Kommunikationssysteme

Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE

Kommunikationssysteme
© Fraunhofer FKIE

Unter allen Umständen zuverlässig kommunizieren

In Krisen- und Bedrohungslagen ist reibungsloser Informationsaustausch zwischen den Einsatzkräften erfolgsentscheidend. Doch gerade in solchen Situationen müssen Kommunikationssysteme unter harten Rahmenbedingungen arbeiten: In Gebieten, in denen die Kommunikationsinfrastruktur zusammengebrochen ist, zwischen hochmobilen Teilnehmern, über Netzgrenzen hinweg, z.B. bei internationalen Einsätzen – sowie angesichts erheblicher Störeinflüsse technischer und natürlicher Art. Kurzum: zuverlässige und sichere Verbindungen sind das oberste Ziel. Oder wie wir es nennen: »robuste Informationsübertragung für anspruchsvolle atypische Netze«. Unsere Expertise auf diesem Gebiet lässt sich zudem auch für die Abwendung von Gefahren einsetzen. So können unsere Technologien beispielsweise helfen, Angriffe mit improvisierten Sprengfallen zu vereiteln, deren Zündung über Funk ausgelöst wird.

Vorgehen

Um auch unter widrigen Umständen robuste Verbindungen realisieren zu können, ist zunächst eine ganzheitliche Betrachtungsweise von Kommunikationssystemen erforderlich – von den elementaren physikalischen Eigenschaften der Funkwellenausbreitung, über Modulations- und Multiplexverfahren bis hin zu höheren Protokollschichten und Netzmanagement. Wir beschäftigen uns nicht nur mit Funk- oder Kommunikationsprotokollen, sondern behandeln alle Schichten des ISO-OSI-Modells. So entstehen funktionsfähige Lösungen: Zum Beispiel Interoperabilitätskonzepte, die eine effektive Kommunikation zwischen beliebigen Einheiten möglich machen. Oder Multi-Hop-Verfahren, die eine Erhöhung der Reichweite erzielen, indem sie jeden Funkknoten zur Weiterleitung verwendbar machen. Die hohe Praxisrelevanz erreichen wir jedoch vor allem durch unseren anwendungsnahen Entwicklungsprozess. Forschungsergebnisse werden im ersten Schritt ausführlichen Simulationstests auf einer Vielzahl von Plattformen unterzogen und dann prototypisch umgesetzt. Praxistauglichkeit erproben wir stets in enger Abstimmung mit den Auftraggebern.

Kompetenzen

Profunde Lösungen im Bereich Kommunikation gründen stets auf Systemkompetenz: Die Abteilung Kommunikationssysteme kann in kürzester Zeit lauffähige Prototypen entwickeln, weil die Mitarbeiter ein tiefes Systemverständnis auf unterschiedlichsten Plattformen besitzen. Sie haben ein breites Know-How in den relevanten Bereichen der Nachrichten- und Kommunikationstechnik und verfügen über umfangreiche Erfahrung mit atypischen Netzen – also mit besonders störanfälligen, schmalbandigen, schutzbedürftigen und heterogenen Umgebungen. Wir beherrschen die Hardware ebenso wie die Software und bringen beides in praxisrelevanten Demonstratoren zusammen. Die Vorreiterrolle der Abteilung Kommunikationssysteme in vielen Technologiefeldern wird anschaulich im Bereich des Internets: Hier wurde im Jahr 1985 einer der ersten Internetanschlüsse Deutschlands installiert und die erste IPv6-basierte VoIP-Verbindung über Kurzwelle hergestellt. Hier wurde auch das mittlerweile zum NATO-Standard erhobene Multicast-Protokoll P_MUL entwickelt, das zuverlässigen Datei- und E-Mailverkehr über störanfällige Kanäle ermöglicht. Eine führende Stellung haben wir ebenso im Bereich Software Defined Radio sowie in der effizienten Verarbeitung von Signalmassendaten. Dank unserer Unabhängigkeit von Drittmitteln können wir herstellerunabhängig beraten. Die theoretische Fundierung unserer Forschung ist belegt durch eine Vielzahl an Patenten und Veröffentlichungen.

Anwendungsfelder

Für die Organisation von Einsatzkräften ist Kommunikation gewissermaßen das zentrale Nervensystem, das alle Akteure, Stellen und Sensoren miteinander verbindet. Nur wenn Informationen zuverlässig da ankommen, wo sie gebraucht werden, gewinnen alle Akteure ein einheitliches Lagebild und können intelligent abgestimmt handeln. So ermöglicht die vernetzte Operationsführung (NetOpFü) der Bundeswehr, ihre Aufgaben der Aufklärung, Führung und Wirkung zu erfüllen. Da heutige Einsätze in der Regel multinational aufgestellt sind, kommt es entscheidend auf die Interoperabilität der Kommunikationssysteme an. Nichts anderes gilt auch für zivile Hilfseinsätze in Krisen- und Katastrophenfällen: Führungsfähigkeit setzt Kommunikation, also robuste Verbindungen voraus.

Neben diesem Anwendungsschwerpunkt eröffnen sich immer mehr neue Einsatzbereiche für unsere Expertise:

  • Migrationen: In Zukunft müssen große Teile des Internets auf das zukunftssichere IPv6-System umgestellt werden. 
  • Smart Grids: Zukünftige „intelligente“ Stromnetze benötigen eine enge Abstimmung zwischen Erzeuger, Speicher und Verbraucher und sind dafür auf eine zuverlässige Vernetzung auf Basis des Internets angewiesen.
  • Organisationsübergreifende Kommunikation: Behörden und Unternehmen müssen zunehmend über technische Systemgrenzen hinweg sicher und störungsfrei kommunizieren.
  • Audio: Im Bereich Sicherheit werden Technologien zum Langzeitmonitoring verdächtiger Sprachkommunikation sowie zur Detektion von meldungsrelevanten Inhalten darin benötigt.

Projekte

Manets – zuverlässige Kommunikation zum Schutz von Menschen

Krisen- und Katastropheneinsätze erfordern eine schnelle Reaktion. Zeit für die umfangreiche Installation und Konfiguration von IT- und Kommunikationslösungen ist selten vorhanden. Kommunikation muss daher ad hoc funktionieren. Dazu gibt es das Konzept der Ad-hoc-Netze (Manets). Mehr

CoNSIS – Netzwerkarchitekturen für sicheren Austausch von Informationen

Im Rahmen des CoNSIS Projektes werden Netzwerkkonzepte einwickelt, die die automatische Kopplung von gesicherten Netzbereichen unterschiedlicher Nationen über ein potentiell unsicheres Netzwerk ermöglichen. Dies umfasst auch die Mobilität einzelner bzw. ganzer Gruppen von Kommunikationsteilnehmern innerhalb und zwischen den unterschiedlichen Nationen. Mehr

Software Defined Radio – Schlüsseltechnologie für NetOpFü

Damit die Bundeswehr die ihr übertragenen Aufgaben  effizient und zielgerichtet erfüllen kann, benötigt sie vielfältige Fähigkeiten. Eine Wesentliche ist die »Führungsfähigkeit«. Um den Einsatz von Streitkräften zu verbessern, wurde das Konzept der »Vernetzten Operationsführung« (NetOpFü) entwickelt. Software Defined Radio ist dafür eine Schlüsseltechnologie. Mehr

Publikationen

H. Bongartz, T. Lüke, A. Tiderko: Communication Report – Networked Multi-Robot Systems, Document No. D00296-124, Fraunhofer FKIE / Diehl BGT Defense 2010

S. Bullmer et al.: Final Report Networked Multi-Robot Systems, Document No. D00296-192, Diehl BGT Defense 2010

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