Schnelles Internet über den Wolken

24.9.2018

Schnelles Internet im Flugzeug – davon träumen Fluggesellschaften ebenso wie Reisende. Bisher scheiterte es an der zu geringen Leistungsfähigkeit der Datenverbindungen zwischen Flugzeug und Boden. Lösung in Sicht: Inzwischen können zwischen einem Flugzeug und einer Bodenstation Signale mit einer Übertragungsrate von 8 Gb/s übermittelt werden.

© Fraunhofer IAF

Leistungsstarke Hochfrequenzschaltungen basierend auf innovativen III/V-Halbleitertechnologien können die Datenrate zukünftiger Funkstrecken wesentlich erhöhen.

© Fraunhofer FHR / Wolfgang Mies

E-Band-Sender am Flügel des Experimentalflugzeugs. Eine kleine Parabolantenne sorgt für die korrekte Ausrichtung auf die Bodenstation.

Um diese hohe Datenrate zu erreichen, nutzen die Forscherinnen und Forscher erstmals den Radiofrequenzbereich zwischen 71 und 76 GHz für eine Luft-zu-Boden-Funkverbindung: In diesem Bereich sind große Bandbreiten zur Erzielung von Multi-Gigabit Datenraten verfügbar.

Mit dieser Technik könnte zukünftig Breitbandinternet und Video-on-Demand in Passagierflugzeugen zur Verfügung gestellt werden. Hochauflösende Videos lassen sich von einem Flugzeug, einem Erderkundungssatelliten oder einer Drohne kontinuierlich und unkomprimiert zum Boden übertragen. Die erzielte Datenrate ermöglicht beispielsweise die gleichzeitige Übertragung von bis zu 600 unterschiedlichen »4k«-Videostreams (ca. 16 Mbit/s). Weltumspannende Satellitennetzwerke, die mittels dieser Technik nahtlos in terrestrische Glasfaser- und Funknetzwerke eingebunden werden, können global verfügbares Breitbandinternet bereitstellen und die datenintensiven Dienste im Internet der Dinge sicherstellen.

Das Experiment gelang im Rahmen des Forschungsprojektes »ELIPSE«. Ein Flugzeug wurde dabei mit einem leistungsfähigen Sender im sogenannten E-Band ausgestattet und kreiste in einer Flughöhe von 1 000 m im Radius von 5 – 12 km um die Empfangsstation. Eine eigens entwickelte Antennennachführung am Boden stellte sicher, dass die relativ stark gerichteten Antennenkeulen des Senders und des Empfängers immer aufeinander ausgerichtet blieben.

An der Entwicklung des hochlinearen Sendekanals und des ultra-rauscharmen Empfängers waren Forschende aus dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF beteiligt. Durch spezielle GaN-Sendeverstärker mit Ausgangsleistungen von bis zu 2 W und rauscharme Empfangsverstärker mit HF-Rauschzahlen von weniger als 2 dB kann die Datenrate wesentlich erhöht werden.

 

Wer ist dabei:

Universität Stuttgart • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) • Radiometer Physics GmbH • Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF • Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR

Förderer:

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt • Bundesministerium für Wirtschaft und Energie