Abschlussbericht 6G-TakeOff - Zentrum für Telematik e.V.

Abstract

Künftige 6G-Mobilfunknetze werden nicht-terrestrische Netzwerke (NTN) als integralen Bestandteil umfassen. Niedrigorbitsatelliten (LEO) können dabei lückenlose Flächenversorgung und hochratigen Backhaul realisieren - insbesondere über optische Inter-Satelliten-Links (ISL), die gegenüber Hochfrequenzverbindungen erheblich höhere Datenraten bei geringer spektraler Interferenz bieten. Optische Terminals erfordern allerdings eine sehr genaue Satellitenausrichtung (Pointing-Fehler typischerweise ≤ 1°), was an das Lageregelungssystem (ADCS) hohe Präzisionsanforderungen stellt. Für den kommerziellen Betrieb von 6G-NTN-Konstellationen sind zudem koordinierte Bodenstationsnetzwerke (GSN) notwendig, die mehrere geografisch verteilte Stationen nahtlos zusammenschalten und Übergaben (Handover) zwischen Stationen unterbrechungsfrei abwickeln. Der Stand der Technik war zum Projektbeginn von proprietären Einzellösungen oder rein empfangsorientierten Open-Source-Netzwerken (z.B. SatNOGS) geprägt, die weder bidirektionalen Betrieb noch koordinierten Mehrstations-Handover unterstützen. Ebenso fehlten skalierbare Bodentestverfahren für die Verifikation von ADCS in Satellitenkonfigurationen, wie sie für NTN-Konstellationen typisch sind. Bestehende Testplattformen - Luftlager-Systeme und Roboterarme - sind entweder in der erreichbaren Winkelpräzision (Roboterarme: ca. 0,2°) oder im Freiheitsgrad begrenzt und erlauben keine vollständige Hardware-in-the-Loop-Verifikation (HiL) unter missionsrealistischen Bedingungen. Das Zentrum für Telematik (ZfT) adressierte im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts 6G-TakeOff zwei komplementäre Forschungslücken: (1) den Aufbau eines offenen, modularen GSN für NTN-Betriebsexperimente und (2) die Entwicklung einer skalierbaren, verteilten HiL-Testumgebung für die hochpräzise Lageregelung von Kleinsatelliten in optischen Kommunikationsszenarien.