Ka-, Ku- und EAN/S-Band: Das schnelle Flugzeug-Internet wird Realität
Ka, Ku, 2Ku, EAN und S - für Nutzer des regulären Internets sind diese Abkürzungen sehr ungewöhnlich, im Luftverkehr sind sie entscheidend. Die drahtlosen Techniken schaffen in der Regel zweistellige MBit-Datendurchsätze zum Flugzeug, allerdings mit sehr unterschiedlichen Ansätzen.
Um Datenraten um die 50 MBit/s in Flugzeuge zu erreichen, werden zwei grundsätzlich verschiedene Systeme eingesetzt. Zu den bodengestützten gehört das European Aviation Network (EAN). In Verbindung mit S-Band-Satelliten werden mögliche Lücken am Boden geschlossen. Rein satellitengestützt arbeiten Ka- und Ku-Band-Angebote. Perfekt ist keine der Techniken. Im Gegenteil, im Vergleich zur Bodenkommunikation sind die Einschränkungen trotz der neuen Entwicklungen teils enorm. Es gibt jede Menge Nachteile, und eine Fluggesellschaft muss sich für das System entscheiden, das die wenigsten davon hat.
Auf der Aircraft Interios Expo 2017 in Hamburg, einer der wichtigsten Luftfahrt-Messen, war Internet im Flugzeug eines der Kernthemen. Dort konnten sich die Fluggesellschaften über Ansätze informieren, um eine Breitband-Verbindung zum Flugzeug zu realisieren. Und die große Präsenz des Themas von Firmen wie Inmarsat, T-Systems, Lufthansa Systems und Gogo Wireless war auch nicht zufällig. Denn viele Techniken stehen entweder kurz vor dem kommerziellen Start oder erreichen die erste Testphase mit Praxisszenario. Im Prinzip wird jede hier vorgestellte Technik schon in Flugzeuge eingebaut.
Vielversprechende Lösung über dem Festland
In den vergangenen Monaten ist das European Aviation Network bekanntgeworden. Satte 350 Bodenstationen hat die Deutsche Telekom in Europa verteilt und verspricht bis dato ungesehene Latenzzeiten und hohe Datenraten. Das erinnert ein wenig an das Air-to-Ground-Netzwerk von Gogo Wireless. Das in den USA tätige Unternehmen hat schon vor rund zehn Jahren ein Netzwerk aus 250 Bodenstationen in den USA aufgebaut und das dort bekannte CDMA-Netz mit EV-DO für die hohen Geschwindigkeiten von Flugzeugen optimiert - und das mit eigenen Frequenzen. Immerhin 10 MBit/s hat Gogo Wireless erreichen können.
Das EAN-Netz arbeitet ähnlich, allerdings auf Basis von LTE und zur Überbrückung von größeren Wasserflächen mit dem S-Band, das laut Partner Inmarsat dieselbe Frequenz wie LTE verwendet. Ein EAN-Flugzeug empfängt seine Daten also sowohl von oben (S-Band) als auch von unten (EAN). EAN hat dabei erhebliche Vorteile. Die Latenzzeiten sollen etwa dem entsprechen, was mit einer ISDN-Leitung möglich ist. Unter 100 ms werden erwartet. Da kommen Satelliten nicht mit. Selbst unter optimalen Bedingungen sollen die Laufzeiten über die Satelliten bei etwa 500 ms liegen. Das merkt der Anwender schon beim regulären Surfen im Netzwerk. Die Daten müssen bei satellitengestützten Zugängen allerdings auch enorme Wege zurücklegen: vom Flugzeug zum Satelliten, von dort zur Bodenstation - und dann kommt noch der Laufweg auf dem Boden hinzu.
Hohe Bandbreiten sind in EAN-Systemen möglich
Auch die Bandbreiten sollen per EAN hoch sein. 70 MBit/s sind wohl zu erwarten. Allerdings ist das die Datenrate je LTE-Zelle, die auf einem Mobilfunkturm installiert ist - und durch das Funkgebiet einer Zelle fliegt nicht nur ein Flugzeug. Immerhin lässt sich die Zellendichte noch erhöhen.
Die Reichweiten der Zellen sind dabei erstaunlich hoch. 50 Kilometer werden seitens Inmarsat für das Angebot garantiert. Doch die Reichweiten sind in der Praxis erheblich höher: Bis zu 150 Kilometer wurden schon erreicht. Relevant sind die höheren Werte aber nur in Küstennähe. Auf dem Boden würde beim Flug eine andere Bodenstation früher übernehmen, das sogenannte Handover. Bewegt sich das Flugzeug jedoch auf das offene Meer zu, heißt das, dass der schnelle Internetzugang vielleicht doch länger aufrechterhalten werden kann, als es das Datenblatt verspricht.
EAN braucht nicht immer Festland
In der Regel ist Europa sehr weitreichend mit EAN-Türmen ausgestattet. Der Ärmelkanal zwischen Großbritannien und dem europäischen Festland existiert aus Funksicht beispielsweise nicht. Das gilt auch für Irland, was aus Sicht der Antennen zur europäischen Kontinentalmasse gehört. Zudem wird die Baltische See durch die Türme vom Festland und einige Insel-Installationen garantiert abgedeckt. Ein paar Ausnahmen gibt es dennoch. Der Flug zwischen Edinburgh in Schottland und Oslo wird nur auf der halben Strecke per EAN abgedeckt. Island ist auf den Abdeckungskarten gar nicht mehr verzeichnet. Da reichen selbst die S-Band-Satelliten nicht mehr. Auch der hohe Norden Skandinaviens wird weder per EAN noch per S-Band-Satellit erreicht.
Erst wenn die LTE-Türme nicht mehr erreichbar sind, greift das redundante S-Band-Satelliten-Netzwerk. Abgedeckt werden so große Bereiche des Mittelmeers wie auch die Türkei oder Mazedonien, Albanien und Serbien. Im Ostbereich Europas werden per Satellit unter anderem Weißrussland und die Ukraine abgedeckt.
Technisch ist der Aufbau für EAN/S-Band vergleichsweise unauffällig. Unten braucht es zwei etwa handflächengroße LTE-Antennen und oben eine ebenfalls sehr kleine S-Band-Antenne, letztere allerdings wirklich nur zur Aufrechterhaltung der Verbindung. Das S-Band hat vermutlich weniger garantierte Bandbreiten und natürlich die erheblich höhere Latenz. Zu dem Thema geben sich die Partner allerdings erstaunlich zugeknöpft; wir hatten auf der AIX insgesamt das Gefühl, dass insbesondere Inmarsat sehr ungern über Bandbreiten spricht und so bleibt unklar, wie stark sich der Wechsel im Flug auf das S-Band in der Praxis auswirkt.
Die Alternative fürs Meer: Ka-Band statt EAN/S-Band
Das gilt auch für die andere Technik, bei der Inmarsat involviert ist: den Internetzugang via Ka-Band. Das GX Aviation genannte System ist ausschließlich für den Empfang von Daten über Satelliten vorgesehen und wird bei der Lufthansa Group verbaut . Bandbreiten liegen bei 50 bis 30 MBit/s, je nachdem, ob die Antenne in einem Radom auf der Oberseite des Flugzeugrumpfes oder im Heck verbaut ist.
Das sind aber theoretische Datenraten. Inmarsat erklärte Golem.de, dass mit den Fluggesellschaften individuell eine garantierte Bandbreite vereinbart wird. Wie hoch die ist, konnten wir nicht in Erfahrung bringen. Nachteile sieht Inmarsat interessanterweise nicht bei GX Aviation. So behauptete das Unternehmen im Gespräch, dass die Latenzzeit verglichen mit EAN nur geringfügig schlechter wäre. Das ist allerdings reines Marketing, andere nennen Werte, die eher dem Faktor 10 entsprechen: 500 bis 700 ms sollen es wohl sein. Das merkt der Anwender schon beim normalen Surfen.
GX Aviation ist schon fertig
Es gibt aber einen großen Vorteil von GX Aviation. Im Unterschied zu EAN ist es schon semi-produktiv im Einsatz. Die Maschinen, die damit ausgestattet sind, stehen dem Passagier teilweise in einem öffentlichen Betatest zur Verfügung . Mitte 2017 soll es dann mit dem kostenpflichtigen, sprich kommerziellen Einsatz bei der Lufthansa Group losgehen.
Laut Inmarsat liegt der Entwicklungsvorsprung verglichen mit EAN bei 12 bis 18 Monaten. Wer also jetzt ein schnelles Internet haben möchte, kann noch nicht auf EAN setzen, denn die ersten Maschinen damit müssen erst noch abheben. Derzeit werden dem Vernehmen nach erste Flugzeuge von British Airways umgebaut.
Der zweite Vorteil ist die hohe Abdeckung. Es gibt zwar nur wenige Ka-Band-Satelliten, doch die haben keine Probleme mit Ozeanen. Derzeit sind drei Satelliten mit jeweils 89 sogenannten Spot-Beams im Einsatz; die Abdeckung soll bereits weltweit gewährleistet sein. Ein vierter soll bald in den Orbit geschossen werden, um gezielt mehr Bandbreite zu ermöglichen. Bis 2020 sollen es sechs Satelliten werden.
Ein Nachteil ist der große Antenneaufbau auf dem Flugzeugrumpf. Immerhin: Laut Inmarsat wäre es kein Problem, Ka-Band und S-Band-Antenne in dem Radom zu kombinieren und gleichzeitig unten am Rumpf die beiden EAN-Antennen zu montieren.
Das würde sich vor allem bei Langstreckenmaschinen lohnen. Damit könnte eine Maschine über dem europäischen Luftraum eine schnelle Verbindung mit geringer Verzögerung und vor allem auch bei niedrigen Höhen verwenden. Beim Flug über den Atlantik oder Asien könnte dann auf das Ka-Band gewechselt werden. Noch hat Inmarsat allerdings keine Interessenten für eine Kombination der Technik.
Gogo Wireless expandiert mit 2Ku nach Europa
Konkurrent Gogo Wireless will mit einem vergleichbaren Angebot ebenfalls Interkontinentalflüge mit einem Internetzugang versorgen. Das vornehmlich in Nordamerika aktive Unternehmen will damit weltweit expandieren und hat auch schon diverse Kunden in Europa, die das Ku-Band verwenden wollen. Laut Gogo Wireless ist der große Vorteil die hohe Anzahl der Satelliten diverser Anbieter. Auf der AIX vermarktete Gogo Wireless vor allem 2Ku, den Nachfolger. Statt 25 MBit/s sind damit derzeit bis zu 100 MBit/s möglich. Mit einem neuen, noch nicht fertiggestellten Modem sollen es sogar noch mehr werden.
Doch dafür braucht es sogenannte HTS-Partner, High Throughput Satellites. Auf Nachfrage gab Gogo zu, dass es davon bisher nur eine Handvoll gibt. Die hohe Bandbreite wird also bei weitem nicht in dem Maße zur Verfügung stehen, wie dies bei herkömmlichen Ku-Band-Systemen der Fall ist. Allerdings gibt es auch weniger Flugzeuge, die sich HTS zunutze machen können - noch.
Drei große europäische Carrier setzen auf 2Ku
Denn auch das Gogo-System startet in Europa mit einer sehr großen Installationsbasis. Im Laufe des Jahres 2017 werden zahlreiche Maschinen von Air France/KLM mit 2Ku-Systemen ausgestattet. Dazu kommen noch Iberia und British Airways, die mit dem Aufbau begonnen haben. 2Ku selbst ist bei einigen Kunden schon im Einsatz. Gogo Wireless verspricht derzeit, 50 Prozent aller Routen abdecken zu können. Mit Details hält sich das Unternehmen aber wie Inmarsat vornehm zurück.
Wie auch EAN verspricht Gogo mit dem 2Ku-System eine sogenannte Gate-to-Gate-Anbindung. Der Passagier könnte also immer einen Internetzugang haben, auch wenn das Flugzeug sich in niedrigen Höhen befindet und per Holding Pattern in einer Schleife vor dem Flughafen warten muss. Regularien verhindern das allerdings weiterhin während Start und Landung, einen technischen Grund gibt es dafür nicht mehr.
Die Nachteile des Internetzugangs und Fazit
Der Internetzugang ist für Fluggesellschaften keine einfache Aufgabe und mitunter mit enormem Aufwand verbunden. Da wären zum einen die erforderlichen Antennenanlagen. Für Ku- und Ka-Band-Anlagen sind diese selbst für Laien leicht erkennbare große Buckel auf dem Flugzeugrumpf. Der wirkt sich auf den Kerosinverbrauch allerdings nicht so negativ aus, wie er aussieht, laut Boeing liegt der Mehrverbrauch bei 0,05 bis 0,17 Prozent(öffnet im neuen Fenster) in Abhängigkeit zum Flugzeugtyp. Die anderen Hersteller geben sich aber auffallend zugeknöpft und geben derartige Zahlen nicht so gerne an, obwohl sie eigentlich gut aussehen. Zusatzaufbauten wie Winglets haben jedenfalls stärkere Effekte für den Kerosinbedarf - sie verringern den Kerosinbedarf sogar. Trotz Radom dürfte der Kerosinverbrauch durch viele andere Techniken insgesamt sinken.
Ein kleinerer Radom, wie für Gogos 2Ku-Lösung, soll nochmal eine Verbesserung um 20 Prozent bringen. Absolute Zahlen wollte Gogo auch auf Nachfrage nicht nennen. Immerhin soll das Gewicht zu den alten Radoms bei der Hälfte liegen und Gogo Wireless geht von einer Kostenersparnis von rund 25.000 US-Dollar je Betriebsjahr eines Flugzeugs aus. Das zeigt, dass der Internetzugang im Flugzeug durchaus mit Kosten verbunden ist. Zahlen für das EAN/-S-Band-System liegen Golem.de nicht vor. Wir schätzen aber, dass der Mehrbedarf durch die sehr kleinen Aufbauten noch geringer ausfallen dürfte.
Kollisionen mit Vögeln müssen beachtet werden
Aufwendig ist zudem die Konstruktion, die nicht nur aerodynamischen Regeln folgen muss. Auch der Vogelschlag muss beachtet werden. Sollte ein Tier mit dem Radom kollidieren, dürfen sich nicht etwa Teile lösen, die dann das Seitenleitwerk treffen oder - noch schlimmer - hinten sitzende Triebwerke. Das soll laut den Herstellern alles gewährleistet sein und wird - wie in der Luftfahrt üblich - rigoros getestet.
Bleibt noch die Installation, denn bisher werden nur wenige Flugzeuge gleich ab Werk mit einem Radom und der notwendigen und aufwendigen Verkabelung ausgestattet. Der Großteil der Arbeiten steht für die bestehenden Flotten an. Diverse AIX-Teilnehmer sind allerdings recht stolz auf die Effizienz dieser Arbeiten. Drei bis fünf Tage dauert der Umbau und lässt sich so in reguläre, längere Wartungsperioden legen, wie wir öfter gehört haben. Das erklärt aber auch, warum der Umbau nicht von heute auf morgen geht. Allein für die Nachrüstung eines Internetzugangs wird eine Fluggesellschaft nur ungern auf mehrere Tage Umsatz verzichten.
Fazit:
Schnelle Internetzugänge von, nach und in Europa sind bald Realität. Zwar wird auch weiterhin nicht jeder Nutzer seinen Netflix-Account nutzen und darüber Full-HD-Streams erreichen können. Dafür gibt es in Flugzeug-WLAN-Systemen allerdings ohnehin zu wenige Kanäle . Erst wenn sich das nächste WLAN 802.11ad in Flugzeugen durchsetzt , dürfte eine drastische Erhöhung der Bandbreite zum Satelliten oder zur Bodenstation sinnvoll sein. Bis dahin sind aber nur kleinere Schritte im Bereich der 200 MBit/s zu erwarten. Doch für die meisten Aufgaben steht genug Bandbreite zur Verfügung, um zu arbeiten, E-Mails zu beantworten und doch mal ein Video zu schauen.
Die unterschiedlichen Ansätze haben dabei durchaus ihre Berechtigung. Für die Flüge innerhalb von Europa ist vor allem EAN sehr vielversprechend und lässt auf eine Nutzererfahrung hoffen, die mit einem Heimanschluss vergleichbar ist. Das Satelliteninternet wird hingegen öfter eine ungewöhnliche Geduldsprobe sein. Laufzeiten zum Server von einer halben Sekunde bemerkt auch der reguläre, DSL-verwöhnte Internetnutzer. Aber letztendlich ist es ein gutes Angebot mit konkurrenzfähiger Bandbreite. Über großen Meeresflächen gibt es ohnehin keine Alternative.
Das Inflight Entertainment wird deswegen aber noch nicht ersetzbar. Es wird genug Anwender geben, die nicht von überall auf ihre Videos zugreifen können oder Google Maps statt der 3D-Karte der Fluggesellschaft nutzen werden - oder einfach kein Tablet oder Notebook bei sich haben. Es gibt immer noch genug Fluggäste, die entweder leicht reisen wollen oder, vor allem bei älteren Fluggästen, nur wenig Erfahrung mit portablen Rechnern oder Tablets haben. Und noch etwas spricht für das Inflight Entertainment: Besonders aktuelle Filme sind oft eine Exklusivität der Fluggesellschaften und das Inflight Entertainment lässt sich in der Regel auch noch gut nutzen, wenn der Platz im Flieger immer enger wird .