Digitala teknikers påverkan på räddningstjänstens kommunikation

Transkript

1 2003:147 SHU EXAMENSARBETE Digitala teknikers påverkan på räddningstjänstens kommunikation PER LINDBERG ROBERT LUNDBERG Samhällsvetenskapliga och ekonomiska utbildningar SYSTEMVETENSKAPLIGA PROGRAMMET C-NIVÅ Institutionen för Industriell ekonomi och samhällsvetenskap Avdelningen för Systemvetenskap Data och systemvetenskap 2003:147 SHU ISSN: ISRN: LTU - SHU - EX / SE

2 Förord Förord Denna uppsats omfattande 10 poäng är resultatet av vårt examensarbete på C-nivå (10 p) i systemvetenskap på avdelningen för Data och Systemvetenskap vid Luleå Tekniska Universitet. Vi vill rikta ett stort tack till de som hjälpt oss att genomföra vår uppsats: Christer Norrgård, Vasa brandstation Boris Strand, Munsala brandstation Carl Erik Forss, Jeppo brandstation Christer Holmbacka, Jakobstad brandstation De personer som kommit med goda synpunkter på seminarierna Luleå, maj Per Lindberg Robert Lundberg

3 Abstract Abstract The purpose of this thesis was to describe and investigate whether systems built on the TETRA standard can improve the communication situation for the public safety authorities on an operational level. To fulfil the purpose, a casestudie were carried out. Four interwievs on fire stations in Finland were carried out as well as a study of a report from a pilotstudy in Norway. They all have in common that they have switched from an analogue radio system to the digital standard TETRA. The empirical study showed great improvements in the following areas; coverage, cooperation, relations and security and also it has showed that new possibilities can arise with a digital radio communications system such as TETRA. In the thesis we have conducted a dialogue strictly by the swedish fire and rescue services definition of what good communication is and what it means for them. Keywords: Fire and rescue service, TETRA, Radio communication

4 Sammanfattning Sammanfattning Syftet med uppsatsen var att beskriva och undersöka om system byggda på TETRA standard kan förbättra kommunikationssituationen för public safety myndigheterna på en operationell nivå. För att uppfylla syftet genomfördes en fallstudie. Vi genomförde fyra intervjuer på brandstationer i Finland samt tog del av en rapport från en pilotstudie i Norge. Alla har gemensamt att de har gått från ett analogt radiosystem till den digitala standarden TETRA. Den empiriska undersökningen visade att stora förbättringar därigenom kommit till på områdena täckning, samverkan, samband och säkerhet, samt att nya möjligheter växt fram vilka inte funnits med tidigare analoga system. I uppsatsen har vi fört en diskussion helt utifrån svenska räddningstjänstens definition på vad god kommunikation är och vad den betyder för dem. Nyckelord: Räddningstjänst, TETRA, Radiokommunikation

5 Innehållsförteckning 1. Inledning Bakgrund Scenario Forskningsfråga Syfte Avgränsningar Teori Radiokommunikation Täckning Samband Samverkan Säkerhet Analogt system Digitalt system Trunkerade system Metod Metodval Arbetsprocess Forskningsupplägg Genomförande Metodkritik Reliabilitet och validitet Empiri Täckning Samband Samverkan Säkerhet Nya möjligheter Funktioner i TETRA Analys Täckning Samband Samverkan Säkerhet Nya möjligheter Resultat Slutsatser Metoddiskussion Fortsatt forskning Referenser Intervjuguide Bilagor Bilaga 1 Intervjuguide

6 Inledning 1. Inledning Detta kapitel behandlar bakgrunden till ämnet för att ge läsaren en inblick i problemområdet. Här presenteras även syfte, forskningsfråga och avgränsningar. 1.1 Bakgrund Under början av 1990-talet uppmärksammades behovet av ett bättre radiokommunikationssystem för myndigheter med uppdrag att möta samhällets behov av skydd och säkerhet även kallade public safety myndigheter fick Rikspolisstyrelsen i uppdrag av regeringen att utreda behovet av ett gemensamt kommunikationsnät för public safety myndigheterna. En ny utredning, utredning om gemensam radiokommunikation, lades fram 1998 som fick till följd att Statskontoret i augusti 2000 fick i uppdrag av regeringen att förbereda och genomföra en upphandling av ett gemensamt radiokommunikationssystem. Regeringen avbröt dock uppdraget till Statskontoret på Statskontorets egen begäran i november 2001 då de ansåg att förutsättningar för att fullfölja upphandlingen inte fanns. När Statskontorets uppdrag avbröts tillsatte regeringen en förhandlare, Berit Rollén, med uppdrag att presentera modeller för finansiering av ett gemensamt system utifrån användarnas vilja att använda systemet och finansiera den föreslagna utbyggnaden. I sin rapport, som presenterades i mars 2002, uppmanade Berit Rollén regeringen att inrätta en kommitté med ansvar att genomföra upphandlingen. Sammanfattningsvis har ett omfattande arbete gjorts för att dels identifiera behov och krav på ett gemensamt system, dels identifiera möjliga användare av systemet. Samtliga utredningar har utgått från att systemet bör bygga på TETRA teknik. TETRA är en teknisk standard framtagen av det europeiska standardiseringsorganet ETSI för att motsvara behov inom public safety sektorn. De flesta europeiska länder, inte minst våra grannländer, har beslutat att satsa på gemensamma system för sina myndigheter inom public safety. Även stora katastrofer som ligger oss nära i tiden som Estonia, Göteborgskravallerna och Göteborgsbranden har visat på att det analoga radiokommunikationssystem som används av public safety myndigheterna inte klarar av stora katastrofer. Utvärderingar efter katastroferna har visat på att sambandet och samverkan mellan public safety myndigheterna inte har varit bra samt att det analoga system som används idag inte räcker till för att tillgodose en dramatisk ökning av användare som det kan bli vid större katastrofer. Dessa faktorer leder till att räddningsarbetet försvåras och förlängs, vi kan endast spekulera på vilket sätt ett nytt system hade kunnat förbättra räddningsarbetet vid ovannämnda katastrofer, men vi tror att ett digitalt radiokommunikationssystem som TETRA skulle ha varit till en fördel för de inblandade myndigheterna. 1

7 Inledning 1.2 Problembakgrund Riksdagens revisorer [RR 2002/03:5] pekar på nedanstående brister i det analoga system som används idag i Sverige. Utifrån dessa brister har vi sammanställt dem under fem rubriker som är viktiga för att räddningstjänsten ska uppnå en bättre kommunikationssituation. Vi har kommit fram till rubrikerna genom att vi har gjort intervjuer med svenska räddningsledare och litteraturstudier, allt för att öka förståelsen hur kommunikationen ser ut idag. Täckning Täckning beskriver i vilken utsträckning systemet skapar mottagningsförhållanden och möjlighet för användaren att kunna föra ut sin information till övriga användare. De nuvarande systemen har i vissa fall begränsad täckning. På vissa platser är mottagningsförhållandena så dåliga att det är svårt att kommunicera och på andra platser saknas täckning helt. Detta medför att räddningstjänsten inte kan kommunicera vare sig med SOS Alarm AB eller inom den egna organisationen. Det medför att ny information gällande t ex olyckans omfattning eller att rökdykarna inne i ett hus inte får reda på att övervåningen kommer att rasa in över dem. Med dagens analoga radio är antalet möjliga kommunikationskanaler begränsat. En kanal (frekvens) är helt upptagen så länge sändning pågår inom hela radiosändarens räckvidd. En radiomottagare kan dessutom bara passa ett begränsat antal kanaler. Dessa två begränsningar innebär att det uppstår problem, på t.ex. en skadeplats, när det gäller att nå ut med viss information till rätt mottagare utan att belasta andra med information de inte behöver. Begränsningen i antalet kanaler kan göra det svårare för de olika aktörerna att utföra sina uppgifter. Samband Samband beskriver hur systemet erbjuder kommunikationskanaler inom räddningsorganisationen. Den nuvarande tekniken ger i praktiken användarna tillgång till ett begränsat antal kanaler. Även detta leder till att det uppstår problem, på t.ex. en skadeplats, när det gäller att nå ut med viss information till rätt mottagare utan att belasta andra med information de inte behöver. 2

8 Inledning Samverkan Samverkan beskriver hur de olika public safety myndigheterna kan kommunicera med varandra. Möjligheterna att kommunicera över stora avstånd är begränsade då enskilda kanaler, bortsett från enstaka s.k. rikskanaler (SOS Alarms), är begränsade till vissa geografiska områden. Om räddningsledaren vill få kontakt med andra kommuners räddningstjänst är han i dagsläget tvingad till att använda mobiltelefon, vilket är ett problem då mobilsystemen lätt slås ut vid större evenemang och olyckor. De många alternativa kommunikationsvägarna kan vara ett problem. Det upplevs alldeles för svårt att kontakta en viss enhet vid olycksplatsen. Polisen, räddningstjänsten och sjukvården behöver ofta samverka i akuta situationer. Dagens kommunikationssystem har vissa brister i sådana situationer. I vissa fall har aktörerna inte tillgång till radioutrustning som över huvud taget kan kommunicera med de andra aktörernas. En polisman med en S80-terminal kan t.ex. inte kommunicera direkt med räddningstjänst eller sjukvårdspersonal vars radioutrustning kommunicerar i ett annat frekvensband. Säkerhet Säkerhet beskriver hur systemet är avlyssningssäkert och störningskänsligt. Eftersom de nuvarande systemen är gamla blir de också allt svårare att underhålla. Nytillverkning av delar till systemen sker i liten utsträckning, vilket leder till att defekta delar ibland är svåra att ersätta. De nuvarande kommunikationssystemen är lätta att avlyssna. Avlyssning kan också i allmänhet vara ett problem för att känslig information t.ex. om enskilda individer inte kan kommuniceras säkert. Kommunikationssystemen kan också relativt enkelt störas, antingen avsiktligt med störsändare eller oavsiktligt. Nya möjligheter Nya möjligheter beskriver hur ny digital teknik kan förbättra det operativa arbetet för public safety myndigheterna. Att tekniken är gammal innebär också att nyutveckling bara sker i begränsad omfattning. De nuvarande, i huvudsak analoga, systemen har också klara begränsningar när det gäller överföring av data, t.ex. medicinska eller tekniska data till och från brandbilar eller uttag ur register. 3

9 Inledning 1.3 Scenario Varje räddningsinsats är unik och är sällan likadan som någon annan. Vi vill dock beskriva hur en större räddningsinsats kan gå till. I grunden har alla räddningsinsatser en likartad organisation över hela landet vare sig det handlar om ett kemikalieutsläpp, en tågolycka eller en större brand. Beroende på lokala förutsättningar kan det givetvis ändå förekomma variationer över landet när det gäller ledning, organisation och samverkan vid en räddningsinsats. Initieringen av en räddningsinsats är likartad över hela landet, det vanligaste är att någon ringer nödnumret 112. Vid en större händelse larmar larmoperatören, SOS Alarm AB, ambulans, kommunal räddningstjänst och polis. Hos respektive aktör engageras normalt flera enheter. Dessa tre huvudaktörer är de som står för den absoluta merparten av räddningsinsatserna vid större händelser. De ligger idag på skilda frekvenser och på olika radiosystem. De som använder olika system kan överhuvudtaget inte samverka via sina radiosystem. Larmoperatören som fungerar som spindeln i nätet vid räddningsinsatser, kan inte samtidigt nå insatsstyrkorna utan måste växla mellan olika frekvenser och system, något som fördröjer insatsen och försämrar samverkan. Den totala effektiviteten i insatsen blir sämre jämfört med om man haft tillgång till ett gemensamt radiokommunikationssystem. På väg fram till olycksplatsen söker de olika aktörerna kontakt med larmcentralen för att kvittera larmet och få mer information om händelsen. Radiokontakt upprättas även bakåt med den egna organisationen. Framme på skadeplatsen upprättas en räddningsledning som består av räddningsledare, ledningsläkare och polisinsatschef. Dessa tre upprätthåller kontakten med sina egna organisationer via radio och /eller mobiltelefon på grund av bristfälligt radiosamband. Räddningsledningen kommer överens om på vilken kanal samverkan ska ske. Räddningsledaren får ofta agera under stort tryck från allmänhet och massmedia. Det är då viktigt att ha ett radiokommunikationssystem som inte påverkas av belastningen på publika telenät. Idag händer det regelbundet vid större händelser att publika mobiltelefonnät slås ut på grund av för stor belastning. När flera aktörer använder samma frekvens kan det bli svårigheter att kommunicera. Det blir helt enkelt för många som ska nyttja samma frekvens och trängsel uppstår. Det kanske inte går att få fram ett viktigt meddelande, vilket kan vara förödande i kritiska situationer. Förutom samverkansbehovet finns hela tiden behovet för alla aktörer att kommunicera med egna enheter. Kravet på att informationen kan skyddas är stort eftersom framför allt polisen och akutsjukvården hanterar känsliga personuppgifter. De system som används idag saknar skydd vid talöverföring. Sjukvården kan inte utbyta talöverförda personuppgifter mellan olika sjukvårdsaktörer via radio på grund av bristfälligt skydd. Det kan även handla om att upprätta radiosamband mellan en sjuktransportbandvagn och en ambulans som ska ansluta vid en väg. Detta är många fall omöjligt eftersom berörda aktörer har olika radiosystem. [SOU2003:10] 4

10 Inledning 1.3 Forskningsfråga Hur kan TETRA förbättra kommunikationen inom räddningstjänsten på en operationell nivå och varför upplevs det som förbättringar? 1.4 Syfte Syftet är att undersöka om system byggda på digital standard kan förbättra kommunikationssituationen för public safety myndigheterna på en operationell nivå. 1.5 Avgränsningar Vår undersökning kommer att inrikta sig på system byggda på TETRA standard eftersom denna standard är aktuell i Europa, samt att Sverige har beslutat att upphandla systemet. Undersökningen kommer att belysa räddningstjänstens interna kommunikationssituation och kommunikation med övriga public safety myndigheter på en operationell nivå. 5

11 Teori 2. Teori I detta avsnitt kommer vi först att behandla kommunikation utifrån ett grundläggande perspektiv. Vi kommer att definiera radiokommunikation och vi kommer att behandla analoga och digitala radio kommunikations system samt att vi kommer att beskriva digital trunkering. 2.1 Radiokommunikation Vad är ett radiokommunikationssystem? Enligt [AHL01] är syftet med ett kommunikationssystem att överföra ett meddelande från en informationskälla till en användare. Överföringen sker via en kanal vilket betyder att meddelandet (signalen) behöver en sådan form, att den passar den specifika kanalen Täckning Enligt [AHL01] är syftet med trådlös kommunikation att ge en stor mängd mobila eller stationära användare möjlighet att kommunicera med en given, fast infrastruktur. Ett nät består av fast infrastruktur och radio del. Det fasta nätet kommunicerar med radion via ett fast antal radiosändare/mottagare (basstationer). För att skapa täckning över en viss yta placerar man ut basstationer för att täcka upp den geografiska ytan (serviceområde). Det område där transmissionskvaliteten är tillräckligt hög kallas täckningsområde. [AHL01] Ett problem, som är specifikt för radiokommunikation, är att överföringen av signalen sker via atmosfären och inte är bunden till någon ledning. Detta innebär att givetvis, att radiosystem kan störa varandra om de ligger för nära varandra i rum eller frekvens. [WON95] Radiokommunikation används framförallt till eller från rörliga enheter eller vid sändning från en plats till ett större antal mottagare (broadcast). Radiokommunikation kan ske antingen direkt mellan två apparater (så kallad directmod) eller via en infrastruktur. Infrastrukturen kan bestå av allt från en enda basstation (en fast placerad radiostation) till ett mycket komplext system av basstationer, växlar, databaser. [SOU 1998:143] Radiosignalen överförs med en bärvåg med en viss frekvens. För att kunna överföra informationen i meddelande omformas (moduleras) bärvågen på ett bestämt sätt. Signalen återställs (demoduleras) sedan i mottagaren. Radiovågor med olika frekvens har olika egenskaper. Lägre frekvens innebär en längre räckvidd men också en lägre kapacitet, längre antenner och större och tyngre apparater. Högre frekvenser, som till exempel används inom mobiltelefoni och moderna radiosystem, innebär att kapaciteten ökar, att antennerna och apparaterna kan göras mindre, men också att räckvidden förkortas. [SOU 1998:143] Tekniska begränsningar vid radiokommunikation jämfört med överföring via tråd är dels den ofta svårberäkneliga vågutbredningen, dels den ofta betydligt lägre kapaciteten. En nackdel kan också vara att signalen kan uppfattas av andra än den avsedda mottagaren. [SOU 1998:143] 6

12 Teori Som regel är täckningsområdet över en yta beroende på antalet basstationer, därför kan man inte jämföra två system med olika grad av utbyggnad med varandra. Däremot kan man säga ett analogt system är beroende av högre täckningsgrad än ett digitalt beroende på att den bärvåg som överför talet är beroende av att hela bärvågen kommer fram till mottagaren för att den skall uppfattas och förstås av mottagaren. Däremot i ett digitalt system där endast ettor och nollor överförs på bärvågen räcker det med att mottagarenheten kan uppfatta dessa ettor och nollor för att meddelandet skall kunna översättas till tal. [BER99] Det kan finnas flera orsaker till dåligt ljud eller allmänt svaga förbindelser. Eftersom radiovågorna är en form av elektromagnetisk strålning uppvisar de flera egenskaper som överensstämmer med ljusets. Speciellt den mycket kortvågiga radiostrålningen utbreder sig nära nog rätlinjigt och har därför en direkt räckvidd som nära motsvarar hur långt man kan se, med andra ord ungefär till horisonten. Se bild 1. [BER99] Bild 1 Kortvågiga radiostrålars utbredning [BER99] En idealisk förbindelse uppnås säkrast när sikten är fri från antenn till antenn. Höjder, höghusbebyggelse m.m. kan, liksom kraftledningar i vissa fall, minska räckvidden genom att bilda en så kallad radioskugga. Med den normala räckvidden hos en basstation, ca 40 km, bör den annars kunna upprätthålla goda radioförbindelser med mobila enheter inom detta avstånd. För bärbara enheter med låg effekt kan det möjliga trafikavståndet bli kortare genom att den bärbara enhetens sändning inte når fram med tillräcklig styrka, trots basstationens gynnsamma antennplacering. För att uppnå bästa effekt med de små stationsenheterna måste man se till att hela antennlängden utnyttjas och ägna särskild uppmärksamhet åt valet av stationsplats. Med normala sändareffekter hos fordonsmonterade enheter uppträder endast i undantagsfall förbindelseproblem när avstånden påtagligt underskrider den maximala räckvidden. [BER99] Det finns inga begränsningar för vilken geografisk täckning man kan uppnå. Det är enbart en fråga om utbyggnad, dvs. kostnad. Högre frekvens innebär kortare räckvidd. Tetra använder lägre frekvens (ca 400 MHz) än GSM (900 MHz) och UMTS(2000). Tetra kräver därför färre basstationer. Genom att det i Tetra finns möjlighet till direktkommunikation mellan radioapparater kan man på så sätt tillfälligt utöka täckningen. [ROL01] 7

13 Teori Samband Ett väl fungerande samband är en grundförutsättning för en effektiv och framgångsrik ledning av räddningstjänsten. Sambandsfunktionen är därför en av de första funktionerna som bör etableras. [BER99] Mobiltelefonen bör endast användas som ett komplement till övriga sambandssystem, eftersom mobiltelefonnäten är störningskänsliga. Hela områden kan sluta fungera på grund av strömavbrott eller trasiga transmissionskablar. Dessutom är inte alla anläggningar för mobiltelefonnät försedda med reservkraft. Vid räddningsinsatser finns även risk att tillgängliga kanaler i mobiltelefonsystemen blockeras på grund av hög belastning. En annan brist med nuvarande mobiltelefonsystem är att det inte går att prioritera samtal. Därför bör åtgärds- och sambandsplaner inte förutsätta att mobiltelefonnät kan nyttjas för fax- eller talkommunikation. [BER99] Organisationen för sambandet ser nästan likadant ut över Sverige beroende på vilken typ av insats. Se bild 2. Sambandsorganisationen blir mer eller mindre komplex beroende på hur stor olyckan är. Bild 2 Sambandsorganisation [BER99] 8

14 Teori Samverkan Vid räddningsinsatser där både kommunala och statliga räddningsenheter är insatta ska Samverkanskanal 02 användas för att rapportera, sända ut varningar och samordna verksamheten. Vid sådan samverkan bör räddningsledaren fatta särskilda beslut om hur samverkanskanalen ska användas. Om behov finns ger räddningsledaren efterhand ändrade direktiv. Radiotrafiken på samverkanskanalen bör begränsas och vara kortfattad. [BER99] Möjligheter till samverkan mellan olika räddningsorgan är mycket viktig. Därför måste sambandssystemet vara dimensionerat så att hänsyn tas till de behov som finns för att kunna samverka med t ex grannkommuner, polis, sjukvård och den statliga räddningstjänsten. För att säkerställa sambandet mellan kommuner eller mellan kommun och länsstyrelse ska det alltid finnas reservsystem. [BER99] Vid en större räddningsinsats blir kommunikationen komplexare mellan de samverkande organen, då fler aktörer ansluter till skadeplatsen. Se bild 3. Sektorchef Sektorchef Sektorchef R R R R Polis Skadeplatschef Sjukvårdsgrupp Uppsamlingsplats skadade R R Polisenheter R T/R R Ambulanser R RÄDDNINGSLEDNING Polisinsatschef Räddningsledare Ledningsläkare R T (R) T T R R T (R) Polisens länskommunikationscentral T Brandstation Samverkan län och region T SOS-central T Sjukhus T R Radio T - Telefon Bild 3 Sambandsöversikt vid större räddningsinsatser [BER99] 9

15 Teori Säkerhet I 29 i Telelagen 1 993:597 står det att radioanvändaren alltid är skyldig att iaktta sekretessbestämmelserna och att ansvara för att inte genom obetänksamhet låta utomstående avlyssna meddelanden och upplysningar som gäller personliga angelägenheter eller som kan vålla skada. [SRL03] Risken för avlyssning finns dock alltid. Det är speciellt lätt att avlyssna traditionell analog kommunikationsradio och mobiltelefon typ NMT. [BER99] Samhällets användning av elektronik ökar, liksom antalet kommunikationsradioanläggningar. I och med denna ökning ökar också riskerna för störningar mellan de olika utrustningarna. Radiokommunikation är särskilt störningskänsligt. De typer av störningar som orsakar de största problemen är intermodulationsstörningar och känslighetsnedsättningar. Intermodulationsstörningar utgör blandningsprodukter med andra närbelägna radiosändare. Det innebär att radiosändare i grannskapet på andra frekvenser än den egna tillsammans åstadkommer störning på den egna frekvensen. De störande sändarna kan vara lokaliserade i den egna masten och/eller i grannskapet. Känslighetsnedsättningar åstadkoms av sändare i grannskapet som sänder på en frekvens relativt nära den egna. Resultatet blir att man upplever att känsligheten och därmed räckvidden på den egna mottagaren har minskat. Det går alltså inte att höra någon störning vid lyssning. [BER99] Det stora antalet radiostationer gör att de tillgängliga kanalerna måste användas på flera platser inom och utom landet. Varje basstation får täcka ett visst område och därigenom går det att beräkna teoretiskt hur tätt basstationer med samma kanal kan placeras. Det kan medföra att störningar av tillfällig art kan förekomma från sändare på samma frekvens, belägen långt från den egna mottagaren, och åstadkomma mycket kraftiga störningar vid onormala utbredningsförhållanden. Sådana kan bero på att radiovågorna reflekteras mot skikt i den så kallade jonosfären och återvänder till jordytan långt bortom sändarens normala räckviddsgräns. Den typen av störningar går inte att undvika. Avsiktliga störningar såsom sabotage kan också förekomma. [BER99] 10

16 Teori Analogt system I ett analogt kommunikationssystem är informationskällan en analog signal som en audiosignal. Signalen från källan är en basbandssignal det vill säga den har sin energi koncentrerad till låga frekvenser. En ljudsignal innehåller frekvenskomponenter från 20 Hz och upp till Hz. [AHL01] Signalen kan behöva genomgå någon form av signalbehandling, till exempel filtrering, för att kunna överföra via kanalen. Signalen moduleras därefter med en analog modulationsmetod och transporteras till lämpligt frekvensband. Bandpassignalen, det vill säga en signal, som har sin energi koncentrerad kring en bärfrekvens. De vanligaste modulationsmetoderna är amplitudmodulering, fasmodulering och frekvensmodulering. Den modulerade signalen överförs via en kanal, som kan vara en telefonledning, en koaxialkabel, en radioförbindelse, en satellitkanal, ett radiolänkstråk eller en kombination av några av dessa fysiska media. På kanalen utsätts signalen för dämpning, brus och andra typer av störningar. [AHL01] Även interferenser med signaler från det egna eller andras kommunikationssystem som använder samma fysiska medium, kan förekomma. Det kan till och med hända att, störning uppkommer på egna signaler. Detta fenomen uppstår då signalen kommer till mottagaren via olika utbredningsvägar. Dessa olika typer av störningar kommer att förvränga och förändra signalen. [AHL01] I mottagaren transponeras den överförda bandpassignalen till lämpligt frekvensband och demoduleras till en basbandssignal. Denna basbandssignal kan behöva filtreras eller genomgå någon annan typ av signalbehandling innan den sänds till informationsmottagaren. På grund av störningarna på kanalen kommer det mottagna meddelandet att skilja sig något från det sända meddelandet. [AHL01] Ett analogt trunkerat system har dålig frekvenseffektivitet, låg frekvensåteranvändning, låg säkerhet på pratkanaler, höga kostnader för att uppnå säkerhet, stora nätverkskostnader på grund av tilldelningen av trafikkanaler till varje användare och låg dataöverföringshastighet. [WES99] 11

17 Teori Digitalt system Strukturen hos ett digitalt kommunikationssystem är i stort sett densamma som för det analoga fallet. Om källan är analog, måste konvertering till digital form ske, vanligtvis till en dataström av binära symboler. Målsättning är att representera den analoga signalen (meddelandet) med så få binära symboler som möjligt. Man vill ha en effektiv representation med så lite redundans som möjligt. [AHL01] Sekvensen av binära symboler ska överföras via en kanal till en mottagare. Kanalen är i de allra flesta fall av analog natur och kan inte direkt överföra den binära sekvensen på kanalen. Vad som behövs är en digital modulator, som omvandlar den digitala sekvensen till en analog vågform eller signal. [AHL01] En verklig kanal är långtifrån något idealt överföringssystem. För att bemästra brus, interferenser och störningar och därmed få hög tillförlitlighet på den datasekvens, som överförs på kanalen, är det ofta nödvändigt att på ett kontrollerat sätt tillföra redundans i den binära sekvensen. Ett mycket enkelt exempel på en kodning av en binär informationssekvens är att helt enkelt upprepa varje binär bit n gånger. En mer sofistikerad kodning får vi om vi tar k informationsbitar och avbildar varje k-bits sekvens på en unik n-bits sekvens. Mängden redundans som vi har introducerat ges av kvoten n/k. Den erforderliga bandbredden på kanalen kommer också att öka med motsvarande kvot. [AHL01] I mottagaren kommer den digitala modulatorn att, utifrån den mottagna förändrade vågformen, omvandla respektive vågform till en symbol, som representerar ungefärligt den utsända datasymbolen. När binär modulation används fattar demodulatorn ett beslut om den utsända signalen var en nolla eller en etta. [AHL01] Kanalavkodaren försöker rekonstruera den ursprungliga informationssekvensen med hjälp av redundans, som finns i den mottagna sekvensen. Felsannolikheten efter avkodaren används prestandamått för detektorn och avkodaren. Generellt beror felsannolikheten på den använda kodens egenskaper, vilken typ av signaler som används på kanalen, utsänd effekt samt vilka metoder vi använder för demodulering och avkodning. Dessutom påverkas prestanda naturligtvis av kanalens egenskaper som brusets storlek, interferenser och fädning. [AHL01] Om källan är analog används en källavkodare som sista steg i mottagaren. Källavkodaren ska av utsekvensen från avkodaren försöka rekonstruera originalsekvensen från källan. På grund av kvarstående fel från avkodaren, tillsammans med eventuell distorsion införd av källkodare och källavkodare, kommer utsignalen att vara en approximation av originalsignalen. Skillnaden mellan originalsignalen och den rekonstruerade signalen är ett mått på den distorsion, som införts via det digitala kommunikationssystemet. [AHL01] 12

18 Teori Trunkerade system Trunkerade system är mobila kommunikationssystem som uppfyller behoven av kommunikation mellan mobila enheter för public service myndigheter. Vanligtvis använder dessa myndigheter privata kommunikationssystem kallade Private Mobile Radio (PMR). I ett konventionellt PMR system är varje radiokanal allokerad till en given grupp av användare. För att rationalisera användandet av frekvenskanaler, har trunkering vuxit fram. Kanaler allokeras till en specifik användare dynamiskt under tiden för överföring. TETRA är en digital standard för trunkering. [WES99] Moderna radiosystem använder sig av automatisk frekvenstilldelning, så kallad trunkering Se bild 4. Trunkering innebär att användaren väljer vem han vill tala med (eller överföra data till) och systemet väljer själv en ledig frekvens. Vid störningar väljer systemet den frekvens som har bäst mottagningsförhållande. Om radioapparaten har kontakt med flera basstationer väljer systemet den basstation som ger det bästa mottagningsförhållandet. Trunkeringsförfarandet kan liknas vid kösystemet i en bank. Tidigare valde man själv kö och kunde då drabbas av onödigt långa väntetider. Med ett gemensamt kösystem med kölappar upplever sig kunderna som mer oberoende av varandra och av eventuella störningar. [SOU1998:143] Antalet användare som blir betjänade i det digitala trunkerade systemet är lika med antalet kanaler. Antalet användare som väntar på en koppling är mindre än i ett konventionellt system. I ett trunkerat system finns det ingen särskild kanaltilldelning för en given grupp av användare. Om en enskild kanal är defekt minskar det endast systemets totala kapacitet utan att klippa bort en hel grupp av användare. [WES99] Konventionellt system Trunkerat system Kanal management Väntande användare Betjänade användare Väntande användare Betjänade användare Upptagen kanal Ledig kanal Bild 4 Kanalhantering i konventionella och trunkerade system [WES99] 13

19 Metod 3. Metod I detta avsnitt kommer vi att presenterar och motivera vilken undersökningsansatts vi valt. Vi kommer att beskriva den arbetsprocess som vi arbetat oss igenom vid planering och genomförande av vår undersökning. Vi kommer avslutningsvis att utvärdera och kritiskt granska de metoder vi använt samt insamlad datas reliabilitet och validitet. 3.1 Metodval Fallstudier som undersökningssansats är speciellt lämplig att använda när fenomenet man vill undersöka är ett nutida fenomen som man inte kan påverka i någon större utsträckning, samt att de frågor man vill besvara är av typen hur och varför. [YIN94] 3.2 Arbetsprocess För att samla in data kommer vi att utförda litteraturstudier och intervjuer. Litteraturen utgörs till stor del av böcker, rapporter, webbsidor och artiklar. Den undersökning vi ska göra är en kvalitativ jämförande fallstudie där vi intervjuar användare som gått över från ett analogt radiokommunikationssystem till ett digitalt radiokommunikationssystem som bygger på den europeiska TETRA standarden. Eftersom inget sådant system finns i drift i Sverige vänder vi oss till våra grannländer för att hitta respondenter. Vi har kontaktat räddningstjänsten i Österbotten/Finland eftersom vi anser att ha störst chans att finna respondenter som talar och förstår svenska. Intervjuerna görs på fyra ställen. Räddningstjänsten i Vasa där vi ska intervjua Brandmästare Christer Norrgård, Släckningschef Boris Strand vid Munsala brandstation, släckningschef Carl Erik Forss vid Brandstationen i Jeppo samt skiftesmästare Christer Holmbacka vid Jakobstads brandstation. Samtliga fyra respondenter telefonintervjuas. För att få ytterligare empiriska data har vi även tagit del av en rapport över ett pilot projekt som pågått i Trondheim från hösten 2001 till Forskningsupplägg Vi startar med att genom litteraturstudier skapa oss en rikare bild av de problemområden som finns på kommunikation sidan inom räddningstjänsten. Därefter kommer vi att genomföra intervjuer på räddningstjänsten i Piteå, motivet till detta är att vi skall få större inblick i problemområden som kan relateras till radiokommunikationen i denna verksamhet. Detta inledande arbete har som syfte att öka validiteten i vårat intervjuunderlag som vi senare ska använda vid intervjuer av personer i Finska räddningstjänsten, vår avsikt är med andra ord att fastställa att vi verkligen frågar relevanta frågor till vår fallstudie. Slutligen skriver vi vårt intervjuunderlag utifrån de uppgifter vi samlar in under det inledande skedet Genomförande Genomförandet går till så att respondenterna intervjuas via telefon, vid intervjuerna sköter en av oss utfrågningen medan den andre antecknar. Rapporten från pilot projektet i Trondheim läses igenom och de delar som berör räddningstjänsten läggs till våra empiriska data. 14

20 Metod 3.3 Metodkritik Hur trovärdiga är svaren vid en intervju? Intervju som datainsamlings metod kan ifrågasättas. Anledningarna till det kan vara många, några som kan nämnas som exempel är att de som intervjuas kan påverkas av olika faktorer som sin tur styr hur de svarar på frågorna. Ett alternativ är att man ser sin chans att påverka hur budgetpengar fördelas genom att medvetet svara vad man tror är rätt eller fel på frågorna. En person eller till och med en hel grupp kan utsättas för medveten/omedveten påverkan från en chef/befäl om dessa sitter tillsammans vid intervjutillfället. Dessutom kan humör och dagsform påverka respondenternas svar vid en intervju Reliabilitet och validitet De validitetsproblem som vi kan se i denna uppsats härstammar främst från de personliga intervjuer som vi utför. De personliga intervjuerna bygger på en öppen dialog där respondenternas fria möjlighet till svar och kommentarer kan ställa till validitetsproblem då det kan få oss som intervjuar på sidospår som vi inte tänkt oss. Vi anser dock att den intervjuguide som vi arbetar utifrån vid intervjuerna medför att hålla validiteten på en god nivå. Vi anser också att arbetet med intervjuer av räddningstjänsten i Sverige samt de litteraturstudier vi utför för att utforma en relevant intervjuguide har bidrar till att hålla validiteten uppe. [YIN94] menar att hög reliabilitet kan kontrolleras i en undersökning genom att upprepa de anvisningar och förfaranden som genomförts i undersökningen, om man gör detta skall man komma fram till samma resultat och slutsatser som tidigare framkommit i den ursprungliga undersökningen. Han menar dessutom att god dokumentation av arbetets alla steg är ett måste för att hålla reliabiliteten på en hög nivå, detta eftersom läsare av undersökningen kan bli misstänksamma på hur resultaten framtagits om ingen anvisning eller dokumentation på förfarandet finns. För att höja reliabiliteten i vår uppsats bifogar vi vår intervjuguide. 15

21 Empiri 4. Empiri I detta kapitel kommer vi att sammanfatta resultatet av de fyra intervjuer som genomförts på våra valda räddningstjänster. Vi kommer att sammanställa svaren under de rubriker som återfinns i teorin. Det insamlade empiriska materialet kommer i analysen vara det underlag som vi kommer att använda i jämförelse med aktuell teori inom området. Vi har valt att inte nämna respondenternas namn respektive räddningstjänst då detta inte är relevant för att svara på vårt syfte. 4.2 Täckning Respondenterna var alla ense om att täckningen blivit bättre i jämförelse mot deras tidigare radiokommunikationssystem. En av respondenterna påpekade att täckningen på vissa platser utanför tätort ibland kan vara otillfredsställande. Täckningen inomhus har förbättrats ansåg majoriteten av respondenterna. 4.3 Samband Respondenterna ansåg att den stora fördelen låg i att man inte behöver gå via räddningscentralen för att få fram ett meddelande till samverkande myndigheter på skadeplatsen. En gemensam uppfattning var att ljudkvaliteten förbättrats. Respondenterna ansåg att det positiva med en organiserad användning av talgrupper är att man undviker att radiotrafiken grötar ihop sig samtidigt som det kan vara en nackdel på grund av att man scannar av för många grupper. Om man inte har en genomtänkt användning av talgrupper grötar trafiken ihop sig och radioterminalen blir upptagen. Användandet av talgrupper kräver större radiodisciplin eftersom vissa grupper är gemensamma för hela nödcentralområdet. Respondenterna framhöll att man kan skapa hemgrupper som gör att man kan kommunicera inom hela nödcentralområdet, och man kan även kommunicera nationellt. 4.4 Samverkan Respondenterna ansåg att det nya radiosystemet förbättrar möjligheterna till samverkan mellan olika användargrupper och funktioner utan att behöva ha dubblerade system och besvärande och tidskrävande hantering. Det nya radiosystemet stödjer samverkan över de administrativa gränserna, ansåg respondenterna. De ansåg att det har blivit mycket enklare att få direkt kontakt med angränsande kommuners räddningstjänst med det nya radiosystemet till och med mellan länder. Respondenterna upplevde att samarbetet med polisen och ambulansen blivit bättre, vid dessa förbindelser var man tidigare tvungen att använda sig av GSM. 16

22 Empiri 4.5 Säkerhet En av respondenterna ansåg att en stor fördel var att man numera kan diskutera sekretessbelagda och känsliga uppgifter över radio, något som man inte kunde göra förut då man hela tiden fick vakta sin tunga. Även i den Norska pilotstudien framkom att det är en stor fördel att man får arbeta i fred och att konfidentiella uppgifter inte kommer ut. Exempelvis vid större bränder med personskador / dödsfall undgår man att känsliga uppgifter når pressen. 4.6 Nya möjligheter De nya möjligheter som respondenterna framhöll var att man kan ringa i GSM nätet med det nya systemet. Att man kan göra enskilda samtal mellan användare. Med det nya radiosystemet ansåg respondenterna att det finns stora möjligheter att kunna tillämpa dataapplikationer för att effektivisera det operationella arbetet och uppföljningen exempelvis kartstöd och interaktiva insatsplaner. I dagsläget är brandbilen lastad med pärmar innehållande olika slags uppgifter. I framtiden anser respondenterna att man kan plocka bort dessa och ersätta dem med handburna datorer där man kan slå i databaser via radiosystemet, vilket skulle snabba upp processen och i sin tur räddningsinsatsen. Respondenterna ansåg att det var bra och effektivt att man kan föra över och skriva ut korta datameddelanden som statusrapportering, adressuppgifter, positionering, mätvärden med mera. Genom att sända till exempel utryckningsadresser eller information om lämplig färdväg som text minskar man risken för missförstånd samtidigt som man minskar belastningen på nätet jämfört med talade meddelanden. Respondenterna ansåg att det nya radiosystemet har en snabbare uppkoppling, möjlighet till direktsamtal, gruppsamband (gruppanrop, individanrop, allanrop, dynamisk omgruppering och öppen kanal), god ljudkvalitet även i bullrig miljö. De tyckte att det var bra att man kan prata och samtidigt överföra data. Via status information kan i princip vilka styrningar som helst göras. 17

23 Empiri 4.7 Funktioner i TETRA Funktioner i TETRA systemet [WES99] Individuella samtal punkt till punkt förbindelse mellan två individuella användare. Gruppsamtal Punkt till multipunkt förbindelse mellan en individuell användare och en grupp av användare. Överföring i halvduplex mod. Direkt samtal direkt punkt till punkt förbindelse mellan två användare (mobila stationer) utan att använda en basstation. Åtminstone en mobil station har förbindelse med en basstation på en annan kanal än den som används mellan användarna. Bekräftade grupp samtal punkt till multipunkt förbindelse mellan en användare och en grupp av användare. Den anropade användaren bekräftar sin närvaro inom förbindelsen. Broadcast samtal - punkt till multipunkt förbindelse där den anropade användaren bara kan lyssna på den sändande användaren. Autentisiering av användare Diskret lyssning av ett samtal av en annan tillåten användare. Prioritetssamtal med avbrott. Definiera uppkoppling. Samtal väntar, uppkoppling till vänteläge. Användaren kan sätta ett samtal i vänteläge och sedan återgå till det. Identifiering av användare som ringer. Kortnummer Dynamiskt skapande och modifiering av användargrupper. TETRA standarden består av olika gränssnitt enligt [ROL02]: Luftgränssnittet beskriver hur kommunikationen mellan en terminal/radioapparat och en basstation ska gå till. Detta gör att man kan använda terminaler från olika tillverkare i samma infrastruktur. Direktmod beskriver kommunikationen direkt mellan två terminaler och möjliggör kommunikation även vid skador eller fel på infrastrukturen, eller då man befinner sig utanför systemets täckning. Direktmoden kan användas för att utöka systemets täckning genom att man kan använda terminaler som relästationer som sänder vidare till områden utan radiotäckning. Gränssnittet mellan terminal och kringutrustning innebär att man kan ansluta dator, skrivare, fax och mycket annat till radioterminalen. Genom att gränssnittet är standardiserat kan olika programutvecklare göra applikationer. Via gateway gränssnittet kan man kommunicera med andra typer av nät som mobilnät och fast telefonnät. Under övergångsperioden till ett nytt system kan man ansluta existerande analoga nät. ISI (InterSystem Interface) är ett gränssnitt mellan två olika Tetra-system som innebär att man kan koppla ihop Tetra-nät från olika leverantörer. Genom detta gränssnitt kan man bilda samtalsgrupper tvärsöver olika nät, hålla kontakt med sin ledningscentral även när man rört sig över landsgränser etc. TETRA standarden har två till fyra gånger högre frekvens effektivitet än ett analogt system, bättre frekvensåteranvändning, högre tal säkerhet med hjälp av digital röstkodning. Röst kvalitet i systemet är oberoende av den mottagna signalens effekt, hög dataöverföringshastighet. [WES99] 18

24 Analys 5. Analys I detta kapitel redogörs för den analys som genomförts. Analysen görs med jämförelse mot den teoretiska referensram som redovisas i kapitel två. Vi kommer i vår analys att använda samma rubriker som i empirin. 5.1 Täckning Enligt de empiriska svar vi fått anser respondenterna att täckningen blivit bättre. En av respondenterna påpekade dock att täckningen var otillfredsställande utanför tätort på vissa platser. Enligt [BER99] beror täckningen över en yta på antalet basstationer som är uppförda och inte på systemet. Däremot skiljer det sig mellan analoga och digitala system beroende på att analoga system är beroende av att hela bärvågen i sin ursprungliga form når mottagaren. I digitala system där informationen har en viss mån av redundans tillåts delar av informationen att falla bort men kan ändå sättas ihop i sin ursprungliga form. Gällande inomhustäckningen svarade tre av respondenterna att även den blivit bättre, samma person som var kritisk mot utomhustäckningen var även kritisk mot inomhustäckningen. I detta fall gäller samma regel som ovan att täckningen är beroende av antalet basstationer, men enligt [WES99] stödjer TETRA direkta samtal mellan två användare (mobila stationer) utan att använda en basstation. Där endast en av användarna behöver ha kontakt med en baststation på en annan kanal. På så sätt kan inomhustäckningen ökas. Respondenterna ansåg att det blivit enklare att få kontakt med angränsande kommuner och TETRA kan förenkla kontakten med andra länders räddningstjänster vid en nordisk utbyggnad. Detta bekräftar [ROL02] genom att säga att TETRA har ett standardiserat gränssnitt mellan två TETRA system, ISI (InterSystem Interface), som innebär att man kan koppla ihop TETRA nät från olika leverantörer, bilda samtalsgrupper tvärsöver olika nät samt hålla kontakt med sin ledningscentral även när man rört sig över landsgränser. 5.2 Samband Den absolut största sambandsfördelen ansåg respondenterna vara att man inte behöver hålla kontakten med räddningscentralen för att få fram ett meddelande till samverkande myndigheter på skadeplatsen. Enligt [BER99] ska svensk räddningstjänst använda sig av samverkanskanal 02 för att rapportera, sända ut varningar och samordna verksamheten, det vill säga en specifik kanal. Med TETRA är inte den specifika kanalen det väsentliga utan antalet möjliga lediga kanaler på grund av att TETRA är ett digitalt trunkerat system enligt [WES99] där antalet användare som blir betjänade är lika med totala antalet kanaler. [BER99] menar att mobiltelefon endast bör användas som ett komplement till övriga sambandssystem, eftersom mobiltelefonnäten är störningskänsliga. Hela områden kan sluta fungera på grund av strömavbrott eller trasiga transmissionskablar. Vid räddningsinsatser finns även risk att tillgängliga kanaler i mobiltelefonsystemen blockeras på grund av hög belastning. Med TETRA behöver man inte använda sig av mobiltelefon för att kommunicera då systemet har fyra gånger bättre frekvensekonomi enligt [WES99]. 19

25 Analys 5.3 Samverkan I det tidigare systemet använde man sig av GSM telefon för att hålla kontakt med ambulans och polis. En farlig väg att gå eftersom att systemet kan vara fullt vid större olyckor och evenemang enligt [BER99]. Med TETRA kan man kommunicera direkt med polis och ambulans i det egna nätet. Danmark, Finland och Norge har valt att implementera ett TETRA nät för public safety myndigheternas radiokommunikation, om man i Sverige fattar beslut att implementera detta i en annan teknik kan komplikationer i samarbetet med grannländernas myndigheter uppstå. Enligt [BER99] ska Radiotrafiken på samverkanskanalen bör begränsas och vara kortfattad. Redan i ett inledande skede har man alltså satt begränsningar på hur samverkanskanalen skall användas det vill säga till ett minimum. I och med TETRA kan man lyfta bort den rekommendationen eftersom TETRA har fyra gånger bättre frekvensekonomi och är trunkerat enligt [WES99]. Dessutom stödjer TETRA ett dynamiskt skapande av användargrupper enligt [WES99], vilket upplevs positivt av användarna då man kan ansluta sig till gruppen vid skadeplatsen. 5.4 Säkerhet Enligt [SRL03] 29 Telelagen 1 993:597 är radioanvändaren alltid skyldig att iaktta sekretessbestämmelserna och att ansvara för att inte genom obetänksamhet låta utomstående avlyssna meddelanden och upplysningar som gäller personliga angelägenheter eller som kan vålla skada. Ett analogt system är lätt att avlyssna enligt [WES99] och därför upplevde respondenterna att de före TETRA var tvungna att balansera tungan i munnen för att inte säga något som kunde vara straffbart. Efter införseln av TETRA känner respondenterna att de fritt kan tala om sekretessbelagda uppgifter, i enlighet med att TETRA stödjer kryptering, vilket gör det svårare att avlyssna. 5.5 Nya möjligheter [ROL02] menar på att TETRA har ett standardiserat gränssnitt till andra nät än det egna radionätet som mobiltefonnät, detta tyckte respondenterna var bra då man inte behövde använda sig av dubbla system. Respondenterna framhöll att de upplevde funktionen enskilda samtal mellan användare som bra, vilket TETRA stödjer enligt [WES99]. Med TETRA ansåg respondenterna att det finns stora möjligheter att kunna tillämpa dataapplikationer för att snabba på och effektivisera räddningsinsatsen. TETRA har en betydligt snabbare dataöverföring än analoga nät vilket stämmer enligt [WES99]. TETRA har ett standardiserat gränssnitt mellan terminaler och kringutrustning vilket gör att det blir lättare för olika utvecklare att bygga applikationer till radiokommunikationssystemet enligt [ROL02]. 20

26 Slutsatser 6. Resultat I detta kapitel kommer vi att presentera resultatet av vår studie och den nya kunskap som vi har införskaffat. Vi kommer även utifrån vår analys att besvara vårt syfte som vi beskriver i kapitel ett. 6.1 Slutsatser Vårt syfte var att undersöka om radiosystem byggda på TETRA standard kan förbättra kommunikationssituationen för public safety myndigheterna på en operationell nivå. För att göra detta har vi använt oss utav litteratur som beskriver radiokommunikation i stort och TETRA i synnerhet samt olika studier och rapporter. Efter att vi läst in oss på området utförde vi en undersökning med målet att besvara vår forskningsfråga: Hur kan TETRA förbättra kommunikationen inom räddningstjänsten på en operationell nivå och varför upplevs det som förbättringar. På vår forskningsfråga hävdar vi genom vår empiriska studie och teori att TETRA förbättrar kommunikationen inom räddningstjänsten. Hur och varför det blir förbättringar för räddningstjänsten handlar nedanstående del av slutsatserna om. I vår rapport arbetade vi tillsammans med räddningstjänsten fram fyra kriterier för att uppnå en god kommunikation samt att vi har titta på vilka nya möjligheter som TETRA skapar. Dessa kriterier är täckning, samband, samverkan och säkerhet. TETRA löser de problem som tas upp i problembakgrunden på följande sätt. Täckning De nuvarande systemen har i vissa fall begränsad täckning. På vissa platser är mottagningsförhållandena så dåliga att det är svårt att kommunicera och på andra platser saknas täckning helt. o Täckningen utomhus och inomhus är beroende av utbyggnaden av basstationer men man kan säga att det digitala systemet har fördelar gentemot det analoga systemet som gör att täckningen upplevs bättre. Inomhus men även utomhus finns möjlighet till direktmod som gör att täckningsgraden ökar. 21