Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nächste Generation von High-Speed Satellitenfunk

12.11.2014

Erstmals 15 Gigabit/Sekunde über 15 Kilometer

Wissenschaftlern der Universität Stuttgart ist es gelungen, eine Datenrate von 15 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) mit einer Richtfunkstrecke im so genannten E-Band über eine Distanz von über 15 Kilometer zu übertragen.

Dies entspricht einer Verdreifachung der bisher möglichen Datenrate und Distanz. Die Übertragung war selbst bei Nebel und leichtem Regen möglich. Derartige Richtfunkstrecken können für die nächste Generation der Satellitenkommunikation eingesetzt werden, bei der große Datenmengen vom Satelliten durch die Erdatmosphäre zur Bodenstation gebracht werden müssen. Der gleiche Frequenzbereich ist aber auch für die terrestrische Datenübertragung zugelassen und erfährt aktuell einen weltweiten Aufschwung.

Immer höhere Anforderungen an die zu übertragenden Datenmengen, getrieben durch die unge-bremst fortschreitende Entwicklung beim mobilen Mediennutzungsverhalten, erfordern neue Lösungs-ansätze für die kabellose Kommunikation mit extrem hohen Übertragungsgeschwindigkeiten. Durch die hohen verfügbaren Bandbreiten eignen sich Frequenzen im sogenannten E-Band zwischen 71 und 76 Gigahertz (GHz) sowie zwischen 81 und 86 GHz für terrestrische Anwendungen mit hohen Bitraten besonders gut.

Darüber hinaus lässt die vergleichsweise geringe Dämpfung der elektromag-netischen Wellen durch atmosphärische Einflüsse in diesem Frequenzbereich hohe Übertragungs-distanzen zu. Neben terrestrischen Anwendungen in der Mobilkommunikation oder der Anbindung ländlicher Gegenden an das Breitbandinternet macht der geringe Einfluss der Erdatmosphäre diesen Frequenzbereich auch für die Anbindung von Satelliten interessant. So können auch bei widrigen Witterungsbedingungen hohe Datenmengen etwa von Erdbeobachtungssatelliten zur Erde gefunkt werden.

Im Rahmen eines vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt geförderten Projektes ist den Forschern nun ein Durchbruch gelungen: Von einem Fernsehturm des Südwestrundfunks aus konnten selbst bei widrigen Witterungsbedingungen Datenraten bis zu 15 Gbit/s über eine Distanz von 15 km übertragen werden.

Gegenüber dem heutigen Stand der Technik entspricht dies einer Steigerung um den Faktor drei, sowohl bei der Übertragungsdistanz als auch bei der Datenrate. Datenrate und Distanz lassen sich dabei grundsätzlich in gewissen Grenzen zueinander verschieben. So konnte mit demselben Funksystem im Labor Datenraten von bis zu 60 Gbit/s nachgewiesen werden.

Möglich wurde dieser Erfolg durch die parallele Umsetzung mehrerer technischer Innovationen: Leistungsstarke Sender und Empfänger im E-Band auf Basis moderner Halbleitertechnologien des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF sorgen für die Frequenzumsetzung und Verstärkung der breitbandigen Signale.

Diese werden über stark gerichtete Parabolantennen, entwickelt vom Projektpartner Radiometer Physics, übertragen und empfangen. Modernste Messtechnik der Firma Keysight erlaubt die Generierung und Analyse der Funksignale mit Informationsbandbreiten bis zu 12 GHz. Derartig leistungsfähige Digitalschaltungen werden bisher vorrangig im Bereich der glasfaser-basierenden Kommunikation eingesetzt. Die Forscher der Universität Stuttgart entwickelten ein Konzept für deren Einsatz in der breitbandigen Funkkommunikation und wendeten dieses nun erstmals im Feldversuch unter realen Bedingungen an.

Die bisherigen kommerziell verfügbaren Funksysteme sind auf Übertragungsdatenraten von wenigen Gigabit pro Sekunde limitiert und erreichen diese auch nur unter optimalen Witterungsbedingungen. Im Bereich der Kommunikationsforschung wurden bis dato maximal Distanzen bis zu fünf Kilometer mit vergleichbaren Datenraten erzielt. Mit aktuellen Ergebnissen eröffnen sich neue Horizonte und technische Freiheitsgrade in der Entwicklung zukünftiger multi-Gigabit Übertragung in terrestrischen und satellitengestützten Richtfunksystemen.

Über das Projekt:
Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie unter dem Förderkennzeichen 50YB1324 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor. Ziel ist die nächste Generation von Satelliten-Kommunikationssystemen für die schnelle Anbindung von Satelliten. Eine weitere Anwendung liegt aber auch im terrestrischen Richtfunk. Neben der Universität Stuttgart, dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF und dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist der Industriepartner Radiometer Physics beteiligt. Für die Übertragungsexperimente ermöglichte der Südwest-Rundfunk den Zugang zu seinen Sendetürmen.

Weitere Informationen:
Prof. Ingmar Kallfass, Universität Stuttgart, Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme (ILH),
Tel.: 0711/ 685-68747, E-Mail: ingmar.kallfass@ilh.uni-stuttgart.de
Andrea Mayer-Grenu, Universität Stuttgart, Abt. Hochschulkommunikation, Tel. 0711/685-82176,
E-Mail: andrea.mayer-grenu (at) hkom.uni-stuttgart.de

Andrea Mayer-Grenu | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-stuttgart.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geräteschutzschalter erfüllt NEC Class 2
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Elektronikgehäuse für Anzeigeeinheiten
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten