Karlsruhe – 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 8 Gigabit pro Sekunde übermittelt.
Diese hohe Datenrate erreichten die Forscherinnen und Forscher, indem sie erstmals den Radiofrequenzbereich zwischen 71 und 76 Giga-Hertz 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, was etwa 16 Megabits pro Sekunde entspreche. 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 Rollfeld steht, was Zeit kostet und die Neuerung daher für Fluggesellschaften besonders interessant macht.
Beim Testflug kreiste das Forschungsflugzeug in einer Höhe von 1.000 Metern im Radius von fünf bis zwölf Kilometern um die Empfangsstation. Eine eigens am KIT entwickelte 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. Bei einer Datenrate von 8 Gigabit pro Sekunde entspricht das einer gesamten Datenmenge von 180 Giga-Byte. 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.