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 Ein Supermikroskop für ganz Nordbayern
17.01.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht ISFH-CalTeC ist anerkanntes Kalibrierlabor für die Bestätigung von Solarzellen-Weltrekorden
17.01.2018 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

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: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - März 2018

17.01.2018 | Veranstaltungen

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Projekt "HorseVetMed": Forscher entwickeln innovatives Sensorsystem zur Tierdiagnostik

17.01.2018 | Agrar- Forstwissenschaften

Seltsames Verhalten eines Sterns offenbart Schwarzes Loch, das sich in riesigem Sternhaufen verbirgt

17.01.2018 | Physik Astronomie

Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

17.01.2018 | Physik Astronomie