15. Januar 2021
Schnelles Internet aus dem All

Wie die Sa­tel­li­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on Breit­band­aus­bau und 5G un­ter­stüt­zen kann

Initiative DORF.digital
Die In­itia­ti­ve DORF.di­gi­tal
Bild 1/2, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Die Initiative DORF.digital

Das DLR Raum­fahrt­ma­na­ge­ment hat ge­mein­sam mit den Part­nern Eu­tel­sat und Air­bus die In­itia­ti­ve DORF.di­gi­tal ge­star­tet.
Breitbandausbau via Satellitenkommunikation
Breit­band­aus­bau via Sa­tel­li­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on
Bild 2/2, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

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.
  • Technologische Fortschritte in der Satellitenkommunikation legen den Grundstein, um un- oder unterversorgte Haushalte und Gemeinden deutschlandweit mit einem schnellen Internetanschluss auszustatten.
  • Datenraten bis zu 100 Mbit/s im Download und 6 MBit/s im Upload sind mit modernen, geostationären Satelliten möglich.
  • Das DLR Raumfahrtmanagement hat gemeinsam mit den Partnern Eutelsat und Airbus die Initiative DORF.digital gestartet.
  • Stichpunkte: Satellitenkommunikation, Digitalisierung, 5G

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 kann hier aus dem Weltraum kommen. 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.

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.

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.

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 (siehe Kasten unten). 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."

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.

Der 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.

Kontakt
  • Elisabeth Mittelbach
    Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Deut­sche Raum­fahr­t­agen­tur im DLR, Grup­pen­lei­te­rin Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 228 447-385
    Königswinterer Str. 522-524
    53227 Bonn
    Kontaktieren
  • Dr. Marc Hofmann
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Deut­sche Raum­fahr­t­agen­tur im DLR
    Sa­tel­li­ten­kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 228 447-772
    Königswinterer Str. 522-524
    53227 Bonn
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