- August 2023
August 2023
In den letzten Jahren haben Unternehmen weltweit enorme Summen in die Entwicklung und Implementierung von Internet via Satelliten investiert. Diese scheinbar bahnbrechende Technologie verspricht eine globale Internetabdeckung, auch in entlegenen Gebieten, und soll neue Möglichkeiten für Kommunikation und Konnektivität eröffnen. Doch welche Vorteile bietet die Technologie tatsächlich in Deutschland? Kann ein Satelliteninternetvertrag eine innovative und leistungsstarke Alternative zu unseren herkömmlichen Mobilfunk- und Festnetzverträgen sein?
Um diese Fragen zu beantworten, wird in unserem Artikel untersucht, wie das Internet über Satelliten funktioniert und wie die Leistungsfähigkeit von Satellitennetzen im Vergleich zu stationären Netzwerken ist, um festzustellen, ob sie das Potenzial haben, eine echte Alternative zu sein. Schließlich wird ein Blick darauf geworfen, warum Unternehmen bereit sind, Millionen in diese Technologie zu stecken und welche zusätzlichen Potenziale sie in solchen Investitionen sehen.
Zusätzlich zu den Satelliten sind für eine funktionierende Internetverbindung entsprechende Bodenstationen und/oder die passende Endkundenausstattung erforderlich. Hierfür gibt es zwei Optionen:(1)
- Direktanbindung einzelner Haushalte: Bei den Endkund:innen wird eine Satellitenantenne außen am Gebäude zum Empfang und Senden des Satellitensignals montiert – ähnlich wie bei dem Fernsehempfang über Satelliten. Mithilfe der Satellitenantenne wird das Signal empfangen und anschließend an ein Modem übertragen. Dieses Modem wandelt die Daten um und ermöglicht so den Internetzugang.(2)
- Zentrale Bodenstation / Network Operations Center (NOC): Die Datenverbindung mit dem Satelliten wird gebündelt über diese Kopfstation aufgebaut und verwaltet. Um den Bedarf der angeschlossenen Haushalte zu decken, werden mehrere Antennen zusammengeschaltet. Die einzelnen Haushalte werden wiederum über ein Orts-WLAN-Netz versorgt, das mit der Kopfstation verbunden ist. Dadurch benötigt nicht jeder Haushalt eine eigene Satellitenschüssel. Alternativ kann die Bodenstation an ein Kabel-/Glasfasernetz angeschlossen werden, über welches die Nutzenden angebunden sind.(3, 4, 5, 6)
In der Ausleuchtzone eines Satelliten kann eine Verbindung zum Internet hergestellt werden, sodass theoretisch eine flächendeckende Verfügbarkeit möglich wäre. Dies geht allerdings mit der Herausforderung einher, dass LEO-Satelliten aufgrund ihrer Geschwindigkeit immer nur für einen kurzen Moment von der Erde aus erreichbar sind. Daher muss ein flächendeckendes, optimal angeordnetes Netz aus Satelliten geschaffen werden, welches eine permanente Kommunikation zwischen den Satelliten gewährleistet. Nur so könnte langfristig jeder Bereich auf der Erde mit einer Verbindung versorgt und sogenannte White Spots entfernt werden.(7, 8) Das bedeutet auch, dass regelmäßige Handover sowohl zwischen den Satelliten als auch an die Bodenstationen auf der Erdoberfläche erforderlich sind, um eine kontinuierliche Verbindung sicherzustellen. Hier ist der Mechanismus im Wesentlichen derselbe wie bei einem Mobiltelefon, das sich zwischen verschiedenen Sendemasten bzw. Funkzellen bewegt – zum Beispiel bei einer Fahrt auf der Autobahn. Der Unterschied im Fall von LEO-Satelliten ist, dass sich die Satelliten, in dieser Analogie die Mobilfunkmasten, bewegen, während die Bodenstation, analog das Mobiltelefon, „still“ steht.
Zusätzlich erforschen erste Unternehmen derzeit die Optimierung der Satellit-zu-Satellit-Kommunikation durch Laser, in Form von Free Space Optical Communication (FSOC). FSOC ist die Datenübertragung mit einem ungeführten Licht- oder Infrarot-Strahl, welche eine freie Sicht zwischen Sender und Empfänger erfordert, da es sich um eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung handelt. Diese Technologie hat zwar das Potenzial, Daten 25 – 30 Prozent schneller als Glasfaser zu transportieren, befindet sich jedoch noch in einem experimentellen Zustand.(8, 9)
Ist die Leistungsfähigkeit eines Satellitennetzwerks vergleichbar zum konventionellen Mobilfunk/Festnetz?
Aus Sicht der Nutzenden stellt sich die Frage, ob Internet via Satelliten eine innovative Alternative zu herkömmlichen Mobilfunk- und Festnetzverträgen werden kann. Vergleicht man die Technologien der Satelliten mit den stationären Netzwerken, zeichnet sich jedoch eine große Varianz in der Leistungsfähigkeit ab.
Betrachtet man die verfügbare Bandbreite, liegt der Mobilfunk mit bis zu 1 Gbit/s sowie die Glasfaser mit bis zu 10 Gbit/s weit vor den Satellitennetzwerken mit bis zu 100 Mbit/s bei LEO-Satelliten und bis zu 25 Mbit/s bei GEO-Satelliten. Die Internetverbindung via Satelliten hat zudem, wie bei Mobilfunk und Glasfaser, die Nachteile eines sogenannten „Shared Mediums“. Die zur Verfügung stehende Bandbreite wird unter den vorhandenen Nutzenden aufgeteilt, weswegen Kund:innen nur bis-zu-Datenraten erhalten. Wenn zu viele Nutzende auf die vorhandene Breitbandkapazität zugreifen, sinkt die Übertragungsrate. Hierfür hat zum Beispiel Starlink für Kund:innen den USA und Kanada eine „Fair Use Policy“ erlassen, welche bei einer Nutzung von mehr als 1 TB Datenvolumen im Monat die Übertragungsrate drosselt.(10) Zudem kann Starlink die Datenübertragung priorisieren, sodass „Heavy User“ in der Priorität nach hinten rutschen.
Die Latenz als „Antwortzeit“ entspricht zweimal der Laufzeit des Signals zwischen Sender und Empfänger zusammen. Internetzugänge per Kabel schaffen 10 – 40 ms, während Internet per Glasfaser bis zu den Endkund:innen teils Werte unter 15 ms erreicht. Die Latenz geostationärer Satelliten beträgt 500 ms zuzüglich der Verarbeitungszeit, bei LEO-Satelliten liegt diese bei teilweise weniger als 30 ms und wäre somit vergleichbar zu traditionellen Kabelanschlüssen. Eine höhere Latenz bedeutet, dass beispielsweise der Ladevorgang einer Website mehrere Sekunden dauert oder dass bei Videokonferenzen Verzögerungen auftreten. Verläuft die Kommunikation in eine Richtung, ist die Latenz weniger bemerkbar als bei einer direktionalen Verbindung.(11,12) Folglich ist die höhere Latenz von GEO-Satelliten ausreichend für Webanwendungen, wie Datentransfer oder Surfen, für wechselseitige Echtzeitanwendungen, wie Online-Telefonie oder Online-Gaming, ist sie allerdings immer noch zu hoch. Dahingegen besitzen geostationäre Satelliten den Vorteil, etwa ein Drittel der Erdoberfläche zu erreichen, weshalb ein Signal auch bei großer Entfernung mit nur maximal zwei Zwischenstationen zum Empfänger gelangen kann. Dadurch wird die Bearbeitungszeit minimiert, während die Latenz kabelgebundener Kommunikation auf längeren Distanzen unter der Anzahl an Zwischenstationen leidet. Aber selbst mit optimistischen Annahmen zeitnaher Entwicklungen stellt das Satellitennetzwerk nur 0,24 Prozent der Downloadkapazitäten eines deutschlandweiten Glasfasernetzes dar – damit könnten maximal 0,13 Mio. 1 Gbit/s-Anschlüsse realisiert werden. Glasfaser- und 5G-Netzwerke können hingegen eine Vollversorgung realisieren.(13) Auch die für 5G angedachte Latenz von unter 1 ms ist aktuell via Satelliten noch lange nicht möglich, wird aber erforscht.
Ein weiterer relevanter Faktor sind die Kosten. Auf den ersten Blick scheint es so, als würden die Kosten für Internet via Satelliten auf einem ähnlichen Niveau wie via Kabel liegen. Es gibt bereits Einsteigertarife für 13 – 30 EUR pro Monat, allerdings ist dann meist nur ein bestimmtes Datenvolumen verfügbar.(14) Wird mehr verbraucht, steigen die Kosten. So liegt ein Volumen von ca. 100 Gbit ca. bei 70 EUR oder mehr pro Monat. Starlink kostet zum Beispiel bei einer Bandbreite von 150 Mbit/s im Down- und 10 Mbit/s im Upload 99 EUR im Monat. Zudem ist die benötigte Hardware teurer als bei Festnetz oder Mobilfunk, denn die Antenne und das Modem müssen während der Vertragslaufzeit entweder für ca. 10 EUR im Monat gemietet oder für bis zu 500 EUR einmalig gekauft werden. Teils kommen noch Installationskosten hinzu.
| LEO | GEO | Fiber | Mobile (5G) | |
|---|---|---|---|---|
| Bandbreite | < 100 Mbit/s | < 25 Mbit/s | < 1-10 Gbit/s | < 1 Gbit/s |
| Latenz | < 30 ms | 500 ms | < 15 ms | < 30 ms |
| Relative Kosten | Hoch | Mittel | Niedrig | Niedrig |
Bevor sich Satelliten für Unternehmen und die Endnutzer:innen im Alltag etablieren, gibt es neben der technischen Leistungsfähigkeit noch offene Aspekte, für welche langfristige Lösungen gefunden werden müssen.
Zum einen sind die Kosten in der Herstellung je LEO-Satellit verhältnismäßig hoch, obwohl sich die Wirtschaftlichkeit mit der Einführung kostengünstiger Nanosatelliten verbessert hat. Zum anderen wird eine große Anzahl an Satelliten benötigt, da jeder LEO-Satellit, um eine stabile Umlaufbahn zu halten, mit einer Geschwindigkeit von rund 27.000 km/h um die Erde kreisen muss und deswegen nur für kurze Zeit mit dem Transmitter am Boden in Kontakt steht.(15) Bedingt durch die Erdnähe und die dementsprechend große atmosphärische Reibung, ist die kurze Betriebsdauer von 5 – 7 Jahren ein zusätzlicher Kostentreiber.(16) Daraus entsteht eine weitere Herausforderung für Unternehmen: der Weltraummüll und dessen Vereinbarung mit Nachhaltigkeitsinitiativen. Sind Satelliten nicht mehr funktionsfähig, werden sie per Fernsteuerung kontrolliert zum Absturz gebracht und verglühen in der Atmosphäre. Manchmal jedoch kollidieren Satelliten oder fallen komplett aus – dann werden sie zu Weltraummüll. Nichtsdestotrotz werden Satelliten immer attraktiver für Unternehmen – vor allem im Telekommunikationssektor.
Welche Potenziale sehen Unternehmen in der Möglichkeit Internet via Satelliten?
Globale Netzabdeckung
LEO-Satelliten bieten eine Möglichkeit zur vollständigen globalen Netzabdeckung, inklusive isolierten oder kaum besiedelten Orten, wie beispielsweise Ozeanen, Randzonen, Zügen oder Flugzeugen. Dadurch können – um einige Beispiele zu nennen – Einsatzgebiete und Prozesse wie Umweltüberwachung, intelligente Landwirtschaft, Bergbau, Öl- und Gasförderung, Schifffahrt, Anlagenverfolgung und Logistik, Verkehr und Verwaltung öffentlicher Infrastrukturen sowie die Nutzung von Drohnen optimiert und zum Teil drastisch verändert werden.
Integration von Satellitenkommunikation in Mobiltelefone
Des Weiteren ist das LEO-Satellitennetz in der Lage, eine Verbindung zu normalen Smartphones via Satellitenschüssel oder -modems aufzubauen und diese zu versorgen. Herkömmliche Mobiltelefone sind in der Regel noch nicht in der Lage, die Frequenzen oder Signale von den Satelliten zu empfangen. Es gibt jedoch erste Entwicklungen in Richtung der Integration von Satellitenkommunikation in Mobiltelefone. Ein Beispiel ist das Projekt Starlink von SpaceX, bei dem das Unternehmen plant, in Zukunft Direktverbindungen zu Satelliten über handelsübliche Endgeräte herzustellen. Hierbei werden spezielle Antennen und Modems in die Mobiltelefone integriert, um die Satellitensignale zu empfangen. So werden die Voraussetzungen für den nahtlosen Übergang zu und von terrestrischen Mobilfunknetzen geschaffen. Sowohl Apple und Motorola haben bereits erste funktionstüchtige Smartphones vorgestellt, die eine Kommunikationsschnittstelle zum Satellitennetzwerk aufweisen. Samsung hat ebenso angekündigt, die eigenen Modelle dahingehend zu erweitern.(15, 16) Dies bietet das Potenzial, globale Vernetzungen in den Bereichen Verkehr, Energie und Gesundheit zu schaffen. Zusätzlich würde das Satelliteninternet eine Redundanz bei Netzausfällen fördern, wie beispielsweise die Aufrechterhaltung von Kommunikationswegen während Naturkatastrophen. In diesem Zusammenhang hat die Telekom erstmals einen erfolgreichen Übergang vom terrestrischen 5G-Netz in den Orbit und wieder zurück hergestellt. In Kollaboration mit den Technologieunternehmen Intelsat und Skylo wurden bereits erste Anwendungsfälle auf der Mobile World Congress 2023 präsentiert.(17, 18, 19)
Umsatzpotenzial
Zusätzlich bietet die Satellitentechnologie ein enormes Umsatzpotenzial. Die Kosten in der Herstellung sinken durch stetig neue Produktionsmöglichkeiten, wie dem 3D-Druck und neuen Materialien. Zudem ist die tiefere Umlaufbahn mit geringerer Strahlungsbelastung verbunden, sodass sich billigere Komponenten verwenden lassen und weniger Energie zur Herstellung einer Datenverbindung benötigt wird. Niedrigere Kosten für den Aufbau des Netzes gehen meist mit niedrigeren Datenkosten für die Endverbraucher:innen einher. Theoretisch ist auch eine gewisse Zahl an potenziellen Kundinnen und Kunden vorhanden. Laut Breitbandatlas befinden sich in den ländlichen Regionen ca. 4,4 Mio. Haushalte, während in städtischen 22,7 Mio. bzw. in halbstädtischen Regionen 13,6 Mio. Haushalte verortet sind, dennoch verfügen lediglich ca. 19 Prozent der Haushalte in ländlichen Gebieten über 100 Mbit. Das liegt daran, dass sich bislang die Erschließung der letzten Prozente der Bevölkerung als schwierig und kostenintensiv mit den aktuellen Lösungen gestaltet. Schätzungen von Elon Musk zufolge gibt es ca. 4 Mrd. Menschen weltweit ohne Highspeed-Internet-Zugang und der Satelliten-Service bietet ein Umsatzpotenzial von jährlich 30-50 Mrd. US$(15), sobald er voll funktionsfähig ist.
Lösungsansätze für Weltraummüll
Auch für Herausforderungen wie den Weltraummüll gibt es erste Lösungsansätze. Das US-Start-up Rogue Space entwickelt aktuell beispielsweise intelligente Roboter, die im Weltraum funktionsgestörte Satelliten analysieren, bei Bedarf reparieren und sollte der Versuch nicht gelingen, in einen niedrigeren Orbit mit sich ziehen, in welchem der Satellit verglüht. Zusätzlich gibt es Weiterentwicklungen der Bauweise, welche das Verglühen in der Atmosphäre optimieren. Auch wenn die Branche noch ganz am Anfang steht, wurde das ungenutzte Umsatzpotenzial für die Beseitigung von Weltraummüll zuletzt auf 2,9 Mrd. US$ von dem Analysehaus Research-And-Markets geschätzt. Denn, sollten die Staaten den Unternehmen strengere Regeln für die Beseitigung auferlegen, könnte die Nachfrage nach Lösungen schnell steigen.(20, 21)
Fazit
Angesichts des aktuellen Standes von Satelliteninternet und der damit verbundenen Potenziale und Herausforderungen bleibt fraglich, ob Satelliten in Zukunft unsere herkömmlichen Mobilfunk- und Festnetzanschlüsse ersetzen können. Obwohl sich Internet via Satelliten in den letzten Jahren in Bezug auf Latenzzeiten, Gigabit-Kapazitäten und Kosteneffizienz weiterentwickelt hat, ist es derzeit noch eine Nischentechnologie. Die ausbleibende Nachfrage ist vermutlich den systeminhärenten Nachteilen beziehungsweise dem Leistungsangebot (Preis, Datenvolumina, Informationsdefizit) zuzuschreiben und nicht dem mangelnden Marktpotential.
Dennoch kann eine Investition in Satelliteninternet für Telekommunikationsunternehmen sinnvoll sein, da die Technologie Potenzial zur Weiterentwicklung bietet und somit Chancen für den zukünftigen Netzausbau und die Schließung von Versorgungslücken eröffnet. Darüber hinaus kann die Technologie anderweitig einen positiven Beitrag leisten, zum Beispiel als Backhaul für den Internetzugang in Flugzeugen. Auf dem Markt zeichnet sich ab, dass viele Unternehmen das Potenzial erkannt haben. In den letzten Jahren haben sich bereits einige Akteure hervorgetan, um einen vorderen Platz in diesem Bereich einzunehmen und dadurch eine wettbewerbsfähige, nahezu konkurrenzlose Position zu erlangen. Dabei agieren sie meist öffentlich wirksam. In einem weiteren Artikel werden wir genauer untersuchen, um welche Unternehmen es sich hierbei handelt, was diese kommunizieren und welche Akteure eher im Hintergrund tätig, aber nicht zu vergessen sind.
