23. März 2010 Forschungsforum Öffentliche Sicherheit. Christian Wietfeld. TU Dortmund

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1 23. März 2010 Forschungsforum Öffentliche Sicherheit Christian Wietfeld TU Dortmund Kontakt:

2 Übersicht Techniken der Krisenkommunikation: Anforderungen Fähigkeiten und Einschränkungen Konzepte für die Zukunft Beispiele für aktuelle Lösungsansätze aus der Forschung: Effiziente Krisenkommunikation durch Datenföderation Situational Awareness durch IKT-gestützte Sensorsysteme Offene Forschungsfragestellungen 2

3 Anforderungsdefinition für Krisenkommunikationssysteme Analyse konkreter Referenzszenarien gemeinsam mit Anwendern Zum Beispiel: Überregionale Eisenbahnstrecke Dicht besiedeltes Gebiet Juni 2006, Dortmund: Großbrand im Großmarkt in der Nähe von WM2006 Austragungsort Juni 2006, Krefeld: Explosion in Kaltwalzwerk mit insgesamt 325 Mio Euro Schaden Juli 2007, Bochum: Großbrand eines Recyclingwerkes mit weiträumiger Rauchentwicklung (50 km) 3

4 Anforderungen an Ki Krisenkommunikationstechnik ik t ik Austausch von Multimediadaten (Bilder, Karten, Videos,.) in Gruppen in Echtzeit Georeferenzierte Informationen (Outdoor u. Indoor) Lückenlose Abdeckung z.b. auch in Gebäuden,Tunnels Tiefgaragen, Wäldern, Hohe Verkehrskapazität Integration von Sensordatennetzen Galileo Wide Area Lokal/Indoor Ad-hoc Optionen QoS-Garantien Bedienbarkeit unter Einsatzbedingungen Flexible Gruppenbildung: Zusammenführen heterogener Organisationsübergreifende g Datenbanksysteme Kommunikation unterschiedlicher Organisationen (Feuerwehr, Behörden, Polizei, Alarmierungsdienste Medizinische Rettungsdienste) Sicherheit und zur Information der Zugangssteuerung 4 Bevölkerung

5 Kommerzielle Mobilfunktechnologien im Überblick: Datenraten steigen weiter bis 1 Gbit/s Datenrate [Mbit/s] Aktuell: 5 Mbit/s (HSPA High Speed Packet Access) In 10 Jahren: 1 Gbit/s (Long Term Evolution Advanced) 100 WLAN 10 1 Wireless US SB Bluetooth n WLAN a/b/g Long-Term Evolution LTE (4. Generation) HSPA (3,5G) UMTS (3. Generation) 0,1 Zigbee DECT EDGE (2,5G) GSM (2. Generation) ) Reichweite [m] Personal/ Local Wide Area Body Area Area (Zellularfunknetze)

6 Spezifische Techniken der Katastrophenkommunikation: Digitaler Funk für Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) Datenrate [Mbit/s] Die Entwicklung und Einführung des digitalen BOS-Funks hinkt hinterher. 0,1 TETRA (Release 2, 2005) 10 TETRA (Release 1) Reichweite [m] Personal/ Local Wide Area Body Area Area (Zellularfunknetze)

7 Spezifische Techniken der Katastrophenkommunikation Datenrate [Mbit/s] Evolutionsstrategie offen ? 0,1 TETRA (Release 2, 2005) 10 TETRA (Release 1) Reichweite [m] Personal/ Local Wide Area Body Area Area (Zellularfunknetze)

8 Techniken der Krisenkommunikation Anforderungserfüllung im Überblick (1) Anforderung Digitaler Digitaler WLAN (Auswahl) BOS- Öffentl. Funk Mobilfunk Sprache o Multimedia Gruppenbildung ++ o - Abdeckung o +(+) Lokal Hohe Verkehrskapazität + + o BOS-QoS-Garantien Sicherheit o Ad-hoc/Direct Mode (+) - ++ Alarmierung der Bevölkerung

9 Techniken der Krisenkommunikation Anforderungserfüllung im Überblick (1) Anforderung (Auswahl) Sprache ++ Multimedia -* Gruppenbildung ++ Abdeckung Hohe Verkehrskapazität Digitaler BOS- Funk o** BOS-QoS-Garantien ++ Sicherheit ++ + Ad-hoc / Direct Mode + Alarmierung der Bevölkerung -- * Datenraten nicht ausreichend ** Dünn besiedelte Regionen mit funktechnischen Herausforderungen (z.b. Gebirge), Gebäudeinneres, Tunnel, etc. 9

10 Techniken der Krisenkommunikation Anforderungserfüllung im Überblick (2) Anforderung Digitaler Digitaler BOS- Öffentl. Funk Mobilfunk Sprache Multimedia - + Gruppenbildung ++ o* Abdeckung o +(+) Hohe Verkehrskapazität + + BOS-QoS-Garantien ++ -** Sicherheit Ad-hoc/Direct Mode (+) -*** Alarmierung der Bevölkerung *Erweiterungen ASCI oder IP-basiert möglich ** Priorisierungsmechanismen spezifiziert, aber in der Praxis nicht umgesetzt Netzausfall bei Panic Calls im Falle einer Krise *** Zukünftig Verbesserungen durch: Relays, Femtozellen 10

11 Techniken der Krisenkommunikation Anforderungserfüllung im Überblick (3) Anforderung Digitaler Digitaler WLAN (Auswahl) BOS- Öffentl. Funk Mobilfunk Sprache o Multimedia Gruppenbildung ++ o o Abdeckung o +(+) Lokal Hohe Verkehrskapazität + + o BOS-QoS-Garantien Sicherheit o Ad-hoc/Direct Mode (+) - ++ Alarmierung der Bevölkerung

12 Mögliche Lösungswege für die Zukunft Anforderung Digitaler BOS- Funk Digitaler Öffentl. Mobilfunk WLAN Sprache o Multimedia Gruppenbildung ++ o - Abdeckung o +(+) Lokal Hohe + + o Verkehrskapazität BOS-QoS-Garantien Sicherheit o Ad-hoc/Direct Mode (+) - ++ Alarmierung der Bevölkerung Hybride Systeme: Synergie durch Verknüpfung von BOS-Funk, WLAN, Öffentl. Mobilfunk Multimediafähigkeit zusätzl. Abdeckung BOS-Dienste in 4G Mobilfunksystemen: Nutzung des Economies of Scale und Innovationskraft IPbasierter Mobilfunksysteme BOS-Qualität durch verlässliche Ressourcengarantien mittels Virtualisierung Ad-hoc Funktionen und Robustheit (Selbstorganisation, Relays, Femtozellen,) 12

13 Beispielhafte i Ansätze: Projekt SPIDER (BMBF) Datenföderation in heterogener Netzumgebung Köln Messe Ad-hoc IAN Netzklassifikation: sicher partiell sicher unsicher Köln Messe CAFM BBK denis FW GE CELIOS DRK Xenios LZPD GSL.net KKB KIS-Client

14 Beispielhafte Ansätze: Projekt Airshield (BMBF) Neuartiges Sensornetz benötigt krisenfeste Kommunikationstechnik Schadstoffdetektion in der Luft durch fliegende Sensorsysteme (im Schwarm) Vorhersage der Ausbreitungsrichtung und geschwindigkeit der Schadstoffwolke Ableitung von Maßnahmen zum Schutz von Bevölkerung und Rettungskräften BOS-Funk nicht geeignet 4G Funktechniken

15 Zusammenfassung und Ausblick: Offene Forschungsfragen Wie kann Krisenkommunikation zuverlässig, an jedem Einsatzort, multimediafähig und sicher stattfinden? Selbstorganisierende Ad-hoc Netze am Krisenort ( Dropped Units ) Integration mit TETRA (z.b. um Sicherheitsschlüssel zu übertragen) Nutzung von Satellitentechnik Können die Funktionen zukünftiger Netztechniken die Forderungen nach exklusiven Technologien verstummen lassen? 4G Funktechnik LTE einsetzbar von 450 MHz bis 3,5 GHz Garantierte Ressourcenzuweisung durch Virtualisierungstechniken und/oder exklusive Funkbänder Sicherheit durch starke Kryptoalgorithmen Welche ganz neuen BOS-Dienste können auf der Basis aktueller und zukünftiger Mobilfunktechnologien entstehen? Bedarfsgerechte, flexible Gruppenbildung erlaubt neue Organisationsformen Neuartige Führung der Einsatzkräfte durch Augmented Reality Dienste basierend auf Sensornetzdaten Visualisierung von Schadstoffwolken Neuartige Alarmierung der Bevölkerung (z.b. App mit Push Funktion) 15