TETRA++

Forschungsprojekt

TETRA++: 5G als mögliche Nachfolgetechnologie für TETRA

Das Forschungsprojekt TETRA++ untersucht die Ablösung und Erweiterung klassischer TETRA-Dienste durch 5G-basierte Mission Critical Services (MCX, also missionskritische Dienste nach 3GPP-Standard). Im Fokus stehen praxisnahe Anwendungen im Behördenfunk (BOS, Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben) und im Betriebsfunk (Verkehrsbetriebe).

Projektlaufzeit:         01.10.2023 – 30.06.2025

Gefördert durch:      Bundesministerium für Digitales und Staatsmodernisierung (BMDS)

Sprachkommunikation und Priorisierung
Arten der TETRA-Sprachkommunikation und ihre Priorisierung untereinander. Quelle: Eigene Darstellung.

Motivation:

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) ist etabliert für einsatzkritische Kommunikation, insbesondere bei BOS. Moderne Anforderungen wie Videoübertragung und umfangreiche Datenkommunikation überschreiten jedoch die technischen Grenzen von TETRA. 5G und darauf basierende Mission Critical Services (MCX) bieten neue Möglichkeiten zur Erweiterung und perspektivisch Ablösung klassischer TETRA-Dienste.

Forschungsfragen:

  • Wie gut lassen sich TETRA-Dienste mit 5G und MCX abbilden und erweitern?
  • Wo bestehen Lücken hinsichtlich Dienstgüte (Quality of Service, QoS), Priorisierung und Interoperabilität?
  • Wie skalierbar sind 5G-Netzwerke mit MCX in verteilten Umgebungen?

 

Anwendungsfälle:

  • Behördenfunk (BOS, z. B. Feuerwehr)
  • Betriebsfunk (Verkehrsbetriebe, autonomer Schienenverkehr, z.B. MonoCab)

 

Entwicklungen, Tätigkeiten und Ergebnisse:

Für die praktische Erprobung wurden anwendungsnahe 5G-Campusnetze aufgebaut, in denen Mission Critical Services (MCX), wie Sprach- oder Videorufe, Priorisierung, Verschlüsselung und Echtzeit-Lokalisierung unter realen Bedingungen validiert werden konnten.

Architektur des 5G Netzes
Architektur des im Projekt genutzten 5G-Campusnetzes mit MCX-Funktionen. Quelle: Eigene Darstellung.

Ein zentraler Meilenstein war die erfolgreiche Implementierung und der Betrieb von Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT, Einzel- und Gruppenrufe) und Mission Critical Video (MCVideo) im im Projekt genutzten 5G-Campusnetz. Damit konnten einsatzkritische Sprachdienste, wie sie in TETRA etabliert sind, und Videokommunikationsdienste über 5G mit realen Endgeräten demonstriert werden. Die Funktionsfähigkeit wurde in verschiedenen Feldtests geprüft, wobei die Qualität der Dienstgüte (QoS), die Skalierbarkeit, der Energieverbrauch und die Interoperabilität im Fokus standen.

Durch die enge Zusammenarbeit im Konsortium wurden skalierbare Serverarchitekturen, Schnittstellen sowie Live-Lokalisierung entwickelt und in der Praxis erprobt. Neben der Integration und dem Betrieb von TETRA- und 5G-Komponenten wurde die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf verschiedene Anwendungsszenarien, wie den Behördenfunk (BOS) und den Betriebsfunk (Verkehrsbetriebe) sichergestellt.

Die Ergebnisse zeigen, dass eine technische Migration von TETRA-Diensten auf 5G grundsätzlich möglich ist, insbesondere durch die erfolgreiche Umsetzung von MCPTT und Erweiterung durch MCVideo im 5G-Campusnetz. Gleichzeitig wurden noch bestehende Herausforderungen – etwa bei Dienstgüte (QoS) und Priorisierung – identifiziert. Im Rahmen des Projekts wurden am Fraunhofer IOSB-INA Demonstratoren (in der SmartFactoryOWL) und Werkzeuge entwickelt, die sowohl für weitere Forschung als auch für den Transfer in die Praxis zur Verfügung stehen. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung und Standardisierung von einsatzkritischen Kommunikationssystemen, die unter realen Bedingungen ausreichende Dienstgüte (QoS) liefern.

 

Unsere Lösungen und Kompetenzen, die zum Projekterfolg beigetragen haben:

  • Mobilfunk/Wi-Fi-Analyse-App
    Unkomplizierte schnelle Überprüfung oder Tracking der positionsbezogenen Empfangsqualität bzw. Leistung von Mobilfunknetzen oder Wi-Fi, mit Dokumentation als Heatmap und Bereitstellung als Datensatz.
  • Analyse des Funkspektrums
    Validierung eines störungsfreien Spektrums für den reibungslosen Betrieb von drahtlosen Kommunikationssystemen. Aufdeckung von Störquellen und Interferenzen.
  • Performance- und QoS-Messungen/Validierung
    Messung und Validierung der Performance bzw. Einhaltung von Quality of Service Anforderungen für drahtgebundene oder -lose Endgeräte und ganze Kommunikationssysteme (samt Infrastruktur). Standardisierte und in der Industrie anerkannte Messverfahren sowie Hard- und Software-basierte Messysteme für den flexiblen und präzisen Einsatz in allen Szenarien.
  • Interoperabilitätstests
    Validierung, Fehlersuche und Unterstützung bei der Sicherstellung der Interoperabilität von Kommunikationssystemen und Anwendungen.
  • Integration
    Unterstützung in allen Phasen der Integration von Kommunikationssystemen und Anwendungen. Von der Planung, bis zur Integration und dem Betrieb.

 

Veröffentlichungen und öffentliche Präsentation der Projektergebnisse:

  • Paper
    [FRI24] M. Friesen, A. Neumann, D. Gustin, B. Kroll, T. Siekmann, P. Agarwal, P. Alda, T. Conrath, K. Petersen: Integration of TETRA functionalities with 5G MCX: Feasibility Analysis & Research Opportunities, KommA 2024 [DOI-Link]
  • 5G.NRW Veranstaltungen 2023, 2024
  • Hannover Messe 2024, 2025
  • InnoNT Veranstaltungen/Workshops 2024, 2025
  • Demonstrator in der SmartFactoryOWL
  • PMRExpo 2025

 

Projektpartner:

  • Fraunhofer IOSB-INA, Lemgo
  • BIQX GmbH, Braunschweig
  • HMF Smart Solutions GmbH, Bad Münder
  • Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Lemgo
  • T-Systems International GmbH, Düsseldorf

 

Assoziierte Partner:

  • Bundesanstalt für den Digitalfunk der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BDBOS), Berlin
  • Mugler SE, Oberlungwitz
  • VBE Unternehmensgruppe, Extertal-Bösingfeld
  • Wireless.Consulting GmbH, Halle (Westfalen)
 

5G4Automation

 

5G-Lernorte OWL

Ziel ist es, die Vorzüge und Grenzen der 5G-Technologie für die Ausbildung von gewerblich-technischen und kaufmännischen Berufen zu erforschen. 

 

5G SIMONE

 Funkstandard für die Zukunft der Mobilität

5G Anwendungszentrum

Erfahren Sie mehr über das 5G-Anwendungszentrum wie z.B. die Ausstattung und Anwendungszenarien.

Kommunikationssysteme

Erfahren Sie mehr über weitere Kommunikationsstandards wie z.B. Low-Power Wide Area Networking (LPWAN), Profinet, Time Sensitive Networking (TSN), OPC-UA und unsere Möglichkeiten.

IoT-Technologien und Anwendungsentwicklung