmiert haben muss um alle Reflektoren nutzen zu können, während neue Talkgroups zunächst entsprechend programmiert sein wollen.

Diese Einfachheit erkauft man jedoch mit einer Reihe von Nachteilen:

  • Das Reflektor-Konzept reduziert DMR auf den kleinsten gemeinsamen Nenner mit D-STAR, welches weder Zeitschlitze noch Sprechgruppen kennt. Das Schalten von Reflektoren über Anrufe an Spezialnummern und die Rückmeldung über Sprachansagen ist ein komplett anderes Bedienkonzept und passt nicht zur restlichen Bedienung von DMR.
  • Da die Reflektor-Umschaltung für alle Nutzer auf dem Repeater gilt, muss man sich einigen, auf welchen Reflektor der Repeater geschaltet werden soll. Es kann immer nur ein Reflektor geschaltet sein. Die meisten Repeater schalten nach einer festgelegten Inaktivitätszeit von meist 10 Minuten auf einem vom Relaisverantwortlichen festgelegten Heimat-Reflektor zurück. Das macht es schwierig, im Hintergrund auf jemanden auf einem bestimmten Reflektor zu warten, da man die Verbindung aktiv offen halten muss.
  • Da jeder Repeater individuell auf einen anderen Reflektor geschaltet werden kann, können selbst benachbarte Repeater auf TS2 TG9 völlig unterschiedliche Inhalte ausstrahlen. Damit ist die DMR-Roaming-Funktion (mehr dazu weiter unten) zur automatischen Wahl des am jeweiligen Standort am besten empfangbaren Repeaters nicht mehr sinnvoll nutzbar, denn je nach Feldstärke wäre mal das QSO vom Reflektor des einen Repeaters und mal das QSO vom anderen Reflektor des anderen Reflektors zu hören, was gerade im Grenzbereich zwischen zwei Repeatern eine ziemlich chaotische Mischung ergeben kann.

Kanäle (Channels)

DMR-Funkgeräte verwalten ihre Frequenzeinstellungen in den sogenannten Channels. Sie entsprechen weitestgehend dem, was man auch als Speicherkanäle von analogen Funkgeräten kennt. Ein Channel umfasst dabei eine Sende- und Empfangsfrequenz sowie zugehörige Einstellungen, z.B. für analoge CTCSS-Töne, Scan-Listen und dergleichen.

Zu den Einstellungen gehört auch die Talkgroup-Konfiguration (Empfänger-ID und zu verwendende Rx-Liste), so dass es durchaus sinnvoll sein kann, sich die gleiche Frequenz mehrfach in unterschiedlichen Channeln mit jeweils anderer Talkgroup abzuspeichern. In diesem Fall muss man sich nicht extra durchs Menü hangeln um die Talkgroup zu wechseln sondern schaltet einfach mit den normalen Kanalwahltasten um.

Zonen

Zonen sind eine Art «Ordner» um mehrere Kanäle unter einem gemeinsamen Namen zu bündeln. Da die Kanallisten ziemlich lang werden können, kann man sich so z.B. verschiedene Kanäle gruppieren, die man häufig gemeinsam braucht. Z.B. eine Zone für analoge Relais, eine Zone für digitale oder auch eine Zone für alle Relais einer Stadt. Die Kanaltasten schalten den Kanal immer innerhalb der gerade aktiven Zone um, so dass man die Kanäle, die gerade wichtig sind, immer schnell griffbereit hat.

Color-Codes

DMR ist eine sehr tolerante Betriebsart, die sowohl unterschiedliche DMR-Netze als auch analoge Nutzer auf der gleichen Frequenz erlaubt, wobei selbstverständlich immer nur einer zur Zeit senden darf. Jedes DMR-Netz kann dann seinen eigenen Color-Code («Farbcode») bekommen, so dass bei jeder Aussendung klar ist, welches Netz gerade angesprochen werden soll.

Wenn es nur ein Netz auf der Frequenz gibt, wird oft einfach Color-Code 1 verwendet, dieser ist aber ansich frei wählbar.

Roaming

Roaming (von englisch «to roam» = schlendern, umherstreifen) bezeichnet eine Funktion, in der das DMR-Funkgerät automatisch den am besten empfangbaren Repeater auswählt, so dass man die Einzugsgebiete mehrere Repeater durchqueren kann ohne beim Übergang von einem zum nächsten Repeater manuell den Kanal wechseln zu müssen. Der Begriff unterscheidet sich dadurch leicht vom Roaming im Mobilfunk, das sich auf den Wechsel zwischen mehreren Netzen und nicht zwischen Funkzellen bezieht (dort als Handover bezeichnet).

Ein wichtiger Vorteil ist, dass das Roaming komplett unabhängig von einem evtl. im Gerät verbauten GPS-Empfänger funktioniert. GPS wäre ohnehin keine große Hilfe, da – je nach Geländeprofil – das nächstgelegene Relais nicht zwangsläufig auch das am besten empfangbare sein muss.

Die Roaming-Funktion arbeitet so ähnlich wie ein Suchlauf: Sobald die Signalstärke auf dem aktuellen Kanal eine bestimmte (im Codeplug programmierte) Grenze unterschreiten, sucht das Gerät im Hintergrund einen Kanal mit besserem Empfang in dem die Kanäle aus einer im Codeplug hinterlegten Roaming-Liste durchprobiert werden.

Die Details sind dabei sowohl von den Einstellungen des Netzes als auch des Funkgerätes abhängig. So gibt es aktive Modi, in denen Repeater regelmäßige Baken (Beacons) aussenden als auch passive Modi, in denen das Funkgerät erst beim Drücken der PTT-Taste einen erreichbaren Repeater sucht.

Im Gegensatz zum Mobilfunk bucht sich ein DMR-Gerät im Amateurfunk nicht aktiv in einen Repeater ein sondern das Roaming findet auf dem Funkgerät statt. Je nach Gerätefunktionalität und Datenschutzanforderungen gibt es aber auch Möglichkeiten, dass sich Funkgeräte beim Repeater anmelden und so dynamisch abonnierte Talkgroups «mitziehen» können.

Modulationsverfahren

DMR verwendet das 4-FSK-Verfahren, bei dem 2 Bits in einem einzigen Schritt übertragen werden können.

FSK (Frequency Shift Keying) bedeutet Frequenzumtastung und ist die digitale Version der Frequenzmodulation.

Beim klassischen FSK (2-FSK) wird immer eine von zwei möglichen Frequenzen auf den Sender geschaltet, je nach dem ob eine binäre 1 oder 0 übertragen werden soll. Dieses Verfahren wird als AFSK z.B. bei APRS und Packet Radio verwendet.

Die 4-FSK erweitert das Verfahren auf vier Frequenzen: Soll eine binäre 00 übertragen werden, wird die erste Frequenz verwendet. Bei einer binären 01, die zweite, bei einer 10 die dritte und bei einer 11 die vierte Frequenz.

DMR verwendet die Frequenzen +0,648 kHz, +1,944 kHz, -0,648 kHz und -1,944 kHz bezogen auf die Mittenfrequenz des jeweiligen Kanals.

DMR-Netze im Amateurfunk

DMR unterstützt auch direkte Verbindungen von Funkgerät zu Funkgerät ohne Repeater dazwischen, eine Relais-Infrastruktur im Hintergrund erweitert die Möglichkeiten und Reichweite jedoch enorm. Die Verbindung zum Netzwerk kann dabei über das Internet oder über HAMNET erfolgen.

Im Amateurfunk gibt es zur Zeit drei DMR-Netze:

  • DMR-MARC ist das älteste Netz. Es basiert auf der MOTOTRBO-Technik des Herstellers Motorola und ist eher konservativ strukturiert. Getreu dem Motto «Never touch a running system» liegt der Schwerpunkt mehr auf Stabilität und weniger auf Experimentierfunk. Das Netz verwendet daher auch nur die klassischen DMR-Talkgroups.
  • DMRplus ist das zweitälteste Netz und wurde früher als Hytera-Netz bezeichnet. DMRplus setzt stark auf das Reflektor-Prinzip, es gibt aber auch Talkgroups.
  • Brandmeister ist das jüngste der drei Netze. Der Name ist ein Wortspiel und bezieht sich auf die sogenannten «Master»-Server, welche das Rückgrat (Backbone) des Netzes bilden. Es ist sehr experimentell angelegt und legt den Schwerpunkt auf Talkgroups, wobei aber auch Reflektoren unterstützt werden.

Alle Netze verwenden den DMR-Standard, so dass Funkgeräte in allen Netzen funktionieren. Die Netze unterscheiden sich jedoch in Details wie dem Austausch von GPS-Daten und Kurzmitteilungen sowie den Netzwerkschnittstellen und Protokollen, über die die Repeater untereinander kommunizieren.

Netzpolitik

An allen drei Netzen ist zu kritisieren, dass nur eingeschränkte Transparenz gegeben ist. Die Macht liegt in den Händen einiger weniger Netzbetreiber, die alleine entscheiden, welche Talkgroups und sonstigen Netzparameter konfiguriert werden und von anderen Funkamateuren nur als Blackbox betrachtet werden können, über deren Interna nur wenig nach außen kommuniziert wird. Die politischen Querelen zwischen den Netzbetreibern haben bisher eine dauerhafte Zusammenschaltung aller drei Netze verhindert, so dass eine verlässliche Kommunikation meist nur innerhalb eines Netzes möglich ist.

Es bleibt zu hoffen, dass die aktuellen proprietären Lösungen mittelfristig durch quelloffene Lösungen und einen Verbund aus autonomen Systemen nach Vorbild des Internets bzw. HAMNETs ersetzt werden, damit jeder Funkamateur nicht nur Nutzer sondern auch Gestalter werden und hinter die Kulissen schauen kann.

Hotspots

Zahlreiche Funkamateure haben inzwischen sogenannte Hotspots entwickelt, das sind kleine «Miniatur-Repeater» von der Größe einer Zigarettenschachtel oder eines USB-Sticks, die je nach Modell direkt oder über den Umweg eines PCs mit USB-Port ans Internet angeschlossen werden. Hotspots enthalten einen Transceiver mit wenigen mW Leistung und bieten dadurch einen lokalen Netzeinstieg in Funklöchern, in denen kein «richtiger» Repeater erreichbar ist. In Verbindung mit einem UMTS/LTE-Router sind sie sogar ortsunabhängig (z.B. im Auto oder auf dem Fieldday) verwendbar.

Analogien

Dieser Abschnitt erklärt die wichtigsten Begriffe noch mal anhand ihrer Ensprechungen in der analogen Welt. Wie alle Vergleiche, hinken auch diese. Aber ich hoffe, sie helfen trotzdem, die Begriffe leichter zu unterscheiden.

Links und weitere Informationen

Ein paar Links zu weiterführenden Informationen (im Moment leider noch ein wenig unsortiert und chaotisch):