5G-Roaming per Satellit: Telefónica funkt aus dem Weltraum

Der spani­sche Netz­betreiber Telefónica, die Mutter­gesell­schaft von o2 in Deutsch­land, geht über seine Toch­ter­firma Tele­foni­catech in den Welt­raum. Dazu wurde eine Zusam­men­arbeit mit der US-Firma "Sate­liot" vorge­stellt. Sate­liot ist nach eigenen Angaben das erste Unter­nehmen, das eine 5G-IoT-Satel­liten­kon­stel­lation im erdnahen Orbit (LEO) betreibt.

Satel­liten als Basis­sta­tion

Gemeinsam mit dem Unternehmen Sateliot will Telefónica ab 2024 seine NB-IoT-Kunden über 5G aus dem Weltraum vernetzen
Grafik: sateliot.com Der Trick: Ein LEO-Satellit (im erdnahen Welt­raum) funkt auf terres­tri­schen 5G-Frequenzen und dient damit als Basis­sta­tion für Nutzer am Boden. Dazu wurde Stan­dard-GSMA-Roaming verwendet. Die ersten Tests fanden große Aufmerk­sam­keit bei der Euro­päi­schen Welt­raum­orga­nisa­tion (ESA).

Sate­liot hat die Ende-zu-Ende-Über­tra­gung über das Telefónica-Netz unter Verwen­dung einer regu­lären SIM-Karte hinbe­kommen. Das basiert auf der "Kite"-Platt­form von Telefónica Tech. Bei dem Endgerät handelte es sich um ein handels­übli­ches IoT-Mobil­funk­gerät, das im Sate­liot-Netz einge­bucht war.

Internet der Dinge - Netz aus dem Welt­raum

IoT bedeutet Internet der Dinge (Internet of Things). Das sind Tracker, Sensoren und Maschinen, die ihre Mess­werte mit einer Zentrale oder anderen Maschinen austau­schen. Hier werden viel gerin­gere Daten­raten als bei "normaler" Tele­fonie oder Daten­über­tra­gung benö­tigt, weswegen die größere Entfer­nung zwischen Endgerät und Satellit keine Probleme darstellt. Mit der Satel­liten-Lösung kann das regio­nale oder lokale "Funk­loch"-Problem gelöst werden, das viele o2-Kunden aus dem Alltag kennen und fürchten.

Kompli­ziertes Einbu­chen

Das Einbu­chen des NB-IoT Endge­rätes über die Satel­liten-Basis ist offenbar nicht so ganz trivial. Es handelt sich um eine "zwei­stu­fige Authen­tifi­zie­rungs­methode, die von Sate­liot entwi­ckelt und paten­tiert wurde", um Stan­dard-Roaming mit einem Mobil­funk­betreiber zu unter­stützen und die an das nicht-terres­tri­sche Netz­werk im nied­rigen Erdorbit (NTN LEO = Erdnaher Satellit für nicht terres­tri­sche Netze) ange­passt werden musste.

Die Daten werden dabei nämlich im Store-&-Forward-Modus (Spei­chern und weiter­geben) über­tragen, d.h. die Verbin­dung steht gar nicht immer in Echt­zeit zur Verfü­gung, sondern die Daten­pakete werden zwischen­gespei­chert und bei erfolg­rei­cher Verbin­dung weiter­geleitet.

Satellit nutzt 5G

Für diesen Test wurde am Boden ein 5G-Funk­netz verwendet. "Die erfolg­reiche zwei­stu­fige Authen­tifi­zie­rung in ein 5G-Mobil­funk­netz ist bedeu­tend", betont Antonio Franchi von der Euro­päi­schen Welt­raum­orga­nisa­tion (ESA): "Das ist ein "bahn­bre­chender Fort­schritt im Bereich der Stan­dard-Satel­liten-IoT-Dienste." Künftig können Satel­liten­kapa­zitäten für globale Konnek­tivität und Kommu­nika­tion einge­setzt werden."

IoT-Geräte dann "welt­weit" erreichbar

Die Store-&-Forward-Tech­nologie ist Teil eines Sate­liot-5G-Netzes mit Satel­liten­zugang, das Daten spei­chert, wenn der Satellit nicht in der Lage ist, eine Verbin­dung zu einer Boden­sta­tion herzu­stellen. Die Infor­mationen werden weiter­geleitet, sobald er (wieder) in den Versor­gungs­bereich kommt. Dies ist beson­ders wichtig für verzö­gerungs­tole­rante IoT-Dienste von Sate­liot, gerade im Anfangs­sta­dium, wo die Anzahl der dafür nutz­baren Satel­liten noch begrenzt ist.

Die posi­tiven Ergeb­nisse der Tests bestä­tigen, dass 5G-IoT-Geräte in der Lage sind, Daten über eine Stan­dard-Roaming-Schnitt­stelle unter Verwen­dung der zwei­stu­figen Store-&-Forward-Authen­tifi­zie­rungs­methode zu über­tragen, wodurch sicher­gestellt wird, dass Sate­liot im kommenden Jahr seinen kommer­ziellen Betrieb aufnehmen kann.

Inter­essant für die Land­wirt­schaft

Einige Fall­stu­dien, wo Sate­liot Bedeu­tung haben könnte, unter­stützen etwa 43 Millionen Ameri­kaner, die auf private Wasser­brunnen ange­wiesen sind oder Einspa­rungen in Höhe von einigen Millionen Dollar bei Wartungs- und Repa­ratur­kosten für Schiff­fahrts­unter­nehmen, ferner die Unter­stüt­zung südafri­kani­scher Vieh­züchter bei ihrem Kampf gegen Wilderei oder die Verbes­serung der Herden­kon­trolle sowie die Bereit­stel­lung eines viel präzi­seren Systems zur Über­wachung von Ernten für Land­wirte welt­weit.

Telefónica ab 2024 mit dabei

Ab 2024 will Tele­fonica der erste Mobil­funk­netz­betreiber sein, der seinen Kunden durch eine naht­lose Kombi­nation von NB-IoT-Mobil­funk- und Satel­liten­netz­werken sowie preis­werten NB-IoT-Geräten eine flächen­deckende NB-IoT-Konnek­tivität anbieten kann.

Marco Guada­lupi, CTO von Sate­liot, sieht das als "Höhe­punkt jahre­langer Studien und Entwick­lungen". Und weiter: "Wir stehen vor einem Wende­punkt in den zukünf­tigen 3GPP-Netz­werken, welche die Kosten senken wird, weil am Boden wesent­lich weniger Sende­sta­tionen gebraucht werden. Auch im All müssen nicht soviele Satel­liten fliegen, weil bei IoT wesent­lich weniger Daten über­tragen werden und die direkte Verbin­dung nicht jeder­zeit bestehen muss. LEO-Satel­liten sind nicht geosta­tionär, sondern perma­nent auf Umlauf­bahnen unter­wegs."

Carlos Carazo, bei Telefónicatech für die Themen IoT und Big Data zuständig, sieht das als wich­tigen Meilen­stein für die Branche.

Wer ist Sate­liot?

Sate­liot ist seit 2018 aktiv und hat seinen Sitz in San Diego (USA). Es will die erste LEO-Satel­liten­kon­stel­lation auf den Weg bringen, die auf dem 5G-Stan­dard basiert und es ermög­licht, unver­änderte bereits vorhan­dene kommer­zielle zellu­lare NB-IoT NTN-Geräte aus dem Welt­raum zu verbinden.

Solche Geräte sind kosten­günstig (unter fünf US-Dollar) und die Branche verspricht sich davon einen "unend­lichen und uner­schlos­senen Markt" speziell in abge­legenen Gebieten.

Eine Einschät­zung (von Henning Gajek)

Ein welt­weiter flächen­deckender Ausbau von Mobil­funk­netzen ist kaum reali­sier- oder bezahlbar. Hier können Satel­liten helfen. Wenn aber hohe Daten­mengen in Echt­zeit über­tragen werden sollen (einschließ­lich Sprache), braucht man viele Satel­liten und der Platz im Orbit wird langsam knapp.

Bei dem IoT-Projekt von Telefónica (o2) werden Sensoren und Mess­geräte ihre Daten auch in der Einsam­keit weiter­geben können. Klas­sische Sprach­tele­fonie oder Surfen im Netz wird darüber nicht möglich sein. Aber beispiels­weise in deli­katen Notsi­tua­tionen kann es schon hilf­reich sein, die eigenen Koor­dinaten und einen kurzen Hilfe­text zeit­ver­setzt zu über­mit­teln.

Und mit zuneh­mend besserer Technik und besseren Satel­liten wird eines Tages auch das mobile Tele­fonieren in entle­genen Regionen bezahlbar möglich sein.

Ein ganz "irdi­sches Problem" ist die Auszah­lung von o2-Prepaid-Guthaben, wenn kein regis­trierter Inhaber greifbar ist.