Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt Informationstag

DLR.de • Folie 1
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt
Informationstag zum Luftfahrtforschungsprogramm des
Bundes
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Institut für Kommunikation und Navigation
Florian Moll
DLR.de • Folie 2
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Übersicht
• Einführung Optische Freiraumkommunikation
• Anwendungen in der Luftfahrt
• Kommunikationsterminals
• Zusammenfassung und Ausblick
DLR.de • Folie 3
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Einführung Optische Freiraumkommunikation
Einsatzgebiete
Was ist Optische Freiraumkommunikation? Verwendung von Laserlicht zur
Datenübertragung in der
Atmosphäre oder Weltraum
Die Glasfaser in der Luft
Verbindungen mit bewegtem Partner
Luft-Boden, Luft-Luft, Satellit-Boden,
Satellit-Satellit, Relais-Systeme
Ersatz von Kabelinstallationen
Innerhalb Gebäude, Außenbereich
Kurzfristige und temporäre Installationen
Innerhalb Gebäude, Außenbereich
DLR.de • Folie 4
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Einführung Optische Freiraumkommunikation
Einsatzgebiete
inter-HAP
Sat.-Downlink
inter
A/C
UAV
near-Ground
DLR.de • Folie 5
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Einführung Optische Freiraumkommunikation
RF vs Optik
Trägerfrequenzen im optischen Spektrum
hohe Übertragungsraten (> Tbit/s),
Atmosphärische Dämpfung
Schmale Strahlkeule
niedrige Verluste,
hohe Störsicherheit, Abhörsicherheit,
hohe Ausrichtegenauigkeit
Keine Spektrumregulierung
weniger Kosten und Organisation
Kürzere Wellenlänge
kleine Antenne, Terminalgröße
Atmosphärische Turbulenz
Phasenstörungen und
Leistungsschwankungen
DLR.de • Folie 6
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Anwendungen in der Luftfahrt
Beobachtungsflugzeuge
• Übertragung von prozessierten und unprozessierten Sensordaten
• Optische Sensoren
• SAR
• In situ Messtechnik
• Beispiel Projekt Vabene++
• Verkehrüberwachung mit 3K-Kamera
• Downlink mit 1.25 Gbit/s
• Weiterentwicklung zu 12.5 Gbit/s
DLR: Tag der offenen Tür – 21.10.2012 – C. Fuchs, IKN: Optische Freiraumkommunikation
Free‐space Experimental Laser Terminal II (FELT II)
Freespace Experimental Laser Terminal II
CPA
CPA
DLR.de • Folie 8
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Oder‐Neiße‐Flooding, 3K‐Camera Picture, DLR Remote Sensing Technology Institute (IMF)
DLR.de • Folie 9
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Anwendungen in der Luftfahrt
Passagierflugzeuge
• Passagierkommunikation: Internet, Cloud-Dienste, Streaming-Dienste, M2M, …
• Systemdaten: Turbinen, Kabine, Flugverkehr,…
OICETS © JAXA
• Bodenanbindung direkt, über HAPS oder Satellit
Büchter , A. Reinhold, G. Stenz and A. Sizmann, DRIVERS AND ELEMENTS OF FUTURE AIRBORNE COMMUNICATION NETWORKS, 2012.
DLR.de • Folie 10
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Anwendungen in der Luftfahrt
Unbemannte Luftfahrzeuge
• Kommunikationsnetzwerk für dünn besiedeltes Gebiet (backbone)
Giggenbach, Stratosphärische Kommunikationsplarformen, ntz, 2002.
DLR.de • Folie 11
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Kommunikationsterminals
F. Moll, W. Mitzkus, J. Horwath, A. Shrestha, M. Brechtelsbauer, L. Martin Navajas, A. Lozano Souto and D. Diaz Gonzalez, Demonstration of high-rate
laser communications from fast airborne platform: flight campaign and results, SPIE, 2014.
DLR.de • Folie 12
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
Zusammenfassung und Ausblick
• Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt: Komplementärsystem zu RF
• Datenübertragung vom Flugzeug zum Boden, zwischen Flugzeugen und vom
Flugzeug zum Satellit
• Kleine und kosteneffiziente Kommunikationsterminals für breiten Einsatz
• Forschung und Entwicklung von Systemen bis in den Bereich Tbit/s
• Anstehende Themen: Ausrichteeinheiten, Wellenlängenmultiplex,
Kanalkodierung, …
DLR.de • Folie 13
> Optische Freiraumkommunikation in der Luftfahrt > Florian Moll > 27.11.2014
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