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Erlangen, 3. April 2025: Ein globaler Mobilfunk, der zuverlässig jede entlegene Region erreicht und auf der Landkarte keine weißen Flecken hinterlässt? Um dieses Ziel zu erreichen, nehmen Satelliten eine Schlüsselrolle ein. Doch nicht alle Satelliten werden in Zukunft leistungsfähig genug sein, um als vollständige Basisstationen agieren zu können. Im Rahmen des von der Europäischen Kommission geförderten Projekts »TRANTOR« hat das Fraunhofer IIS nun ein Split-Verfahren erforscht, mit dem sich Satelliten verschiedener Klassen in das 5G-Netz integrieren lassen.
Mit 5G soll die Kommunikation am Boden erstmals mit dem Weltall zu sogenannten »Non-Terrestrial Networks« verschmelzen, in denen Satelliten die Rolle von Basisstationen vollständig übernehmen können. Die zu lösenden technischen Herausforderungen sind jedoch enorm: Die bisherigen Mobilfunkstandards sind nicht darauf ausgelegt, dass Signale Tausende von Kilometern mit den entsprechenden Latenzen überbrücken. Die Satelliten selbst werden zwar immer öfter mit intelligenten On-Board-Prozessoren ausgestattet, stoßen aber dennoch an ihre Leistungsgrenzen. »Denn die Industrie setzt auf kostengünstige Satelliten mit robusten und energieeffizienten Komponenten«, erklärt Rainer Wansch, Leiter der Abteilung »HF und SatKom Systeme« am Fraunhofer IIS.
Die Spaltung der Basisstation
Wie Satelliten ins Mobilfunknetz integriert werden können, auch wenn ihre Leistungsfähigkeit nicht ausreicht, hat das Fraunhofer IIS in einem Labor-Experiment erfolgreich demonstriert. Dazu wurde auf ein Split-Verfahren zurückgegriffen: Dieses spaltet eine 5G-Basisstation in zwei Hälften, sodass nur ein Teil der Signalverarbeitung ins Weltall verlagert wird, während der andere am Boden verharrt. Die Satelliten können dadurch als aktive Akteure im Netzwerk auftreten und einen Beitrag zur Funkkommunikation leisten, während der Rechen-, Energie- und Ressourceneinsatz minimal bleibt.
Ein weiterer Vorteil eines solchen Vorgehens ist die deutlich erhöhte Flexibilität innerhalb der Kommunikationsinfrastruktur. »Wir öffnen damit die Tür für neuartige und komplexere Architekturen«, sagt Wansch. Denn Splits ermöglichen es, Funktionen und Aufgaben über unterschiedliche Orbits und Leistungsklassen von Satelliten hinweg variabel zu verteilen und zu gestalten. Dies wird vor allem im Hinblick auf die Entwicklung des künftigen 6G-Mobilfunks relevant, wenn nicht nur Satelliten integriert werden sollen, sondern ebenso Plattformen in der Luft wie zum Beispiel Drohnen oder Flugzeuge.
Für das Experiment nutzte das Fraunhofer IIS einen Kanalemulator, mit dem sich die Extrembedingungen des Weltalls realitätsnah nachbilden lassen. So konnte die Verbindung zu einem geostationären Satelliten simuliert werden, der sich in 36.000 Kilometern Höhe befindet. Um die Basisstation anzubinden und die beiden Komponenten des Splits miteinander zu verknüpfen, wurde der Satellitenkommunikationsstandard DVB-S2X eingesetzt. Ein Teil der Basisstation lief schließlich über einen handelsüblichen »Field Programmable Gate Array« (FPGA), dessen Einsatz auch auf zukünftigen Satelliten denkbar ist.
Engmaschig, universell, resilient
Die Demonstration des Split-Verfahrens ist der Beitrag des Fraunhofer IIS zum Projekt »TRANTOR«, das von der Europäischen Kommission gefördert wird, um den Übergang der Satellitenkommunikation von 5G zu 6G vorzubereiten. Durch die konsequente Integration von Satelliten in Mobilfunknetze versprechen sich Forschung und Industrie ein engmaschiges und universell verfügbares Kommunikationsnetz, das auch in Krisensituationen eine hohe Resilienz aufweist. Daran arbeitet das Fraunhofer IIS derzeit in zahlreichen weiteren Forschungsprojekten und beteiligt sich zugleich in der 5G-Standardisierung in 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Im letzten Jahr wurde das Forschungsinstitut zudem in das Steering Board des neu gegründeten NTN Forum der Europäischen Weltraumorganisation ESA berufen.
https://www.iis.fraunhofer.de/de/pr/2025/pressemitteilung_fraunhoferiis_bringt_s...
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Electrical engineering, Information technology, Physics / astronomy
transregional, national
Research results
German
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