18. Juni 2024 Alexandros Margomenos, GlobalFoundries Leiter RF-Produktmanagement Noch vor wenigen Jahrzehnten war die Idee der Bereitstellung von Breitband- und Mobilfunkverbindungen aus dem Weltraum ein futuristischer Traum. In der heutigen Zeit wird dieser Traum schnell zur Realität. Die Fortschritte in der Satellitentechnologie revolutionieren die globale Konnektivität. Diese Art von Fortschritten wird durch wesentliche Innovationen in der Halbleitertechnologie vorangetrieben, wie die, die wir hier bei GlobalFoundries vorantreiben und die dazu beitragen, Hochgeschwindigkeitskommunikation in jeden Winkel der Welt zu bringen, selbst in die entlegensten Gebiete. Diese Innovationen sind unerlässlich für die Schaffung immersiver Nutzererfahrungen und die Umgestaltung von Branchen. Wie funktioniert es also? Sie fragen sich vielleicht, was all diese Satelliten bedeuten und welche Auswirkungen sie auf mich haben? Schauen wir uns das mal an. Es gibt zwei Haupttypen von Satelliten, die für die Kommunikation verwendet werden: Geosynchrone Satelliten (GEO) und Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (LEO). GEO-Satelliten: Diese umkreisen die Erde in einer Höhe von 36 000 km und bleiben auf einem Punkt fixiert. Sie können mit nur wenigen Satelliten große Gebiete abdecken, haben aber aufgrund ihrer Entfernung eine höhere Latenz (Verzögerung). LEO Satellites: These orbit much closer to Earth, between 500 to 1,200 km. They provide lower latency (less delay) and faster internet speeds but require many more satellites to cover the globe because they move quickly across the sky. LEO satellites travel at nearly 25 times the speed of sound, enabling significantly lower latency (<20 milliseconds). Die Verbindung zwischen den Punkten: Wie Satelliten kommunizieren Satellitennetze umfassen vier Arten von Kommunikationsverbindungen. In allen Fällen hat die Abwärtsverbindung vom Satelliten eine niedrigere Frequenz als die Aufwärtsverbindung, um die Leistungsverstärker auf dem Satelliten zu optimieren. Benutzer-Link: Verbindet den Satelliten mit Ihrem Heim- oder Mobilgerät. Auf diese Weise empfangen Sie Daten vom Satelliten. Feeder Link: Verbindet den Satelliten mit Bodenstationen (Gateway-Terminals) und verbindet das Satellitennetz mit dem terrestrischen Internet. Verbindung für Telemetrie, Verfolgung und Steuerung (TT&C): Verwaltet den Betrieb des Satelliten und stellt sicher, dass er auf Kurs bleibt und korrekt funktioniert. Intersatelliten-Verbindungen (ISL): Ermöglichen es den Satelliten, miteinander zu kommunizieren, Daten zu übertragen und Übergaben in der Umlaufbahn zu koordinieren. Üblicherweise nutzen Nutzer-, Zubringer- und TT&C-Verbindungen HF- und Millimeterwellenfrequenzen, während ISL-Verbindungen sowohl Millimeterwellenfrequenzen als auch optische Kommunikation nutzen können. Stellen Sie sich das Ganze einfach als einen Staffellauf vor. Die Benutzerverbindung ist wie der Staffelstab, der vom Satelliten zu Ihrem Gerät weitergegeben wird. Der Feeder-Link ist der Staffelstab, der vom Satelliten zur Bodenstation weitergegeben wird und Sie mit dem Internet verbindet. Der TT&C-Link sorgt dafür, dass die Satelliten auf Kurs bleiben, ähnlich wie ein Trainer, der die Läufer anleitet. Die ISLs schließlich sind wie Läufer, die sich gegenseitig den Staffelstab übergeben, um eine nahtlose Abdeckung auf ihrer Umlaufbahn um die Erde zu gewährleisten. Die Entwicklung der Satellitenantennen Stellen Sie sich diese alten Satellitensysteme vor: riesige, starre Parabolantennen, wie man sie aus alten Filmen kennt. Diese großen Schüsseln eigneten sich hervorragend für die Übertragung gebündelter Signale, waren aber nicht sehr flexibel. Sie konnten jeweils nur in eine Richtung zeigen und mussten physisch bewegt werden, um ihren Fokus zu ändern. Heute hat sich die Situation mit dem Aufkommen der Phased-Array-Antennen geändert. Anstelle einer großen Schüssel bestehen diese Antennen aus Tausenden von winzigen Elementen, die jeweils einen Teil des Signals lenken können. Diese Elemente bilden zusammen ein leistungsstarkes, flexibles System, das Strahlen elektronisch und ohne bewegliche Teile lenken kann. Dieser technologische Sprung bedeutet, dass moderne Satelliten eine Verbindung zu mehreren Orten gleichzeitig herstellen und nahtlos zwischen verschiedenen Zielen wechseln können. Das ist so, als hätte man einen Scheinwerfer, der sofort in jede beliebige Richtung oder sogar in mehrere Richtungen gleichzeitig leuchten kann, ohne sich physisch zu bewegen. Die Wahl der richtigen Technologie Die Entwicklung dieser fortschrittlichen Satellitensysteme erfordert die Auswahl der richtigen Halbleitertechnologie. Zu den wichtigsten Überlegungen gehören die Art der Strahlformung (analog, digital oder hybrid), das Systemdesign (Platzierung von Verstärkern in der Nähe der Antennen oder Integration mit Strahlformern) und das Erreichen einer niedrigen Rauschzahl (NF) für eine bessere Leistung. Eine niedrigere NF bedeutet, dass weniger Elemente erforderlich sind, was das Design vereinfacht und die Kosten senkt, wodurch das System insgesamt effizienter wird. Stromversorgung für die Zukunft der Konnektivität GF bietet eine breite Palette von Technologien an, die alle Komponenten unterstützen, die für die Erstellung jeder möglichen Konfiguration von Phased Arrays für die Satellitenkommunikation erforderlich sind. Hier sind einige unserer Schlüsseltechnologien: 130NSX: Perfekt für Bodenterminals, bietet hervorragende Leistung für kleinere Phased Arrays. Leistungsstarkes SiGe: Effiziente Leistungsverstärker und geringes Rauschen für die Großserienfertigung. 9SW und 45RFSOI: Fortschrittliche RF-SOI-Technologien, die für Beamformer optimiert sind und hohe Effizienz und geringes Rauschen gewährleisten. 22FDX: Kombiniert Logik und Speicher mit hoher Dichte, ideal für digitale Beamformer und integrierte Systeme. Durch die Nutzung dieser grundlegenden Technologien tragen wir dazu bei, Satellitensysteme zu schaffen, die effizienter und kostengünstiger sind und Hochgeschwindigkeitsverbindungen in jeden Winkel der Welt bringen können. Bei der Ausweitung des Zugangs und der Einführung von Breitbanddiensten wurden erhebliche Fortschritte erzielt. Die Zahl der Internetnutzer hat sich zwischen 2010 und 2020 verdoppelt und erreicht damit über 4 Milliarden Nutzer weltweit. Da wir diese Technologien weiterhin innovativ gestalten und entwickeln, ist der Traum vom Anschluss der nächsten 4 Milliarden Menschen näher denn je.
