Mobilfunkortung ohne GPS: Möglichkeiten und Grenzen für Personen-Notsignal-Anlagen

Bei der Planung einer Personen-Notsignal-Anlage stellt sich häufig die Frage, wie sich ein Mitarbeiter im Alarmfall lokalisieren lässt. Während GPS vielen Verantwortlichen als erste Lösung einfällt, wird ebenso oft über Ortung über Mobilfunknetze gesprochen.

Doch was ist tatsächlich möglich?

Kann eine Person allein über GSM-, LTE- oder 5G-Netze lokalisiert werden? Reicht eine Funkzelle aus, um den Aufenthaltsort eines Mitarbeiters zu bestimmen? Und welche Rolle spielt Mobilfunkortung im modernen Alleinarbeiterschutz?

Die Antwort fällt differenziert aus: Mobilfunknetze können wertvolle Standortinformationen liefern. Für die praktische Hilfeleistung im Rahmen einer Personen-Notsignal-Anlage kommt es jedoch darauf an, welche Informationen tatsächlich verfügbar sind und ob diese für die Rettungskette ausreichend sind.

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Alarmübertragung und Ortung sind unterschiedliche Aufgaben

Zunächst sollte zwischen zwei Funktionen unterschieden werden:

• Alarmübertragung
• Positionsbestimmung

Eine Personen-Notsignal-Anlage kann einen Alarm über Mobilfunk übertragen, auch wenn keine GPS-Position verfügbar ist.

Die eigentliche Standortbestimmung ist davon unabhängig. Sie erfolgt über separate Ortungsverfahren, deren Genauigkeit und Verfügbarkeit von zahlreichen Faktoren abhängen.

Für Unternehmen bedeutet das:

Ein erfolgreich übertragener Alarm liefert nicht automatisch eine präzise Position. Ebenso bedeutet eine verfügbare Positionsinformation nicht automatisch, dass die Hilfeleistung bereits organisiert ist. Entscheidend ist das Zusammenspiel von Alarmierung, Alarmbearbeitung, Lokalisierung und Rettungskette. Dies entspricht auch dem Grundgedanken der DGUV Regel 112-139 „Einsatz von Personen-Notsignal-Anlagen“, die die Sicherstellung rechtzeitiger Hilfsmaßnahmen bei gefährlicher Alleinarbeit in den Mittelpunkt stellt. [publikatio…en.dguv.de], [publikatio…en.dguv.de]

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Was versteht man unter Mobilfunkortung?

Mobilfunkortung ist kein einzelnes Verfahren.

Die standardisierten Location Services der Mobilfunknetze umfassen verschiedene Methoden zur Bestimmung oder Eingrenzung des Aufenthaltsortes eines Endgerätes. Die Architektur und die Verfahren sind in den 3GPP-Spezifikationen für Location Services beschrieben. [portal.3gpp.org], [portal.3gpp.org]

In der Praxis sind insbesondere drei Ansätze relevant:

• Cell-ID
• Enhanced Cell ID (E-CID)
• OTDOA (Observed Time Difference of Arrival)

Alle Verfahren verfolgen dasselbe Ziel, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer Funktionsweise und der verfügbaren Ortsinformationen.

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Cell-ID: Lokalisierung über die versorgende Funkzelle

Die einfachste Form der Mobilfunkortung ist die sogenannte Cell-ID.

Dabei wird festgestellt, mit welcher Funkzelle ein Endgerät aktuell verbunden ist. Das System kennt dadurch den Standort der Basisstation und kann den Aufenthaltsort des Gerätes näherungsweise auf den Versorgungsbereich dieser Funkzelle eingrenzen.

Wichtig dabei:

Cell-ID liefert keine exakte Positionsbestimmung. Das Verfahren ordnet das Gerät einem Funkzellenbereich zu. Ob diese Information für die Rettung ausreichend ist, hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab.

Für einige Anwendungen kann bereits diese Information hilfreich sein. Für die gezielte Navigation zu einer Person in einem komplexen Werksgelände, Krankenhaus oder Industriegebäude reichen solche Informationen jedoch häufig nicht aus.

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Enhanced Cell ID: Mehr Informationen aus dem Mobilfunknetz

Eine Weiterentwicklung der reinen Funkzellenortung ist Enhanced Cell ID (E-CID).

Dabei werden zusätzliche Messwerte ausgewertet, die im Mobilfunknetz verfügbar sind. Die 3GPP-Location-Services beschreiben E-CID als eines der standardisierten Verfahren innerhalb der Mobilfunkortung. [portal.3gpp.org]

Durch die zusätzliche Auswertung von Funkparametern lässt sich die Standortbestimmung gegenüber einer einfachen Funkzellenzuordnung verbessern.

Welche Qualität der Standortinformation tatsächlich erreicht wird, hängt jedoch von vielen Faktoren ab:

• Netzarchitektur
• Endgerät
• Funkversorgung
• Umgebung
• unterstützte Netzfunktionen

Eine pauschale Aussage zur erreichbaren Genauigkeit ist daher nicht möglich.

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Was ist mit „Funkzellentriangulation“ gemeint?

Der Begriff „Funkzellentriangulation“ wird häufig verwendet, wenn über Mobilfunkortung gesprochen wird.

Technisch handelt es sich dabei jedoch meist um einen Sammelbegriff für unterschiedliche Verfahren.

Eine klassische Triangulation basiert auf Winkelmessungen. Mobilfunknetze arbeiten hingegen häufig mit:

• Laufzeitdifferenzen
• Signalzeitmessungen
• Referenzsignalen mehrerer Mobilfunkstationen
• mathematischen Multilaterationsverfahren

Deshalb ist die allgemeine Aussage „Ortung über Funkzellentriangulation“ meist zu ungenau, um die tatsächlich eingesetzte Technologie zu beschreiben.

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OTDOA: Standortbestimmung über mehrere Basisstationen

Ein standardisiertes Verfahren innerhalb der Mobilfunk-Location-Services ist OTDOA (Observed Time Difference of Arrival).

Hierbei misst das Endgerät die zeitlichen Unterschiede beim Empfang von Signalen mehrerer Basisstationen. Die resultierenden Messwerte werden an die Positionierungsfunktionen des Mobilfunknetzes übermittelt, welche daraus eine Positionsschätzung berechnen können. Das Verfahren ist Bestandteil der von 3GPP standardisierten Location Services. [3gpp-explorer.com], [portal.3gpp.org]

Die Qualität der Positionsbestimmung hängt laut den 3GPP-Beschreibungen unter anderem davon ab:

• wie viele Mobilfunkzellen empfangen werden können,
• wie die Mobilfunkstationen räumlich verteilt sind,
• welche Signalqualität vorliegt,
• welche Positionierungsfunktionen durch das Netz bereitgestellt werden. [3gpp-explorer.com]

Daraus ergibt sich ein wichtiger Schluss:

Eine vorhandene 4G- oder 5G-Verbindung bedeutet nicht automatisch, dass OTDOA verfügbar ist oder genutzt wird.

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Kann eine Personen-Notsignal-Anlage ohne GPS funktionieren?

Ja.

Die Auslösung und Übertragung eines Personenalarms ist grundsätzlich nicht von GPS abhängig.

Die DGUV Regel 112-139 definiert Personen-Notsignal-Anlagen als Einrichtungen zum Auslösen und Übertragen willensabhängiger und willensunabhängiger Alarmsignale. Die Regel fordert dabei geeignete Maßnahmen zur Sicherstellung der Hilfeleistung bei gefährlicher Alleinarbeit. [publikatio…en.dguv.de]

Für den Betreiber sind deshalb zwei Fragen entscheidend:

1. Kann der Alarm zuverlässig übertragen werden?
2. Welche Standortinformation steht anschließend für die Hilfeleistung zur Verfügung?

Erst die Beantwortung beider Fragen ermöglicht eine belastbare Bewertung des Sicherheitskonzepts.

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Reicht Mobilfunkortung für den Alleinarbeiterschutz?

Eine pauschale Antwort gibt es nicht.

Die Anforderungen unterscheiden sich erheblich zwischen verschiedenen Einsatzbereichen:

• Industrie und Produktion
• Energieversorgung
• Wasserwerke
• Krankenhäuser
• Logistikzentren
• kommunale Betriebe

In vielen Umgebungen genügt es nicht, einen Standort nur grob eingrenzen zu können.

Für die praktische Rettung kann zusätzlich wichtig sein:

• Gebäude
• Hallenbereich
• Etage
• Technikraum
• Sicherheitszone
• definierter Arbeitsplatz

Welche Ortsinformationen erforderlich sind, ergibt sich aus der Gefährdungsbeurteilung und der geplanten Rettungskette.

Genau deshalb behandelt die DGUV Regel 112-139 neben der Alarmierung auch die Risikobeurteilung, die Gefährdungsermittlung sowie die Organisation von Hilfsmaßnahmen. [publikatio…en.dguv.de]

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Warum moderne PNA-Lösungen mehrere Ortungsverfahren kombinieren

Für viele Projekte ist nicht eine einzelne Ortungstechnologie entscheidend, sondern die Kombination mehrerer Verfahren.

Je nach Einsatzumgebung können unterschiedliche Technologien sinnvoll sein.

GPS / GNSS

Satellitenbasierte Ortung eignet sich insbesondere für:

• Außengelände
• Werksflächen
• mobile Einsatzkräfte
• Service- und Instandhaltungstätigkeiten

WLAN-Ortung

Vorhandene WLAN-Infrastrukturen können genutzt werden, um Standortinformationen innerhalb von Gebäuden bereitzustellen.
[Indoor-Ortung WLAN]

BLE-Ortung

Bluetooth-Low-Energy-Referenzpunkte ermöglichen die Zuordnung zu definierten Bereichen oder Zonen.

NFC

NFC kann genutzt werden, um bekannte Referenzpunkte aktiv zu bestätigen.

Mobilfunkortung

Mobilfunkbasierte Verfahren können zusätzliche Standortinformationen liefern und eine wertvolle Ergänzung innerhalb eines ganzheitlichen Ortungskonzepts darstellen.

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Hybrid-Ortung als praxisgerechter Ansatz

In modernen Sicherheitskonzepten wird häufig nicht ausschließlich auf eine einzige Technologie gesetzt.

Stattdessen werden die verfügbaren Standortinformationen situationsabhängig kombiniert.

Im Rahmen einer Gefährdungsbeurteilung sollten unter anderem folgende Fragen beantwortet werden:

• Wo findet die Alleinarbeit statt?
• Welche Gefahren bestehen?
• Wie schnell muss Hilfe vor Ort sein?
• Welche Infrastruktur ist bereits vorhanden?
• Welche Standortinformation benötigen Ersthelfer oder Rettungskräfte?

Die geeignete Ortungsstrategie ergibt sich aus diesen Anforderungen und nicht allein aus der Verfügbarkeit einer bestimmten Funktechnologie.

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Die Rolle der LIV PNA

Die LIV PNA unterstützt Unternehmen bei der Umsetzung moderner Konzepte für den Alleinarbeiterschutz.

Die Lösung umfasst:

• LIV PNA App
• zertifizierte Android-PNG
• LIV Integrationsplattform
• Personen-Notsignal-Einsatzzentrale (PNEZ)

Je nach Projektanforderung können unterschiedliche Technologien für die Indoor- und Outdoor-Ortung berücksichtigt werden. Laut LIV tec Technologie- und Lösungsansatz zählen hierzu insbesondere WLAN, BLE, GPS und NFC.

Im Mittelpunkt steht dabei nicht die Nutzung einer einzelnen Technologie, sondern die Unterstützung einer funktionierenden und normgerechten Rettungskette.

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