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Gruppe Optische Freiraumkommunikation

Transportable Optische Bodenstation (TOGS)

Seit mehr als 20 Jahren befasst sich diese Arbeitsgruppe mit dem Thema hocheffiziente kohärent-optische Inter-Satelliten Kommunikation und seit etwa 1998 auch intensiv mit der optischen Kommunikation innerhalb der Atmosphäre. Der Vorteil dieser Technologie im Vergleich zur Richtfunktechnik besteht in der extrem geringen Signalaufweitung (bis unter 1/1000 Grad) und sehr viel höheren Datenraten bis im Multi-Gigabitbereich. Davon lassen sich weitere Vorteile ableiten wie:

• geringe erforderliche Sendeleistung und damit geringer Gesamtleistungsverbrauch
• geringes Terminalgewicht, kleine Antennen
• Detektionssicherheit
• Abhörsicherheit
• Regulierungs- bzw. Zulassungsfrei

Herausforderungen sind hierbei u.a. die Signalstörungen durch die turbulente Atmosphäre (Brechungsindexfading), Signaldämpfung und -unterbrechungen durch Bewölkung und die präzise Terminalausrichtung vom mobilen Träger.

Anwendungsgebiete der Mobilen Optischen Freiraumkommunikation die von der Gruppe behandelt werden:

• Verbindungen zwischen Satelliten, Flugzeugen und Drohnen; für Katastrophenschutz, Aufklärung und Endnutzerkommunikation
• Direkte Verbindungen von Satellit oder Raumsonde zur Bodenstation; z.B. für die Erdbeobachtung (highspeed LEO-Downlink, Projekt OSIRIS)
• Verbindungen zwischen stratosphärischen Plattformen (HAPS) untereinander und mit der Bodeninfrastruktur.
• bodennahe Verbindungen zwischen UAVs, Bodenfahrzeugen und Schiffen
• hochpräzise Frequenzübertragung; hiermit kann die Genauigkeit von Positions- und Zeisignalen um bis zu drei Größenordnungen gesteigert werden, dies ermöglicht völlig neue Messmöglichkeiten z.B. zum Nachweis relativistischer Effekte
• die Kombination von Quantenschlüssel-Übertragung mit Freistrahl-Datenlinks ermöglicht absolut abhörsichere Kommunikationsverbindungen
  

Wissenschaftliche Themen der Gruppe sind u.a.:

• Simulation der Feldpropagation durch turbulentes Medium
• Vermessung des atmosphärisch-optischen Übertragungskanals mit proprietären Messmethoden
• Fehlersicherungskodierung für Slow-Fading
• Adaptive Optik und Diversitätstechniken für den kohärenten Empfang
• Strahlakquisition und -Verfolgung unter atmosphärischen Bedingungen

Die OCG betreibt die Optische Bodenstation Oberpfaffenhofen mit der bereits erfolgreich optische Datenkommunikation zu Satelliten (KIODO, TerraSAR-X), Flugzeugen (VABENE, ARGOS, MINERVAA, ATENAA), und Bodenfahrzeugen (Projekt MOND) durchgeführt wurden.

Zurzeit wird eine transportable optische Bodenstation (TOGS) gebaut welche ab 2011 für globale Linkkampagnen zu Flugzeugen und Satelliten zur Verfügung stehen wird.

Im Jahr 2009 wurde durch drei Institutsmitarbeiter die Firma „ViaLight Communications GmbH“ ausgegründet mit dem Ziel der marktnahen Weiterentwicklung und kommerziellen Verwertung der im Haus entwickelten optischen Übertragungsverfahren. www.vialight.de