Netzwerktechnologien für breitbandiges Internet über globale Satellitennetze
Der Trend zur globalen Vernetzung hält weiter an. Getrieben wird diese Entwicklung durch die rasch wachsenden Märkte in den Bereichen Cloud Computing, Internet der Dinge, Industrie 4.0 und mobile Anwendungen. Ein Bedarf an breitbandigen drahtlosen Kommunikationstechniken besteht daher nicht nur in Städten, sondern auch in abgelegenen Regionen. Für diese bietet es sich an, den Aufbau eines Netzes von Flugplattformen in Höhen zwischen 15 und 50 km oder von Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (Low Earth Orbit, LEO) voranzutreiben. So können weltumspannende „Datenautobahnen“ bereitgestellt werden. Ein entsprechendes Netzwerk könnte aus vielen hundert bis einigen tausend Netzwerkknoten bestehen. Ein kritischer Punkt ist dabei die Vernetzung der Knoten, bei der klassische funkbasierte Verfahren an ihre Grenzen stoßen.
An dieser Stelle setzt das Projekt SURFMLT an. Die Kommunikation zwischen Netzwerkknoten erfolgt hier über Lasersysteme. Laserkommunikation eignet sich gegenüber einer Übertragung mittels Funk in den geplanten Flughöhen besonders wegen der hohen verfügbaren Bandbreite und des geringeren Leistungsbedarfs. Das Vorhaben adressiert dabei vorrangig die Vernetzung von LEO-Satelliten. Aufgrund der hohen Anzahl und der Bewegung der Satelliten ist es notwendig, den Datenverkehr und die Übertragungswege vorausschauend zu planen. So können die Verbindungswege zum Endanwender entsprechend der sich verändernden Struktur des Satellitennetzwerks dynamisch angepasst werden. Verbindungsabbrüche auf Grund von Überlastung oder Ausfall einzelner Intersatellitenverbindungen werden somit vermieden. Die agile Netzwerkplanung ermöglicht zwischen den Satelliten hohe Datenraten im Bereich von 10 Gigabit pro Sekunde bei einem gleichzeitig geringen Energieverbrauch. In die Planung fließen neben der Position der Satelliten unter anderem auch Modelle der aktiven Internetdienste sowie die Auslastungen der Verbindungen ein. Zusätzlich zu den Nutzdaten sollen auch die aktuellen Positions- und Kontrollinformationen der Satelliten ausgetauscht werden. Bisher wurden diese Informationen getrennt von den Nutzdaten übertragen. Die genannten Funktionen werden in ein neues Kommunikationsprotokoll einfließen und in universell einsetzbare Netzwerkhardware integriert, die den Datenverkehr verteilt und weiterleitet.
Die angestrebten Ergebnisse des Projekts SURFMLT sind die Grundlage für ein auf LEO-Satelliten basierendes innovatives Kommunikationsnetzwerk. Sie tragen auch zu einer Verschlankung und Verkleinerung der Hardware für Satelliten bei und steigern deren Energieeffizienz. Orte, an denen bisher keine oder eine nur unzureichende Internetanbindung möglich war, können so zukünftig durch ein auf Satelliten und hochfliegenden Plattformen basierendes Netz großflächig und kostengünstig mit breitbandigen drahtlosen Kommunikationssystemen versorgt werden.