Illustration von Satellitenübertragung
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Mehr Datendurchsatz für höchste Effizienz in der Satelliten­kommunikation

High-Throughput-Satellitensysteme

Trotz wachsender Verbreitung terrestrischer und drahtloser Alternativangebote sind Satellitenverbindungen immer noch ein Muss für Regionen mit fehlender oder unzureichender Internetanbindung. Satelliten spielen eine große Rolle bei der Bewältigung struktureller Herausforderungen, beispielsweise wenn es um die Breitbandversorgung von Inseln oder Kreuzfahrtschiffen geht. Unverzichtbar sind sie zudem in sicherheitsrelevanten Bereichen, z.B. zur Bereitstellung sicherer Kommunikationswege für Botschaften oder Militär, und als alternative Infrastruktur im Falle von Beschädigungen oder Ausfällen des Mobilfunknetzes bei Naturkatastrophen. Auch bei der Verbreitung von Inhalten an viele verschiedene und weit verteilte Empfänger gleichzeitig ist die Satellitenkommunikation einer der effizientesten und rentabelsten Wege der Übertragung.

Mit steigendem Datenaufkommen wächst auch der Anteil und Bedarf an High-Throughput-Satellitensystemen (HTS-Systemen). Insbesondere neu aufkommende Satelliten-Megakonstellationen im Low Earth Orbit (LEO) stellen weltweit Gigabytes bis Terabytes pro Sekunde an Datenkapazität zur Verfügung. Ein einfaches Hochskalieren bisheriger Übertragungslösungen reicht aber nicht aus, um den gestiegenen Anforderungen an Flexibilität, Effizienz und Durchsatz gerecht zu werden. Systeme müssen ganzheitlich neu gedacht werden.

High-Throughput-Systeme: Satellitenkommunikation 2.0

Beim Entwurf und der Verbesserung aktueller und zukünftiger Satellitenkommunikationssysteme stehen für uns folgende Ziele im Mittelpunkt:

  • Hohe Datenraten und breitbandige Übertragung, z. B. auf Basis des DVB-S2X-Standards
  • Zuverlässige Übertragung – robust gegenüber Interferenz oder starkem Rauschen
  • Flexible und effizientere Übertragung durch bedarfsgerecht anpassbare Verteilung der Satellitenkapazität auf verschiedene Regionen, z. B. mittels Beam-Hopping-Verfahren
  • Steigerung der Systemeffizienz durch Multi-User MIMO via Satellit
  • Erhöhung des Systemdurchsatzes zur Versorgung einer größeren Anzahl von Terminals oder mit höheren Datenraten
  • Angepasste Übertragungsverfahren zur Realisierung günstiger Terminals, z. B. durch Anwendung von Precoding
  • Umsetzung von HTS-System-Verfahren auch mit bestehenden Satelliten und Komponenten
Dabei entwickeln und realisieren wir je nach Kundenanforderung optimale und passgenaue Lösungen.

Technologien für HTS-Systeme

DVB-S2X

DVB-S2X ist der aktuellste Standard in der Satellitenkommunikation und sorgt für verbesserte Leistungsfähigkeit und Bandbreiteneffizienz in der Satellitenübertragung. Dabei hält der Standard zusätzliche Features für stabilere Kommunikationsverbindungen oder neue Anwendungen und Nutzungsszenarien bereit.

Das Fraunhofer IIS war aktiv an der Standardisierung von DVB-S2X beteiligt und verfügt über verschiedene Technologie- und IP-Lösungen für DVB-S2X.

 

 

 

 

Beam-Hopping

Beam-Hopping ermöglicht eine bedarfsorientierte Nutzung der Satellitenkapazität. Dabei wird der Beam des Satelliten der Reihe nach auf verschiedene Versorgungsgebiete gelenkt, wobei die Verweildauer des Beams und die Zeit bis zur erneuten Beleuchtung von der benötigen Datenrate der Nutzer in diesem Gebiet abhängt.

Die Ausleuchtzone des Satelliten und der Beam-Hopping-Zeitplan werden dabei immer auf den aktuellen Bedarf abgestimmt. Das verbessert die Effizienz und Flexibilität in der Satellitenübertragung.

Precoding

Precoding ist ein Verfahren zur Verbesserung des Empfangs von Satellitensignalen und ermöglicht eine effizientere Ausnutzung des Frequenzspektrums.

Herkömmlicherweise werden benachbarte Versorgungsgebiete auf verschiedenen Frequenzen bedient, um Interferenzen zwischen den Signalen zu vermeiden.

Beim Einsatz von Precoding dagegen wird bewusst die gleiche Frequenz verwendet und zwar mit dem Ziel, die Interferenzleistung in nutzbare Signalleistung umzuwandeln. Dafür messen die Empfangsterminals das Übersprechen aus den benachbarten Versorgungsgebieten und melden dies an die Bodenstation zurück. Dort werden die Signale entsprechend vorentzerrt, sodass an den Terminals keine Interferenzen mehr auftreten.

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