EFR System

Sendegebiet

Mit jeweils 500 Kilometern Reichweite decken die drei EFR-Sendeanlagen weite Teile Mitteleuropas zuverlässig ab.

In Mainflingen bei Frankfurt am Main, in Burg bei Magdeburg und nahe der ungarischen Metropole Budapest stehen drei stationäre Sendeanlagen der EFR. Sie übertragen die Signale per Langwelle über Frequenzen, die europaweit exklusiv für die Funk-Rundsteuerung reserviert sind.

Langwelle gewährleistet eine sehr große Reichweite, eine zuverlässige Nutzung des EFR-Signals ist im Umkreis von etwa 500 Kilometern gegeben. Ihre Radiowellen dringen tief ins Erdreich ein und bieten selbst in abgelegenen Tälern oder in Kellern einen guten Empfang.

 

 

Mit jeweils 500 Kilometern Reichweite decken die drei EFR-Sendeanlagen weite Teile Mitteleuropas zuverlässig ab. 

In Mainflingen bei Frankfurt am Main, in Burg bei Magdeburg und nahe der ungarischen Metropole Budapest stehen drei stationäre Sendeanlagen der EFR. Sie übertragen die Signale per Langwelle über Frequenzen, die europaweit exklusiv für die Funk-Rundsteuerung reserviert sind. 

Die Aussendung auf Langwelle gewährleistet eine sehr große Reichweite: Im Umkreis von etwa 500 Kilometern rund um den Standort des Senders ist eine zuverlässige Nutzung des EFR-Signals gegeben. Die Radiowellen dringen tief ins Erdreich ein und bieten selbst in abgelegenen Tälern oder in Kellern einen guten Empfang. 

Verbreitung der gesetzlichen Zeit durch das EFR Langwellensystem

In vielen IT- und Infrastruktur-Systemen ist die genaue Zeitangabe unentbehrlich – ob im Smart Grid oder bei der Verkehrsüberwachung und -kontrolle. 

Die EFR GmbH betreibt seit mehr als 20 Jahren einen Langwellen-Broadcastdienst für die verschlüsselte Übertragung verschiedener Datendienste. Funk-Rundsteuerempfänger sind in der Lage, viele zeitbasierte Schalthandlungen autonom auszuführen. Dazu gehören Tarifschaltungen, die zeitliche Steuerung von Lasten, astronomische Brennzeitkalender für die öffentliche Beleuchtung, Anstrahlung von Objekten und Sonderbeleuchtungen. 

Als Basis für diese Zeitschalt- und Backup-Funktion dienen die vom EFR-Langwellensystem alle 10 Sekunden übertragenen Zeittelegramme, die über die drei Sender Mainflingen (bei Frankfurt), Burg (bei Magdeburg) und Lakihegy (bei Budapest) ausgesendet werden.

Senderstandort

Mainflingen b. Frankfurt

Deutschland

Burg b. Magdeburg

Deutschland

Lakihegy b. Budapest

Ungarn

Trägerfrequenz

129,1 kHz

139,0 kHz

 

135,6 kHz

LW-Sender

DCF49

DCF39

HGA22

Dieses Zeitsignal ermöglicht die sekundengenaue Ausführung der Schalthandlung und sorgt nach einem Stromausfall innerhalb weniger Sekunden für die Synchronisation der Empfänger. Durch die häufige Aussendung des Zeitsignals kann auf den Einsatz interner Quarzuhren verzichtet werden, was ein weiterer Vorteil des kostengünstigen EFR-Langwellendienstes ist. 

Die Sendeanlagen haben jeweils eine Reichweite im Radius von 500 km und decken somit weite Teile Mitteleuropas ab. Es wird eine "Frequency-Shift Keying" (FSK) Modulation verwendet, um die Informationen der verschiedenen Datendienste in die jeweilige Trägerfrequenz einzubetten. Mit einer Übertragungskapazität von 200 Baud ermöglichen diese Sender eine wesentlich schnellere Datenübertragung als die "klassische" Technik des AM-modulierten Zeitsignalgebers wie DCF77. 

Da in Deutschland das Einheiten- und Zeitgesetz regelt, dass im geschäftlichen und amtlichen Verkehr die gesetzliche Zeit verwendet werden soll und diese von der PTB realisiert und verbreitet wird, schlossen EFR und PTB im Februar 2017 einen Kooperationsvertrag zur Verbreitung der gesetzlichen Zeit über die EFR-Sender. Darin wurde unter anderem fixiert, dass die Ergebnisse der Überwachung des EFR Zeitsignals in einem eigenen Bulletin (ftp.ptb.de/pub/time/bulletin/EFR) öffentlich zugänglich sind.

Im Auftrag von EFR wurde ein "EFR-Zeitsignalmonitor" EZM-01 entwickelt und bei der PTB in Braunschweig installiert (siehe Abb. 1). Er empfängt die Signale der drei Sender über eine aktive Schleifenantenne. Die Telegramme werden extrahiert und mit einem lokal erzeugten DCF77-Zeitcodesignal verglichen. Dieses Signal wird parallel zur Überwachung der in der PTB empfangenen DCF77-Signale verwendet. Als Ergebnis erhält man die Zeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Empfangs des Telegramms bezüglich der Referenzzeit (DCF77-Zeit) und der im Telegramm enthaltenen Zeitinformation mit einer Auflösung von 0,1 ms. Um diese Genauigkeit zu erreichen, muss der korrekte Abstand zwischen PTB und dem jeweiligen Sender ermittelt und am Empfänger eingetragen werden – unter der berechtigten Annahme, dass die empfangenen Signale sich über die Bodenwelle verbreiten. 

Die Zeitinformationen werden in zwei Arten von proprietären "Telegrammen" –Hochgenauigkeit (HA) und Niedriggenauigkeit (LA) – zur Verfügung gestellt. Die Signale der drei Sender teilen sich einen gemeinsamen Zeitplan bezüglich ihrer Übertragung: Ein HA-Telegramm wird alle zwei Minuten übertragen, ein LA Telegramm alle 10 Sekunden. 

Durch Überwachungsalgorithmen im Zeitsignalmonitor werden die Mitarbeiter der PTB und der EFR per E-Mail alarmiert, wenn fehlende Signale oder Ausreißer verzeichnet werden. In regelmäßigen Abständen prüft die PTB durch die absichtliche Einführung eines Zeitversatzes im Kontrollsignal die ordnungsgemäße Funktion des EFR-Zeitsignalmonitors und beobachtet die Versetzung in den Auswertungen der empfangenen Telegramme. 

Durch die überwachten Zeitsignale des EFR Langwellensystems haben die Nutzer im Empfangsgebiet der drei Sendestandorte Mainflingen, Burg und Lakihegy ein weiteres Mittel, die Ortszeit mit der deutschen gesetzlichen Zeit abzugleichen. Gleichzeitig ist die gesetzliche Zeit Deutschlands ausgerichtet an der koordinierten Weltzeit UTC, bis auf die ein- oder zweistündige jahreszeitbedingte Versetzung.

Die Zentralrechner an den Senderstandorten dienen zur Verwaltung und Weitergabe der Telegramme an den Sender. Sie gewährleisten, dass jedem Teilnehmer individuelle Sendewünsche erfüllt werden.

Die Sendungen werden automatisch wiederholt. In den Pausen zwischen den Sendungen der Teilnehmer wird die Datum- und Uhrzeitsynchronisation durchgeführt (z.Z. alle 10 Sekunden).

 

Eine Vielzahl von Sicherheitsmaßnahmen gewährleistet die Funktionstüchtigkeit des Systems auch unter widrigen Umständen. Der Zentralrechner und die Sendeanlagen sind redundant ausgeführt, um höchste Verfügbarkeit zu garantieren.

Blitzschutz, eine USV-Anlage und ein Dieselaggregat stellen den Betrieb auch bei Ausfall der Netzeinspeisung sicher. Sollten doch einmal die Signale vom Sender ausbleiben, so kann der Empfänger auf das im Programmspeicher hinterlegte individuelle Grundprogramm (Schaltuhrfunktion) zurückgreifen.

 

 

Die günstigen Eigenschaften der Bodenwelle ermöglichen den Empfang des EFR-Signals auch in Kellerräumen und abgelegenen Tälern.

Die von den Sendeanlagen abgestrahlten Signale erreichen die Empfänger auf zwei Wegen:

  • als Bodenwelle entlang der Erdoberfläche und
  • als Raumwelle, die an der ionosphärischen D-Schicht reflektiert wird.

Für die Funk-Rundsteuerung ist ausschließlich die Bodenwelle von Bedeutung, da sie folgende Eigenschaften besitzt:

  • die Bodenwelle folgt der Beugung der Erdoberfläche
  • durch ihre niedrige Frequenz dringt das elektromagnetische Feld (im Gegensatz zum Mobilfunk) tief in das Erdreich ein.

 

Technische Daten der Sendeanlagen

Sendeleistungen pro Sender

100 kW

Sendefrequenzen

Mainflingen

129,1 kHz

Burg

139,0 kHz

Lakihegy

135,6 kHz

Modulationsart

Frequenzmodulation

Frequenzhub

+/- 170 Hz

Datenrate

200Bd