Sa­tel­li­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on kann Breit­band­aus­bau und 5G unter­stüt­zen

Initiative DORF.digital
Initiative DORF.digital: Das DLR Raumfahrtmanagement hat gemeinsam mit den Partnern Eutelsat und Airbus die Initiative DORF.digital gestartet.Das DLR Raumfahrtmanagement hat gemeinsam mit den Partnern Eutelsat und Airbus die Initiative DORF.digital gestartet. (© DLR)
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Der Breitbandausbau in Deutschland kommt gerade in ländlichen Regionen nur langsam voran. Dabei ist ein gut ausgebautes und stabiles Netz Voraussetzung für unseren Alltag – nicht zuletzt für die flächendeckende Möglichkeit von Homeoffice. Bund und Länder stellen eine zweistellige Milliardensumme zur Förderung des Breitbandausbaus zur Verfügung. Doch die “Evolution” leistungsfähiger Netze lahmt nicht zuletzt auch wegen begrenzter Tiefbaukapazitäten.

Hilfe aus dem Weltraum

Technologische Fortschritte in der Satellitenkommunikation legen den Grundstein, um un- oder unterversorgte Haushalte und Gemeinden mit einem schnellen Internetanschluss auszustatten – deutschlandweit. “Datenraten bis zu 100 Mbit/s im Download und 6 MBit/s im Upload sind mit modernen, geostationären Satelliten möglich. Kommende Satellitengenerationen und Konstellationen im niedrigen Erdorbit versprechen weiter steigende Datenraten”, sagt Dr. Walther Pelzer, Vorstand des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und Leiter der deutschen Raumfahrtagentur im DLR.

Seit 2018 unterstützt das DLR Raumfahrtmanagement in Bonn unter anderem im Rahmen des “Digital Gipfels” der Bundesregierung, gemeinsam mit Institutionen, Firmen und Verbänden der Digitalbranche, dabei, den Nutzen der Satellitentechnologie für die Digitalisierung in den Fokus zu stellen. Zudem hat das DLR Raumfahrtmanagement gemeinsam mit den Partnern Eutelsat und Airbus die Initiative DORF.digital gestartet.

Internetzugang aus einer Parabolantenne

Die Hardware zum Senden und Empfangen besteht bei einem satellitengestützten Internetzugang aus einer Parabolantenne, wie man sie für den TV-Empfang kennt, und einem speziellen Sende- und Empfangs-Modul mit Modem. “Diese Hardware schlägt mit Kosten von im Schnitt einigen Hundert Euro, abhängig von Leistungsfähigkeit und Installationsaufwand, für den Verbraucher zu Buche. Die von Bundesminister Scheuer jetzt vorgeschlagene Gutschein-Lösung wäre geeignet, diese einmalig auftretenden Kosten für die Verbraucher aufzufangen”, sagt DLR-Vorstand Pelzer.

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Breitbandausbau via Satellitenkommunikation
Breitbandausbau via Satellitenkommunikation: 1. Kommunikationssatelliten liefern zusätzliche Bandbreite, die flexibel eingesetzt werden kann. Mit ihrer Hilfe lassen sich Funktürme in schlecht versorgten Gebieten mit dem Kernnetz verbinden oder kurzfristig zusätzliche Mobilfunk-Hotspots einrichten – zum Beispiel bei Großveranstaltungen. Durch Satelliten können außerdem identische Inhalte gleichzeitig an viele Empfänger gesendet (Broadcast) und so die dadurch frei werdende Kapazität für individuelle Inhalte genutzt werden.2. Satelliten können mit ihrer Broadcastfähigkeit identische Inhalte an unbegrenzt viele Empfänger gleichzeitig versenden. Anwendungsbeispiele hierfür sind Notfallmitteilungen in Katastrophenfällen, Software-Updates im Internet der Dinge oder das Aufspielen von Medieninhalten an verteilte Cloud-Rechner.3. Satellitenkommunikationsnetze können die geforderte Zuverlässigkeit schon heute gewährleisten, denn sie sind von Natur aus redundant und sicher angelegt. Bodengebundene Netze hingegen benötigen immer ein Backup, denn Kabel können schnell beschädigt werden. Die Verbindung beider Technologien liefert die größtmögliche Sicherheit.4. Satellitentechnologie ist schon immer auf hohe Energieeffizienz angewiesen und kann daher wichtige Beiträge zur Weiterentwicklung der bodengebundenen Infrastruktur und Technologie leisten.5. 5G-Echtzeitverbindungen aufzubauen, ist schon für terrestrische Netze nur mit höchstem technischem Aufwand möglich. Wie die meisten herkömmlichen Netze kann eine Satellitenverbindung eine Antwortzeit von einer Millisekunde nicht unterstützen. Aber sie kann dabei helfen, dieses Ziel zu erreichen. Der Großteil des Datenverkehrs – wie zum Beispiel Streamingdienste – hat keine hohen Anforderungen an die Latenz. Werden diese Anfragen über die Satellitenverbindung abgewickelt, wird das herkömmliche Netz soweit entlastet, dass es die zeitkritischen Anfragen schnellstmöglich bearbeiten kann. (© DLR)

Freie Sicht Richtung Süden ist die einzige Voraussetzung, die benötigt wird, um deutschlandweit innerhalb kürzester Zeit schnelles Internet zu bekommen. Sollen mehrere Haushalte oder sogar ganze Gemeinden per Satellit erschlossen werden, geht dies mit Hilfe einer zentralen Empfangsstation. Hier werden mehrere Satellitenschüsseln angebracht, um ihre Kapazität zu bündeln. Die dort gesammelt ankommenden Daten werden per Kabel oder WLAN an die teilnehmenden Haushalte weitergeleitet.

Internet aus dem All gegen graue Flecken

Mit Hilfe von Satelliten können Einzel- und Randlagen, deren Erschließung per Glasfaser selbst mit Förderung wirtschaftlich nicht sinnvoll ist, schnell und kosteneffizient einen dauerhaft nutzbaren Breitband-Internetanschluss erhalten – diese abgelegenen Häuser und Gehöfte wären andernfalls die letzten aber auch hartnäckigsten weißen Punkte im Breitbandatlas. Internet aus dem All kann darüber hinaus auch in den so genannten grauen Flecken sinnvoll eingesetzt werden. Damit gemeint sind Orte, die bereits in der Vergangenheit einen geförderten Ausbau erhalten haben, allerdings nur auf die damals maßgeblichen 50 MBit/s – und häufig unter Weiternutzung der vorhandenen Kupferkabel.

Graue Flecken findet man nicht nur in ländlichen, sondern auch in städtischen Gebieten. Sie sind die nächste große Baustelle beim Breitbandausbau. Denn wo 50 Mbit/s draufsteht, muss nicht immer auch die volle Leistung beim Kunden ankommen. Die Kupferkabel kommen an ihre Grenzen, wenn zu viele Nutzer daran angeschlossen werden oder diese zu weit von den Verteilstellen entfernt wohnen.

“Einzelne Haushalte und sogar ganze Gemeinden, die in den grauen Flecken zum Teil noch deutlich über 2025 hinaus auf einen Glasfaseranschluss warten müssen, können den Satellit als Brückenlösung einsetzen. Satelliteninternet kann so den Bürgern eine gesteigerte Anschlussgeschwindigkeit bis zum abgeschlossenen Glasfaserausbau bieten”, verdeutlicht DLR-Vorstand Pelzer, und ergänzt: “Auch beim neuen Mobilfunkstandard 5G kann Weltraumtechnologie helfen.”

Backhaul verbindet das Kernnetz mit Funkmasten

Ein Beispiel hierfür sei der sogenannte Backhaul. Er verbindet das Kernnetz des Anbieters mit den Rändern des Netzes – also den Funkmasten. In aktuellen Mobilfunknetzen wird dieser Backhaul durch Glasfaseranschlüsse oder Richtfunkstrecken realisiert.

Walther Pelzer: “Wenn im Zuge des 5G-Ausbaus neue Funkmasten entstehen und bisher unterversorgte Gebiete einen leistungsfähigen Mobilfunk erhalten sollen, kann, bei fehlender Glasfaseranbindung, der Backhaul über Satellit realisiert werden. Zusätzlich bieten Kommunikationssatelliten einen schnellen und kostengünstigen Weg auch bei existierendem Backhaul zusätzliche Kapazitäten für den Datentransfer zu und von den Funkmasten zu schaffen – zum Beispiel bei Großveranstaltungen.”

War der Einsatz von Satelliten in früheren Mobilfunknetzen technisch sehr anspruchsvoll, wird diese Möglichkeit durch die Aufnahme von Satelliten in den 5G-Standard im Netz der Zukunft ohne großen Aufwand möglich sein.

Breitbandatlas der Bundesregierung

Laut des “Berichts zum Breitbandatlas”, der im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur erstellt wird, waren bis Mitte 2020 von den etwa 4,4 Millionen Haushalten in ländlichen Regionen 77,1 Prozent mit Anschlüssen von mehr als 50 Megabit pro Sekunde (MBit/s) versorgt. Die restlichen 22,9 Prozent müssen aktuell mit weit weniger auskommen – teilweise liegen die Anschlussgeschwindigkeiten bei nicht einmal 6 Mbit/s. Sie liegen meist abgeschieden und sind somit häufig zu unrentabel für den privat finanzierten Glasfaserausbau. Das Förderprogramm des Bundes soll diese Lücke bis 2025 schließen.