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Und wenn der digitale Behördenfunk doch ausfällt ?

Dies ist unser zweiter Artikel zum digitalen Behördenfunk – der erste ist hier zu finden.

Ein zeitweiser großflächiger Ausfall des Digitalfunknetzes der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOSnet) ist kein theoretisches Szenario. Seit der Flutkatastrophe im Juli 2021 im Westen Deutschlands ist klar:
Dieser Fall kann eintreten.
Die technischen Gründe für den Ausfall des BOSnet waren hier:

  • Ausfall der Stromversorgung
  • physikalische Beschädigung und Zerstörung der Übertragungs-Leitungen, welche die Basisstationen an das BOSnet-Kernnetz anbinden.

Die unterbrechungsfreie Stromversorgung der Basistationen mit 4 bis 6 Stunden Batterie-Kapazität war erschöpft, die in Rheinland-Pfalz dezentral gelagerten Netz-Ersatzanlagen erreichten sie zu spät. Angemietete, im Boden verlegte Übertragungsleitungen wurden vom Hochwasser weggerissen. Wo noch Strom vorhanden war, konnte die Basisstation ihr Einzugsgebiet von etlichen Quadratkilometern nur noch sehr eingeschränkt lokal versorgen, jedoch ohne Anbindung an die entfernter gelegenen Rettungsleitstellen. Rettungskräfte mussten zum Teil mit Zettel und Stift ausrücken. Die Informationen mussten auf Papier gebracht und zu den lokalen Einsatzzentralen und Krisenstäben transportiert werden. Für eine Katastrophensituation ist dies ein nicht hinnehmbarer Zustand.

Es stellen sich deshalb die folgenden Fragen:
Welche technischen Alternativen können in solch einem Katastrophenszenario noch genutzt werden?
Welche Alternativen bieten eine Rückfallebene mit gleichwertiger Funktionalität?
Gibt es Alternativen, welche als Notlösungen mit eingeschränkter Funktionalität nutzbar sind?

Die folgenden zwölf Notfall- und Rückfallebenenen werden hier eingeordnet, erklärt und bewertet:

  • Nutzung alternativer Betriebsarten und Konfigurationen des BOSnet
  • Erhalt des analogen BOS-Funksystems für Notfallbetrieb
  • Mobile Basisstationen (mBS) mit Anbindung über Leitung oder LTE
  • Satellitengesteuerte mobile Basisstationen (Sat-mBS)
  • Eine Notfalllösung über Satellitenkommunikationstechnik der Bundespolizei
  • Kommerzielle Satellitentelefonie
  • Kurzwellenfunkgeräte des THW
  • Kommunikation durch Funkamateure
  • Das zukünftige landesweite BOS-Breitbandnetz
  • Zellulare Netze Verlegefähig (ZNV) der Bundeswehr
  • Bundesländerspezifische Sonderwege für Breitbandinternetanbindung über Satellit
  • Eine Erweiterung des digitalen Alarmierungsnetzes in Rheinland-Pfalz

Nutzung alternativer Betriebsarten und Konfigurationen des BOSnet:

Das BOSnet verfügt aktuell über zwei Betriebsarten:

In der Betriebsart Trunked Mode Operation (TMO) wird eine Funkverbindung zwischen zwei oder mehreren Endgeräten unter Nutzung der Netzinfrastruktur über die Basisstationen aufgebaut. Das ist die Standardbetriebsart des BOSnet-Digitalfunks. Beim großflächigen Ausfall der Basisstationen ist TMO-Betrieb nur noch unter Nutzern der selben Basisstation möglich („Fallback-Modus“).


Direct Mode Operation (DMO) ist der Direktbetrieb zwischen den Endgeräten ohne Nutzung der Netzinfrastruktur. Er ermöglicht die Kommunikation ohne Verwendung von Basisstationen, ähnlich dem Funkbetrieb mit „Walkie-Talkies“. Durch die geringe Sendeleistung der Handfunkgeräte sind hier nur relativ kleine Reichweiten zu erzielen.

Weitere Möglichkeiten in der Betriebsart DMO bilden DMO-Repeater: Ein Fahrzeug-Funkgerät (Mobile Radio Terminal, MRT) kann als Repeater genutzt werden. Der Repeater arbeitet ähnlich einer Relaisstelle im Analogfunk. Es kann jedoch nur ein Repeater pro zuvor konfigurierter Nutzergruppe (DMO-Rufgruppe) verwendet werden.

Mesh“-Betrieb (ein vermaschtes Netz, in dem jeder Netzwerkknoten mit einem oder mehreren anderen verbunden ist) ist nicht möglich. 
DMO-Rufgruppen werden üblicherweise über die Taktisch Technische Betriebsstelle (TTB) vorab konfiguriert.


Möglich ist auch ein sogenannter TMO-DMO-Gateway:
Hier fungiert ein Fahrzeug-Funkgerät (MRT) als Brücke zwischen einzelnen DMO-Nutzern und einer BOSnet-Basisstation. Zum Betrieb von Repeatern und Gateways gibt es unterschiedliche Regelungen in den Bundesländern. In Baden-Württemberg beispielsweise ist bei den Feuerwehren und beim Katastrophenschutz die Nutzung von DMO-Repeatern und TMO-DMO-Gateways derzeit nicht angedacht, da eine Nutzung der Betriebsart DMO dort grundsätzlich nicht vorgesehen ist, bei Polizei und Rettungsdienst jedoch schon. Ferner können die Repeater-Funktion und die Gateway-Funktion unter Umständen nicht bei jedem MRT eingestellt werden.
Die Verfügbarkeit ist abhängig von der jeweiligen Programmierung und installierten Lizenz.

Der Direktmodus (DMO) sowie die Repeater- und Gateway-Funktion sind ausdrücklich nur in Abstimmung mit der einsatzführenden Stelle zu verwenden, um Störungen von geographisch benachbarten BOSnet-Nutzern auf der gleichen Frequenz zu vermeiden.

Unsere Einschätzung:

  • DMO und seine Repeater- und Gateway-Erweiterungen stellen eine gute lokale Betriebsmöglichkeit dar, insbesondere bei Überlast oder Ausfall einer einzelnen Basisstation.
    Dabei ist aber nur von einer Notlösung mit sehr eingeschränkter Funktionalität zu sprechen.
  • Beim gleichzeitigen Ausfall von mehreren Basisstationen in einem größeren geographischen Gebiet können DMO-Betrieb und die Gateway- und Repeater-Funktion die lokale Kommunikation von Einsatzgruppen untereinander sicherstellen.
    In einigen Bundesländern sind Gateway- und Repeater-Betrieb jedoch gar nicht vorgesehen, weder organisatorisch, noch technisch mangels entsprechender Konfigurations-Möglichkeit.
  • Ist die Leitstelle vom betroffenen Gebiet aus jedoch nicht über DMO oder Gateway erreichbar, können die Einsatzkräfte nicht mit ihr kommunizieren.

Erhalt des analogen BOS-Funksystems für Notfallbetrieb

Die bisher für analogen Sprechfunk genutzen Frequenz-Zuteilungen der Bundesnetzagentur an die BOS umfassen die Frequenzbänder 8 m ( 34 .. 39 MHz ), 4 m ( 74 .. 87 MHz ), 2 m ( 165 .. 173 MHz ) und 70 cm ( 443 .. 449 MHz ) [14]. Auch mit Einführung des digitalen BOSnet werden diese in etlichen Bundesländern noch aktiv genutzt. So wird beispielweise in Teilen von Baden-Württemberg und Bayern weiterhin analoger Sprechfunk zur Kommunikation zwischen den Rettungsleitstellen und Fahrzeugen des Rettungsdienstes genutzt, ebenso für die analoge Alarmierung von Rettungsdienst und Feuerwehr. Auch in Thüringen wird in mehreren Landkreisen noch analog alarmiert. Mittelfristig ist jedoch auch hier eine vollständige Umstellung auf digitalen Sprechfunk und auf digitale, verschlüsselte Alarmierung zu erwarten [21]. Die dann freiwerdenden Frequenzbänder würden vermutlich mangels Nutzung durch die Regulierungsbehörde an andere Nutzer versteigert werden.

Denkbar wäre jedoch, die Frequenzzuweisungen für analogen Sprechfunk generell als Notlösungen mit eingeschränkter Funktionalität im Falle eines BOSnet-Ausfalls zu erhalten. Vor allem die Bänder 4 m und 2 m haben aufgrund ihrer physikalisch bedingt hohen Reichweite hier eine Schlüsselfunktion. BOS-Einheiten, die in Katastrophenszenarien zum Einsatz kommen können, sollten auf analoge Funktechnik zugreifen können, bevorzugt im 4 m-Band. Die Funktechnik müsste nicht unbedingt in jeder einzelnen Feuerwache bereit gehalten werden, aber mindestens an zwei Stellen auf Landkreis-Ebene. Mobile Leitstellene und Kommunikationstrupps sollten mit verlegefähigen analogen Relais-Stationen ausgestattet werden.

Es werden Notfallpläne erarbeitet, mit denen eine Kommunikationsinfrastruktur im Bedarfsfall aufgebaut werden kann (beispielsweise ein einheitlicher allgemeiner Anrufkanal für BOS, ein einheitlicher Notrufkanal für Nutzung durch Teilnehmer anderer Funkdienste, Festlegung der Zuständigkeiten für ad hoc Kanalzuweisung).

 

Unsere Einschätzung:

  • Die Technik ist sehr robust, erprobt, und hat auch in Fällen längerer und großflächiger Ausfälle von Infrastrukturen eine hohe Resilienz.
  • Die Technik ist den Nutzern gut bekannt, der Schulungsstand ist gut, Ausstattung ist größtenteils noch vorhanden oder wird, wie im Fall THW, auch noch aktuell bei Neuausstattung verbaut.
  • Es besteht Interoperabilität mit einer Vielzahl von Kräften, auch international, in der Industrie oder in der Zivilgesellschaft.
  • Kosten für Neuausstattung sind vergleichsweise gering.

Mobile Basisstationen (mBS) mit Anbindung über Leitung oder LTE:

Es werden im BOSnet „mobile Basisstationen (mBS)“ vorgehalten. Diese werden über Festnetz oder Richtfunk an das BOSnet-Kernnetz angebunden. Rheinland-Pfalz hielt – Stand 2017 – keine eigenen mBS vor. Für eine Großveranstaltung im Juni 2017 wurde eine mBS mit 3 Monaten Vorlauf in Niedersachsen beantragt. Die Deutsche Telekom AG stellte die Anbindung an das BOSnet-Kernnetz über ihr eigenes Übertragungsnetz bereit.

In Bayern wurde im Sommer 2021 erstmals versuchsweise eine mBS über das LTE-Breitbandnetz erfolgreich an das BOSnet-Kernnetz angebunden. Man stellt dort fest „aufgrund der Anbindung über Mobilfunk sind aber immer auch Einschränkungen bei der zeitlichen und örtlichen Verfügbarkeit von LTE am Einsatzort in Kauf zu nehmen“ [21].

 

Unsere Einschätzung:

  • Mobile Basisstationen eignen sich zur Kapazitätserweiterung bei langfristig geplanten Großveranstaltungen.
  • Für plötzlich und großflächig auftretende Störungen im BOSnet-Zugangsnetz sind sie keine kurzfristige Lösung, denn die organisatorischen Vorlaufzeiten sind zu lang.
    Bei leitungsgebundenem Anschluss ist ein solcher erst zu beantragen.

Bei LTE-Anbindung ist die lokale Netzabdeckung zu prüfen. Ggf. müssen bei den kommerziellen Mobilfunkanbietern erst Kapazitätserweiterung des LTE-Netzes beantragt werden.

  • Die Anbindung mobiler Basisstationen an das BOSnet-Kernnetz über leitungsgebundene Übertragungsnetze von Telekommunikations-Anbietern oder das LTE-Netz von Mobilfunk-Anbietern ist daher keine praktikable Lösung im Katastrophenfall.
  • Die Übertragungsleitungen sind, etwa bei Überschwemmungen und den damit einhergehenden Beschädigungen von Straßen und Brücken, als Erste unmittelbar und massiv von einem Ausfall betroffen. Auch die LTE-Netze fallen nachweislich zeitnah aus oder sind überlastet.
  • Ist eine zuverlässige Anbindung über Leitung oder LTE an das BOSnet-Kernnetz vorhanden, stellen mobile Basisstationen eine Rückfallebene mit gleichwertiger Funktionalität dar.

Satellitengesteuerte mobile Basisstation (Sat-mBS):

Ferner werden im BOSnet auch „satellitengesteuerte mobile Basisstation (Sat-mBS)“ vorgehalten. Sie sind über Satellit an das BOSnet-Kernnetz angebunden. Zur Einspeisung des Funkverkehrs vom Satellitenlink in das BOSnet dient ein Vermittlungsstellenstandort mit Satellitenkopfstation in Mecklenburg-Vorpommern, sowie eine redundante Stelle im Saarland.

Rheinland-Pfalz verfügt aktuell über keine eigene Sat-mBS. Anlässlich einer Großveranstaltung wurde dort 2019 erstmals eine Sat-mBs in Hessen mit 6 Monaten Vorlauf angefragt. Beim Aufstellen der Sat-mBS mussten drei Versuche unternommen werden, bis eine Anbindung zum Satelliten hergestellt werden konnte.

Unsere Einschätzung:

  • Satellitengesteuerte mobile Basisstation stellen grundsätzlich ein gutes Mittel dar, ausgefallene BOSnet-Infrastruktur kurzfristig zu ersetzen.
  • Beim Ausfall leitunggebundener Übertragungsleitungen muss freilich die höhere Latenz der Sprachübertragung über Satellit als Qualitäts-Mangel in Kauf genommen werden („besser eine Verbindung mit Latenz als gar keine Verbindung“)
  • Aktuell gibt es in Deutschland insgesamt nur zehn Sat-mBS. Es ist deshalb absolut notwendig, mehr Sat-mBS vorzuhalten als bisher, z. B. zwei bis vier je Bundesland.
  • Zudem sollte deren Betrieb in jedem Bundesland mindestens einmal jährlich geprobt werden.
  • Die Sat-mBS ist ein integraler Bestandteil des BOSnet und unterstützt alle Leistungsmerkmale des Digitalfunknetzes.
    Sie ist eine Rückfallebene mit gleichwertiger Funktionalität.

Satelliten-Kommunikations-Technik der Bundespolizei:
Die Bundespolizei stellte beim Hochwassereinsatz in NRW eigene Very Small Aperture Terminal (VSAT) 
[40] Satelliten-Einheiten zur Verfügung [41].

Damit konnten breitbandige Sprach- und Datendienste bereit gestellt werden.
VSAT-Anlagen nutzen Satelliten-Übertragungswege kommerzieller Anbieter wie Eutelsat, Intelsat und anderer.

Unsere Einschätzung:

  • Eine kurzfristig einsetzbare Technik, allerdings stark abhängig von der Verfügbarkeit durch die kommerziellen Satelliten-Anbieter.
  • Übertragungskapazität für BOSnet steht hier in unmittelbarer Konkurrenz zum Kommunikations-Bedarf von z. B. mobilen Übertragungswagen von Fernseh- und Rundfunkanstalten und anderen privatwirtschaftlichen Nutzern.
  • Ein exklusiver Zugriff durch das BOSnet ist unseres Wissens nach nicht möglich.
  • Die Verfügbarkeit dieser kommerzieller Satelliten-Kommunikations-Technik ist im Krisenfall nicht gewährleistet. Sie kann als Notlösung mit dem Risiko einer eingeschränkter Funktionalität dienen.

 

Kommerzielle Satelliten-Telefonie:
Anbieter wie Iridium oder Inmarsat bieten kommerzielle Dienste zur Satelliten-Telefonie und auch schmalbandige Datendienste an.
Die Katastrophengebiete im Ahrtal und an der Erft liegen teilweise in der Funk-Schutzzone um das Radioteleskop in Bad Münstereifel-Effelsberg.
Aufgrund internationaler Abkommen wird der Betrieb von Satelliten-Telefonen in dieser Zone seitens der Satelliten-Netzbetreibers blockiert.
Dies stellt einen störungsfreien Empfang der Radio-Teleskope sicher, denn Radio-Teleskope empfangen die Aussendungen weit entfernter Galaxien auf Frequenzen, die nahe an den von Satelliten-Telefonen genutzten Frequenzen liegen.
Aus diesem Grund war in der Schutzzone um das Radio-Teleskop tagelang keine Satelliten-Telefonie technisch möglich 
[50].
Nach vier Tagen konnten die Satelliten-Netzbetreiber den Telefoniedienst freischalten, nachdem – auf Antrag der Bundeswehr – die Freigabe durch die Bundesnetzagentur erfolgt war 
[51].

Ein weiterer Aspekt sind die mit Satelliten-Telefonie verbundenen Kosten.
Abgehende Anrufe aus dem Iridium-Netz kosten knapp 2 EUR / Minute.
Anrufe zu Iridium aus dem Festnetz der Deutschen Telekom AG kosten knapp 5 EUR / Minute.

Unsere Einschätzung:

  • Regulatorische Einschränkungen – wie die Funk-Schutzzone – können einen kurzfristigen Einsatz behindern.
  • In Deutschland betrifft das jedoch nur sehr wenige Regionen, dies sind insbesondere die Regionen um das Radioteleskop Effelsberg und um das Geodätische Observatorium Wettzell in Bayern.
  • Sprach- und Datenverbindungen über Satellit sind sehr teuer.
  • Als Notbehelf für kurzzeitige Einsätze ist Satelliten-Telefonie denkbar.
  • Ein mindestens jährlicher Übungsbetrieb ist für potentielle Nutzer erscheint unbedingt erforderlich.
  • Satelliten-Telefonie und -Datendienste sind in Gebieten ohne Stromversorgung oder als Notlösung für ausgefallene Mobilfunk-Infrastruktur verwendbar.
    Die darüber geführten Sprach- und Datenverbindungen sind aber immer als extern zum BOSnet anzusehen und in dessen Funktionalität (wie. z.B. Gruppenrufe) nicht integrierbar, vergleichbar zu Rettungskräften, die nur über öffentlichen Mobilfunk, aber nicht Behördenfunk verfügen.

Kurzwellen-Funkgeräte des THW:
Das THW verfügt über ältere Kurzwellen-Funkgeräte aus ehemaligen Beständen des Deutschen Wetterdienstes.

In einem Feldversuch 2016 des „SonderFunkNetz Bayern“ konnten in Bayern lediglich 3 der 10 landesweit verteilten Einsatzgruppen eine Verbindung nach München aufbauen [60].

Im Rahmen der Unwetterkatastrophe in Rheinland-Pfalz im Juli 2021 kam auf Nachfrage beim THW [61] dort keine Kurzwellen-Kommunikation durch das THW zum Einsatz.

Unsere Einschätzung:

  • Kurzwellen-Kommunikation durch das THW wurde offensichtlich noch nicht großflächig eingesetzt.
  • Der Handhabung ist nicht trivial und es bedarf regelmäßiger Schulungen und Übungen.
  • Es können nur einzelnen Sprechfunk- oder Datenverbindungen mit extrem geringer Bandbreite (< 100 Zeichen/Sekunde) darüber geführt werden.
    Das wäre nur als Notlösung für einzelne Sprechfunkverbindungen zu abgeschnittenen Regionen denkbar.
  • Kurzwellen-Kommunikation durch das THW ist keine praktikable Notlösung bei Ausfall des BOSnet.

 

Kommunikation durch Funkamateure:

Funkamateure verfügen über Möglichkeiten zur autarken Kommunikation, u. a. über Kurzwelle, eigene digitale Funknetze und über Satellit.

Allerdings verfügen Funkamateure aktuell nicht über Möglichkeiten zur automatischen Vermittlung von mehreren parallelen Sprach- oder Datenverbindungen, wie es beim Ausfall von BOSnet-Basisstationen erforderlich wäre.

Nach Auskunft der einsatzleitenden Aufsichts- und Dienstleistungsdirektion in Trier waren im Ahrtal keine konkreten Hilfsangebote zur Kommunikations-Unterstützung durch Funkamateure eingegangen [70].

Unsere Einschätzung:

  • Konkrete Kommunikations-Unterstützung durch Funkamateure als Ersatz für ausgefallene BOSnet Basisstationen war bislang nicht möglich.
  • Funkamateuren müssten vorab in die Kommunikationsabläufe der Hilfsorganisationen eingebunden werden und es bedarf regelmäßiger Schulungen und Übungen.
  • Es könnten nur einzelne Sprechfunk- oder Datenverbindungen mit niedriger Übertragungsrate zu abgeschnittenen Regionen eingerichtet werden.
  • Kommunikation durch Funkamateure ist keine praktikable Notlösung bei Ausfall des BOSnet.

 

Das zukünftige landesweite BOS-Breitbandnetz:

Es gibt konkrete Pläne, das BOSnet bundesweit um eine Breitband-Komponente mittels LTE-Technik zu ergänzen [80].
Das vormals freigewordene 450 MHz-Band ist durch die Bundesnetzagentur jedoch an kommerzielle Nutzer vergeben worden.
Das 450 MHz-Band kann damit von den BOS nicht – wie anfangs erhofft – für exklusive Breitbanddienste genutzt werden.
Es existiert nur noch eine exklusive Frequenzzuweisung für die BOS im Bereich um 700 MHz.

Allerdings sind Stand heute keine LTE-fähigen Endgeräte verfügbar, die dieses exklusive BOS-Frequenzband nutzen können.

Die BOS müssten aktuell daher zwingend die LTE-Zugangsnetze der kommerziellen Mobilfunkanbieter mitbenutzen, zusammen mit allen anderen privaten Nutzern. Sie könnten dort aber priorisiert behandelt werden.

Unsere Einschätzung:

  • Das zukünftige BOS-Breitbandnetz wird aus heutiger Sicht auf die Mitbenutzung der kommerziellen Mobilfunknetze angewiesen sein.
  • Bei deren zeitweisem Ausfall – wie im Ahrtal – wäre das BOS-Breitbandnetz ebenso betroffen und nicht mehr nutzbar.
  • Das in der heutigen Form geplante BOS-Breitbandnetz ist ohne eigenes Zugangsnetz (also ohne eigene Basisstationen) kein Ersatz bei Ausfall des BOSnet.

Zellulare Netze Verlegefähig (ZNV) der Bundeswehr:

Die Bundeswehr plant aktuell die „Zellulare Netze Verlegefähig (ZNV)“.

Das neue System besteht aus Komponenten des TETRA Digitalfunk-Systems (der technischen Architektur des BOSnet), ergänzt um die Vernetzung mittels des Mobilfunkstandards LTE, sowie einer Anbindung zu Satelliten-Kommunikations-Systemen.

Es soll ausdrücklich interoperabel sein mit dem BOSnet.
Einsatzmöglichkeiten bei großflächigen Katastrophenlagen im Inland sind denkbar.

Der Einsatz-Schwerpunkt der ZNV soll jedoch bei Einsätzen der Bundeswehr für die Landes- und Bündnisverteidigung und der Interoperabilität zu NATO/EU liegen.

Die Umsetzung erfolgt als Containerlösung, die mittels LKW oder Hubschrauber transportiert werden kann.
Das System soll bis 2024 voll funktionsfähig sein. 
[100]

Unsere Einschätzung:

  • Die Bundeswehr hat bei der Flutkatastrophe im Ahrtal bewiesen, dass sie in kurzer Zeit schweres Gerät in die betroffenen Gebiete verbringen kann.
    Die ZNV könnten auf diese logistische Infrastruktur wie Hubschrauber und LKW zurückgreifen.
  • Die volle Interoperabilität der ZNV zum BOSnet muss frühzeitig verifiziert werden, ohne später erforderliche Nachrüstungen.
  • Legt man die Termintreue anderer Großprojekte der Bundeswehr zugrunde, dann ist die geplante vollständige Verfügbarkeit der ZNV ab 2024 ein ehrgeiziges Ziel.

Länderspezifische Sonderwege für Breitband-Internetanbindung über Satellit:

Einzelne Bundesländer erproben eigene Breitbandnetze, z. B. Niedersachsen mit seiner Studie BOS@Satcom [90].

Zielsetzung ist dort die breitbandige Anbindung mobiler Wachen und Einsatzleitwagen.

Diese Breitband-Netze sind für autarke Breitband-Kommunikation innerhalb der BOS gedacht, wenn bei großen Schadenslagen die kommerziellen Mobilfunknetze überlastet sind.

Das Breitband-Netz in der Studie Niedersachsens ist ausdrücklich als Breitband-Dienst angedacht, zusätzlich zum „hochverfügbaren und mehrfach redundanten“ BOSnet.
Ein Demonstrator konnte zum Projektende im August 2021 präsentiert werden
[21].
Die gewonnenen Erkenntnisse sollen im Projekt „Katastrophenschutz Notfallnetz Niedersachsen“ (KaNN) weiter verfolgt werden.

Einen technisch ähnlichen Ansatz verfolgt Rheinland-Pfalz im Ahrtal mit der Nutzung des Starlink-Satellitensystems innerhalb seiner BOS.
Es dient dort neben den kommerziellen Mobilfunknetzen zur redundanten Anbindung der BOS-Einsatzkräfte an das Internet.
Starlink bildet auch dort ausdrücklich keinen Ersatz für einsatztaktische Funksysteme 
[91].

Unsere Einschätzung:

  • In den öffentlich zugänglichen Informationen sehen die Planer keine Echtzeit-Anwendungen wie Sprechfunk über die Satelliten-Verbindung vor.
  • Aufgrund hoher Latenzen ist VoIP-Sprachübertragung über Satelliten nur bedingt geeignet und kein Ersatz für taktische Sprechfunk-Kommunikation.
  • Breitband-Internet über Satellit kann hier lediglich als ergänzende Zugangsmöglichkeit für andere Arten internet-basierter Kommunikation dienen.
    Z.B. für die Nutzung von Messenger-Diensten und Email, die sonst über die kommerziellen Mobilfunknetze stattfinden würden.
  • Breitbandanbindung über Satellit ist als Rückfallebene für Nicht-Echtzeit-Anwendungen denkbar, die sonst die Internet-Verbindung über die öffentlich kommerziellen Mobilfunknetze nutzen würden.
  • Für das BOSnet mit seiner hauptsächlich taktischen Sprechfunk-Kommunikation sind sie keine gleichwertige Rückfall-Ebene.

 

Erweiterung des digitalen Alarmierungsnetzes in Rheinland-Pfalz:

Spezifisch für Rheinland-Pfalz ist eine weitere Lösung denkbar:

Das BOSnet in Rheinland-Pfalz bietet aktuell nur eine flächendeckende Grundversorgung für leistungsstarke Fahrzeug-Funkgeräte.

Eine Funkversorgung für Hand-Funkgeräte außerhalb oder gar innerhalb von Gebäuden ist nicht implementiert und auch nicht geplant (Definierte Funkversorgungsqualität = GAN-Kategorie 0) [110].

Daher baut Rheinland-Pfalz gerade ein autarkes, flächendeckendes, digitales Alarmierungsnetz auf mit eigenen Sendern an eigenen, möglichst kommunalen Standorten [111].

System-bedingt funktioniert das digitale Alarmierungs-Netz nur in einer Richtung, also nur von der Leitstelle zu ausgewählten Funkmeldeempfängern.
Es besteht kein Rückkanal zurück zur Leitstelle.

Das aktuell noch im Rettungsdienst genutzte analoge Sprechfunk- und Alarmierungsnetz wird nach der Umstellung auf den digitalen Wirkbetrieb vermutlich abgebaut.

Denkbar wäre jedoch:

Die neuen Sender-Standorte der digitalen Alarmierung werden um die bisher genutzten analogen Funkanlagen ergänzt.

Diese analogen Funkanlagen werden zur offiziellen Sprechfunk-Rückfall-Ebene bei Kapazitäts-Engpässen bzw. Ausfällen des BOSnet definiert und weiter gepflegt.

Die analogen Funkanlagen können auf die erhöhte Ausfallsicherheit der Stromversorgung und die redundante Netzanbindung der Digital-Alarmierung-Standorte an die Leitstelle zurückgreifen.

Die Verbandsgemeinden (in Rheinland-Pfalz die Untergliederung der Landkreise) halten sowieso eine regionale Feuerwehr-Einsatz-Zentrale (FEZ) vor, die bei Großschadenslagen die Rolle einer dezentralen kleinen Leitstelle übernimmt.

Die FEZ könnten die analoge Funktechnik für den eventuellen Ausfall des BOSnet vorhalten.

Möglich wäre z.B. der Einbau der analogen Funktechnik in ein Transport-Gehäuse, inkl. Versorgungskabel für Zigaretten-Anzünder und einer Fensterklemm-Antenne.

Zwar ist die bestehende analoge Funktechnik im Original mit BOS-Zulassung (damalige Hersteller Telefunken, SEL und andere) nicht mehr Stand der Technik.

Aber beim Rettungsdienst in Rheinland-Pfalz ist diese Technik aktuell nach wie vor im Einsatz.

Technisch vergleichbare Betriebsfunk-Technik ohne BOS-Zulassung ist jedoch weiterhin kommerziell verfügbar.

Unsere Einschätzung:

  • Eine analoge Rückfall-Ebene, implementiert an den Standorten des digitalen Alarmierungsnetzes, wäre eine besonders auf Rheinland-Pfalz zugeschnittene autarke und dezentrale Rückfall-Lösung beim Ausfall des BOSnet-Zugangsnetzes.
  • Die Standorte des digitalen Alarmierungsnetz verfügen im finalen Ausbau über eine Notstromversorgung, die für die analoge Rückfallebene mitbenutzt werden könnte, was Kosten spart
  • Die Mitbenutzung der Alarmierungsnetz-Antennenstandorte würde die baulichen- und immissionschutz-rechtlichen Genehmigungsprozesse stark beschleunigen.
  • Der Ausbau der analogen Funktechnik an den neuen Standorten des digitalen Alarmierungsnetzes wäre eine für Rheinland-Pfalz spezifische Rückfallebene für die Sprachkommunikation im BOSnet.

 

Fazit:

Die Flutkatastrophe im Juli 2021 im Westen Deutschlands hat gezeigt, dass gleichwertige Rückfallebenen für den Behördenfunk im Katastrophenfall keine Selbstverständlichkeit sind. Die aktuellen, meist exponiert stehenden BOSnet-Funkmasten, und Ihre Netz-Anbindung sind immer von einem technischen Ausfall in Folge von Extremwetterereignisse gefährdet. Das aktuelle, vor allem für Sprechfunk genutzte, BOSnet-Zugangsnetz benötigt eine gleichwertige Rückfallebene, die auf einer unabhängigen technischen Infrastruktur aufbaut. Bund und Länder müssen hier, notfalls auch regional wirkende, abgestimmte Backup-Konzepte parat haben, die schnell und zuverlässig im Ernstfall gezogen werden können.

 

Als Rückfall-Lösungen mit vergleichbarer Funktionalität im Katastrophenfall erscheinen uns:

  • Satellitengesteuerte mobile Basisstation (Sat-mBS), sofern diese in ausreichender Stückzahl beschafft und vorgehalten werden, aus unserer Sicht mindestens 2 bis 4 je Bundesland
  • Die zukünftigen „Zellularen Netze Verlegefähig (ZNV)“ der Bundeswehr.
    Deren zeitnahe Verfügbarkeit (vor 2024) und volle Interoperabilität zum BOSnet muss dazu sichergestellt werden.
  • Speziell für Rheinland-Pfalz gäbe es die zusätzliche Möglichkeit, die Standorte des neuen, autarken, digitalen Alarmierungsnetzes um die bereits vorhandenen analogen Funksysteme als offizielle Sprechfunk-Rückfall-Ebene zu erweitern.
    Dies erhöht die Redundanz bei teilweisen Ausfällen des BOSnet-Zugangnetzes und überbrückt die Zeit, bis ausreichend neue BOSnet-Basisstationen in Form von Sat-mBS oder ZNV zur Verfügung stehen.

Bei den weiteren betrachteten Alternativen überwiegen die Einschränkungen oder Nachteile, weshalb auf eine Empfehlung verzichtet wird.

 

 

Quellen-Verzeichnis:

[1] https://de.wikipedia.org/wiki/DigitalfunkderBeh%C3%B6rdenundOrganisationenmitSicherheitsaufgaben

[2] https://www.wiwo.de/technologie/digitale-welt/digitaler-polizeifunk-warum-das-milliarden-netz-ausgerechnet-in-der-katastrophe-versagt-hat/27454406.html

[10] https://www.bdbos.bund.de/SharedDocs/Downloads/DE/Publikationen/faqdownload.pdf?_blob=publicationFile&v=12

[11] https://www.idf.nrw.de/service/downloads/pdf/digitalfunk/2020-09-11taschenkartefunkv21.pdf

[12] https://www.alb-donau-kreis.de/site/LRA-ADK-Internet/get/documentsE-1125804795/lra-adk/LRAADKInternetDatenquellen/Dienstleistungen%20A-Z/brand_katastrophenschutz/Digitalfunk/Funkbetrieb%20und%20Taktik.pdf

[13] https://www.kfv-rsk.de/wp-content/uploads/2020/12/Nutzerhandbuch-Dienstanweisung-RSK-Sprechfunk-2.8-1.pdf

[20] https://digitalfunk.rlp.de/de/archiv/detail/news/News/detail/nutzung-einer-mobilen-basisstation-beim-einsatz-rock-am-ring/

[30] https://www.polizeipraxis.de/ausgaben/2015/detailansicht-2015/artikel/satellitenangebundene-basisstationen-im-bos-digitalfunknetz.html

[31] https://fragdenstaat.de/a/227705

[32] https://digitalfunk.rlp.de/de/archiv/detail/news/News/detail/erster-einsatz-der-neuen-sat-mbs-in-rheinland-pfalz/

[40] https://de.wikipedia.org/wiki/VerySmallAperture_Terminal

[41] https://fragdenstaat.de/a/226819

[50] https://www.wiwo.de/my/technologie/umwelt/katastrophenhilfe-weltraumforschung-behindert-helfer-in-den-ueberflutungsgebieten/27446060.html

[51] https://fragdenstaat.de/a/226795

[60] https://fragdenstaat.de/a/183577

[70] https://fragdenstaat.de/a/226313

[80] https://www.bdbos.bund.de/DE/DigitalfunkBOS/Wellenreiter/Inhalt/2020-1wellenreiter.html

[90] https://www.digitalfunk.niedersachsen.de/images/Dokumente/Aktuelles/Jourfixe/20201126JFDigitalfunkNIPDF.pdf

[91] https://fragdenstaat.de/a/230467

[100] https://www.bmvg.de/de/aktuelles/bundeswehr-investiert-digitalisierung-5016388

[110] https://fragdenstaat.de/a/225960

[111] https://fragdenstaat.de/a/226312

[200] https://commons.m.wikimedia.org/wiki/User:Einspender

[201] https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.en

Text-Fußnote:

Der Artikel wurde von unseren Mitgliedern Yves Ferrand und Peter Merk verfasst. Vielen Dank! 
Das Bild des Artikels wurde von Einspender [200] aufgenommen, es steht unter einer CC-BY-Lizenz [201].

 

Resilience for Critical Infrastructures: A Volunteer Cyber Brigade

Power outages and cyber attacks represent an increasing threat to the delivery of critical services to the public. On August 25, 2021, our member MrDuck presented the AG KRITIS‘ concept of a „Cyberhilfswerk“ (cyber relief organization) as part of the monthly Cybersecurity Speaker Series talk.cybercni.fr. He provided an overview of existing capabilities to respond to and train for such an event, explained why these are insufficient and outlined a possible solution to address large scale cyber-induced disaster.

The recording is freely available here.

Information about the Speaker Series can be accessed here.

Der gar nicht ausfallsichere und auch nicht hochverfügbare digitale Behördenfunk

Das Digitalfunknetz der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOSnet) soll eine verschlüsselte und gegen Ausfall besonders gesicherte Infrastruktur bereitstellen, die gerade im Katastrophenfall die Kommunikation der Einsatz- und Rettungskräfte untereinander sicherstellt. In der Unwetterkatastrophe in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen hat das nicht funktioniert. Warum?

Das BOSnet ist technisch ähnlich aufgebaut wie ein Mobilfunknetz der 1990er Jahre. Es ermöglicht seinen registrierten Teilnehmern Sprachkommunikation und den Austausch von kurzen Textnachrichten. In der Fläche ist es ausreichend gut ausgebaut, in Gebäuden ist unter Umständen keine Kommunikation möglich. Das Netz besteht aus Basisstationen, die wiederum an eigenen Vermittlungsstellen angeschlossen sind. Die Vermittlungsstellen sind über das Kernnetz untereinander verbunden.

Die Basisstationen empfangen die Funksignale der Endgeräte und leiten diese weiter. Dafür benötigen sie zwei Dinge: Erstens eine Verbindung zu einer BOSnet-Vermittlungsstelle (zur Weiterleitung an das BOSnet-Kernnetz) in Form eines Kabels oder einer Richtfunkstrecke. Zweitens: Strom.
Verantwortlich für den Betrieb des Systems ist die Bundesanstalt für den Digitalfunk der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BDBOS), die dem Bundesministerium des Inneren unterstellt ist. Der Betrieb des BOSnet ist allerdings eine gemeinsame Aufgabe von Bund und Ländern. Sowohl die Auswahl der Standorte für Basisstationen als auch die für eine Basisstation zu installierende Notstromversorgung und die Art, wie und wohin ein Verbindung zur BOSnet-Vermittlungsstelle erfolgt, unterliegen der Hoheit der Bundesländer.

Laut der Vorgaben für das BOSnet muss jede Basisstation über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) verfügen, die einen Stromausfall für einige wenige Stunden überbrücken kann. In der Praxis sind das an vielen Stellen USVs in Form von wiederaufladbaren Batterien, die das System bis zu vier oder sechs Stunden mit Strom versorgen können. Aber irgendwann ist die Batterie trotzdem leer.

Jedes Bundesland legt für seinen Verantwortungsbereich fest, auf welche Art die Versorgung der Basisstationen bei langanhaltenden Stromausfällen sichergestellt wird und realisiert die Lösung im Rahmen seiner Verantwortlichkeit. In Rheinland-Pfalz wird z.B. auf sogenannte mobile Netzersatzanlagen (mNEA) zurückgegriffen, von denen 14 beschafft und dezentral den lokalen Feuerwehren übergeben wurden, um sie bei Bedarf zum Standort einer betroffenen BOSnet-Basisstation zu bringen.

In einer kurzfristig auftretenden und großflächigen Katastrophenlage, wie sie durch die Unwetterkatastrophe in Rheinland-Pfalz und Nordrhein-Westfalen entstanden ist, kann es jedoch dazu kommen, dass die Verbringung der vorhandenen Notstromaggregate nicht schnell genug erfolgen kann. Straßen sind unpassierbar, Brücken weggespült, der Zugang zu betroffenen BOSnet-Basisstationen unmöglich. Zudem erfolgt die Kommunikations-Anbindung vieler Basisstationen über konventionelle Kabelverbindungen, z. B. Glasfaserkabel oder angemietete Übertragungsleitungen, die aus Kostengründen oft auf denselben Strecken verlegt werden, wie andere Strom- oder Kommunikationskabel. Vielfach wurden diese Kabelverbindungen durch das Hochwasser unterbrochen. Somit waren auch etliche BOSnet-Basisstationen ohne Verbindung zur BOSnet-Vermittlungsstelle und zum BOSnet-Kernnetz.

Selbst in dem Fall, dass eine solche Basisstation dann noch mit Strom versorgt ist, kann sie bestenfalls als Knotenpunkt für diejenigen Teilnehmer dienen, die an dieser Basisstation lokal angemeldet sind („Fallback-Modus“). Untereinander können die so verbundenen Teilnehmer dann noch kommunizieren. Eine Kommunikation zur Leitstelle oder jeder anderen Einheit, die keine Verbindung zur lokalen Basisstation hat, ist hingegen nicht mehr möglich. Auch neu zugewiesene Nutzer (z. B. zur Verstärkung nachrückende Katastrophenschutz-Einheiten anderer Landkreise bzw. Bundesländer) können nicht über die verbliebene Basisstation kommunizieren. Denn das notwendige Update der Nutzergruppen-Verwaltung durch die BOSnet-Vermittlungsstelle kann die betroffene Basisstation nicht mehr erreichen.

Bei der Einrichtung des BOSnet und der länderspezifischen Ausgestaltung sowohl der BOSnet-Kernnetz-Anbindungen, als auch der Notstrom-Versorgung wurde durch die Verantwortlichen eine Risikoabschätzung getroffen. Ein dermaßen großflächiger Schaden an der Infrastruktur, der so viele Verbindungen kappt und zu Stromausfällen über mehrere Tage oder Wochen führt, wurde dabei nicht berücksichtigt. Das Risiko wurde wohl als vernachlässigbar gering eingeschätzt. Aus der Sicht von vor einigen Jahren war das vermutlich eine vertretbare Einschätzung, auch wenn die Auswirkungen des August-Hochwassers in Sachsen im Jahr 2002 schon eine Warnung hätten sein können.

Nun sollten aus dieser Katastrophe und dem technischen Versagen des BOSnet Lehren gezogen werden. Dazu gehören:

  • Es muss mehr Basisstationen geben, die Gebiete redundant abdecken
  • Die Anbindung der Basisstationen zur Vermittlungsstelle muss zwingend redundant erfolgen, und zwar auf unterschiedlichen physischen Wegen (z.B. Richtfunk und Kabel, Richtfunk über unterschiedliche Zubringer, Anbindung über räumlich getrennte Kabelstrecken)
  • Alle Basisstationen müssen vor Ort über eine eigene Notstromversorgung (z.B. durch Brennstoffzellen oder Dieselaggregate) verfügen, die Ausfälle über mindestens 72 Stunden überbrücken kann.

Der Artikel wurde von unseren Mitgliedern Yves Ferrand und Mark Neis verfasst. Vielen Dank! Das Bild des Artikels wurde von Fabian Horst aufgenommen, es steht unter einer CC-BY-Lizenz.

KRITIS auf EU-Ebene – Teil 2

Derzeit beschäftigt sich das europäische Parlament in den Vorgängen 2020/0359 (COD) und 020/0365 (COD), auch genannt NIS2- und RCE-Direktive, mit Cybersicherheit und der Resilienz Kritischer Infrastrukturen.

Da sich beide Direktiven auch auf die IT-Sicherheit kritischer Infrastrukturen in Deutschland auswirken, hat eine Untergruppe der AG KRITIS in den letzten Wochen eine Bewertung der vorliegenden Entwürfe vorgenommen.

Eine erste Bewertung haben wir bereits hier veröffentlicht: Bewertung der EU-NIS und EU-RCI Richtlinie, die dort erwähnten noch fehlenden Punkte haben wir nun in einer zweiten Bewertung analysiert und stellen Ihnen die Bewertung hier zur Verfügung:

Vielen Dank an die Mitglieder der AG KRITIS, die sich bereit erklärt haben, neben den regulären Aufgaben innerhalb der AG KRITIS, diese Bewertung vorzunehmen.

Bewertung der EU-NIS und EU-RCI Richtlinie

Derzeit beschäftigt sich das europäische Parlament in den Vorgängen 2020/0359 (COD) und 020/0365 (COD), auch genannt NIS2- und RCE-Direktive, mit Cybersicherheit und der Resilienz Kritischer Infrastrukturen.

Da sich beide Direktiven auch auf die IT-Sicherheit kritischer Infrastrukturen in Deutschland auswirken, hat eine Untergruppe der AG KRITIS in den letzten Wochen eine Bewertung der vorliegenden Entwürfe vorgenommen.

Nicht alle Aspekte wurden tiefgehend bewertet – am Ende der Bewertung findet sich eine Abgrenzung, zu welchen Themenbereichen noch keine Bewertung vorgenommen wurde. Es ist geplant, diese noch unbearbeiteten Punkte in zukünftigen Bewertungen zu ergänzen.

Die Bewertung findet sich hier:

Vielen Dank an die Mitglieder der AG KRITIS, die sich bereit erklärt haben, neben den regulären Aufgaben innerhalb der AG KRITIS, diese Bewertung vorzunehmen.