Ein flexibles mehrbenutzerfähiges Datenübertragungsprotokoll für ein geostationäres Relaissatellitensystem

Abstract

Die bodengebundene direkte Übertragung von Steuerbefehlen zu und Telemetrie-/Sensordaten von LEO Satelliten oder Unmanned Aerial Systems (UAS) schränkt die Kontaktzeiten bzw. den Aktionsradius dieser Systeme erheblich ein. Für einen geostationären Relaissatelliten hingegen ist knapp die halbe Erde sichtbar. Mit einer einzigen, eventuell durch Redundanz gesicherten, Ankerstation sind über das Datenrelais erheblich längere Kontaktzeitenmöglich. Im Rahmen des GeReLEO-MODULOS Projekts wurden die hierfür benötigten Protokollschichten zur Realisierung der kanaladaptiven Ka-Band-Übertragungs- und Zugriffsverfahren (Data Link Layer, Media Access Control, Ressourcenmanagement etc.), das Engineering Model (EM) eines LEO-Satellitenmodems sowie ein Bodenstationsmodem entwickelt. Kernanforderungen waren unter anderem: - Mehrfrequenz-Zeitmultiplex für die gleichzeitige Kommunikation mit mehreren Satelliten/UAS im Ka-Band. - Niederratige bidirektionale Kommunikation ("Telemetry, Tracking and Command") und hochratiger unidirektionaler Datendownload. - Hohe Effizienz durch Adaptive Coding and Modulation (ACM), Variable Coding and Modulation (VCM) und Constant Coding and Modulation (CCM). Die verwendeten hoch-performanten LDPC Codes für die Vorwärtsfehlerkorrektur sind eine Eigenentwicklung des DLR. - Uneingeschränkte Skalierbarkeit des Systems: Maximale Flexibilität des Radioressourcenmanagements durch die Verwendung von variablen Zeitschlitzen, Schutzzeiten sowie dynamische Frequenzzuweisung und weitere Mechanismen, die die Einhaltung von Service Level Agreements (SLAs) ermöglichen. - Plattformunabhängigkeit des Data Link Layers durch eine universelle Softwarearchitektur. Der Vortrag wird sowohl das Gesamtsystemkonzept als auch die wesentlichen Eigenschaften der Protokollarchitektur erläutern.