Breitbandausbau mit Laser und Satelliten

DLR-Weltrekord in der Datenübertragung

Hinsichtlich des Breitbandausbaus lassen sich insbesondere in ländlichen Gegenden Deutschlands noch immer zahlreiche weiße Flecken finden. Eine neue, auf Laser- und Satellitenkommunikation basierende Technologie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) könnte dies künftig ändern.

  • Im Tal: Vorbereitung der Laserübertragung

    Im Tal: Vorbereitung der Laserübertragung

  • Auf dem Berg: Vorbereitung des Datenempfangs

    Auf dem Berg: Vorbereitung des Datenempfangs

  • Rekord-Datenübertragung

    Rekord-Datenübertragung

Eigenen Angaben zufolge haben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt einen neuen Rekord in der Datenübertragung per Laser aufgestellt: 1,72 Terabit pro Sekunde über eine Freiraumdistanz von 10,45 Kilometer – dies entspricht einer Übertragung von 45 DVDs pro Sekunde.

Mit der jüngst getesteten Technik könnten weite Teile der heute noch unterversorgten ländlichen Gebiete Westeuropas mit Breitband-Internet versorgt werden. „Wir haben uns zum Ziel gesetzt den Internet-Zugang mit hohen Datenraten auch außerhalb der Ballungsgebiete zu ermöglichen und wollen zeigen, wie dies mit Satelliten möglich ist", erklärt Prof. Christoph Günther, Direktor des DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation.

Der Hintergrund: Glasfaserverbindungen und andere terrestrische Systeme bieten hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, sind jedoch vorwiegend in dicht besiedelten Regionen verfügbar. Außerhalb der Ballungszentren bietet sich eine breitbandige Versorgung über geostationäre Satelliten an. Hier setzen die Wissenschaftler an und entwickelten im Rahmen des Projekts THRUST (Terabit-throughput optical satellite system technology) eine neuartige Übertragungstechnologie für Kommunikationssatelliten der nächsten Generation. Die Idee dahinter: Die Satelliten sollen über eine Laserverbindung an das terrestrische Internet angebunden werden. Dabei werden Datendurchsätze jenseits von ein Terabit pro Sekunde angestrebt. Die Kommunikation mit den Nutzern erfolgt dann im Ka-Band, einer üblichen Funkfrequenz der Satellitenkommunikation.

So schnell wie noch nie: 1,72 Terabit pro Sekunde

Erste Übertragungsversuche mit solch hohen Datenraten fanden Ende Oktober 2016 in Oberbayern statt. Eigenen Angaben zufolge konnten die DLR-Wissenschaftler im ersten Schritt einen Rekord aufstellen. Auf einer Strecke zwischen Oberpfaffenhofen und Hochstadt gelang ihnen weltweit zum ersten Mal die Übertragung von 1,72 Terabit pro Sekunde (Tbit/s) über eine Distanz von drei Kilometern im freien Raum. „Die hohe Stabilität des Empfangs und die Leistungsreserven, die wir bei drei Kilometern hatten, ermutigten uns dann den nächsten Schritt zu wagen“, berichtet Projektleiter Dr. Juraj Poliak vom DLR-Instituts für Kommunikation und Navigation.

Die Datenverbindung zwischen Boden und geostationärem Satelliten wird durch die Eigenschaften der Erdatmosphäre beeinträchtigt. Dr. Poliak und sein Team haben daher einen maximalen Belastungstest für ihr System entwickelt und in Simulationen festgestellt: Die Datenverbindung ins All weist im schlimmsten Fall in etwa die gleichen Störungen auf, die auch bei einer Übertragung über zehn Kilometern vom Boden zu einem Berg im Testgebiet zwischen Weilheim und dem Hohenpeißenberg auftreten. Auf dieser Strecke führte das Team die nächsten Versuche mit dem Laserkommunikationssystem durch – mit Erfolg.

Globales Highspeed-Internet

Nach dem Nachweis der Machbarkeit im „Worst Case“-Szenario gilt das Hauptaugenmerk der DLR-Wissenschaftler nun der Stabilität der optischen Verbindung. In einer nächsten Phase wollen sie daher Messungen durchführen, um die Wirkung der Atmosphäre besser zu verstehen und langfristig eine stabile Laserkommunikation zum Satelliten zu ermöglichen. „Die Stabilität der Verbindung ist extrem wichtig, da selbst eine kurze Unterbrechung von lediglich zehn Millisekunden zum Verlust von zehn Gigabit pro Sekunde führt“, erklärt Dr. Ramon Mata Calvo, Leiter der Gruppe „Optische Technologien“ am DLR-Institut für Kommunikation und Navigation. Mit den errungenen Rekorden konnten die Wissenschaftler zeigen, dass die Vision einer optischen drahtlosen Datenübertragung im Terabit-Bereich machbar ist. Man darf gespannt sein, wie sich die Technologie weiterentwickeln wird.

Bildquellen: DLR

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