{"id":178,"date":"2023-03-29T13:28:48","date_gmt":"2023-03-29T11:28:48","guid":{"rendered":"https:\/\/gaia-initiative.org\/?post_type=research&p=178"},"modified":"2023-08-02T13:08:50","modified_gmt":"2023-08-02T11:08:50","slug":"satellitenbasiertes-iot-kommunikationssystem","status":"publish","type":"research","link":"https:\/\/gaia-initiative.org\/de\/research-articles\/satellitenbasiertes-iot-kommunikationssystem\/","title":{"rendered":"Satellitenbasiertes IoT-Kommunikationssystem"},"content":{"rendered":"\n

Tierschw\u00e4rme operieren meist in abgelegen Gebieten au\u00dferhalb der Reichweite terrestrischer Kommunikationsinfrastrukturen. Daten, die im Feld mit Hilfe von Tiersendern generiert werden, k\u00f6nnen h\u00e4ufig nur mit einer Verz\u00f6gerung von Tagen oder sogar Wochen \u00fcbertragen werden. Die Anbindung bestehender Netzwerke via Satelliten ist f\u00fcr eine fl\u00e4chendeckende IoT-Konnektivit\u00e4t und die damit verbundene unmittelbare Daten\u00fcbertragung daher unumg\u00e4nglich.<\/p>\n\n\n\n

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Um gesammelte Daten und Informationen direkt vom Sendeknoten zum LEO-Satelliten (Low Earth Orbit) \u00fcbermitteln zu k\u00f6nnen, wird im Rahmen der GAIA-Initiative ein leistungsf\u00e4higes Satelliten-IoT-Funkmodul in Tiersender eingebunden. Dieses garantiert eine unmittelbare, sichere und energieeffiziente \u00dcbertragung der extrahierten Daten. Das vom Fraunhofer IIS entwickelte Kommunikationssystem basiert auf der terrestrischen mioty\u00ae<\/sup>-Technologie und wird f\u00fcr das Projektvorhaben auf satellitentypische Frequenzb\u00e4nder wie L- und S-Band adaptiert. Typische Kommunikationsprotokolle, die bisweilen im IoT-Bereich eingesetzt werden, sind in der Regel auf kleine Paketgr\u00f6\u00dfen ausgelegt. Die Weiterentwicklung des mioty\u00ae<\/sup>-Systems soll deshalb auch auf die Erh\u00f6hung der Datenrate und Nachrichtengr\u00f6\u00dfe abzielen, um Anwendungsszenarien wie Bild\u00fcbertragungen zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

Das Einbinden des IoT-Empf\u00e4ngers im LEO-Satellitennetzwerk ist ein weiterer Aspekt, der im Projektvorhaben umgesetzt wird. Ein IoT-Datenempfang in der Satellitenumgebung unterscheidet sich grunds\u00e4tzlich von einem terrestrischen IoT-Netzwerk. Durch den niedrigen Orbit der LEO-Satelliten ver\u00e4ndert sich die Satellitenverf\u00fcgbarkeit dynamisch, je nachdem welcher Satellit gerade \u00fcber dem Sender schwebt, und ist damit orts- und zeitabh\u00e4ngig. Aus diesem Grund m\u00fcssen die Satelliten synchronisiert werden (z.B. mittels Gateway am Boden oder im Orbit), um einen stetigen Informationsaustausch innerhalb des LEO-Satelliten-Netzwerks zu gew\u00e4hrleisten. Au\u00dferdem hat der Satelliten\u00fcberflug aufgrund der hohen Geschwindigkeiten eine Frequenzverschiebung, den sogenannten Dopplerversatz, zur Folge. Damit die Daten weiterhin problemlos empfangen werden k\u00f6nnen, werden diese Verzerrungen vom IoT-Empf\u00e4nger kompensiert. Beide Aspekte werden dabei nur im Empf\u00e4nger auf dem LEO-Satelliten ber\u00fccksichtigt, um die Komplexit\u00e4t der Sendeknoten gering zu halten. <\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus wird im Projekt die Bidirektionalit\u00e4t der Kommunikationsstrecke zwischen Tiersender und Satellit erm\u00f6glicht. Dadurch kann sowohl eine Daten\u00fcbertragung vom Sendeknoten zur Basisstation als auch von der Basis zum Sendeknoten erfolgen. Diese bidirektionalen Kommunikationslinks stellen nicht nur eine robuste und energieeffiziente Daten\u00fcbertragung zum Satelliten sicher, sondern gew\u00e4hrleisten gleichzeitig eine Fernsteuerung der Sendeknoten. Da dabei ebenfalls der Dopplereffekt zu erwarten ist, dessen Kompensierung sehr rechenintensiv ist, wird die Dopplervorkompensation direkt am Satelliten durchgef\u00fchrt. So bleiben die Tiersender klein und leicht.<\/p>\n\n\n\n

Florian Leschka, Gruppenleiter System Design am Fraunhofer IIS, b\u00fcndelt in seinem Team rund um Jonas Mrazek, Thi Uyen Ly Dang und Christof Schlund die Kompetenzen im Bereich Satellitenkommunikation. Mit innovativen Technologien entwickeln sie das Funkmodul auf dem Sender und das Pendant auf dem Satelliten und wenden das terrestrische mioty\u00ae<\/sup>-System auf das Satellitenszenario an.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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