Breitbandkommunikation bei Großschadensereignissen

DI (FH) DI Peter Dorfinger
Breitbandkommunikation bei Großschadensereignissen
8. Workshop Assistenzeinsätze und Unterstützungsleistungen
Übersicht
Die Ist-Situation
Die Soll-Situation
Grundlagen
Produkte
Ausgewählte Forschungsergebnisse / Stand der Forschung
Vollautomatischer Informationsaustausch (IDIRA)
Zusammenfassung
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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
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Die Realität der Kommunikation
Verwendung von Smartphones durch die Einsatzkräfte
Verwendung von UMTS Dongles an Laptops zur Kommunikation (emails,
usw.)
Somit Abhängigkeit von kommerziellen Netzen
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Die aktuelle Lageübersicht
Manuelle Dateneingabe
Übermittlungsfehler (Sprache, Funk)
Zeitaufwendig
Oft im Feld nicht verfügbar
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Mittendrinn statt weit weg
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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
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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
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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
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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)
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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€)
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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
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Komerzielle Lösungen
Eigene LTE Basisstationen
Bspw. Von Thales
Benötigt lizensierte Frequenzen
Anbindung an Internet ist notwendig
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Forschung
Fliegende Ad-Hoc Netze
EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) Schweiz
Selbstständige Verwaltung des Netzes
Forschungsplattform für Neuentwicklungen
Routingprotokolle
Schwarmintelligenz
http://smavnet.epfl.ch/
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Forschung
Fliegende Ballone
LTE Basisstation
Seil und Lichtwellenleiter
Rudimentärer Prototyp
Thales als Projektleiter
http://www.absolute-project.eu
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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)
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Szenario Lawinenabgang
Lokal überschaubares Gebiet
Ausfall des Stroms in Teilgebiet
Ausfall einzelner kommerzieller Sendemasten (zerstört, kein Strom)
Kabelverbindungen (Coax, LWL, usw.) teilweise zerstört
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Mobile Broadband Extender
Breitband Internet am
Einsatzort
Kabelgebunden und Kabellos
Einfachste Montage
Bedienbar von jeder
Einsatzkraft
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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
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Mobile Broadband Extender (MBE)
Einfachste Inbetriebnahme
Montage per Magnetfuß am
Fahrzeugdach
Stromversorgung über
Zigarettenanzünder
Per WLAN auf MBE
verbinden
Lossurfen
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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
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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
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Anwendung Multi UMTS
Anbindung
T-Mobile
A1
Drei
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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
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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
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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
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Szenario Hochwasser / Erdbeben
Großer geographischer Bereich betroffen
Ausfall des Stroms
Ausfall der kommerziellen Kommunikationslösungen (kein Strom,
überschwemmt, zerstört)
Kabelverbindungen (Coax, LWL, usw.) teilweise zerstört
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Wireless Gateway
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Prototypen
COmmunication Field Relay
(COFR)
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Wireless GateWay (WGW)
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
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Beispielsetup
SAT
UPLINK
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Overview
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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
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Unterstützung bei der
Positionierung
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Unterstützung bei der
Positionierung
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Unterstützung bei der
Positionierung
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Unterstützung bei der
Positionierung
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Unterstützung bei der
Positionierung
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Unterstützung bei der
Positionierung
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IDIRA COP Introduction
© FPartner
Common Operational Picture
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COP: map layer and list view
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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
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COP: incident layer and details
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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
command
Task: Fire fighting
Incident
Task: Evacuation
UNIT Police of Napoli
command
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The Field Commander‘s View
INCIDENT
Evacuation
2013-10-16 10:53 POL_SBG
Nursing home Überfuhrstrasse
Evacuation
Status:
progress
Time:
2013-10-16 08:33
Category: EVAC
Position: Lat 47.809 Long 13,033
Evacuation
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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)
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
DI (FH) DI Peter Dorfinger
Forschungslinienleiter
Salzburg Research Forschungsgesellschaft mbH
Jakob Haringer Straße 5/3 | 5020 Salzburg, Austria
T +43.662.2288-452 | F -222
[email protected]
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