Foto: Enno Kapitza für DLR

Zukünftige Kommunikationsinfrastruktur für die zivile Luftfahrt

Die Gruppe „Aeronautische Kommunikation“ entwickelt digitale Funksysteme für die zivile Luftfahrt. Anwendungsbereiche für diese Funksysteme sind die Luftverkehrskontrolle (Air-Traffic Control, ATC), das Luftverkehrsmanagement (Air-Traffic Management, ATM), die operationelle Fluglinienkommunikation (Airline Operational Control, AOC) sowie Steuerung und Kontrolle von unbemannten Flugsystemen (Unmanned Aerial Systems, UAS) und deren Einbindung in den zivilen Luftraum.

Einen Schwerpunkt der aktuellen Arbeiten bildet die Entwicklung und Validierung des zukünftigen weltweiten Flugfunksystems im L-Band LDACS (L-band Digital Aeronautical Communications System). LDACS wurde federführend vom DLR entwickelt und soll in einigen Jahren zur Standardisierung gebracht werden. Als leistungsfähiger Datenlink ermöglicht LDACS die modernen ATM-Verfahren umzusetzen, die aktuell in den großen, internationalen Projekten SESAR (Europa) und NextGen (USA) entwickelt werden. Das Kommunikationssystem LDACS besitzt das Potenzial auch Aufgaben der Navigation und Überwachung zu übernehmen. Die Weiterentwicklung von LDACS zum integrierten CNS-System (Communications, Navigation, Surveillance) ist ein weiterer Themenschwerpunkt in der Arbeitsgruppe.

Neben den Arbeiten zur bodengestützten Kommunikation (Air-Ground, A/G) mit LDACS werden auch Konzepte und Übertragungsverfahren für die direkte Flugzeug-Flugzeug (Air-to-Air, A2A) Kommunikation entwickelt. Gemeinsam mit der Abteilung Satellitennetze, die die satellitengestützte Kommunikation zum Flugzeug abdeckt, wird die Vernetzung der verschiedenen Datenlinks in ein heterogenes, auf IPv6 basierendes Luftfahrtinternet vorangetrieben („Vernetzung des Himmels“). Die Anbindung des Flugzeugs an die Bodeninfrastruktur über verschiedene Kommunikationsmedien ermöglicht neue Multilink- und Redundanzansätze.

Die Gruppe „Aeronautische Kommunikation“ ist in verschiedenen Gremien tätig, u.a. als Mitglied in der „Future Communications Infrastructure Task Force“ (FCI-TF) von Eurocontrol und als Berater der DFS im „Communications Panel“ und im „Navigation Systems Panel“ der ICAO.

Forschungsthemen der Arbeitsgruppe

• A/G und A2A Kommunikation
  • OFDM-basierter Systemdesign
  • Optimierung OFDM-Empfänger
  • Verfahren zur Interferenzunterdrückung
  • Codierung
  • Synchronisation
  • Koexistenz mit bestehenden CNS-Systemen
  • Robuste und effiziente Zugriffsverfahren, insbesondere in selbstorganisierenden Netzen
  • Leistungsfähige Verfahren zur flugzeugbasierten Überwachung
• Erweiterung LDACS um Navigationskomponente
  • LDACS-Signale zur Entfernungsmessung (Ranging)
  • LDACS als Sensor für APNT (Alternative Positioning, Navigation, and Timing)
  • Verfahren zur Verbesserung der Ranging-Genauigkeit
• Erweiterung LDACS um Überwachungskomponente
  • LDACS-Signale als „Radarsignale“ – Machbarkeitsstudie
  • Nicht-kooperatives Radarkonzept
  • MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) Radar
• Kanalmodellierung
  • A2A Kanalmodell
  • A/G Kanalmodell (insbesondere auch für APNT)
• DLR-Vision „Vernetzung des Himmels“
  • Heterogenes Luftfahrtinternet, basierend auf IPv6
  • Mobilität, Handover, Routing
  • Multilink-Konzept
• Robuste Kommunikation und Security auf der physikalischen Schicht (siehe Projekt ARIEL)
• CNS-Anbindung von UAS zur Integration in den zivilen Luftraum (siehe Projekt UFO)