20.06.2018

Breitband im Flieger

Erstmals Datenrate von acht Gigabit pro Sekunde zwischen Boden und Flugzeug erreicht.

Beim Flug in den Urlaub oder zum Business­termin entspannt Filme und Musik streamen oder auf Geschäfts­daten in der Cloud zugreifen – davon träumen Passagiere genauso wie Flugge­sellschaften. Bisher scheiterte schnelles Internet im Flieger an der zu geringen Leistungs­fähigkeit der Daten­verbindungen zwischen Flugzeug und Boden. Ein Forscherteam, an dem auch Wissen­schaftler des Karls­ruher Instituts für Techno­logie KIT beteiligt sind, hat jetzt erstmals zwischen einem Flugzeug und einer Boden­station Signale mit einer Übertra­gungsrate von acht Gigabit pro Sekunde übermittelt.

Abb.: Sender am Flügel des Flugzeugs. Eine kleine Parabolantenne sorgt für die korrekte Ausrichtung auf die Bodenstation. (Bild: R. Sommer, Fh.-FHR)

Diese hohe Daten­rate erreichten die Forscher, indem sie erstmals den Radiofrequenz­bereich zwischen 71 und 76 Gigahertz für eine Luft-zu-Boden-Funk­verbindung nutzten. In diesem Bereich sind zum einen große Band­breiten zur Erzielung von Multi-Gigabit-Daten­raten verfügbar, zum anderen ist dieses Frequenz­band von den Behörden unlängst für solche Zwecke freige­geben worden. Somit könnten mit dieser Technik zukünftig sowohl Breitband­internet und Video-on-Demand in Passagier­flugzeugen zur Verfügung stehen. Oder es könnten auch hochauf­lösende Videos beziehungs­weise Sensor­daten von einem Flugzeug, einem Erderkundungs­satelliten oder einer Drohne konti­nuierlich und unkom­primiert zum Boden über­tragen werden.

„Die jetzt zur Verfügung stehenden Frequenzen bieten einen guten Kompro­miss zwischen möglicher Datenrate und Störan­fälligkeit“, sagt Thomas Zwick, Leiter des Instituts für Hochfrequenz­technik und Elektronik des KIT. Die jetzt erzielte Daten­rate ermögliche beispiels­weise die gleich­zeitige Übertragung von bis zu 600 unter­schiedlichen 4K-Video­streams. Weltum­spannende Satelliten­netzwerke, die mittels dieser Technik nahtlos in Glasfaser- und Funk­netzwerke am Boden einge­bunden werden, können global verfüg­bares Breitband­internet bereit­stellen und die immer zahl­reicher werdenden daten­hungrigen Dienste im Internet der Dinge sicher­stellen. Ebenso lassen sich die stetig wach­senden Daten­mengen aus dem Betrieb des Flugzeuges künftig in extrem kurzer Zeit bereits im An- oder Überflug aus dem Bord­speicher auslesen. Bisher geschieht dies noch per Kabel, während der Flieger auf dem Flughafen steht, was Zeit kostet und die Neuerung daher für Flugge­sellschaften besonders interes­sant macht.

Beim Testflug kreiste das Forschungs­flugzeug in einer Höhe von eintausend Metern im Radius von fünf bis zwölf Kilo­metern um die Empfangs­station. Die Steuerung der Parabol­antenne am Boden sorgte für die stets genaue Aus­richtung auf das Flugzeug. Die Breitband­verbindung blieb während eines kompletten Überfluges im Radius von fünf Kilometern für drei Minuten stabil. Die Verbindung funk­tioniert auch bei widrigen Wetter­bedingungen wie Wolken, Regen und Nebel. Das Experi­ment gelang im Rahmen des vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt und dem Bundes­ministerium für Wirtschaft und Energie geför­derten Forschungs­projektes „Elipse“. Beteiligt waren neben dem KIT auch die Univer­sität Stuttgart, die Radiometer Physics GmbH und die beiden Fraun­hofer Institute für angewandte Festkörper­physik IAF und für Hochfrequenz­physik und Radar­technik FHR.

KIT / JOL

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