Ein "Spin-Off" der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.
19. Jahrgang (2016) - Ausgabe 8 (August) - ISSN 1619-2389
 

Ausfallsicherer Internetzugang im Krisen-
und Katastrophenfall mit "Prometheus"

von Martin Reincke

Problemstellung:
Instabiler Internetzugang bei Stromausfällen

In Konzepte zur Krisenbewältigung von Unternehmen und Behörden ist der Informationsaustausch per E-Mail und SMS, über individuelle Krisenkommunikationsportale und öffentliche Internetplattformen wie Spiegel.de und Twitter.com fest integriert. Doch während Notebooks und Mobiltelefone - dank Akkus - auch ohne Netzstromversorgung arbeiten und Internetserver durch Systeme zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) gegen "Blackouts" weitgehend gewappnet sind, ist ein kontinuierlicher Internetzugang im Katastrophenfall keineswegs sichergestellt.

Insbesondere bei großflächigen Stromausfällen, politischen Unruhen oder weitreichenden Naturkatastrophen - wie Überschwemmungen oder Erdbeben - können sich Krisen- und Katastrophenstäbe unter Umständen gar nicht mehr in das Internet einwählen. Dies gilt für den Netzzugang per Kabel genauso wie für den drahtlosen Zugang mittels UMTS- oder GSM-Karten, denn auch die Mobilfunksende- und -empfangsstationen, Netzwerkrouter, DSL- und Telefonleitungen sind von der Netzstromversorgung abhängig und können nicht unbegrenzt über USV-Systeme abgesichert werden.

Lösungskonzept:
Stromnetzunabhängiger Internet-Zugang
via Kurzwelle und Satellit

Basierend auf den Erfahrungen aus der maritimen Wirtschaft (z.B. dem Internetzugang auf Schiffen und Bohrinseln) hat die Kiel Radio GmbH eine Systemlösung für ein ausfallsicheres Netzwerk im Krisen- und Katastrophenfall entwickelt. Kernstück des Systems ist der Radiorouter "ELSE". Der kompakte und ausfallsichere Linuxserver erfüllt selbst höchste Anforderungen von Schweizer Behörden und kommt in der Eidgenossenschaft u.a. bei Krisenanwendungen zum Einsatz. Zudem hat sich der Server im harten Betrieb auf Hochseeschiffen bewährt und wird dort - jenseits von Mobilfunkmasten und Festnetzinternetversorgung - als zentrales Kommunikationsgerät eingesetzt.

Das System mit dem Namen "Prometheus" (deutsch: der Vorausdenkende) ermöglicht den Zugriff auf Datenbestände und Internetseiten selbst bei einem Totalausfall sämtlicher Netzwerkstrukturen. Servicefahrzeuge und mobile Einheiten können durch einen Radiolink E-Mails übertragen und Statusmeldungen empfangen. Ein Satellitenlink verbindet die Einsatzleitung mit den Leitstellen und stellt die Verbindung zum Internet her. Der Radioserver spiegelt alle relevanten Internetseiten und Datenbestände und stellt diese sogar bei einem Totalausfall des Internetzugangs selbst über eine Satellitenverbindung sicher.

Abbildung 1: Ausfallsicheres Netzwerk für den Krisen- und Katastrophenfall

Alle Teilnehmer des ausfallsicheren Netzwerkes bilden ein eigenständiges privates Netzwerk. Fahrzeuge und mobile Einheiten werden - je nach erforderlicher Reichweite und zu übertragenden Datenmengen - über eine Kurzwellen- oder Ultrakurzwellen-Funkverbindung mit dem Netzwerk verbunden. Die Umschaltung zwischen Normalbetrieb und Krisenbetrieb erfolgt dabei automatisch und übergangslos.

"Prometheus" stellt keine besonderen Anforderungen an die Arbeitsplatzrechner und macht keine zusätzliche Software erforderlich. Die IP-Radios stellen handelsüblichen Desktops und Notebooks vielmehr eine klassische Ethernet-Schnittstelle mit einem DHCP-Server zur Verfügung. Selbst für die Inbetriebnahme neuer Arbeitsplatzrechner - beispielsweise bei einem Geräteausfall oder einer Störung - sind keine besonderen Vorkehrungen zu treffen. Da die IP-Radios zudem eine transparente Verbindung zum Radio-Server herstellen, können nahezu alle gängigen Internetprotokolle (z.B. HTTP, POP3, SMTP) über die Funkverbindungen übertragen werden.

Technische Daten

Satellite Link V-Sat System mit dediziertem Astra- oder Eutelsatbeam, min. 128 kBit Down und 32 kBit Uplink. Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erforderlich.
Radiorouter10 - 32 V DC , 1,2 A @ 24V
Fedora Betriebssystem auf 4 Gbyte CF Karte Industrial Grade, Intel Celeron min. 400 Mhz, 256 Mbyte RAM, HTTP, POP3, SMTP, DHCP Server.
IP-Radio

VHF-Daten-System Reichweite je nach Antennenhöhe bis zu 50 km, 10 - 32 Volt DC, 24 kBit Datentransferrate auf mittlerem VHF Kanal. Mehrere Hoststationen können in das Gesamtnetzwerk zur Reichweitenverbesserung eingebunden werden. Die Steuerung und die Auswahl der Kommunikationskanäle erfolgt automatisch durch das Zusammenspiel des Radio Servers und des IP-Radios der mobilen Einheiten. Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erforderlich.

HF-Datensystem, Reichweite bis ca. 5.000 km, 10 - 32 Volt DC, 5,2 kBit Datentransferrate bei gutem HF Kanal. Erforderlich ist ein leistungsfähiges Kurzwellen-Sende- und Empfangssystem auf der Host- und auf der Clientseite. Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erforderlich.

Radio Server min. Dual Core 1,6 Ghz, min. 1024 Mbyte RAM, RAID Level 5 min. 640 Gbyte, DVD R/W, 19'' oder Towergehäuse, Fedora Betriebssystem, mit Radio Server, Postgres Datenbank, Admin Interface, ODBC Interface, POP3 Server, SMTP Server. Anpassung an die projektspezifischen Anforderungen jederzeit möglich.

Ansprechpartner

Martin Reincke
KielRadio GmbH
Ringstraße 54
D–24113 Kiel
Telefon: +49 (0)431 23 77 855
Telefax: +49 (0)431 23 77 854
Internet: www.kiel-radio.de
E-Mail: reincke@kiel-radio.de

Erstveröffentlichung im Krisennavigator (ISSN 1619-2389):
12. Jahrgang (2009), Ausgabe 2 (Februar)


Vervielfältigung und Verbreitung - auch auszugsweise - nur mit ausdrücklicher
schriftlicher Genehmigung des Krisennavigator - Institut für Krisenforschung, Kiel.
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Internet:
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Ausfallsicherer Internetzugang im Krisen-
und Katastrophenfall mit "Prometheus"

von Martin Reincke

Problemstellung:
Instabiler Internetzugang bei Stromausfällen

In Konzepte zur Krisenbewältigung von Unternehmen und Behörden ist der Informationsaustausch per E-Mail und SMS, über individuelle Krisenkommunikationsportale und öffentliche Internetplattformen wie Spiegel.de und Twitter.com fest integriert. Doch während Notebooks und Mobiltelefone - dank Akkus - auch ohne Netzstromversorgung arbeiten und Internetserver durch Systeme zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) gegen "Blackouts" weitgehend gewappnet sind, ist ein kontinuierlicher Internetzugang im Katastrophenfall keineswegs sichergestellt.

Insbesondere bei großflächigen Stromausfällen, politischen Unruhen oder weitreichenden Naturkatastrophen - wie Überschwemmungen oder Erdbeben - können sich Krisen- und Katastrophenstäbe unter Umständen gar nicht mehr in das Internet einwählen. Dies gilt für den Netzzugang per Kabel genauso wie für den drahtlosen Zugang mittels UMTS- oder GSM-Karten, denn auch die Mobilfunksende- und -empfangsstationen, Netzwerkrouter, DSL- und Telefonleitungen sind von der Netzstromversorgung abhängig und können nicht unbegrenzt über USV-Systeme abgesichert werden.

Lösungskonzept:
Stromnetzunabhängiger Internet-Zugang
via Kurzwelle und Satellit

Basierend auf den Erfahrungen aus der maritimen Wirtschaft (z.B. dem Internetzugang auf Schiffen und Bohrinseln) hat die Kiel Radio GmbH eine Systemlösung für ein ausfallsicheres Netzwerk im Krisen- und Katastrophenfall entwickelt. Kernstück des Systems ist der Radiorouter "ELSE". Der kompakte und ausfallsichere Linuxserver erfüllt selbst höchste Anforderungen von Schweizer Behörden und kommt in der Eidgenossenschaft u.a. bei Krisenanwendungen zum Einsatz. Zudem hat sich der Server im harten Betrieb auf Hochseeschiffen bewährt und wird dort - jenseits von Mobilfunkmasten und Festnetzinternetversorgung - als zentrales Kommunikationsgerät eingesetzt.

Das System mit dem Namen "Prometheus" (deutsch: der Vorausdenkende) ermöglicht den Zugriff auf Datenbestände und Internetseiten selbst bei einem Totalausfall sämtlicher Netzwerkstrukturen. Servicefahrzeuge und mobile Einheiten können durch einen Radiolink E-Mails übertragen und Statusmeldungen empfangen. Ein Satellitenlink verbindet die Einsatzleitung mit den Leitstellen und stellt die Verbindung zum Internet her. Der Radioserver spiegelt alle relevanten Internetseiten und Datenbestände und stellt diese sogar bei einem Totalausfall des Internetzugangs selbst über eine Satellitenverbindung sicher.

Abbildung 1: Ausfallsicheres Netzwerk für den Krisen- und Katastrophenfall

Alle Teilnehmer des ausfallsicheren Netzwerkes bilden ein eigenständiges privates Netzwerk. Fahrzeuge und mobile Einheiten werden - je nach erforderlicher Reichweite und zu übertragenden Datenmengen - über eine Kurzwellen- oder Ultrakurzwellen-Funkverbindung mit dem Netzwerk verbunden. Die Umschaltung zwischen Normalbetrieb und Krisenbetrieb erfolgt dabei automatisch und übergangslos.

"Prometheus" stellt keine besonderen Anforderungen an die Arbeitsplatzrechner und macht keine zusätzliche Software erforderlich. Die IP-Radios stellen handelsüblichen Desktops und Notebooks vielmehr eine klassische Ethernet-Schnittstelle mit einem DHCP-Server zur Verfügung. Selbst für die Inbetriebnahme neuer Arbeitsplatzrechner - beispielsweise bei einem Geräteausfall oder einer Störung - sind keine besonderen Vorkehrungen zu treffen. Da die IP-Radios zudem eine transparente Verbindung zum Radio-Server herstellen, können nahezu alle gängigen Internetprotokolle (z.B. HTTP, POP3, SMTP) über die Funkverbindungen übertragen werden.

Technische Daten

Satellite Link V-Sat System mit dediziertem Astra- oder Eutelsatbeam, min. 128 kBit Down und 32 kBit Uplink. Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erforderlich.
Radiorouter10 - 32 V DC , 1,2 A @ 24V
Fedora Betriebssystem auf 4 Gbyte CF Karte Industrial Grade, Intel Celeron min. 400 Mhz, 256 Mbyte RAM, HTTP, POP3, SMTP, DHCP Server.
IP-Radio

VHF-Daten-System Reichweite je nach Antennenhöhe bis zu 50 km, 10 - 32 Volt DC, 24 kBit Datentransferrate auf mittlerem VHF Kanal. Mehrere Hoststationen können in das Gesamtnetzwerk zur Reichweitenverbesserung eingebunden werden. Die Steuerung und die Auswahl der Kommunikationskanäle erfolgt automatisch durch das Zusammenspiel des Radio Servers und des IP-Radios der mobilen Einheiten. Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erforderlich.

HF-Datensystem, Reichweite bis ca. 5.000 km, 10 - 32 Volt DC, 5,2 kBit Datentransferrate bei gutem HF Kanal. Erforderlich ist ein leistungsfähiges Kurzwellen-Sende- und Empfangssystem auf der Host- und auf der Clientseite. Anmeldung bei der Bundesnetzagentur erforderlich.

Radio Server min. Dual Core 1,6 Ghz, min. 1024 Mbyte RAM, RAID Level 5 min. 640 Gbyte, DVD R/W, 19'' oder Towergehäuse, Fedora Betriebssystem, mit Radio Server, Postgres Datenbank, Admin Interface, ODBC Interface, POP3 Server, SMTP Server. Anpassung an die projektspezifischen Anforderungen jederzeit möglich.

Ansprechpartner

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KielRadio GmbH
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Telefon: +49 (0)431 23 77 855
Telefax: +49 (0)431 23 77 854
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12. Jahrgang (2009), Ausgabe 2 (Februar)

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Letzte Aktualisierung: Donnerstag, 28. Juli 2016

       

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