Zukünftige Breitbandanforderungen der BOS Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben

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Kai Pfaff
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1 AUTOMOTIVE INFOKOM VERKEHR,UMWELT & ENERGIETECHNIK LUFTFAHRT RAUMFAHRT VERTEIDIGUNG & SICHERHEIT Zukünftige Breitbandanforderungen der BOS Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben Communication World München, 09. Oktober 2012

2 Inhalt Einführung Der Digitalfunk BOS in Deutschland Bandbreitenbedarf Technologien und mögliche Lösungen Herausforderungen Ausblick 2

3 1 1 Einführung Motivation Deutschland führt derzeit für die BOS ein digitales Bündelfunksystem auf Basis des TETRA-Standards ein. Der TETRA-Standard eignet sich hervorragend für die Bedürfnisse der BOS bezüglich Sprachkommunikation und schmalbandiger Datenübertragung. Darüber hinaus besteht bei den BOS ein Bedarf an breitbandiger Datenübertragung. Hier stellt sich die Frage nach möglichen Anwendungen, der am besten geeigneten Technik und der geschicktesten Einführungsstrategie. 3

4 1 Einführung 2 Position der IABG im digitalen BOS-Funk Konzeption & Analysen Aufbau & Migration Betrieb Projektgruppen der Länder Projektgruppen der Länder Zentraler Technischer Betrieb & Autorisierte Stellen Rahmenverträge : Hessen (Technik) Seit 2007: Bayern (Technik und Betrieb), Baden-Württemberg (Technik und Controlling) Seit 2008: Brandenburg (Technik) Seit 2010: Zentraler Technischer Betrieb mit Alcatel-Lucent und IBM (Sicherheitsmanagement) Einzelprojekte 2003: BOS Funkanalyse Bayern (analoge Funksysteme, TETRA, TETRAPOL) 2005: Funknetzplanung und technische Beratung in Bayern, Hamburg, Hessen, Brandenburg 4

5 32 1 Der Digitalfunk BOS in Deutschland Das Projekt Bund- Länder-Projekt, bis auf wenige Ausnahmen erfolgen Aufbau und Betrieb durch die Bundesländer: Zugangsnetz, Basisstations- Infrastruktur, Leitstellenanbindung, Endgeräte die BDBOS: Kernnetz, Vermittlungen, Systemtechnik inkl. Antennen Realisierung einer flächendeckenden Basis-Funkversorgung, ergänzt durch individuelle Erweiterungen je Bundesland (insgesamt ca Funkstationen) Ein Funknetz für alle BOS: Polizei Feuerwehr, Katastrophenschutz Rettungs-, Hilfsdienste Bundespolizei, THW Geplanter Abschluss für die meisten Gebiete: 2014 Quelle: Ausbaustand Ende September 2012 Inbetriebnahme erfolgt 5

6 32 2 Der Digitalfunk BOS in Deutschland Die wesentlichen Leistungsmerkmale Sprachdienste: Gruppenrufe ( und Einzelrufe) Kurze Rufaufbauzeiten (< 500 ms) Prioritätsrufe, Notrufe Direkte Verbindung zwischen Endgeräten (Direct Mode Operation DMO) Datendienste Kurznachrichtendienste (Short Data Services) Statusmeldungen, Alarmierung Lokalisierungsdienste (GPS) Datendienste mit geringen Datenraten (7,2 kbit/s ungeschützt, max. 28,8 kbit/s bei Bündelung von bis zu 4 Kanälen, Circuit Mode) Sicherheit (z.b. Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, materielle Sicherheit) Anbindung von Leitstellen Die BOS benötigen ein schnelles, zuverlässiges, unabhängiges und sicheres Kommunikationsnetz zugeschnitten auf ihren taktischen Bedarf 6

7 3 1 Bandbreitenbedarf Grobklassifikation der Datenraten geringe Datenraten Sprache Lokalisierungsdienste Einfache Datenbankabfragen Kurznachrichten Statusmeldungen Alarmierungsmeldungen (Pager) Reine Text- s Einfache Bilder mittlere Datenraten Bilder s mit eingefügten Bildern/Objekten Datenbankabfragen WWW Bau- / Gebäudepläne, geografische Karten Videos mit geringer Auflösung hohe Datenraten Live-Videos Datenbankabfragen mit komplexen Inhalten Treiber für den Bedarf an höheren Datenraten: Effektivitätssteigerung bei Einsätzen, z.b. durch Verbesserte Lageübersicht / bessere Gefahreneinschätzung Schnellere Handlungsmöglichkeit Echtzeitüberwachung 7

8 3 2 Bandbreitenbedarf Bedarf der BOS an breitbandiger Kommunikation Breitbandkommunikation findet beim aktuellen Aufbau des BOS- Digitalfunknetzes noch wenig Berücksichtigung Eine Studie aus dem Jahr 2010 im Auftrag der BDBOS zum mittel- und langfristigen Kapazitätsbedarf der BOS in der drahtlosen Kommunikation, in der unterschiedliche BOS befragt wurden, zeigte auch einen Bedarf an Diensten mit höheren Datenraten: Videoübertragung Zugriff auf Datenbanken mit komplexen Inhalten Hochaufgelöste Fotos, Patientendaten, Fahndungsdaten, Gebäudepläne, geografische Karten Ein großer Teil der in der Studie angegebenen Szenare werden als Mission Critical eingestuft, d.h. ist die Durchführung eines solchen Szenars nicht erfolgreich, so besteht unmittelbare Gefahr für Leib und Leben Von größter Wichtigkeit ist daher ein hochverfügbares Netz 8

9 4 1 Technologien und mögliche Lösungen Bereits eingesetzte, mögliche und zukünftige Funktechnologien TETRA2 (TEDS) GSM (GPRS /EDGE) UMTS (HSDSPA, HSUPA) LTE (LTE Release 9) LTE Advanced (LTE Release 10) WLAN DAB DVB-H / DVB-T Richtfunk Satellit Wesentliche Vorteile von LTE: hohe Datenraten im Up- und Downlink (zum Start z.b. Downlinkraten von bis zu 100 Mbit/s, Uplinkraten von bis zu 50 Mbit/s, später bis 1 Gbit/s) niedrige Latenzzeiten bei paketorientierter Datenübertragung durch Optimierung der Handovervorgänge sind sehr hohe Geschwindigkeiten der mobilen Endgeräte möglich Die Technik selbst könnte auch im TETRA- Frequenzbereich (400 MHz) eingesetzt werden Für einen Einsatz für die BOS fehlt noch: BOS-spezifische Sprachdienste Frequenzspektrum Schnittstelle TETRA-LTE 9

10 4 2 Technologien und mögliche Lösungen Mögliche Lösungswege Evolution (z.b. Migration zu TETRA 2) TETRA (max kbit/s Packet Data Service bei Kanalbündelung) nach TETRA 2 (max. 538 kbit/s Packet Data Service bei Kanalbündelung) zu LTE-Advanced (max. 1 Gbit/s LTE Release 10) Paralleler Aufbau eine neuen Funknetzes Ersatz des bestehenden Funknetzes Ergänzung des bestehenden Funknetzes (an HotSpots, Einsatzschwerpunkten, etc.) z.b. durch LTE Parallelnutzung kommerzieller Funknetze (GSM, LTE, UMTS) ggf. Trennung nach taktisch, administrativem Bedarf bezüglich Sicherheits- und Verfügbarkeitsanforderungen TETRA-Software-Client auf LTE-Gerät Verknüpfung von Informationen aus dem Digitalfunk BOS-Netz (z.b. Positionsdaten) mit Informationen aus kommerziellen Netzen (z.b. Landkarten) Nutzung zusätzlicher Funktechniken im Bedarfsfall (Satelliten-/Richtfunk- Videoübertragung einer Großveranstaltung, Gebäudefunk, ad-hoc Netzwerke, DVB-T/DAB-T im Downlink, etc.) 10

11 5 1 Herausforderungen Technische Herausforderungen Funkstationen (Systemtechnik) Vermittlungsstellen (Network Management Center, Network Monitoring Center) Zugangsnetz Kernnetz Endgeräte (Handys, Fahrzeugfunkgeräte, etc. -> Dual Mode Endgeräte) Leitstellen Sicherheit Verfügbarkeit Was müsste alles geändert werden? Wie teuer ist die Änderung? 11

12 5 2 Herausforderungen Wirtschaftliche und organisatorische Herausforderungen Kosten Frequenzbedarf Mehrere Beteiligte - jeder mit Mitspracherecht: BDBOS 16 Bundesländer und der Bund (Bundespolizei, THW) Polizei (hierarchisch) Feuerwehren / Rettungsdienste (nicht hierarchisch, kommunal organisiert) Migration des Funknetzes der Anwender der organisatorischen / logistischen Abläufe 12

13 6 Ausblick Der Bedarf an Breitbandkommunikation wird zukünftig voraussichtlich an Bedeutung gewinnen, Treiber werden sein: Direkt: Geeignete Anwendungen zur Effizienzsteigerung der Einsatzkräfte Indirekt: Kommerzieller Mobilfunkmarkt Hemmende Faktoren sind vor allem die großen wirtschaftlichen, organisatorischen und technischen Herausforderungen, die überwunden werden müssen, dennoch werden immer mehr Anwendungen und Lösungen angeboten werden Die nächsten Jahre vorrangig: TETRA Netzaufbau und Migration (bis ca. 2016) und nachfolgende Verdichtung /Optimierung der Funkversorgung (Objekt- und Indoorversorgung, Schliessen von Versorgungslücken) Parallel anlaufende Planungen für zukünftige Lösungen Andere Länder (z.b. USA: Breitband für BOS im 700 MHz auf LTE-Basis bereits beschlossen) 13

14 Kontakt

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