Motivation

Die Raumfahrt befindet sich derzeit politisch, wirtschaftlich und technologisch im Wandel. Waren Technologieentwicklungen, Missionsplanungen oder die Operation von Weltraummissionen ursprünglich staatlich initiiert und dominiert, so werden der Weltraumzugang und orbitale Anwendungen zukünftig deutlich privatwirtschaftlicher organisiert und von völlig neuen technologischen Ansätzen, Anwendungen und Geschäftsmodellen geprägt sein.

Eine Kerntechnologie dieses sogenannten NewSpace sind günstige und schnell verfügbaren Kleinsatelliten, die in größeren gut skalierbaren Konstellationen bzw. Schwärmen spezifische Aufgaben für verschiedenste Anwendungen kooperativ wie ein im Raum verteiltes großes System durchführen können.

Parallel zu der NewSpace Evolution der Raumfahrt findet derzeit auch bei den terrestrischen Kommunikationssystemen mit der Entwicklung der 5-ten Mobilfunkgeneration (5G) ein Paradigmenwechsel statt – im Kern steht nicht mehr nur die Breitbandanbindung, sondern die Kommunikation zwischen Maschinen bzw. Dingen. Getrieben von der Vision der Digitalisierung wird 5G die Kommunikationsinfrastruktur des IoEE einer zukünftigen Gesellschaft sein. Erst durch 5G werden Technologien bereitgestellt, die zur Umsetzung von Anwendungen wie autonomes Fahren, digitale Industrie, digitale Landwirtschaft und digitale Logistik erforderlich sind. Für zahlreiche dieser Anwendungen ist eine zuverlässige und flächendeckende Versorgung absolut notwendig. Erfahrungen mit dem Ausbau vorangegangener Mobilfunkstandards (3G, 4G) zeigen jedoch, dass dies durch rein terrestrische Kommunikationssysteme nicht erreicht werden kann.

Ziele und Vorgehen

Das Projekt 5GSatOpt behandelt die Integration von Satellitenkonstellationen kleiner Satelliten mit 5G. Zu beachten ist, dass der Zugang über Satelliten zu 5G durch das 5G-Standardisierungsforum 3GPP zwar bereits beschlossen worden ist, welche Technologien jedoch für die Kommunikation zwischen der Erde und den Satelliten oder zwischen den Satelliten im Orbit zum Einsatz kommen sollen, ist bisher noch nicht spezifiziert worden. Dieses noch offene Zeitfenster gilt es für Firmen in Kooperation mit der Wissenschaft zu nutzen, um sich mit Hilfe von Forschung und Entwicklung innovativer Raumfahrttechnologien langfristig Vorteile im Markt des 5G-NewSpace zu sichern.  Hierfür ist die Entwicklung einer Simulationsplattform zur Konzeptionierung, Optimierung und Evaluierung derartiger innovativer Raumfahrttechnologien eine erste und notwendige Forschungs- und Entwicklungsaktivität. Vorhanden ist derzeit eine Simulationsplattform beim ZARM für die Analyse eines einzelnen Satelliten. Somit gilt es, diese Plattform zu einer Simulationsplattform für Schwärme von 5G-Kommunikationssatelliten weiterzuentwickeln.

Innovationen und Perspektiven

Durch die Entwicklung einer Simulationsplattform zur Konzeptionierung, Optimierung und Evaluierung von 5G Satellitenkonstellationen wird ein wichtiges Hilfsmittel für zukünftige Missionsplanungen im Bereich des 5G-NewSpace bereitgestellt. Die in diesem Projekt erzielten Erkentnisse und Ergebnisse, können von den beteiligten Firmen der lokalen Raumfahrtindustrie direkt als Entscheidungsgrundlage für die Produktentwicklung, beispielsweise zu zukünftigen 5G-TransceiverTechnologien für Satelliten, aufgenommen werden. Die Ergebnisse dieses Projekts bestimmen somit die zukünftigen Produkte der lokalen Raumfahrtindustrie mit.

Verbundkoordinator: Prof. Dr.-Ing. A. Dekorsy, Universität Bremen, Institut für Telekommunikation und Hochfrequenztechnik

Siehe auch

https://www.zarm.uni-bremen.de/de/presse/einzelansicht/article/satellite-swarm-to-provide-5g-mobile-communications-coverage.html

http://www.iup.uni-bremen.de/deu/forschung/neue-initiative---advancing-earth-observation-scie/index.html

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