Satellitenkommunikation als Baustein einer resilienten Netzinfrastruktur.
Ein Beitrag von Antje Williams, Senior Vice President.
Die digitale Infrastruktur Europas steht auf einem soliden Fundament – auf dem Innovation aufsetzen kann. Während der Blick auf terrestrische Netze uns stolz macht – zum Beispiel mit einer 5G-Mobilfunkabdeckung von über 98 Prozent der Bevölkerung in Deutschland – beginnt ein neues Kapitel der Digitalisierung längst oberhalb unserer Funkmasten: im Orbit.
Rund 13.000 Satelliten, vorwiegend aktive, umkreisen derzeit die Erde. Diese Satelliten weisen große Unterschiede auf, was ihren Abstand zur Erde und damit auch die Satellitentechnologie angeht. So sind beispielsweise geostationäre Satelliten (GEO) in 35.786 Kilometer Höhe positioniert, sind aber im Verhältnis zur Erdoberfläche statisch. Daher kann ein Satellit dauerhaft eine große Fläche auf der Erde abdecken (z.B. ganz Europa). LEO-Satelliten fliegen deutlich tiefer auf 500 –1.000 Kilometer Höhe um die Erde, daher benötigt das System hier eine deutlich höhere Anzahl an Satelliten, weist aber eine geringere Latenz für moderne Kommunikationsdienste.
Dort, wo die terrestrischen Netze kleinere Lücken aufweisen, weil das Gelände schlecht zugänglich ist oder keine Antennenflächen zur Verfügung stehen, kann Satellitenkommunikation das terrestrische Netze – also unsere bodengebundenen Infrastrukturen wie Mobilfunk aber auch das Festnetz – sinnvoll ergänzen. Diese Kombination eröffnet neue Möglichkeiten in bisher unerschlossenen Gebieten und führt uns zu den zwei Hauptanwendungsbereichen.
Die zwei Säulen der Satellitenkommunikation: Stationäres Breitband-Internet und Mobilfunk-Service aus dem All direkt zum Smartphone
Ein bereits verbreiteter Service aus dem All ist das stationäre Breitband-Internet, oder auch „Satellite Broadband“. Eine Antenne (heutzutage vermehrt flache Antennen, sog. Flat-Panel-Antennen) empfängt das Signal des Satelliten zum Beispiel auf dem Dach eines Hauses und leitet es an ein Modem weiter. Das bedeutet stabiles Internet auch dann, wenn es weder eine Festnetz- noch eine Mobilfunkverbindung gibt. Derzeit sind Angebote am Markt, die mit den Bedürfnissen eines durchschnittlichen Verbrauchs für ein Haushalt standhalten. Die Technologie ist etabliert und verfügbar – und wird als Backup-Lösung für Geschäftskunden oder als primäre Anbindung in Spezialfällen von uns eingesetzt.
Noch in der Erprobung befindet sich der Mobilfunk-Service aus dem All direkt an ein mobiles Endgerät – “Direct-to-handset“. Er ermöglicht es, über Satelliten direkt mit einem Smartphone zu kommunizieren, ohne zusätzliche Hardware. Die Technik befindet sich noch in der Entwicklung. Derzeit ist jedoch eine Kommunikation in Form von Textnachrichten möglich vergleichbar mit einer klassischen SMS. Die Telekom hat gemeinsam mit Google und Skylo einen Meilenstein erreicht. Sie verschickte die erste Satelliten-SMS in Europa mit einem kommerziellen Smartphone, dem Google Pixel 9, über einen GEO-Satelliten.
Für Geschäftsanwendungen im Bereich Internet der Dinge (IoT) nutzen moderne Sensoren und „Connected Devices“ bereits heute schon eine Kombination aus Mobilfunk und Satellitenverbindungen. Diese Konvergenz ermöglicht Kunden etwa aus den Bereichen Energie, Logistik und Landwirtschaft eine verlässliche weltweite Abdeckung, auch in „Funklöchern“. Und zukünftig auch dem Auto, denn alle großen Hersteller arbeiten aktuell an der Integration von Datendiensten über Satelliten.
Frequenzregulierung in Europa
Frequenzen sind das unsichtbare Rückgrat jeder Funkkommunikation – ohne sie können keine Signale gesendet oder empfangen werden. Deshalb ist es auch für die Satellitenkommunikation essenziell, dass deren Nutzung klar geregelt ist. Es gibt Frequenzen, die explizit für die Satellitenkommunikation vorgesehen sind und derzeit auch dafür genutzt werden. Für diese Satellitenbänder gibt es bereits festgelegte regulatorische Nutzungsbedingungen. Ein solcher Frequenzbereich ist zum Beispiel das sog. Ku-Band, Frequenzen von 12-18 GHz, welches u.a. für Breitbanddienste über Satelliten verwendet wird.
Rein technisch ist es aber auch möglich andere, nicht für Satellitendienste vorgesehene Frequenzbänder zu nutzen, um z.B. mit für diese Frequenzen entwickelte Endgeräte zu kommunizieren. Diese primär für andere Dienste (z.B. Mobilfunk) vorgesehenen Frequenzen können aber nur dann vom Satelliten genutzt werden, wenn der eigentliche Nutzer dieser Frequenzen, in unserem Fall der Mobilfunk, einer solchen Nutzung zustimmt. Eine Zustimmung ist insbesondere daher erforderlich, da der Mobilfunkbetreiber exklusive Nutzungsrechte für diese Frequenzen hat und die nach wie vor in Betrieb befindlichen terrestrischen Netze nicht beeinträchtigt werden dürfen. Generell kann man das z.B. über eine entsprechende Priorisierung der Dienste erreichen. So hat beispielsweise die U.S. amerikanische Regulierungsbehörde bereits entsprechende Regelungen für eine zweitrangige Satellitennutzung (primär Mobilfunk) erlassen. In Europa gibt es eine solche Regelung bislang nicht.
Breitbandflächenversorgung - Vergleich mit den USA
Sehr unterschiedlich im Vergleich zu Europa ist der Bedarf an Satellitenkommunikation in den USA. Die Vereinigten Staaten haben eine deutlich geringere Netzabdeckung – und setzen Satellitenkommunikation daher bereits verstärkt für die Versorgung von ländlichen Regionen ein. Zudem sind dort durch die geografische Weitläufigkeit und geringere Anzahl angrenzender Staaten die technischen Rahmenbedingungen für Satellitenkommunikation besser.
So bietet die Telekom-Tochter T-Mobile US heute bereits einen kommerziellen Dienst für die Kommunikation mit dem Smartphone über Satelliten (Direct-to-Handset) zur Verfügung. Hier können sowohl die eigenen Kunden als auch Kunden anderer Anbieter den Satellitendienst von Starlink monatlich in Anspruch nehmen. Derzeit konzentriert sich die Nutzung auf Textnachrichten. Künftig werden Sprach- und Datendienste hinzukommen.
Nicht-terrestrische Netze im Praxiseinsatz
Als Deutsche Telekom verstehen wir Satellitenkommunikation nicht als Notlösung, sondern als smarte Ergänzung. Unser Fokus liegt auf der Integration nicht-terrestrischer Netzwerke (NTN) in bestehende Infrastrukturen – praxisnah, und kundenorientiert.
Wo jedoch die Versorgung per Drohne ein vergleichbares Erlebnis zum regulären Mobilfunk ermöglichen kann, trifft vor allem der Direct-to-Handset Dienst vom Satelliten aus auf physikalische Grenzen. So ist der Dienst in der Praxis beispielsweise nur unter freiem Himmel bzw. mit direkter Sichtlinie zum Satelliten nutzbar.
Ein Beispiel für ein weiteres nicht-terrestrisches Netzwerk: Beim traditionsreichen Skilanglaufrennen Jizerská 50 in Tschechien kam eine fliegende LTE-Basisstation mit Satelitte Backhaul zum Einsatz – eine Drohne in 2,3 km Höhe, mit einer Reichweite von 6 Kilometern die Downloadraten von bis zu 95 Mbit/s ermöglicht hat. Dieses Szenario zeigt, wie flexibel sich moderne Technologien kombinieren lassen, um auch dort stabile Kommunikation zu sichern, wo sie bislang nicht möglich war.
IRIS² – digitale Souveränität für Europa
Mit IRIS² (Infrastruktur für Resilienz, Interkonnektivität und Sicherheit per Satellit) baut die EU ein eigenes, sicheres, Satellitennetzwerk auf. Ein strategischer Schritt Richtung digitale Souveränität. Ziel ist ein leistungsfähiges und unabhängiges Kommunikationssystem, das staatliche Stellen/Einrichtungen ebenso wie Unternehmen nutzen können.
Die Deutsche Telekom bringt sich als Core Team Mitglied mit ihrer Expertise in Bezug auf die Infrastruktur am Boden aktiv ein. In einer ersten Design-Phase entwickeln wir Konzepte für IT- und Datacenter-Services, sichere Netzwerke (WAN) und ein 5G-Kernnetz für das System und haben diesbezüglich einen Vertrag mit dem SpaceRise Konsortium geschlossen.
Zukunftsausblick
Die Zukunft der Telekommunikation liegt in der nahtlosen Integration von terrestrischen Netzen und nicht-terrestrischen Netzwerken (NTN). Diese Konvergenz wird es ermöglichen, überall auf der Welt zuverlässige, leistungsstarke Kommunikationsdienste bereitzustellen – unabhängig davon, ob in dicht besiedelten Städten, abgelegenen Regionen oder auf hoher See. Besonders in Europa, wo je nach Land mit bis zu 98% 5G-Mobilfunkabdeckung bereits eine hervorragende Infrastruktur vorhanden ist, geht es nun darum, diese Netze intelligent zu ergänzen – nicht zu ersetzen. Als Deutsche Telekom treiben wir diese Entwicklung aktiv voran und setzen auf die Entwicklung innovative Technologien wie Satellitenkommunikation oder fliegende Basisstationen, die künftig Hand in Hand mit bestehenden Mobilfunknetzen arbeiten werden.
