Wie funktioniert Starlink
- Manfred Preyer
- 1. März
- 3 Min. Lesezeit
Internet von Starlink kommt aus dem All. Die technischen Prinzipien sind gleich dem terrestrischen Funk, mit dem Unterschied, dass die Basisstation mit 28.000 km/h um die Erde rast.
Was können die Satelliten?
Das Herzstück sind 9840 aktive Satelliten im Low Earth Orbit (LEO) in etwa 550 km Höhe. Diese niedrige Umlaufbahn ist der Schlüssel für die geringe Latenzzeit von nur 25-40 Millisekunden im Vergleich zu geostationären Satelliten in 35.000 km Höhe mit mehr als 600 Millisekunden. Die aktuellen Satelliten (z.B. die V2-Mini-Generation) haben folgende Kernkomponenten:
Fünf Ku-Band-Phased-Array Antennen und drei Dualband-Antennen für Nutzerdaten & Backhaul.
Laserlink (ISL) mit 3 optische Laser pro Satelliten mit bis zu 200 Gbit/s für die Kommunikation im All.
Argon-Ionen-Triebwerke für Bahnregelung, Ausweichen & Deorbit, weltweit erstmals im All.
Star Tracker (Sternensensoren) Navigation zur präzisen Bestimmung von Position und Ausrichtung.
Doppelte Solarpanels zur Stromversorgung und Hochleistungsbatterien.
Lagekontrolle über 4 Reaktionsräder für blitzschnelle Ausrichtung.
Was gibt es über die Bodeninfrastruktur zu schreiben?
Für die Verbindung ins globale Internet sind auf der Bodenstationen Gateways mit leistungsstarken Antennen Ka-Band und einer schnellen Glasfaseranbindung ausgestattet. Wenn ein Satellit über eine solche Station fliegt, kann er die gesammelten Daten ins weltweite Netz einspeisen. Starlink betreibt hunderte solcher Stationen weltweit. Points of Presence (PoPs): Das sind Rechenzentren, die näher an den Nutzern sind und als Caches oder Einspeisepunkte dienen, um die Datenwege noch weiter zu verkürzen.
Wie schaut das User Terminal aus?
Das ist das Gerät, das die Kunden kennen. Es sieht aus wie eine flache Satellitenschüssel, aka Pizzaschachtel, ist aber in Wirklichkeit ein hochkomplexer Computer mit einer phasengesteuerten Antenne mit folgendem technischen Innenleben: Die aktuelle Generation REV4 nutzen eine Vielzahl von winzigen Antennenelementen, um den Beam elektronisch auf den vorbeiziehenden Satelliten zu lenken. Auf der Platine findet sich ein speziell angefertigter SoC (System-on-a-Chip) von STMicroelectronics (4x Cortex-A53) und der sogenannte Beamforming-Chips (z.B. "Shiraz"), die das Signal formen. Das Terminal wird per Power over Ethernet (PoE) mit Strom versorgt. Allerdings mit einem hausgemachten Standard (48-56V, bis zu 300W), der nicht mit normalen PoE-Switches kompatibel ist. Eine Besonderheit ist ein separater Sicherheitschip (STSAFE-A110). Er dient als manipulationssichere Identität des Terminals und stellt sicher, dass nur autorisierte Geräte ins Netz kommen.
Wie funktioniert die Datenübertragung?
Bei einer Anfrage an eine Webseite wird folgendermaßen geroutet: Das Endgerät sendet die Anfrage an den WLAN-Router, der mit dem Starlink-Terminal verbunden ist. Das Terminal wandelt die Daten in Funkwellen um und sendet sie gebündelt via Beamforming an den nächsten Starlink-Satelliten, der gerade darüberfliegt. Der Satellit empfängt das Signal. Bei Sichtkontakt zu einer Bodenstation, Gateway, in der Nähe sendet dieser die Daten sofort im Ka-Band dorthin.Der Satellit hat keine Bodenstation in Sicht, z.B. mitten über dem Ozean, und nutzt dann seine Laserlinks (ISLs) und gibt das Datenpaket wie in einem Staffellauf an den nächsten Satelliten weiter, solange, bis einer eine Bodenstation erreicht. Die Bodenstation leitet die Daten über Glasfaser ins weltweite Internet weiter. Die Antwort der Webseite nimmt denselben Weg wieder zurück zu dir. Der gesamte Prozess dauert nur etwa 20-50 Millisekunden.
Ist Starlink Direct-to-Cell möglich?
Eine der neuesten Entwicklungen ist die "Direct-to-Cell"-Technologie, also die direkte Verbindung von normalen Smartphones mit den Satelliten.
Die Satelliten fungieren hier wie fliegende Mobilfunkbasisstationen. Sie sind mit einem speziellen Modem ausgestattet, das wie ein Standard-Mobilfunkstandard (z.B. 4G/LTE) spricht.
Das Smartphone muss dafür nicht modifiziert werden. Es sieht den Satelliten einfach wie eine normale Mobilfunkzelle am Horizont. Voraussetzung ist, dass das Smartphone den entsprechenden Mobilfunkstandard (z.B. 3GPP Release 10) unterstützt. Die Entfernung ist riesig. Daher ist diese Funktion zunächst für Notsituationen und das Versenden von Kurznachrichten gedacht, nicht für High-Speed-Streaming. Um den Doppler-Effekt zu kompensieren sendet das große Unterträgerabstand mit 234 kHz statt 15 kHz bei 4G.
SpaceX arbeitet bereits an der nächsten Evolutionsstufe. Der Kauf von 50 MHz S-Band-Spektrum von EchoStar (ehemals AWS-4 und PCS-H sowie globales MSS-Spektrum) wird das System fundamental verändern. In den meisten Umgebungen soll die Erfahrung mit vollem 5G vergleichbar sein – also richtiges Breitband, nicht nur Notfall-SMS. Die neuen Satelliten werden mit Starship ins All gebracht, das enorme Nutzlasten transportieren kann.
Welche militärischen Anwendungen hat Starlink?
Das US-Militär hat einen Vertrag mit SpaceX über den Aufbau von MILNET abgeschlossen, geplant ist ein Netzwerk von über 480 Satelliten im Low Earth Orbit.
SpaceX ist einer der Hauptkandidaten für die Entwicklung der Weltraumkomponente des Golden Dome-Raketenabwehrschilds zur Frühwarnung und Abfang von Interkontinentalraketen. Die Laser-Kommunikationstechnologie spielt hier eine Schlüsselrolle
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