Stratosphere-First Telecoms Nr. 3 – NTN-Ausrichtung: HAPS nativ für 5G/6G machen

Kurzfassung

• Ziel: Machen Sie HAPS zu „nur einer weiteren RAT“, deren Kern steuern kann – Boden ↔ Stratosphäre ↔ Satellit – basierend auf Leistung, Kosten, Priorität oder Notfallzustand.

• Wie: Standardschnittstellen zu EPC/5GC; Policy Engines (PCF) zur Steuerung; Analytik (NWDAF) für Closed-Loop-Assurance; Slices für öffentliche Sicherheit, Gesundheit, Versorgungsunternehmen und allgemeine Benutzer.

• Ergebnis: Ein mehrschichtiges Netzwerk , das die Abdeckung erweitert, saisonale Kapazitäten hinzufügt und unternehmenskritische Dienste online hält, wenn terrestrische Verbindungen ausfallen.

1) Der mehrschichtige Bauplan

Schichten:

• Terrestrisch (Makro-/Kleinzellen) – primäre Schicht mit hoher Kapazität

• Stratosphere (HAPS) – großflächige, steuerbare Abdeckung und Pop-up-Kapazität

• Satellit (LEO/MEO/GEO) – globale Reichweite, Backhaul und Direct-to-Device (aufstrebend)

Prinzip: Richtlinie > Physik. Geräte und Flows werden an die Ebene angehängt, die das aktuelle SLA, die Kosten und das Risiko am besten erfüllt – nicht einfach an die mit dem stärksten Signal.

2) Kontrollebene: Machen Sie HAPS zu einem erstklassigen Bürger

• Identität und Registrierung: Bewerben Sie HAPS-Zellen mit unterschiedlichen TAC/TAI- und PLMN-Attributen für eine granulare Richtlinie.

• Richtlinienkontrolle (PCF):

  • Normalmodus: Terrestrisch bevorzugen; vorrangige UEs (öffentliche Sicherheit, Gesundheit, Versorgungsunternehmen) selektiv zu HAPS leiten.

  • Herabgestufter Modus: Auslösen einer Präemption ; Erhöhen der öffentlichen Sicherheit; Drosseln der Verbraucherklassen.

• Analytik (NWDAF): Geben Sie Funk- und Plattformtelemetriedaten (RSRP/SINR, Anschlusszeit, Strahlauslastung, Backhaul-Zustand) ein, um Staus vorherzusagen und den Verkehr automatisch umzuleiten.

• Orchestrierung: Behandeln Sie HAPS-Strahlen als adressierbare Kapazitätsobjekte – skalieren Sie Slices, verschieben Sie Strahlen oder verschieben Sie Backhaul nach Absicht.

3) Benutzerebene und Aufteilen über Ebenen

Definieren Sie S-NSSAIs , die den Benutzer/die Arbeitslast über Boden, HAPS und Satellit verfolgen:

1. Public Safety MCX – PTT/Video/Daten, Ziel für geringe Latenz, Preemption aktiviert

2. Gesundheits- und Notfalleinsätze – Krankenhausverbindungen, EOCs, medizinische Telemetrie

3. Utility/SCADA & IoT – NB-IoT/RedCap-Profile, batterieempfindlich

4. Allgemeinheit – Best-Effort-Verbraucherverkehr

QoS-Kontinuität: Sorgen Sie für durchgehend konsistente QCI→5QI-Zuordnungen; bewahren Sie die Klasse durch HAPS und alle Satelliten-Backhauls.

4) Steuerungslogik: Wer fährt wann wohin

Eingaben: Funk-KPIs, Slice-Priorität, Backhaul-Kosten/-Gesundheit, Energiezustand und Vorfall-Flags.

Beispiele:

• Abdeckung im Alltag: Mobilteile bleiben terrestrisch; ländliche/abgelegene Gebiete oder Baustellenkorridore werden an HAPS angeschlossen.

• Event-Anstieg: HAPS fügt Pop-up-Beams hinzu; Richtlinien begrenzen den Verbraucherdurchsatz, um den Betrieb/die Sicherheit des Veranstaltungsortes zu schützen.

• Katastrophe: Verbraucherklassen vorgreifen; öffentliche Sicherheit , Gesundheit und Versorgungssektoren an HAPS binden; Cell Broadcast aktivieren .

• Backhaul-Fehler: HAPS auf Satelliten-Backhaul umstellen; Videorate begrenzen; MCX-Sprache/Daten und SOS/Messaging priorisieren.

5) Geräte- und Ökosystembereitschaft

• Mobiltelefone: Standard-LTE/5G-Geräte funktionieren mit HAPS, wenn Bänder/PHY übereinstimmen. Bei Satellitendiensten, die direkt auf das Gerät übertragen werden, ist mit einer abgestuften Funktionalität (Messaging → Sprache → Daten) zu rechnen.

• IoT: NB-IoT/RedCap über HAPS unterstützt Fernsensoren (Energie, Transport, Landwirtschaft) mit langer Batterielebensdauer.

• Terminals für die öffentliche Sicherheit: MCX-fähige Smartphones + LMR/TETRA-Funkgeräte über ein Interworking-Gateway verbunden.

• Apps: SOS/Messaging, Push-to-Talk, Live-Karten und Telemetrie müssen bei eingeschränkten Verbindungen sanft beeinträchtigt werden (niedrigere Bitraten, Store-and-Forward).

6) Souveränität, Sicherheit und Compliance (integriert)

• Datenresidenz und rechtmäßiges Abfangen: Zum Kern gerichtete Gateways auf souveränem Boden; geprüfte LI-Punkte; unveränderliche Protokollierung.

• Zero-Trust-Bodensegment: mTLS, Hardware-Roots of Trust, signierte Firmware (SBOMs), sichere Update-Pipelines.

• Schlüsselverwahrung: KMS/HSM im Land für SIM-/eSIM-/Netzwerkschlüssel; Workflows für Notfallanmeldeinformationen.

• Datenschutz durch Technikgestaltung: Rollenbasierter Zugriff auf Vorfalldaten; explizite Aufbewahrungsrichtlinien für den Verkehr im Bereich der öffentlichen Sicherheit.

7) Katastrophenkontinuität: „Politik zur Rettung“

Wenn das terrestrische Netz zusammenbricht, stellt die Politik das Netz auf den Kopf :

• Time-to-Air (TTA): Starten Sie HAPS; Schirmstrahl wird angebracht; die Scheibe für die öffentliche Sicherheit steigt automatisch auf.

• Öffentliche Warnung: Cell Broadcast sendet mehrsprachige Warnungen; Geräteprofile bevorzugen Sprache/PTT + Messaging.

• Kritische Operationen: Krankenhäuser, Versorgungsunternehmen, Banken und Kommandozentralen behalten Vorrang; Satelliten-Backhaul wird bei Bedarf aktiviert.

• Übergabe zurück an den Boden: Wenn die Türme wiederhergestellt sind, gibt die Richtlinie den Verbraucherverkehr zurück; HAPS bleibt als Leitplanke bestehen, bis MTTR geschlossen wird.

8) KPIs, die beweisen, dass NTN funktioniert

Verfügbarkeit und Geschwindigkeit

• Time-to-Air (TTA) – Start → erstes Anschließen

• Zeit bis zur Alarmierung (T2A) – Alarmauslöser → Mobilteilempfang

Missionskritisch

• PTT-Latenz (95.) , MCX-Anrufaufbau erfolgreich , Body-Cam-Video erfolgreich bei eingeschränkten Bitraten

Mehrschicht-Effizienz

• Richtlinientrefferquote (richtige Ebene gewählt)

• Strahlausnutzung und PRBs nach Schicht

• Backhaul-Failover-Zeit und Durchsatz beim Failover

Auswirkungen auf das Geschäft

• Mit HAPS-Unterstützung wiederhergestellte Websites

• Vermeidung von Dienstgutschriften

• Bevölkerung unter Versorgungsniveau (dynamische Schätzung)

9) 12-Monats-Fahrplan für Betreiber

Viertel 1–2

• Referenzarchitektur: EPC/5GC-Integration, PCF-Richtlinien, NWDAF-Hooks, Slice-Katalog.

• Laborvalidierung: Interoperabilität mit LMR/TETRA, Cell Broadcast Path, Dual-Backhaul-Failover.

• Wählen Sie zwei Pilotbereiche aus: einen zum Thema Abdeckung/Kapazität und eine Katastrophenübung .

Viertel 3–4

• Fliegen Sie 60–90 Tage lang Pilotprojekte: zuerst Abdeckung, dann Katastrophensimulation (Glasfaserunterbrechung + Stromausfall).

• Messen Sie KPIs, optimieren Sie die Steuerung und Slices, veröffentlichen Sie Runbooks für NOC/SOC/EOC.

• Vertraglich abgesichert: Roaming-ähnliches kommerzielles Modell für Verbraucher-Add-ons; SLAs für öffentliche Sicherheit/Versorgungsunternehmen; Resilienz-Pakete für Unternehmen.

10) Risiken und praktische Minderungsmaßnahmen

Risiko	Auswirkungen	Schadensbegrenzung
Luftraum-/Wetterfenster	Verzögerte Aktivierung	Saisonale Planung; Doppelstartplätze; vorab freigegebene Korridore
Spektrum / Interferenz	Anhängefehler; Abdeckungslücken	Frühe Koordination; Interferenzstudien; dynamische Kraft/Neigung
Backhaul-Fragrenz	SLA-Verstöße	Dualpfad (Mikrowelle + Satellit/LEO); QoS-Markierung; automatisches Failover
Sicherheitsvorfall	Regulatorische Schäden und Reputationsschäden	Zero-Trust; HSM; SBOM; kontinuierliche Überwachung; Red-Team-Übungen
Vendor Lock-in	Verlust der Hebelwirkung	Offene Schnittstellen; Multi-Orbit-Backhaul; Vertragsausstiegsrampen
Interop-Komplexität	Langsame Reaktion auf Vorfälle	Pre-Pilot-Labor für MCX + LMR; getestete E2E-Runbooks; regelmäßige Übungen

Fazit: Machen Sie die Netzwerkschicht agnostisch

Die NTN-Ausrichtung ist kein wissenschaftliches Projekt, sondern gutes Networking . Wenn HAPS als natives RAT behandelt wird, folgen Slices den Benutzern über alle Ebenen hinweg, Richtlinien steuern den Verkehr gezielt und Resilienz wird zur Routine. Die Gewinner entwerfen einmalig Abdeckung, Kapazität und Kontinuität und überlassen dann dem Kern die Entscheidung – Boden, Stratosphäre oder Weltraum – in Echtzeit.