Breitbandkommunikation bei Großschadensereignissen

Transkript

1 DI (FH) DI Peter Dorfinger Breitbandkommunikation bei Großschadensereignissen 8. Workshop Assistenzeinsätze und Unterstützungsleistungen

2 Übersicht Die Ist-Situation Die Soll-Situation Grundlagen Produkte Ausgewählte Forschungsergebnisse / Stand der Forschung Vollautomatischer Informationsaustausch (IDIRA) Zusammenfassung

3 Die offizielle Situation jetzt Analogfunkgeräte (bspw. Feuerwehren, Rettung in OÖ) Digitalfunk TETRA (in *weiten* Teilen von Österreich) Fokus auf Sprachkommunikation Sehr geringe Bandbreiten für Datenkommunikation (bspw. Übertragung der aktuellen Position jede Minute) Keine Breitbandnetze speziell für Einsatzkräfte verfügbar

4 Die Realität der Kommunikation Verwendung von Smartphones durch die Einsatzkräfte Verwendung von UMTS Dongles an Laptops zur Kommunikation ( s, usw.) Somit Abhängigkeit von kommerziellen Netzen

5 Die aktuelle Lageübersicht Manuelle Dateneingabe Übermittlungsfehler (Sprache, Funk) Zeitaufwendig Oft im Feld nicht verfügbar

6 Mittendrinn statt weit weg

7 Zielvorstellung Jeder Helfer hat die idente Sicht auf die aktuelle Lage (abhängig von seiner Rolle) Automatischer Austausch aller relevanten Informationen Entscheidungen können auf Basis aller relevanten Informationen getroffen werden Einfachere Verwaltung alle eingesetzten Einheiten / Ressourcen

8 Probleme Echtzeitdatenaustausch notwendig Alle Player müssen die notwendigen Daten erhalten Kommunikation ins Feld oft unterbrochen Kommerzielle Netze zerstört Regulatorische Einschränkungen behindern die Kommunikation Keine Breitbandnetze für Einsatzkräfte

9 Physik Je höher die Frequenz je geringer die Reichweite Je höher die Frequenz je stärker wirken sich Hindernisse (Wald, Häuser) aus Je höher die Sendeleistung je höher die Reichweite Je breiter das Frequenzband ist dass ich verwenden kann, je mehr Durchsatz (Mbit/s) kann ich erzielen Antennen mit Richtwirkung erlauben das empfangene Signal zu verstärken

10 Regulierung Im Bereich <700 MHz wo die Reichweite groß wäre gibt es kaum sinnvoll zusammenhängende Frequenzbänder Bei 800MHz wurden die Frequenzen um teures Geld versteigert Bei 2,4GHz gibt es freies Frequenzband (geringe Sendeleistung) Bei 5GHz gibt es EU Empfehlung (aus dem Jahr 2008) für PPDR (Einsatzkräfte) Netz, aber keine/kaum nationale Gesetze dazu Bei 5,5GHz gibt es freies Frequenzband (geringe Sendeleistung)

11 Komerzielle Lösungen / Lösungsansätze 5GHz BOS Frequenz 5,15-5,25GHz Erhöhte Sendeleistung 8W (8xhöher als WLAN) Distanz 1-2km Geschwindigkeit im Bereich von 10 Mbit/s Lizenz gibt es nicht in ganz Europa (noch nicht) Kommerzielles Produkt unter dem Namen HiMoNN (ca. 12k )

12 Komerzielle Lösungen SAT Uplink Ausgerichtet auf Einsatzkräfte Emergency.lu Bandbreite + Transport + Equipment + Dienste NoSaCo Nur Equipment Kombination mit Astra2Connect BGAN Mobile SAT Lösung für jedermann SOSAT Mobile (basierend auf Astra2Connect) Equipment mit automatischer Ausrichtung Limitierte Bandbreiten, Wettstreit mit Presse / Fernsehteams

13 Komerzielle Lösungen Eigene LTE Basisstationen Bspw. Von Thales Benötigt lizensierte Frequenzen Anbindung an Internet ist notwendig

14 Forschung Fliegende Ad-Hoc Netze EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) Schweiz Selbstständige Verwaltung des Netzes Forschungsplattform für Neuentwicklungen Routingprotokolle Schwarmintelligenz

15 Forschung Fliegende Ballone LTE Basisstation Seil und Lichtwellenleiter Rudimentärer Prototyp Thales als Projektleiter

16 Kommunikationslösung Anforderungen Installation durch nicht IT Techniker Einsatzdauer über mehrere Tage Einfachste Inbetriebnahme und Betrieb Einsatz weltweit erlaubt Keine speziellen Endgeräte für den Endanwender sondern Verwendung von klassischen Endgeräten (Smartphones, Laptops, Tablets)

17 Szenario Lawinenabgang Lokal überschaubares Gebiet Ausfall des Stroms in Teilgebiet Ausfall einzelner kommerzieller Sendemasten (zerstört, kein Strom) Kabelverbindungen (Coax, LWL, usw.) teilweise zerstört

18 Mobile Broadband Extender Breitband Internet am Einsatzort Kabelgebunden und Kabellos Einfachste Montage Bedienbar von jeder Einsatzkraft

19 Aktuelle Probleme Teilweise schlechte Abdeckung mit UMTS Netzen (somit keine oder nur sehr langsame Verbindung) Schlechter UTMS Empfang mit Mobiltelefon bzw. UMTS-Stick in Fahrzeugen Je Endgerät ist eine SIM Karte notwendig Professionellere Systeme meist aufwendig in der Installation

20 Mobile Broadband Extender (MBE) Einfachste Inbetriebnahme Montage per Magnetfuß am Fahrzeugdach Stromversorgung über Zigarettenanzünder Per WLAN auf MBE verbinden Lossurfen

21 Mobile Broadband Extender Automatische Ausrichtung der (UMTS) Antenne Größere Distanzen zwischen Nutzer und Mobilfunkmasten Höhere Geschwindigkeiten Breitband Internet dort wo oft nur sehr langsames Internet verfügbar ist Zukünftig auch als LTE Variante

22 Multi UMTS Anbindung Nutzung des besten Mobilfunkanbieters in der Region Automatische Suche nach dem besten Netz Lokale UMTS Stationen oft überlastet -> Zugriff auf entfernte Standorte Bündelung der Anbieter möglich: Bei Ausfall eines Anbieters werden die Verbindungen des Endanwenders nicht unterbrochen

23 Anwendung Multi UMTS Anbindung T-Mobile A1 Drei

24 Szenario Lawinenabgang am Taleingang / bzw. Zufahrtsstrasse Tal von Außenwelt nicht erreichbar Ausfall des Stroms im Tal Ausfall der kommerziellen Kommunikationslösungen im Tal (kein Strom) Kabelverbindungen (Coax, LWL, usw.) teilweise zerstört

25 Repeaterknoten Automatische Ausrichtung auf stärksten LTE Standort Automatische Ausrichtung auf stärksten UMTS Standort Bereitstellung der Bandbreite über WLAN Richtfunk Lokale Anbindung von Clients über WLAN Aufstellung außerhalb des Katastrophengebiets, wo noch UMTS/LTE Empfang möglich ist

26 Empfangsknoten Automatische Ausrichtung der WLAN Richtantenne zum Repeaterknoten Lokale Anbindung von Clients über WLAN Anbindung von lokalen Clients über LAN Aufstellung direkt am Einsatzort bei der Einsatzleitung Max. Distanz zum Repeaterknoten ca. 4km

27 Szenario Hochwasser / Erdbeben Großer geographischer Bereich betroffen Ausfall des Stroms Ausfall der kommerziellen Kommunikationslösungen (kein Strom, überschwemmt, zerstört) Kabelverbindungen (Coax, LWL, usw.) teilweise zerstört

28 Wireless Gateway

29 Prototypen COmmunication Field Relay (COFR) Wireless GateWay (WGW)

30 Eigenschaften WGW Distanz zwischen zwei WGW: ca. 3-5km (Sichtverbindung) Abstand zwischen Endgerät und WGW: ca. 300m (Sichtverbindung, hängt stark von der Antenne im Endgerät und somit vom Endgerät ab) Geschwindigkeit: > 10Mbit/s Automatische Ausrichtung der Antennen zu benachbarten WGWs

31 Beispielsetup SAT UPLINK

32 Overview

33 Unterstützung bei der Positionierung Leuchtgrün: Kommunikation zu Endgeräten möglich Gelb: Positionen für WGW mit automatischer Ausrichtung Hellgrün: Händische Ausrichtung notwendig Rot/Blau: Keine Kommunikation möglich

34 Unterstützung bei der Positionierung

35 Unterstützung bei der Positionierung

36 Unterstützung bei der Positionierung

37 Unterstützung bei der Positionierung

38 Unterstützung bei der Positionierung

39 Unterstützung bei der Positionierung

40 IDIRA COP Introduction Common Operational Picture FPartner

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42 COP: map layer and list view

43 Incident Management alerts and observations from different sources can be summarized to one incident (hides the details, avoiding information overload) tracking of response actions on incident level, by feedback from unit commanders IDIRA Incident

44 COP: incident layer and details

45 Task Management Task Management the tactical view tasks are assigned to organisation units (tactical modules) operational resource dispatching keeps in the responsibility of unit commanders (chain of command) UNIT Greek Fire Brigade IDIRA Incident Task: Fire fighting Task: Evacuation command command UNIT Police of Napoli

46 The Field Commander s View INCIDENT Evacuation :53 POL_SBG Nursing home Überfuhrstrasse Evacuation Status: progress Time: :33 Category: EVAC Position: Lat Long 13,033 Evacuation

47 Zusammenfassung Produkte verfügbar Lizenzen zur Frequenznutzung? Forschung Reifegrad sehr unterschiedlich Frequenzen exklusiv für Einsatzkräfte wären notwendig Breitbandkommunikationsnetz an den Einsatzorten würde eine Vielzahl an Anwendungen ermöglichen Situationsgerechte Kommunikationslösungen müssten erarbeitet werden (Regulator, Physik, einmalige Kosten, laufende Kosten) Kommunikationslösungen müssen durch jedermann/-frau bedienbar sein und kein IT Personal benötigen Aufbauzeit des Netzes muss in strategischen Rahmen des Einsatzes passen (einigermaßen rasch)

48 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! DI (FH) DI Peter Dorfinger Forschungslinienleiter Salzburg Research Forschungsgesellschaft mbh Jakob Haringer Straße 5/ Salzburg, Austria T F -222 peter.dorfinger@salzburgresearch.at Salzburg Research Forschungsgesellschaft No reproduction without written permission. Certified in accordance with ISO 9001:2008