Satelliten und 5G haben auf den ersten Blick nicht sonderlich viel gemeinsam. Allerdings können die in der Erdumlaufbahn schwebenden Satelliten ihren Teil zum weltweiten 5G-Ausbau beitragen. Hierfür gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen können Satellit Funkstationen ans Kernnetz anbinden (Backhaul) sowie auch den direkten Zugriff (Direct Access) ermöglichen. Über diese spannenden Möglichkeiten haben wir uns mit zwei Experten unterhalten. Zum Interview gebeten haben wir Dr. Marc Hofmann vom Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) und Rainer Wansch vom Fraunhofer Institut (ILS).
Satelliten als Backhaul bieten neue Möglichkeiten
Mit Dr. Hofmann vom DLR haben wir ausführlich über Backhaul-Lösungen für 5G via Satellit gesprochen. Bereits jetzt kommen die künstlichen Himmelskörper „in 4G/LTE-Netzen beim sogenannten Backhaul, also dem Anbinden von Basisstationen an das Kernnetz“, zum Einsatz. Allerdings nur in schwer erreichbaren Gegenden, wo eine Anbindung über Kabel oder Richtfunk nicht sinnvoll machbar ist. Wenn sich Mobil- und Satellitenfunk nun aneinander anpassen, eröffnet das viele neue Nutzungsmöglichkeiten. Ein weitflächiger Einsatz von Satelliten für Backhaul ist eine davon – handelsübliche Mobiltelefone, die direkt mit Satelliten kommunizieren, eine andere,“ so der Experte, der in der Deutschen Raumfahrtagentur die Fördermaßnahmen rund um die Integration von Kommunikationssatelliten in den neuen Mobilfunkstandard 5G koordiniert.
Satelliten-Anbindung von Funkmasten kann ein großes Problem lösen. Denn die „Verbindung zwischen dem Rand des Netzes (den Funkmasten) und dem Kernnetz ist ein zentrales Problem beim Ausbau von 5G. Bestenfalls wird jeder Funkmast über ein Glasfaserkabel angeschlossen. Doch das ist nicht überall möglich. Wo nun kein Glasfaseranschluss verfügbar ist, müssen die Funkmasten auf anderem Wege verbunden werden: in Deutschland meist über Richtfunk und künftig vermehrt mit Hilfe von Satelliten.“ So eröffnen Satelliten neue Möglichkeiten für den 5G-Ausbau, z. B. für „mobile Funkzellen in Zügen, Schiffen und Flugzeugen“. Aber auch in vielen anderen Bereichen ist dies vorstellbar, z. B. im Mobilitätsbereich. „Hier stellen Satelliten eine unabhängige Kommunikationsebene für das autonome Fahren bereit – das erhöht die Sicherheit. Direkte Kommunikation mit Endnutzergeräten – also der Funkmast im All – ist eine weitere Spielart des Space-5G“, so Dr. Hofmann. Allerdings gibt es hier auch noch verschiedene Probleme zu lösen, z. B. hinsichtlich der recht hohen Latenz.
5G Direct Access via Satellit
Das Thema Direct Access für 5G via Satellit war der Schwerpunkt unseres Interviews mit Rainer Wansch, dem Leiter der Abteilung HF und SatKom Systeme am Fraunhofer IIS. Zwar passen die beiden Welten von 5G und Satelliten nicht so recht zusammen. „Allerdings ermöglicht der Satellit für 5G und 5G für den Satelliten völlig neue Anwendungen, die so bisher noch nicht möglich waren“, so Herr Wansch. „Insbesondere erlaubt es erstmalig die Verwendung von einheitlichen Endgeräten. Damit ergeben sich Vorteile für 5G in der Fläche, die über Satellit leichter zu versorgen ist.“
Herr Wansch und sein Team arbeiten unter anderem an der direkten Verbindung von kleinen Geräten wie Smartphones und Satelliten. „An der direkten Kommunikation zwischen Satellit und kleinen Endgeräten haben wir bereits in der Vergangenheit gearbeitet. Wir waren beispielsweise an der Entwicklung eines Satellitenradio-Systems beteiligt, das heute noch erfolgreich in den USA betrieben wird, und auch bei DVB-SH. Der Direct Access bei 5G ist eher für kleine Endgeräte und niedrigfliegende Satelliten gedacht. Da LEO-Satelliten leider auch sehr schnell fliegen, muss hierbei auch der Dopplereffekt entsprechend berücksichtigt werden, der hier um einiges größer ist als in der terrestrischen 5G-Anwendung.“
In der Zukunft ist es laut Herrn Wansch gut möglich, dass jedes 5G-Smartphone nicht nur mit der Funkzelle auf der Erde, sondern auch direkt mit einem Satelliten kommunizieren kann. „Vermutlich wird es noch ein paar Jahre dauern, bis diese Funktionen verfügbar sind. Anfangs werden wohl eher spezielle Geräte diese Dienste unterstützen, doch letzten Endes sollte jedes neue 5G-Smartphone auch den direkten Zugriff unterstützen können. Jedenfalls stehen die Chancen dafür gut, wenn 5G-NTN erfolgreich im 5G-Standard verankert ist, woran wir gemeinsam mit allen 3GPP-Beteiligten unter Hochdruck arbeiten.“
Die kompletten Interviews gibt es unter folgenden Links:
» Interview mit Dr. Marc Hofmann vom Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) über Backhaul
» Interview mit Herrn Wansch vom Fraunhofer Institut über Direct Access
» mehr zum Thema 5G über Sat erfahren.
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M. Schwarten
freischaffender Redakteur
Technik begeistert mich seit rund 25 Jahren – vor allem dann, wenn sie das Leben leichter statt komplizierter macht. Besonders am Herzen liegen mir Mobile Devices wie Smartphones, Tablets und Smartwatches. In diesem Bereich arbeite ich seit vielen Jahren.
