Das VLEO-Link-Budget – Klare Mathematik, große Konsequenzen

Einleitung: Vorstände müssen die Dezibel verstehen

Verbindungsbudgets scheinen zwar ein „Gebiet der HF-Technik“ zu sein, aber wenn Ihr Unternehmen den Satelliten-zu-Telefon-Dienst, die Wiederherstellung der ländlichen Abdeckung oder die Investitionsausgaben für einen belastbaren Backhaul bewertet, ist das Verständnis der dB-Mathematik eine treuhänderische Pflicht .

Dieser Blog entmystifiziert die wichtigsten Gleichungen und zeigt, warum die sehr niedrige Erdumlaufbahn (VLEO) bahnbrechend ist. Wir vergleichen GEO-, LEO- und VLEO-Szenarien, heben frequenzabhängige Verluste hervor und übersetzen dies in strategische Implikationen für Vorstandsetagen .

1. Die Anatomie eines Linkbudgets

Im Kern handelt es sich bei einem Link-Budget um eine Leistungsbilanzierung – ein dB-Konto, das die Sendeleistung mit der Empfängerempfindlichkeit abrechnet. Die wichtigsten Begriffe:

• EIRP: Effektive isotrope Strahlungsleistung des Senders.

• FSPL: Freiraum-Pfadverlust (Funktion von Reichweite und Frequenz).

• Rx G/T: Empfangsantennengewinn über die Systemrauschtemperatur.

• L_total: Alle zusätzlichen Verluste (Polarisation, Ausrichtung, Regenschwund).

• SNR_margin: Erforderliches Signal-Rausch-Verhältnis für die Ziel-QoS.

Die empfangene Trägerleistung in dBW beträgt:

C = EIRP + G/T – FSPL – L_total

Wenn C/N die Eb/N0-Anforderung des Demodulators mit ausreichender Marge erfüllt, wird die Verbindung geschlossen. Andernfalls wird kein Dienst bereitgestellt.

2. FSPL: Wo VLEO gewinnt

FSPL-Gleichung

FSPL(dB) = 20 log10(d_km) + 20 log10(f_GHz) + 92,45

Hier kommt es auf die Umlaufbahnhöhe an. Die Schrägentfernung d verringert sich in VLEO-Höhen dramatisch.

Vergleichstabelle

Orbit	Höhe (km)	FSPL bei 2 GHz	FSPL bei 10 GHz
GEO	35.786	195,3 dB	209,3 dB
MEO	8.000	169,8 dB	183,8 dB
LÖWE	550	152,0 dB	166,0 dB
VLEO	300	148,4 dB	162,4 dB

Bei 2 GHz ergibt eine Verringerung von 550 km auf 300 km einen Gewinn von 3,6 dB – das entspricht einer Verdoppelung der Sendeleistung oder der Verwendung einer größeren Antenne, ohne dass tatsächlich eines von beiden geschieht.

Bei 10 GHz (Ku-Band) ist die Verstärkung ähnlich, aber atmosphärische Effekte spielen eine größere Rolle (siehe unten).

3. Jenseits von FSPL: Die anderen Verluste

Den Vorständen wird oft nur der FSPL angezeigt , ein solider Business Case muss jedoch auch reale Wertminderungen berücksichtigen :

• Polarisationsfehlanpassung: ~0,5–3 dB.

• Zielverlust: Besonders relevant für elektronisch gesteuerte Arrays – 1–2 dB Spielraum ratsam.

• Atmosphärische Absorption: Im S-Band vernachlässigbar, nimmt über 10 GHz zu.

• Regenschwund: Im Ku/Ka-Band können Schwundgrenzen in Gebieten mit starkem Regen 10 dB überschreiten.

• Ionosphärische Szintillation: 0,5–1 dB (tropische Regionen am schlimmsten).

Diese Bedingungen müssen einbezogen werden, um optimistische Geschäftsfälle zu vermeiden .

4. Direct-to-Device (D2D)-Machbarkeit in VLEO

Warum es in niedrigeren Umlaufbahnen besser funktioniert

• Die Antennenverstärkung des Mobilteils ist fest (~0 dBi) – daher zählt jedes dB.

• VLEO fügt 3–4 dB Spielraum gegenüber mittlerem LEO hinzu, genug, um LTE/NB-IoT-Verbindungen in schmalen 1,4–5 MHz-Kanälen bei niedrigem SNR zu schließen.

SpaceX, Lynk, AST SpaceMobile und andere setzen darauf, dass die 3GPP Rel-17/18 NTN-Standards nahtloses Roaming auf Satelliten ermöglichen. VLEO macht dies spektral effizienter, mit geringerer Satellitensendeleistung und kleineren Nutzlastantennen.

5. Auswirkungen auf das Spektrum: MSS und Koexistenz

Durch die Verbesserung des Link-Budgets können Betreiber niedrigere Leistungsflussdichten (PFDs) verwenden und trotzdem die Verbindung schließen. Dies trägt dazu bei, die strengen FCC- und ITU-Grenzwerte für Störungen terrestrischer Dienste einzuhalten – entscheidend für:

• AWS-4 (2000–2020 / 2180–2200 MHz)

• H-Block (1915–1920 / 1995–2000 MHz)

Bessere Verbindungsränder ermöglichen außerdem eine dynamische Leistungsregelung, um den Interferenz-Footprint zu reduzieren und OOBE-Masken einzuhalten.

6. Illustratives Linkbudget (ausgearbeitetes Beispiel)

Hier ist ein vereinfachtes Downlink-Budget für einen VLEO-Satelliten bei 300 km, 2 GHz:

Begriff	Wert (dB)	Kommentar
Satelliten-EIRP	+28 dBW	Phased-Array-Antenne
FSPL	–148,4 dB	Aus der Tabelle
Polarisationsverlust	–1,0 dB	Kreisförmig/linear
Zeigeverlust	–1,0 dB	ESA-Genauigkeit
Atmosphärischer Verlust	–0,5 dB	S-Band vernachlässigbar
Empfangene Leistung	–122,9 dBW	Vor G/T
Empfänger G/T	–23 dB/K	Mobilteil-Klasse
C/N0	~47 dB-Hz	Genug für LTE NB-IoT

Dies lässt sich mit einer Marge von 2–3 dB bequem erreichen – würde aber bei GEO ohne riesige Schüsseln und Hunderte von Watt EIRP nicht erreicht werden .

7. Latenz: Der andere Vorteil

Vorstände unterschätzen häufig die kommerziellen Auswirkungen der Latenz.

• VLEO RTT: 40–60 ms Hin- und Rückfahrt – geeignet für Videoanrufe und sogar Finanz-Anwendungen mit geringer Latenz.

• GEO RTT: 480–600 ms – zu langsam für Echtzeit-Interaktivität.

Durch die geringe Latenz können Weltraumverbindungen gewinnbringende Dienste übertragen, die über Satellit bisher nicht möglich waren.

8. Kompromisse und Risiken

VLEO ist kein kostenloses Mittagessen:

• Antriebs-Arbeitszyklus: Der Luftwiderstand muss kontinuierlich ausgeglichen werden – wirkt sich auf die Gestaltung des Antriebssystems und die Aktualisierungsrate der Investitionsausgaben aus.

• Lebensdauer des Satelliten: Kürzer (typischerweise 2–5 Jahre) → mehr Nachschubstarts erforderlich.

• Capex/Opex-Balance: Die Vorstände müssen ein Budget für die „immergrüne“ Aufstockung der Konstellation vorsehen.

• Weltraumverkehrsmanagement: Über 15.000 Satelliten → Belastung durch Kollisionsvermeidung und behördliche Kontrolle.

9. Wettbewerbslandschaft

Nach der Anfrage von SpaceX im September 2025 dürften die VLEO-Anträge sprunghaft ansteigen . Amazon Kuiper, Telesat und souveräne Akteure (EU IRIS², China Guowang) könnten folgen. Die Wettbewerbsdynamik könnte dazu führen, dass VLEO-Hüllen zu Frequenzlandnahmen werden .

10. Checkliste auf Vorstandsebene

1. Fordern Sie ein vollständiges Link-Budget: Verlangen Sie in jedem Geschäftsfall FSPL, Verluste, Margen und G/T-Annahmen.

2. Pilotprojekt in repräsentativen Klimazonen: Regenschwund und Szintillation variieren – Test in Worst-Case-Zonen.

3. Spektrum- und Orbitauswahl abstimmen: Link-Budgets sollten die MSS/PCS-Bandstrategie bestimmen.

4. Stresstest-Capex-Modelle: Berücksichtigen Sie Antriebsleistungsaufnahme, Dimensionierung der Solaranlage und Aktualisierungsrate.

5. Steuern Sie Weltraumrisiken: Verfolgen Sie Konjunktionswarnungen, Trümmerrisiken und Compliance-Verpflichtungen.

Fazit: Linkbudgets = Geschäftsbudgets

VLEO bietet Boards einen neuen Hebel: Verbessern Sie die Benutzererfahrung, erreichen Sie ESG-Ziele (selbstreinigende Umlaufbahn) und nutzen Sie ungenutzte Spektren – alles mit einer physikalisch bedingten dB-Verstärkung.

Die Vorteile ergeben sich jedoch nur, wenn die Vorstandsetagen die Mathematik verstehen und die Entwicklungsteams für realistische Margen und Lebenszykluskosten zur Verantwortung ziehen.

Ihre Konkurrenten verfügen bereits über Linkbudgets. Die Frage ist, ob Ihre Budgets robust genug sind, um strategische Investitionsentscheidungen in den Jahren 2026–2028 zu unterstützen.