Satelliten sind die Zukunft eines weltweiten Mobilfunks, der sowohl in Krisenzeiten als auch in sehr abgelegenen Gebieten stets zuverlässig funktioniert. Jetzt hat das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen ISS im Rahmen des Projekts „TRANTOR“ ein neues Split-Verfahren getestet. Dieses soll künftig die Integration von Satelliten in das 5G-Netz erleichtern.
Weshalb spielen Satelliten in der Zukunft des Mobilfunks eine wichtige Rolle?
Die Mobilfunktechnik 5G erlaubt mit „Non-Terrestrial Networks“ erstmals die Verschmelzung der Kommunikation am Boden mit dem Weltall. Bei den „Non-Terrestrial Networks“ wird die Rolle der Basisstationen vollumfänglich von Satelliten im Weltall übernommen. Bislang gibt es noch technische Hürden, die es zu überwinden gilt, um einen entsprechenden weltweiten Mobilfunk per Satellit zu realisieren. Denn die Satelliten stoßen an ihre Leistungsgrenzen. Dies liegt unter anderem daran, dass „die Industrie […] auf kostengünstige Satelliten mit robusten und energieeffizienten Komponenten“ setzt, erklärt Rainer Wansch, Leiter der Abteilung „HF und SatKom Systeme“ am Fraunhofer ISS. Um dieses Problem zu lösen, hat das Institut im Rahmen des durch die Europäische Kommission geförderten Projekts mit dem Namen „TRANTOR“ genau unter die Lupe genommen, wie solche, nicht ausreichend leistungsstarke Satelliten, in das 5G-Netz integriert werden können. In einem Labor-Experiment konnten die Forscher das Gelingen dieser Integration erfolgreich aufzeigen. Zum Einsatz kam dabei ein Split-Verfahren.
Was steckt hinter dem neuen Split-Verfahren?
„Wir öffnen damit die Tür für neuartige und komplexe Architekturen“, betont Wansch.
Denn das von den Forschern eingesetzte Split-Verfahren spaltet die 5G-Basisstation in zwei Hälften. Nur eine der beiden Hälften ist dann für die Verarbeitung des Signals im Weltall verantwortlich, während die andere Hälfte der Basisstation am Boden bleibt. Dieser Umstand ermöglicht es, dass die Satelliten als aktiver Akteur im 5G-Netzwerk auftreten. Sie können unter anderem einen Beitrag zur Funkkommunikation leisten. Gleichzeitig bleibt der Einsatz von Energie und Ressourcen so gering wie möglich, wodurch eine erhöhte Flexibilität der Kommunikationsinfrastruktur entsteht. Durch das Split-Verfahren können Aufgaben sowie Funktionen über verschiedene Orbits und Leistungsklassen hinweg flexibel verteilt und gestaltet werden. Die Forscher der Fraunhofer-ISS haben für ihr Labor-Experiment auf einen Kanalemulator zurückgegriffen. Der Kanalemulator simuliert die Extrembedingungen des Weltalls, wodurch es den Forschern gelang, eine Verbindung zu einem geostationären Satelliten nachzubilden. Der Satellit befindet sich in einer Höhe von 36 000 Kilometern. Um die beiden Basisstation-Hälften miteinander zu verbinden, setzten die Forscher den Satellitenkommunikationsstandard DVB-S2X ein. Bereits die neue Mobilfunktechnologie steht schon in den Startlöchern: 6G. Insbesondere in Hinblick auf deren Entwicklung spielt diese neue Möglichkeit eine entscheidende Rolle. Denn bei 6G sollen dann neben Satelliten beispielsweise auch Flugzeuge und Drohnen integriert werden. Das Ziel hinter dem Projekt „TRANTOR“ ist die Vorbereitung auf den Übergang der Satellitenkommunikation von 5G zu 6G.
