{"id":10492,"date":"2024-02-15T17:08:51","date_gmt":"2024-02-15T16:08:51","guid":{"rendered":"https:\/\/www.doksysteme.de\/?post_type=fachartikel&#038;p=10492"},"modified":"2024-02-15T17:12:41","modified_gmt":"2024-02-15T16:12:41","slug":"mobilfunk-aus-dem-all","status":"publish","type":"fachartikel","link":"https:\/\/www.doksysteme.de\/en\/fachartikel\/mobilfunk-aus-dem-all\/","title":{"rendered":"MOBILFUNK AUS DEM ALL"},"content":{"rendered":"<div class=\"wpb-content-wrapper\"><p>[vc_row row_type=&#8221;row_xxxl&#8221;][vc_column][vc_column_text dynamic_content=&#8221;&#8221;]<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-10493\" src=\"https:\/\/www.doksysteme.de\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/231214_Teaser_ITK-Blog_2024-02_Satellite-4269342_1280_Bild-pixabay-Piro_750x505.jpg\" alt=\"Satellit im All mit der Erde im Hintergrund\" width=\"291\" height=\"196\" srcset=\"https:\/\/www.doksysteme.de\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/231214_Teaser_ITK-Blog_2024-02_Satellite-4269342_1280_Bild-pixabay-Piro_750x505.jpg 750w, https:\/\/www.doksysteme.de\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/231214_Teaser_ITK-Blog_2024-02_Satellite-4269342_1280_Bild-pixabay-Piro_750x505-300x202.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 291px) 100vw, 291px\" \/><\/p>\n<p>Lange Zeit entwickelten sich Mobilfunk und Satellitenkommunikation technologisch weitgehend unabh\u00e4ngig voneinander, doch gibt es bereits praktische Ans\u00e4tze f\u00fcr einen kombinierten erfolgreichen Einsatz. Erfahren Sie mehr \u00fcber aktuell verf\u00fcgbare L\u00f6sungen und j\u00fcngste Entwicklungen, mit denen auch Versorgungsl\u00fccken der Mobilfunknetze mit Satellitenunterst\u00fctzung geschlossen werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<p><strong>Mobilfunk<\/strong><\/p>\n<p>In den Anf\u00e4ngen des digitalen Mobilfunks beschr\u00e4nkten sich die Anwendungen auf Sprachtelefonie und SMS. Mit Einf\u00fchrung der Mobilfunkstandards 3G, 4G und zuletzt 5G gingen beachtliche Leistungssteigerungen einher, die heute vielerorts h\u00f6chste Daten\u00fcbertragungsraten von \u00fcber 100 Mbit\/s mit geringer Latenz und damit Arbeiten auf Festnetz-Niveau erm\u00f6glichen.<\/p>\n<p><strong>Netzabdeckung<\/strong><\/p>\n<p>W\u00e4hrend in urbanen Gebieten eine nahezu l\u00fcckenlose Mobilfunkversorgung auch im Geb\u00e4udeinneren und selbst in der U-Bahn gegeben ist, weisen die Mobilfunknetze in l\u00e4ndlichen und entlegenen Gebieten noch immer erhebliche L\u00fccken auf. Global betrachtet sind nur rund 10 % der Landfl\u00e4che mit Mobilfunk versorgt. Mit regulatorischen Vorgaben und F\u00f6rderprogrammen ist es gelungen, viele Funkl\u00f6cher zu schlie\u00dfen oder deutlich zu schrumpfen. F\u00fcr anspruchsvolle Anwendungen wie z. B. Notfallkommunikation bei Ausfall oder \u00dcberlastung des \u00f6ffentlichen Mobilfunks, Notrufe bei Expeditionen, in der Hochseeschifffahrt oder die unterbrechungsfreie Ortung in Industrieanwendungen bleibt Mobilfunk allein aber keine Option.<\/p>\n<p><strong>Verf\u00fcgbarkeit<\/strong><\/p>\n<p>Ein Mobilfunknetz ist auf intakte Basisstationen und Anbindungen ans Kernnetzwerk sowie Stromversorgung angewiesen. Die Flutkatastrophe im Ahrtal hat uns bitter vor Augen gef\u00fchrt, wie vulnerabel die Netzinfrastruktur im Katastrophenfall sein kann. Basisstationen konnten Stromausf\u00e4lle mit Batteriepuffern meist nur f\u00fcr wenige Stunden \u00fcberbr\u00fccken. Infrastruktursch\u00e4den wie unterbrochene Kabelanbindungen und \u00fcberflutete Vermittlungsstellen f\u00fchrten zu gro\u00dffl\u00e4chigen, mehrt\u00e4gigen Netzausf\u00e4llen. In der Not wurde improvisiert und mitunter auf CB-Funk und Amateurfunk zur\u00fcckgegriffen.<\/p>\n<p><strong>Kapazit\u00e4t<\/strong><\/p>\n<p>Beim Ausfall eines Senders weichen Endger\u00e4te in der betroffenen Mobilfunkzelle auf benachbarte Basisstationen aus, die infolge eines pl\u00f6tzlichen Nutzungsanstiegs oft \u00fcberlastet werden. In der Folge k\u00f6nnen W\u00e4hlverbindungen fehlschlagen oder Nachrichten verz\u00f6gert \u00fcbermittelt werden.<\/p>\n<p><strong>Satellitenkommunikation<\/strong><\/p>\n<p>In der Sprach- und Datenkommunikation blieb die Satellitenkommunikation bisher auf Spezialanwendungen beschr\u00e4nkt.<\/p>\n<p><strong>GEO und LEO<\/strong><\/p>\n<p>Satellitensysteme lassen sich in zwei Gruppen einteilen:<\/p>\n<p><strong>\u2022 Geostation\u00e4r (GEO, Geostationary Earth Orbit)<\/strong><\/p>\n<p>Die zu dieser Gruppe geh\u00f6renden Satelliten bewegen sich auf einer geostation\u00e4ren Umlaufbahn in knapp 36.000 km H\u00f6he \u00fcber dem \u00c4quator. Die gro\u00dfe Entfernung erm\u00f6glicht eine Abdeckung ganzer Kontinente durch einen Satelliten, nur die Polarregionen k\u00f6nnen nicht erreicht werden. Gleichzeitig f\u00fchrt die Entfernung unvermeidlich zu einer Laufzeitverz\u00f6gerung von mindestens einer halben Sekunde, die sich bei Sprachverbindungen unangenehm bemerkbar macht. Breitbandanwendungen sind nur sehr eingeschr\u00e4nkt m\u00f6glich, da sich alle Nutzer des abgedeckten Gebiets die Kapazit\u00e4t eines Satelliten teilen m\u00fcssen. Am Ende ihrer Lebensdauer werden diese Satelliten auf einen Friedhofsorbit gelenkt und verbleiben als Weltraumschrott im All.<\/p>\n<p><strong>\u2022 Niedrige Erdumlaufbahn (LEO, Low Earth Orbit)<\/strong><\/p>\n<p>Moderne Satellitennetze werden zunehmend mit Satelliten auf erdnahen Umlaufbahnen realisiert. Eine Flotte von hunderten bis tausenden Kleinsatelliten kreist in wenigen hundert Kilometern H\u00f6he auf verschiedenen Umlaufbahnen \u00fcber der Erde. Gegen\u00fcber GEO-Satelliten betr\u00e4gt die Entfernung zur Erde also nur ca. ein Hundertstel. Nachdem die Signalst\u00e4rke proportional zum Quadrat der Entfernung abnimmt, wird eine um Gr\u00f6\u00dfenordnungen geringere Sendeleistung ben\u00f6tigt, um die gleiche Signalst\u00e4rke beim Empf\u00e4nger zu erzielen. Die hohe Dichte an Satelliten erm\u00f6glicht eine fl\u00e4chendeckende Versorgung und Kapazit\u00e4tsreserven f\u00fcr eine echte Breitbandkommunikation. Der Start der LEO-Kleinsatelliten erfolgt \u00fcblicherweise in gr\u00f6\u00dferen Clustern, wodurch sich der Netzaufbau vergleichsweise kosteng\u00fcnstig gestaltet. Ausgediente oder defekte Satelliten nehmen Kurs auf die Erde und vergl\u00fchen vollst\u00e4ndig in der Atmosph\u00e4re.<\/p>\n<p>Manche LEO-Satelliten kommunizieren zus\u00e4tzlich untereinander per Laser, so dass das mobile Endger\u00e4t nicht zwingend mit dem gleichen Satelliten wie die Bodenstation kommunizieren muss. Somit k\u00f6nnen auch entlegene Gebiete ohne eigene Bodenstationen erschlossen werden und bei Ausfall einer Bodenstation nahtlos auf eine andere umgeschaltet werden.<\/p>\n<p><strong>Satelliten-Terminals<\/strong><\/p>\n<p>Verschiedene Anbieter wie Inmarsat oder Iridium bieten bereits seit den 1990er-Jahren fest installierte und portable Satellitenmodems f\u00fcr die Sprach- und Datenkommunikation an. Angesichts der hohen Endger\u00e4te- und Nutzungspreise verwundert es aber wenig, dass sich die Nutzung bis heute auf Spezialanwendungen wie Luft- und Seefahrt, Forschung sowie Katastrophenkommunikation beschr\u00e4nkt.<\/p>\n<p>Gro\u00dfe Pl\u00e4ne verfolgt das Unternehmen SpaceX mit seinem Starlink-Netzwerk, das inzwischen 5.000 LEO-Satelliten umfasst und auf 30.000 St\u00fcck ausgebaut werden soll. \u00dcber zwei Millionen Kunden in zahlreichen L\u00e4ndern nutzen inzwischen den station\u00e4ren Breitbanddienst, der mit einer motorgesteuerten 60-cm-Flachantenne eine Daten\u00fcbertragungsrate und Latenz auf VDSL-Niveau bietet. In Deutschland wird der Dienst seit 2021 vermarktet und ist aktuell f\u00fcr einmalig 450 \u20ac und monatlich 50 \u20ac inklusive Flatrate erh\u00e4ltlich. Mobile Nutzung auf Fahrzeugen oder Schiffen ist mit h\u00f6herwertiger Hardware und teureren Tarifen m\u00f6glich, die um Datenpakete mit priorisiertem \u00dcbertragungsvolumen erg\u00e4nzt werden k\u00f6nnen. Weitere bedeutende Mitspieler im Marktsegment sind Amazon mit dem Kuiper-Projekt und der britische Anbieter OneWeb sowie das chinesische Technologieunternehmen Huawei, das unl\u00e4ngst in Tests einen Geschwindigkeitsrekord von 660 Mbit\/s verzeichnen konnte.<\/p>\n<p>Neben der Nutzung als prim\u00e4rer Internet-Zugang kommt eine Satellitenverbindung auch als Backup-Leitung oder Parallelverbindung im Rahmen einer SD-WAN-Strategie in Betracht, um hohe Bandbreiten und maximale Verf\u00fcgbarkeit durch Medienredundanz zu moderaten Preisen zu erzielen.<\/p>\n<p><strong>Satellitentelefone<\/strong><\/p>\n<p>Der Blick auf satellitenf\u00e4hige Mobiltelefone gleicht einer Zeitreise zum Beginn des aktuellen Jahrtausends vor der Einf\u00fchrung von Smartphones. Die wenigen verf\u00fcgbaren Ger\u00e4tetypen sind \u00fcberwiegend unhandlich und schwer, die Funktionen auf Sprachtelefonie und SMS beschr\u00e4nkt. F\u00fcr abgehende Sprachverbindungen und Daten\u00fcbertragungen wird ein Vielfaches der \u00fcblichen Mobilfunkpreise berechnet, Flatrates hierzu gibt es nicht. Erreichbar sind die Satellitentelefone \u00fcber spezielle Netzvorwahlen zu Minutenpreisen von mehreren Euro f\u00fcr den Anrufer.<\/p>\n<p>Auf dem Markt gibt es verschiedene Produkte, um moderne Smartphones mit Satellitennetzwerken zu verbinden. Der Netzbetreiber Thuraya bietet beispielsweise mit dem SatSleeve eine Empfangseinheit in Gestalt einer \u00fcberdimensionalen Schutzh\u00fclle, in die das Smartphone eingelegt und per WLAN gekoppelt wird. Neben mobiler Daten\u00fcbertragung mit ca. 60 kbit\/s steht damit Sprachtelefonie \u00fcber eine spezielle iOS- bzw. Android-App zur Verf\u00fcgung. Der Motorola Defy Satellite Link \u00e4hnelt optisch einem Pager und erlaubt nach Bluetooth-Kopplung das Senden und Empfangen von Kurznachrichten mit dem Smartphone.<\/p>\n<p><strong>iPhone sendet SOS via Satelliten<\/strong><\/p>\n<p>Der Hersteller Apple hat 2022 mit dem iPhone 14 eine SOS-Funktion eingef\u00fchrt, die in einem Notfall ohne verf\u00fcgbaren Mobilfunkempfang eine kurze Textnachricht mit der aktuellen Position \u00fcber das Globalstar-Satellitennetzwerk an die Rettungsdienste \u00fcbermittelt. Dieses Feature beweist die grunds\u00e4tzliche M\u00f6glichkeit, Satellitenkommunikation direkt in gebr\u00e4uchliche Smartphones zu integrieren und k\u00f6nnte im Ernstfall sehr hilfreich sein; eine L\u00f6sung f\u00fcr Funkl\u00f6cher im Alltag ist es indes nicht.<\/p>\n<p><strong>Fliegende Basisstationen<\/strong><\/p>\n<p>Das 3GPP (3rd Generation Partnership Project) \u2013 eine internationale Kooperation von Standardisierungsgremien im Mobilfunk \u2013 hat unter dem Stichwort \u201eNon-Terrestrial Networks\u201c (NTN) die Integration von Satellitenkommunikation in den 5G-Mobilfunkstandard spezifiziert.<br \/>\nUnl\u00e4ngst wurden durch das von Elon Musk gef\u00fchrte Raumfahrt- und Telekommunikationsunternehmen SpaceX sechs neuartige LEO-Satelliten gestartet, die mit ihrer Direct-to-Cell-Funktion auf regul\u00e4ren Mobilfunkfrequenzen als fliegende Basisstationen mit Mobiltelefonen kommunizieren. In gemeinsamen Tests mit dem amerikanischen Netzbetreiber T-Mobile ist das Senden und Empfangen von Textnachrichten mit einem handels\u00fcblichen Smartphone bereits gelungen. Ab 2025 k\u00f6nnten nach aktueller Planung SMS und ausgew\u00e4hlte Messaging-Dienste in den USA via Satelliten verf\u00fcgbar sein. Durch die Verdichtung des Satellitennetzwerks soll dabei die Netzkapazit\u00e4t gesteigert werden, um auch Sprachtelefonie und eine weltweite Markteinf\u00fchrung mit internationalen Partnern zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n<p>Das amerikanische Unternehmen AST SpaceMobile hat den Testsatelliten BlueWalker 3 gestartet, dessen Flachantenne mit 64 qm Fl\u00e4che die gr\u00f6\u00dfte aller kommerziellen Kommunikationssatelliten darstellt. Mit einem normalen Samsung Galaxy S22-Smartphone ist im US Bundesstaat Texas eine Vollduplex-Sprachverbindung (Senden und Empfangen) auf den Frequenzen des Netzbetreibers AT&amp;T erfolgreich aufgebaut worden.<\/p>\n<p>Die Satelliten werden die terrestrische Netzinfrastruktur zwar nicht ersetzen, jedoch k\u00f6nnte es damit gelingen, in bisher nicht abgedeckten Gebieten eine solide Basisversorgung mit Mobilfunk anzubieten \u2013 einzig freie Sicht auf den Himmel muss hierzu gegeben sein.<br \/>\nTechnisch gestalten sich die Vorhaben \u00fcberaus komplex: Da sich die einzelnen LEO-Satelliten mit mehr als 25.000 km\/h bewegen, m\u00fcssen die Satellitenantennen sehr schnell und pr\u00e4zise auf die Mobiltelefone ausgerichtet werden, um das stark ged\u00e4mpfte Signal aus mehreren hundert Kilometern Entfernung aufzunehmen. Gleichzeitig muss in kurzen Abst\u00e4nden die nahtlose \u00dcbergabe (Handover) von einem zum n\u00e4chsten Satelliten sichergestellt sein, da letztere jeweils nur f\u00fcr wenige Minuten im Sichtfeld des Nutzers verbleiben. Moderne Phased-Array-Flachantennen erm\u00f6glichen die elektronische Strahlsteuerung ohne bewegliche Teile. Die erforderlichen Hochfrequenzkomponenten sind kostspielig, jedoch fallen die Preise mit den nun steigenden St\u00fcckzahlen.<\/p>\n<p><strong>Abh\u00e4ngigkeit von ausl\u00e4ndischen Unternehmen<\/strong><\/p>\n<p>Die meisten Satellitennetzwerke werden von Telekommunikationskonzernen au\u00dferhalb Europas betrieben. In der aktuellen weltpolitischen Lage ist es dringend geboten, Abh\u00e4ngigkeiten zu minimieren und kritische Infrastrukturen selbst vorzuhalten. Das europ\u00e4ische Parlament hat beschlossen, in einer 2,4 Mrd. Euro schweren Public-Private-Partnership zwischen der EU, der europ\u00e4ischen Raumfahrtagentur ESA sowie europ\u00e4ischen Unternehmen bis 2027 ein eigenes Netzwerk aus 170 LEO-Satelliten aufzubauen. Das Programm h\u00f6rt auf den Namen IRIS2, ein Akronym f\u00fcr \u201eInfrastruktur f\u00fcr Resilienz, Interkonnektivit\u00e4t und Sicherheit durch Satelliten\u201c. Vorwiegend sollte es EU-Regierungen, Betreibern kritischer Infrastrukturen sowie Beh\u00f6rden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben eine performante Kommunikationsplattform liefern, die auch im Krisenfall fl\u00e4chendeckend zur Verf\u00fcgung steht.<\/p>\n<p>[\/vc_column_text]<div class='dynamic ignore_gutter' >\n[vc_row][vc_column]<div class='vc_blank_space '><div class='vc_blank_space_inner_sm' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_md' style='height:22.5px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_lg' style='height:26.25px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_xl' style='height:30px'><\/div><\/div>[\/vc_column][\/vc_row]\n\r\n<\/div><div class='vc_icons  center' >\n                            <img class='vc_icon' id='6a8e0e6c7bff1' src='https:\/\/www.doksysteme.de\/wp-content\/uploads\/2024\/02\/240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich-300x163.png' alt='Tabelle Funktechnologien im Vergleich' title='240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich' style='display:inline-block; width:100%'  data-srcset='{\"150\":\"https:\\\/\\\/www.doksysteme.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2024\\\/02\\\/240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich-150x150.png\",\"300\":\"https:\\\/\\\/www.doksysteme.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2024\\\/02\\\/240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich-300x163.png\",\"768\":\"https:\\\/\\\/www.doksysteme.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2024\\\/02\\\/240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich-768x418.png\",\"1024\":\"https:\\\/\\\/www.doksysteme.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2024\\\/02\\\/240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich-1024x558.png\",\"full\":\"https:\\\/\\\/www.doksysteme.de\\\/wp-content\\\/uploads\\\/2024\\\/02\\\/240215_ITK-Blog_2024-02_Bild_Funktechnologien-im-Vergleich.png\"}'>\n                        <\/div>[vc_column_text dynamic_content=&#8221;&#8221;]<\/p>\n<p><em>Abb.: Funktechnologien im Vergleich<\/em><\/p>\n<p>[\/vc_column_text]<div class='dynamic ignore_gutter' >\n[vc_row][vc_column]<div class='vc_blank_space '><div class='vc_blank_space_inner_sm' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_md' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_lg' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_xl' style='height:15px'><\/div><\/div>[\/vc_column][\/vc_row]\n\r\n<\/div><div class='dynamic ignore_gutter' >\n[vc_row][vc_column]<div class='vc_blank_space '><div class='vc_blank_space_inner_sm' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_md' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_lg' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_xl' style='height:15px'><\/div><\/div>[\/vc_column][\/vc_row]\n\r\n<\/div><div class='dynamic ignore_gutter' >[vc_row][vc_column]<div id='vc_content_box_6a8e0e6c7c8ef' class='vc-content-box '  >\n            <div class='vc_bg vc-content-box-bg'>\n                <div class='vc_bg_div'><\/div>\n            <\/div>\n            <div class='vc-content-box-content'><div>\n                [vc_column_text dynamic_content=\"content|textarea_html|Listenpunkt\"]\n<strong>Hermann Bauer<\/strong><br \/>Lead Consultant\u00a0\n[\/vc_column_text]\n            <\/div><\/div>\n        <\/div><div class='dynamic ' >\n[vc_row][vc_column]<div class='vc_blank_space '><div class='vc_blank_space_inner_sm' style='height:15px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_md' style='height:22.5px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_lg' style='height:26.25px'><\/div><div class='vc_blank_space_inner_xl' style='height:30px'><\/div><\/div>[\/vc_column][\/vc_row]\n\r\n<\/div>[\/vc_column][\/vc_row]<\/div>[\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Lange Zeit entwickelten sich Mobilfunk und Satellitenkommunikation technologisch weitgehend unabh\u00e4ngig voneinander, doch gibt es bereits praktische Ans\u00e4tze f\u00fcr einen kombinierten erfolgreichen Einsatz. 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