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Infrastruktur: Wie Rundfunk auch bei Blackouts durchhält

Mobilfunkzellen fallen aus, das Internet bricht zusammen – doch die großen Sendetürme senden weiter. Wir erklären, warum die Sendeinfrastruktur so robust ist.
/ Mathias Küfner
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Der Berliner Fernsehturm (Bild: wal_172619 from Pixabay)
Der Berliner Fernsehturm Bild: wal_172619 from Pixabay / Pixabay License

Cyberangriffe, kriegerische Konflikte, Terroranschläge, Naturkatastrophen, der Ausfall wichtiger Infrastruktur. Es gibt viele denkbare Krisensituationen, in denen ein hoher Informationsbedarf besteht, die dafür notwendige Infrastruktur aber selbst betroffen sein kann. Die Szenarien und möglichen Maßnahmen sind komplex.

In dieser dreiteiligen Serie richten wir konkret den Blick auf den Rundfunk. Im ersten Teil(öffnet im neuen Fenster) haben wir erklärt, warum der Rundfunk für die Kommunikation im Krisenfall ein wichtiges Puzzleteil ist. Im zweiten Teil soll es um die Sendeinfrastruktur selbst gehen.

Man kann zwischen drei Aspekten im Zusammenspiel zwischen Krisen und Rundfunk unterscheiden:

  1. Es geht um eine Katastrophe oder Krise, die weder den Rundfunk noch sonstige Infrastruktur betrifft, bei der der Rundfunk aber wichtige Warn- und Informationsfunktionen in einem alltäglichen Umfang übernimmt, etwa bei Falschfahrern auf der Autobahn oder Warnungen vor Unwetterereignissen.
  2. Der Rundfunk ist selbst durch Krisen oder Katastrophen betroffen, etwa indem er gezielt angegriffen, gestört oder missbraucht wird.
  3. Die Möglichkeit, dass große Teile der sonstigen Kommunikationswege lahmgelegt werden, insbesondere Mobilfunk und Internet, aber der Rundfunk nach wie vor für die Übertragung von Informationen zur Verfügung steht und hier unersetzliche Aufgaben übernimmt.

Rundfunk, im Gegensatz zu Mobilfunk, basiert auf dem als "High Power, High Tower" bekannten Konzept. Man arbeitet also mit relativ wenigen, aber dafür hohen Sendetürmen, oft auf Bergen positioniert, die große Flächen versorgen und dabei, verglichen mit den viel kleineren Mobilfunkmasten, relativ viel Energie aufwenden.

Redundanz und Ausfallsicherheit von Sendeanlagen

Die Sendegebiete verschiedener Senderstandorte überlappen sich dabei oft und schaffen eine Redundanz. Im DAB+-Gleichwellennetz ergänzen und verstärken sich diese verschiedenen Signale dabei sogar. Ohne Umschalten auf eine andere Frequenz empfängt man gleichzeitig das Summensignal mehrerer Sendetürme.

Damit stehen die relevanten Aussendepunkte in vielen Katastrophenszenarien nicht direkt dort, wo die Schäden durch die Katastrophe verursacht werden. Während bei einer Flut oder einem sonstigen Großschadensereignis auch die ortsnahe Mobilfunkinfrastruktur miterfasst werden kann, senden Rundfunksender ihre Signale von außerhalb in das Katastrophengebiet hinein.

Notstromversorgung und Dieselgeneratoren

Schwieriger wird es bei flächigen Stromausfällen. Mobilfunkinfrastruktur nutzt hier oft Batterien zur Überbrückung, die aber nur für kurze Ausfälle(öffnet im neuen Fenster) – von Minuten bis wenigen Stunden – ausgelegt sind. Danach fällt der Mobilfunk aus, eventuell schon vorher, wenn der Backhaul keine Notstromversorgung hat oder andere wichtige Netzwerkkomponenten den Betrieb einstellen müssen.

Aufgrund der starken Zergliederung ist es nicht möglich, alle Komponenten eines Mobilfunknetzes mit Dieselgeneratoren auszustatten, die einen langfristigen Betrieb gewährleisten können. Zudem kann eine Massenpanik leicht dazu führen, dass der Mobilfunk oder Internetdienste überlastet werden.

Rundfunksender mit ihrem hohen Stromverbrauch, der im Kilowattbereich liegt, lassen sich schwerlich mit Batteriestrom weiterbetreiben. Da es in Sendernetzen aber eine überschaubare Anzahl an Senderstandorten gibt, lassen sich die wichtigsten davon prinzipiell mit Dieselgeneratoren ausstatten, um für Tage bis Wochen weiterzusenden. So kann eine vorher geplante Versorgung mit Dieselnachschub auch einen langfristigen Betrieb sicherstellen.

Öffentlich-rechtlicher vs. privater Rundfunk im Katastrophenschutz

Bei öffentlich-rechtlichen Sendernetzbetreibern findet man häufig solche Lösungen. Dort, wo nur die Programme privater Anbieter ausgesendet werden, fehlen Notstromlösungen hingegen meist, da sie auch im Normalbetrieb einiges an Geld kosten und damit für die privaten Anbieter mit ihren oft knappen Kalkulationen schlichtweg zu teuer sind.

Hier zeigt sich deutlich der Unterschied in den Rollen von privatem und öffentlich-rechtlichem Rundfunk in Bezug auf den Zivil- und Katastrophenschutz. Der Auftrag, die Bevölkerung auch und besonders in Krisensituationen mit wichtigen Informationen zu versorgen, liegt deshalb primär im Bereich der öffentlich-rechtlichen Anbieter, die die erhöhten Kosten über die Rundfunkgebühr kompensieren können, sofern ihnen die dafür notwendigen Mittel auch zugestanden werden.

Technische Herausforderungen bei Betrieb und Wartung

Der zuverlässige Betrieb im Regelfall bildet hier die Basis. Dazu gehört es, dass man technisch bedingte Senderausfälle kompensieren kann, indem Sender redundant ausgelegt werden. Wichtige Standorte sind personell besetzt und Ersatzteile liegen vor Ort. Aber auch das ist teuer und nicht überall zu gewährleisten. Gerade in extremen Wettersituationen kann es deshalb herausfordernd werden, den Betrieb in allen Situationen aufrechtzuhalten, da Sender mitunter weit abseits von großen Straßen, in unwegsamem Gelände liegen.

Wie viel Aufwand man hier investieren soll, ist durchaus umstritten, denn längst gilt Rundfunk nicht mehr als attraktiver Wachstumsmarkt. Neue Möglichkeiten über das Internet wirken gerade im Alltag verlockender. Rundfunk als Einwegmedium bietet wenig Möglichkeiten, mit den Hörerinnen interaktiv in Kontakt zu treten. Seine wertvollen Eigenschaften, die in Krisen wichtig sein können, werden im Alltag oft nicht deutlich. Deshalb kommen neue Führungskräfte bei privaten, aber auch bei einigen öffentlich-rechtlichen Anbietern zunehmend vom Gedanken ab, Rundfunk als ein zentrales Element anzusehen.

Ein fehlendes tiefergehendes konzeptionelles Verständnis stellt eher Social Media und Streaming ins Rampenlicht. Krisenprävention wird dabei im schlimmsten Fall als ein Nice-to-have, aber eben als entbehrlich und teuer deklassiert.

Signalwege: Von den Studios zu den Sendetürmen

Einen Sender betreiben zu können, reicht dabei aber längst nicht. Anders als in manchen romantischen Vorstellungen und Filmen(öffnet im neuen Fenster) , sitzt der einsame Moderator nicht oben am Berg(öffnet im neuen Fenster) in der Sendeanlage und funkt seine Inspiration hinunter ins Tal zu den Hörern, sondern die Studios liegen oft dutzende oder hunderte Kilometer von den Sendeanlagen entfernt. Das Signal muss also zuverlässig von den Studios zu allen Sendern gelangen. Und auch diese Wege benötigen idealerweise Redundanz.

Es gibt dabei nicht nur den sogenannten terrestrischen Rundfunk mit seinen Sendetürmen, sondern auch den auf geostationären Satelliten basierenden Rundfunk mit eigenen Besonderheiten. Der Satellit ist autark und weit entfernt von Katastrophen, die sich auf dem Boden abspielen, ist potenziell dort aber wiederum eigenen Gefahren ausgesetzt. Die wichtige Überlegung dabei ist jedoch immer, dass man bei Technik möglichst unterschiedliche Konzepte mit unterschiedlichen Eigenschaften nutzen sollte, so dass eine Störung, ein Angriff oder eine Katastrophe nicht beide redundanten Wege betrifft.

Senderstandorte und Zuleitungen auch gegen gezielte Angriffe zu schützen, ist schwierig. Das gilt aber ebenso für die Mobilfunkinfrastruktur. Beides gleichzeitig anzugreifen, ist dennoch deutlich schwieriger, und ein Erfolg daher weniger wahrscheinlich.

Satelliten als zusätzlicher Übertragungsweg

Satelliten als Übertragungsweg zur Bevölkerung, aber auch als Zuführungsweg zur Sendeinfrastruktur oder zu den Studios, stellen dabei eine solide zusätzliche Möglichkeit dar. Wird der Uplink zum Satelliten georedundant durch zwei verschiedene, voneinander entfernte Bodenstationen gewährleistet, gibt es nur noch wenige Möglichkeiten, wieso das Satellitensignal ausfallen könnte.

Natürlich kann man auch beim Satelliten über Ausfall durch Sonnenstürme, Meteoroidentreffer, gezielte Angriffe und das Kessler-Syndrom(öffnet im neuen Fenster) spekulieren, bei dem wie im Kinofilm Gravity eine Kaskade an Kollisionen zwischen Satelliten immer mehr Trümmer erzeugt, die auch große Teile der Kommunikationssatelliten lahmlegen könnten. Es geht aber nie darum, sich gegen jedes Szenario abzusichern, sondern darum, nicht nur auf eine Lösung zu setzen, sondern Alternativen für die Signal- und Informationsverteilung zu schaffen.

Besonderheiten von DAB+ und Gleichwellennetzen

Sieht man sich einmal die drei konventionellen Rundfunkarten Terrestrisch, Satellit und Kabel an, so ist der Hörfunk nur in der terrestrischen Übertragung noch relevant vertreten. Und nur der Hörfunk in Form von DAB+ hat umfassendere technische Konzepte, die die Alarmierungen vor unmittelbaren Gefahren unterstützen können. Das macht alle sonstigen Übertragungskonzepte nicht unwichtig, aber gibt dem Hörfunk und der terrestrischen Übertragung über DAB+ eine besondere Bedeutung.

Gerade bei längerfristigen Krisen kann aber auch der Satellit seine Vorzüge ausspielen. DVB-S Empfänger und Fernseher gibt es heute auch in einer per Batterie betriebenen Form. Das sieht man auf Campingplätzen und Wohnmobilstellplätzen. Im Zweifel sind das auch die Adressaten von Informationen, die man bei Ausfall der Kommunikation in einem Katastrophengebiet per Satellit erreichen könnte und die Informationen dort weitertragen.

Gleichzeitig wird auch der Satellit bei der Zuführung gerne genutzt. Leitungen zu Sendetürmen sind oft nicht redundant ausgebaut, da die entfernte Position auf Höhenlagen die Erschließung ohnehin schwierig macht. Deshalb kommen sowohl als Primärweg als auch zur Realisierung von Redundanz satellitenbasierte Zuführungen zum Einsatz. Da bei Gleichwellennetzen(öffnet im neuen Fenster) von DAB+ die exakte Synchronisation der Aussendung wichtig ist, führen die unterschiedlichen Signallaufzeiten zu einem Mehraufwand bei der Sendernetzplanung. Man erkauft sich also auch hier die höhere Robustheit des Gesamtsystems durch Mehrkosten.

Während UKW-Sender jeweils ihre eigene Sendefrequenz nutzen und unabhängig von anderen Sendern der gleichen Kette aussenden können, verwendet DAB+ ein Gleichwellennetz, das nur mit digitalen Übertragungen möglich ist. Fällt dabei ein Sender aus, bemerken Hörer es idealerweise gar nicht, selbst wenn sie sich in seinem Sendebereich befinden, und das Signal sich etwas verschlechtert.

Dann können sie die Radioprogramme vielleicht nicht mehr im Keller empfangen, aber im Obergeschoss oder im Vorgarten ist der Empfang weiterhin auf der gleichen Frequenz möglich. (Zu vielen technischen Details von DAB+ gibt es bereits einen ausführlichen Artikel vom Autor dieses Textes. )

DAB+ ist zwar in der eigentlichen Aussendung robuster, hat aber durch das Gleichwellennetz auch zusätzliche neuralgische Punkte. So werden die Programme eines Ensembles zunächst in einem Multiplexer zentral zusammengeführt und gebündelt. Dieser ist erst einmal ein single-point-of-failure, lässt sich aber, wiederum durch Mehraufwand, auch redundant auslegen.

Zuführungswege zu Multiplexern: Leitungen, Richtfunk, Internet

Die Zuführung vom Multiplexer zu den Sendern erfolgt entweder über dedizierte Leitungswege oder wie beschrieben über Satelliten, manchmal auch über Richtfunk. Technisch wäre sogar Internet möglich, wenngleich das wenig Vorteile und einige potenzielle Nachteile bringen würde. Die Schwierigkeit für Sendernetzbetreiber und Ensemblebetreiber ist es, dass ihre Bemühungen stets allen Programmen in einem DAB+-Ensemble gleichermaßen zugutekommen, aber nicht alle Anbieter der enthaltenen Programme sich diese Maßnahmen auch leisten können und wollen.

Hier spielen meist die Landesmedienanstalten die zentrale Rolle, zwischen den verschiedenen Einzelinteressen zu vermitteln und Entscheidungen durchzusetzen, zu denen auch die Frage gehört, wieviel Aufwand in Kauf genommen wird, um das System ausfallsicherer zu machen.

Die erwähnte Besonderheit von Gleichwellennetzen, ihr Signal extrem synchron auszusenden, führt dazu, dass schon kleine Abweichungen das Sendernetz insgesamt stören können. Ein Sender, der aus dem Takt ist, schaltet also lieber ab, als dass er durch seine falsche Aussendung als Störsignal wirkt.

Abhängigkeit von GPS für Synchronisation

Um die Synchronizität sicherzustellen, nutzen DAB+-Sender typischerweise einen Zeittakt, der mittels eines empfangenen GPS-Signals ermittelt wird. Würde der GPS-Empfang für längere Zeit ausfallen, so ginge die Synchronisierung verloren, und der Sender würde vorsichtshalber abschalten. Ein umfassender GPS-Ausfall hätte mit einigen Stunden oder Tagen Verzögerung auch einen DAB+-Ausfall zur Folge. Fairerweise muss man hinzufügen, dass ein solcher GPS-Ausfall auch viele andere Bereiche schwer treffen würde.

Nicht ganz so anspruchsvoll ist die Zuführung der verschiedenen Audioprogramme und Datenströme zum Multiplexer, da ein Ausfall einer Zuführung nur ein einzelnes Programm im Ensemble betrifft. Dedizierte Leitungen, Richtfunk und Internet sind hier möglich und im Einsatz. Internet als Zuführungsweg ist dabei meist am billigsten aber nicht unumstritten, da die Ausfallsicherheit, gerade in Krisenzeiten, nicht gegeben wäre.

Im Alltag können private Programmanbieter zum Beispiel unter Nutzung von SRT ( Secure Reliable Transport(öffnet im neuen Fenster) ) damit aber einen ausreichend soliden, günstigen Zuführungsweg nutzen. Es gibt kein homogenes Bild und bislang auch keine gute Orientierung bei der Frage, wie krisenfest welcher Programmanbieter seine Zuführung und sein Gesamtkonzept realisiert hat oder realisieren muss. Der Alltag und die Kostenersparnis hat oft Priorität.

Gerade, was die Ausschreibung von Rundfunklizenzen und Programmplätzen angeht, sollte es vielleicht eine stärkere Bedeutung haben, ob ein Programmanbieter gewillt ist, sich bei Katastrophen- und Kriseninformationen stärker einzubringen oder nicht. Wer bereit ist, entsprechenden Aufwand zu investieren, könnte eventuell bei freien Kapazitäten und Frequenzen den Vorzug bekommen, da er eine wichtige Funktion im Zivilschutzkonzept übernimmt.

UKW und DAB+: Technische und wirtschaftliche Perspektiven

Auch wenn ein System in sehr seltenen, unwahrscheinlichen Krisen besonders wichtig wird, sollte es auch in Alltagssituationen einen Beitrag leisten. Dabei hat Rundfunk sein eigentlich vorhandenes Potenzial bisher kaum ausspielen können. Die Möglichkeiten von DAB+ wurden lange vernachlässigt.

Gleichzeitig entfaltet sich langsam das immer wieder verschobene Ende von UKW. Ursprünglich schon für 2010 vorgesehen, wollten gerade die privaten Anbieter durch wiederholte Aufschübe ihre einstmals ertragreichen Cash Cows in Form von UKW-Programmen nicht hergeben. Man fürchtete, durch den Wechsel auf DAB+ zu viele Hörer an die vielfältige Konkurrenz im Internet zu verlieren. Inzwischen führt genau dies aber trotz aller UKW-Verlängerungen dafür, dass den Programmanbietern die Werbeerlöse wegbrechen.

Ein Rundfunksendernetz ist teuer, aber sehr kosteneffizient. Das gilt für DAB+ nochmal wesentlich mehr als für UKW. Allerdings braucht man dabei eine ausreichend große und ausreichend homogene Hörerschaft, die man unter einem Programmkonzept versammeln kann. Die Rundfunktechnik ist dann in der Lage, diese große Menge an Hörern auch zu versorgen. Wollen aber zu wenige Menschen Rundfunk nutzen oder sind sie mit einem allgemeinen Programm, das ein Kompromiss für alle ist, nicht mehr zufrieden, dann fehlt die Zahl der Interessenten, mit denen ein Rundfunksendernetz überhaupt erst wirtschaftlich arbeiten kann.

In der Schweiz wurde UKW bewusst abgeschaltet, um die Kostenfalle zu umschiffen und geplant möglichst viele Hörer zu DAB+ hinüberzuholen, das deutlich günstiger betrieben werden kann als UKW. In Deutschland fehlt dieser Schritt im Moment immer noch, aber es zeichnet sich ab, dass immer mehr Programmanbieter auf eine schwierige wirtschaftliche Situation zusteuern, aufgrund der sinkenden Werbeerlöse, bei einem gleichbleibenden Preis für das Sendernetz. Im schlimmsten Fall brechen dann ganze Programmketten in UKW weg, wie jüngst bei Ego FM geschehen, wobei man dort den Sendebetrieb in DAB+ mit einem angepassten Konzept weiterführen will. Ein proaktiver Wechsel auf DAB+ wäre aber sicher weitaus effizienter gewesen.

TMC, TPEG und die Rolle von Navigationssystemen

Dass selbst der seine Tücken hat, zeigt die Schweiz, denn UKW transportiert mit dem TMC-Standard auch weiterhin Grundinformationen zum Verkehrsgeschehen in die Navigationsgeräte. DAB+ bietet hier mit TPEG, als Nachfolge von TMC, umfassende Möglichkeiten, wurde aber nicht in gleicher Weise wie TMC umgesetzt und etabliert. TPEG hätte jedoch das Potenzial, zu deutlich mehr Katastrophenszenarien maschinenauswertbare Informationen zu übertragen und auch im Alltagsbereich weitaus mehr Themenfelder abzudecken.

Hybride Ansätze: Mobilfunk und Rundfunk kombinieren

Statt auf DAB+ setzen viele System im Fahrzeug inzwischen aber auf Mobilfunk und Internet, wenngleich das Probleme und Nachteile mit sich bringen kann, insbesondere bei einem großen Stau in einem Gebiet, das mit Mobilfunk nur unzureichend versorgt ist oder in dem die Mobilfunkinfrastruktur gerade aus dem gleichen Grund ausgefallen ist, aus dem sich auch der Stau gebildet hat. Zielführend wäre auch hier ein hybrider Ansatz, der zwei unterschiedliche Wege miteinander kombiniert, um bei Ausfall des einen Systems mit dem anderen System kompensieren zu können.

Die Verschiedenartigkeit von Mobilfunk und Rundfunk ist ein wichtiger Vorteil. Im Normalfall aber nur einen Weg zu nutzen, ist aber natürlich wieder günstiger und einfacher. Auch deshalb ergibt es Sinn, dem Rundfunk in Alltagssituationen eine stärkere Bedeutung zu geben.

Zivilschutz und Alarmierungsfunktionen im Rundfunk

Gerade unter dem bisher meist vernachlässigten Gedanken des Zivil- und Katastrophenschutzes wäre es wichtig, eine Basisinfrastruktur nicht nur bei DAB+, sondern auch bei UKW dauerhaft zu stärken und aufrecht zu erhalten. Das heißt, dass ein oder zwei einzelne UKW-Programme für reine Informationsübermittlung erhalten bleiben könnten, ohne dass diese zu Unterhaltungsprogrammen in DAB+ Ensembles in Konkurrenz stehen müssten. Gleichzeitig sollten die Alarmierungsfunktionen, die DAB+ mit sich bringt, ausgebaut und gestärkt werden.

Macht man sich bewusst, dass die noch in den 1970er Jahren überall gut ausgebaute Infrastruktur mit Luftschutzsirenen, die nach dem Kalten Krieg für die Alarmierung in Katastrophenfällen umgewidmet wurde, heute weitgehend rückgebaut und entfallen ist, bleibt zur Alarmierung der Bevölkerung ohne den Rundfunk nur der Weg über Mobilfunk. Das mag im Alltag praktisch sein. Aber wenn große ungewöhnliche Ereignisse eintreten, die eine zeitkritische Alarmierung und Information der Bevölkerung benötigen, erscheint es gewagt, sich auf nur ein einziges Standbein zu verlassen, das in Krisen selbst leicht wegknicken kann.

Tl;dr: Anforderungen an robuste Redaktion und Infrastruktur

Damit der Rundfunk im Notfall aber auch das liefert, was man sich von ihm erhofft, müssen nicht nur das Sendernetz und die Zuführung zu Multiplexer und Sender robust funktionieren, sondern die relevanten Informationen müssen auch die Redaktionen erreichen – und dort rund um die Uhr aufbereitet und weitergegeben werden.

Diese Zusammenhänge werden wir uns im dritten und letzten Teil der Serie ansehen.

Mathias Küfner(öffnet im neuen Fenster) hat an der TU München Informatik mit Nebenfach Psychologie studiert und arbeitet seit 2001 mit digitalen Rundfunksystemen. Dies umfasst Konzeptstudien sowie die Projektierung, Konfiguration und Programmierung im Bereich von Audioanwendungen, Verkehrstelematik, DAB+-Sendernetzen, Multiplexern und Empfängern.


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