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1 Einleitung
auch bei WLAN-Verbindungen die maximale Datenübertragungsrate unter anderem abhängig von
der Anzahl der momentanen Nutzer (Kapazitätsgrenze), so dass die angegebenen Spitzenwerte nicht
immer erreicht werden können.
Ein kritischer Parameter von Funknetzen ist ihre begrenzte Reichweite. Basisstationen für den Mobilfunk
decken je nach Geländebeschaffenheit eine kreisförmige Zelle mit einem Radius von einigen
10 km (Sichtverbindung) bis nur einigen 100 m (Stadt) ab. Typische WLAN-Netze haben einen
Zellenradius von maximal 300 m für eine freie Sichtverbindung, welcher innerhalb von Gebäuden
durchaus auf weniger als 10 m sinken kann. So gibt es also nach wie vor viele Gebiete, die mit diesen
Technologien, wenn auch nur aus Kostengründen, nicht oder nur unzulänglich erreicht werden
können. Dazu gehören neben den bereits erwähnten abgelegenen Orten ohne entsprechende Infrastruktur
auch so gut wie alle schnellen Fernverkehrsverbindungen per Kraftfahrzeug, Zug, Schiff
und Flugzeug. Für die Versorgung dieser Nutzer haben sich in den letzten Jahren verschiedene Systeme
für Satellitenverbindungen etabliert.
Mit Ausnahme von militärischen und anderen nicht zivilen Projekten wurden in Europa Satelliten
seit den 1980er-Jahren hauptsächlich für die Ausstrahlung von Fernsehkanälen im X-Band (8 bis
12 GHz) eingesetzt. Es handelte sich also um monodirektionale Satellitenverbindungen (Rundfunk).
Dabei wurden vornehmlich Satelliten in geostationären Umlaufbahnen (engl. geosynchronous earth
orbit - GEO) eingesetzt, die sich auf einer Kreisbahn 35.880 km über der Erdoberfläche befinden.
Aufgrund der endlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale und der Überbrückung von mindestens
zweimal 35.880 km entsteht bei einer bidirektionalen Verbindung einer Latenz von ca. einer
halben Sekunde [9]. Deshalb werden für Telefondienste und andere latenzkritische Systeme vornehmlich
Satelliten in mittleren (engl. medium earth orbit - MEO: 2.000 km bis 35.880 km) oder
niedrigen (engl. low earth orbit - LEO: 200 km bis 2.000 km) Umlaufbahnen eingesetzt. Bekannte
Vertreter waren oder sind Iridium, Globelstar und Inmarsat [10–12]. Diese und vergleichbare Systeme
sind zumeist im L-Band (1 bis 2 GHz) und S-Band (2 bis 4 GHz) angesiedelt und stellen daher
oft nur niedrige Datenraten, beispielsweise für Telefondienste, zur Verfügung. Ein häufiges Einsatzgebiet
ist beispielsweise der maritime Sektor.
Seit Ende der 1990er-Jahre können auch in abgelegenen Gebieten bidirektionale Satellitenverbindungen
aufgebaut werden, deren Datenraten vergleichbar mit denen ortsfester Systeme wie DSL
(Digital Subscriber Line: bis einige 10 Mbit/s) sind [13, 14]. Es handelt sich dabei um geostationäre
Satellitensysteme im X-Band oder im Ku-Band (12 bis 18 GHz). Der Durchmesser des Antennenreflektors
am Boden liegt im Bereich von 80 cm bis 110 cm. Um die Datenraten zu steigern, befinden
sich weitere geostationäre Satellitensysteme im Ka-Band (26 bis 40 GHz) bereits im Aufbau [15].
Für mobile Nutzer werden hingegen nachführbare Antennen benötigt. Die Bewegung sowohl des
Nutzers als auch die eines nicht geostationären Satelliten muss durch die Antenne des Bodensegmentes
kontinuierlich so kompensiert werden, dass die Hauptkeule der Antenne stets auf den Satelliten
ausgerichtet wird. Für diese Bewegungskompensation bieten sich zunächst mechanisch schwenkbare
Reflektorantennen an. Allerdings sind die Anforderungen an die mechanische Steuerung aufgrund
der Größe und des Gewichts von Antenne und Elektronik sehr hoch. Vor allem schnelle und plötzliche
Bewegungen sind schwierig zu realisieren und können zu hohen Materialbelastungen führen.
Nachführbare Antennen im maritimen Sektor sind deshalb oft als VSAT (very small aperture terminal)
ausgeführt. Der Antennenreflektor hat je nach Anwendung einen Durchmesser von 60 cm bis
90 cm [16]. Unternehmen wie Inmarsat [12] haben hierfür inzwischen nicht nur im L- [17] sondern
auch im Ku-Band [12] Satelliten in niedrigen Umlaufbahnen installiert.
Anzumerken ist noch, dass für die Anbindung von mobilen Nutzern EM-Wellen (elektromagnetische
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