Konnektivität 5G auch in nicht-terrestrischen Netzen nutzen

Redakteur: Katharina Juschkat

Satellitengestützte 5G-Dienste bergen das Potenzial, die weltweite Konnektivität zu verbessern. Forschende haben jetzt erstmals 5G-Funkzugangstechnologie erfolgreich in nicht-terrestrischen Netzen getestet.

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Satellitengestützte 5G-Dienste bergen das Potenzial, die weltweite Konnektivität zu verbessern.
Satellitengestützte 5G-Dienste bergen das Potenzial, die weltweite Konnektivität zu verbessern.
(Bild: ©areebarbar - stock.adobe.com)

Funksignale, die über einen geostationären Satelliten übertragen werden, müssen häufig große Entfernungen überwinden. Das führt zu Verzögerungen in der Übertragung, weshalb es eine verbesserte Funkschnittstelle braucht.

Jetzt wurden erstmals ausgewählte Erweiterungen von 5G New Radio (NR), mit denen die 5G-Funkzugangstechnologie auch in nicht-terrestrischen Netzen genutzt werden kann, erfolgreich über einen geostationären Satelliten getestet.

Um das zu ermöglichen, werden im aktuellen Arbeitsprogramm für den Release 17 der 5G-NR-Standardisierung neue Features spezifiziert, die 5G in nicht-terrestrischen Netzen nutzbar machen. Um frühzeitig deren Machbarkeit unter Beweis zu stellen, haben das Fraunhofer IIS und das Forschungszentrum „Space“ der Universität der Bundeswehr München kürzlich einige der geplanten Erweiterungen für 5G NR via Geo-Satelliten getestet.

Umlaufzeit von wenigen Millisekunden

Während der Übertragungstests wurde für den initialen Aufbau einer Verbindung vom Endgerät zur 5G-Basisstation ein speziell angepasstes Random-Access-Verfahren eingesetzt. Nach erfolgreichem Verbindungsaufbau wurden die 5G-Signale im Up- und Downlink gesendet und mit zwei verschiedenen Modulationsverfahren – QPSK und 16-QAM – decodiert. Darüber hinaus wurde ein an Satelliten angepasstes Verfahren für die Laufzeitkompensation (Timing Advance) getestet, mit dem die Synchronisation zwischen Endgerät und Basisstation reibungslos umgesetzt werden konnte.

Für die Übertragungen wurden in Up- und Downlink Bandbreiten von jeweils 10 MHz genutzt. Sowohl das Endgerät als auch die Basisstation befanden sich dabei am Boden. Die gemessenen Umlaufzeiten des Signals von der Basisstation zum Endgerät und wieder zurück lagen zwischen 530 und 570 Millisekunden.

Die beiden Komponenten, die in den Tests als Basisstation und 5G-Endgerät eingesetzt wurden, sind vollständig software-definierte Lösungen. Sie basieren auf einer Open-Source-Implementierung des Protokollstacks für 5G New Radio namens „Open Air Interface“ (OAI), die auf universalen Hardware-Plattformen genutzt werden kann.

Das Fraunhofer IIS hat ausgewählte Features der 5G-NR-Wellenform und Anpassungen für die Satellitenkommunikation zu OAI beigetragen. Für die erfolgreich durchgeführte Demonstration wurden maßgebliche Implementierungen des 5G-Protokollstacks durch die Europäischen Union gefördert.

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