im praktischen Notfall und Katastrophenfunk auf KW und

im praktischen Notfall- und Katastrophenfunk auf KW und UKW

Beispiele aus dem praktischen Notfunkeinsatz • Rettung der Bounty durch Win. Link Untergang während Hurrikan Sandy 140 km vor USA-Ostküste, Oktober 2012 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 3

Beispiele aus dem praktischen Notfunkeinsatz (II) • Notruf via Maritime mobile Net (KW) und Sattelitentelefon nicht möglich • Cpt. Robin Walbridge, KD 4 OHZ sendet EMail an US Coast Guard via PACTOR auf KW (Win. Link) • 14 von 16 Besatzungsmitglieder gerettet • KD 4 OHZ und weiteres Mitglied vermisst Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 4

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) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 5

ZUKUNFTSFORUM ÖFFENTLICHE SICHERHEIT Initiative des Deutschen Bundestages Grünbuch (56 Seiten) - September 2008 - RISIKEN UND HERAUSFORDERUNGEN FÜR DIE ÖFFENTLICHE SICHERHEIT IN DEUTSCHLAND Szenario: „Stromausfall in Deutschland“ Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 8

Bundestag 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 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 9

Technikfolgenabschätzung I. (TA) 2. 1 Rechtliche Grundlagen (S. 35) Erwähnenswert ist des Weiteren noch das Gesetz über den Amateurfunk (AFu. G), das in § 2 als Amateurfunkdienst einen Funkdienst definiert, der u. a. zur Unterstützung von Hilfsaktionen in Not- und Katastrophenfällen wahrgenommen werden kann. Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 10

Technikfolgenabschätzung II. (TA) 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. Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 11

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. Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 13

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. Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 14

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Citizen to Citizen Bürger zu Bürger • • Suche nach Aufenthalt, Zustand Auskunft über Aufenthalt, Zustand Soziale Netze Kommunikation von Anlaufpunkten oder aus Auffanglagern zu • Verwandten • Freunden • Betrieben Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 17

Citizen to Authority Bürger zu Behörde/Hi. -Org. • Lagemeldungen • Hilfeanforderung Unterstützung Notrufnummern 112/110 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 18

Authority to Citizen Behörde/Hi. -Org. zu Bürger • • • Informationen zu Versorgungsstellen Informationen über Lage an Bevölkerung Warnmeldungen Evakuierung (? ) Alarmierung (? ) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 19

Authority to Authority Behörde/Hi. -Org. zu Behörde/Hi. -Org. • Lagemeldungen • Logistik (Auffanglager) – Verpflegung, Medikamente, Decken – Belegung, Kapazität • Abgeschnittene Gebiete – Bürgermeister zu Einsatzleitung Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 20

Anforderungen an digitale Betriebsarten für den Notfunk • Kommunikation mit nicht-Amateurfunkstationen (At. C, At. A) 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 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 21

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 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 22

Notfunk-Link für Email-/ Datenübertragung aus zerstörtem Gebiet Amateurfunk-Gateway mit Internet-Anschluss (RMS) Internet Einsatzleitstelle mit IN- u. Emailzugang No tfu nk Übertragungs-Verfahren: Pactor, Winmor, RFSM, PSK-Mail, ALE Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 Mobile/Portable Notfunkstation mit Laptop nfr Zer I e t r ö st ur ukt r t s a 23

Vorhandene Systeme /Netzwerke • Win. Link 2000 • j. PSKmail • SCSmail • RFSM 2400/8000 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 24

• Win. Link 2000 - E-Mailnetzwerk für Amateur- und Seefunk (KW/UKW); rufzeichen@winlink. org • 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, (Ham. Net) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 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 (P 2 P) Verbindungen dezentral • Automatische Weiterleitung via KW bei Internetausfall Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 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 (P 2 P) Verbindungen dezentral • Automatische Weiterleitung via KW bei Internetausfall (ROWN-System) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 27

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HF-Betriebsarten • WINMOR - soundkartenbasiertes FSK und PSK 500/1600 Hz • PACTOR I-IV (J 2 B) - TNC-basiertes FSK, DQPSK und QAM • Automatic Link Establishment (USA MIL-STD) - Soundkartenbasiertes 8 FSK @2 k. Hz Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 29

WINMOR Benötigt: • SSB-Transceiver _mit VOX oder CAT • PC mit Soundkarte • Soundkarten_interface Software: ODER RMS Express Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 Airmail BPQ 32 30

• WINMOR (Win. Link Mail over radio) • OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Modulation @ 500 Hz und 1600 Hz • 500 Hz: BW 2 carriers 46. 875 Baud 4 FSK oder 93. 75 baud PSK bei TCM 4 PSK, 8 PSK oder 16 PSK • 1600 Hz: BW 8 carriers 46. 875 Baud 4 FSK oder 93. 75 baud PSK bei TCM 4 PSK, 8 PSK or 16 PSK • Fehlerschutz: CRC, (RS)-FEC, Viterbi, ARQ Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 31

WINMOR TNC (Beispiel 15 Car QPSK) Verbindungsstatus Frame Typ Bytes Empfangen “+” QPSK Konstellation (starkes fading) Jeder pixel = 1 symbol decode OK “M” Wiederherstellung nach Zsmfsg. 2 KHz Wasserfall (memory ARQ) “m” kein decode, gute ID “-” kein decode, keine ID (nicht hinzugefügt zur Zsmfsg) (hinzugefügt zur Zsmfsg. ) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 32

• Vorteile: - Anschaffungskosten für teuren TNC entfallen - Minimalsetup für Feldbetrieb besteht aus: QRP-Transceivcer (5 W)+ NVIS/Lngw-Antenne + Laptop + 12 V/12 Ah Akkumulator (eventl. über Solar/Windstrom gepuffert) - 500 Hz Modus garantiert robuste Verbindung bei QRM - 1600 Hz bietet zudem schnellere Rate bei +6 db S/N Nachteil: Nicht geeignet zum übertragen größerer Anhänge (>150 kb) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 33

Urlaubs-Setup für WINMOR: -OE 7/DK 3 CW/P -FT-817 ND, 5 W -Selbstbausoundinterface -Laptop 2, 4 GHz Dualcore, 4 GB RAM, OS Windows Vista -30 m Langdrahtantenne, ca. 6 m über Grund -12 V/12 Ah Bleigelakkumulator -QTH: In einem Tal in OE 7 (Tirol) -ODX: OH 4 auf 40 m in 2 Car 4 FSK@500 Hz -Höchster Datendurchsatz: -DH 2 LC auf 30 m mit 8 Car 16 PSK (=max. 1300 Bit/s) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 34

RMS Express Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 35

Airmail Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 36

PACTOR I-IV Benötigt: • SSB-Transceiver _mit Datenbuchse • PC mit RS 232/USB • PACTOR-Controller (PTC/TNC) Software: RMS Express Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 ODER Version 1. 0 05. 04. 13 Airmail Paclink 37

• • • PACTOR (Packet Teleprinting over radio) PACTOR I: 2 AFSK@500 Hz mit 200 Bit/s PACTOR II: 14 DPSK@500 Hz mit max. 1200 Bit/s PACTOR III: 18 PSK@2400 Hz mit max. 5200 Bit/s PACTOR IV: 32 QAM@2400 Hz mit max. 10500 Bit/s Verwendet wird: (A)FSK, (D)PSK, QPSK und QAM Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 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, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 39

Automatic Link Establishment Benötigt: • SSB-Transceiver _mit VOX oder CAT • PC mit Soundkarte • Soundkarten_interface ODER MIL ALE Rig Software: ODER PCALE Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 MARS ALE 41

• automatische Etablierung von KW-Verbindungen anhand automatischer Ausbreitungsanalyse anhand BER der Baken, Modulation: 8 FSK • primär Selektivrufverfahren, jedoch zum Senden von Kurznachrichten geeignet (Win. Link, SMTP EMail, SMS) • globales HFLink Netzwerk mit Pilotstationen (vgl. RMS) • va. FEC aber auch ARQ Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 42

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• 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 2200 Hz BW Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 45

Packet Radio 9 k 6 Benötigt: • FM-Transceiver _(mit Datenbuchse) • PC • TNC oder Soundkarte Software: RMS Express Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 ODER Version 1. 0 05. 04. 13 Airmail ODER Paclink 46

APRSLink / Packet Radio 1 k 2 Benötigt: • FM-Transceiver _(mit Datenbuchse) • TNC oder Soundkarte Software: Diverse (z. B. APRSIS 32, UIView 32 etc. ) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 47

APRS (Automatic Packet/Position Reporting System) Ø Lokalisierung von Personen oder Fahrzeugen über Funk Ø Bewegung von Personen oder Fahrzeugen Ø Wetterinformationen von bestimmten Standorten Ø Verfolgung von Suchmannschaften durch Einsatzleitung Ø Kurzmeldungen (SMS) von und zu Fahrzeugen ØAuf UKW und KW (300 bd packet oder PSKMail) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 48

Ø Kurznachrichten aus dem APRS-Netz an „WLNK-n“, über APRSLink: sp email@adresse. de Brauchen RTW nr 04 DK 3 CW 1832= Krankenhaus Seestadt= Zwei weitere RTW werden in der Hafenstrasse benoetigt= /ex Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 49

z. B. : Nachricht von EA 3 DKP an DK 3 CW via RS 0 ISS-4 EI 4 GB->APRSServer->CMS Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 50

D-STAR mit D-RATS Benötigt: • D-STAR Transceiver / Dongle /DVRPTR etc. • PC • Datenkabel Software: Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 51

Ø D-RATS ermöglicht neben E-Mailversand via DSTAR/Packet Radio zudem: - Dateitransfer - D-APRS (nur D-STAR APRS) - Tastatur-QSO - QSTs (konfigurierbare Bulletins wie Wetter, *. txt, HTML, RSS etc. ) Ø Direkte Anbindung an KW PACTOR oder PR via Paclink Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 52

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Paclink Bridge für D-STAR / PR PACTOR / PR Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 58

• PSKmail – APRS und Internetdienste (E-Mail, HTTP) über KW via PSK 250 (BW: 250 Hz) • E-Mail abrufen via ISP-POP 3 • Soundkartenbasiert (wie PSK 31) • Weltweite dezentrale Server (KW<->Internet) • Mitlesen des Datenverkehrs mit Empfänger • kein Fehlerschutz • QRP-Eignung durch Systemgewinn (250 Hz) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 59

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• Vorteile: - schmale BW (250 Hz), 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 250 Hz) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 61

• PACTOR II-IV / 300 bd packet zum E-Mail abrufen via POP 3/SMTP • Proprietärer TNC erforderlich (SCS) • Nur 5 Gateways (3 in DL, 1 in VE) • Robuster, schneller, fehlerfreier Datentransfer • kein P 2 P • Integration in Standard E-Mail Clients (Outlook, Tuhunderbird) Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 62

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• RFSM-2400/8000 arbeitet mit ALE Modulationsverfahren (soundkartenbasiert) • jedoch variable BW: 300 -3300 Hz • 2400/8000 Bit/s • E-Mail client (POP 3/SMTP-ISP), FTP, HTTP • Anpassung an condx durch BW • Nachteil: • Keine Infrastruktur vorhanden, daher nur P 2 P Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 64

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1 (Nach ARQ overhead) Bits/sek/Hz der BW Vergleich der Digimodes Annahmen: 1) 70% ARQ Effizienz (typisch für Pactor) 2) Max. RAW Datenrate (gute Kanalbedingungen) 3) 200 Hz Sicherheitsabstand verwendet in Bandbreitenberechnung. (ermöglicht automatische Connects) WINMOR 500 . 5 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 Pactor 2 Pactor 1 HF Packet PCALE PSK 225 MT 63 0 66

Vergleich PACTOR 2 / WINMOR 500 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 67

Vergleich PACTOR 2, 3 / WINMOR 2000 Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 68

WINMOR mit V 4 Chat • Implementierung des WINMOR Protokolls in die Software V 4 Chat @200 Hz für FEC und ARQ Textaussendungen (sehr robust, ideal für P 2 P) • Simultanbetrieb WINMOR und PACTOR WL 2 K/P 2 P und V 4 Chat 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, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 69

WINMOR mit V 4 Chat Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 70

Zukunft von Win. Link • Seit wenigen Tagen läuft das sog. ROWN-System bei Win. Link im Testbetrieb. • WINMOR Integration auf i. OS und Android, open. MORE-Projekt Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 71

Hamnet und Win. Link • 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/Win. Link bzw. als Zugangsmöglichkeit über HF/UKW Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 72

QRP-Digimodes z. B. ROS • Nutzung von z. B. ROS (MFSK) zur Klartextkommunikation mit QRP / unter starkem QRM oder schlechteren condx (bis -30 d. B) • FEC Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 73

Danke für die Aufmerksamkeit Jakob P. Strickler, DK 3 CW Notfunkreferent F 05 Version 1. 0 05. 04. 13 74