Hintergrund

Wie das schnelle Internet ins Flugzeug kommt

03.05.2017 - 13:53 0 Kommentare

Schnelles Internet an Bord wird nicht nur bei Lufthansa Realität. Mehrere europäische Airlines starten ihre Highspeed-Angebote. Internet per Satellit ist dabei nicht einmal die schnellste technische Lösung.

Mit diesem System sollen Passagiere auf Europa- und innerdeutschen Flügen der Lufthansa im Internet surfen können. - © © Lufthansa -

Mit diesem System sollen Passagiere auf Europa- und innerdeutschen Flügen der Lufthansa im Internet surfen können. © Lufthansa

Ka, Ku, 2Ku, EAN und S sind wichtige Bezeichnungen, wenn es darum geht, Flugzeugkabinen mit einem schnellen Internetzugang auszustatten. Dank neuer Systeme und Technologien, die sich hinter diesen Kürzeln verbergen, sind heute Datendurchsätze zum Flugzeug möglich, die denen eines heimischen VDSL-Anschlusses entsprechen.

Wie aber ist das technisch möglich? Das hat sich airliners.de gefragt und mit den wichtigsten Herstellern gesprochen. Auf der vergangenen Aircraft Interiors Expo (AIX) in Hamburg war das Thema Internet eines der Kernthemen. Dort konnten sich die Fluggesellschaften über die unterschiedlichen Ansätze des Internetzugangs informieren. Dabei gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Ansätze, um Datenraten zwischen 30 bis 100 MBit/s in den Flugzeugrumpf zu bekommen - und die setzten nicht nur auf Satelliten.

EAN als Lösung für den Mittelstreckenverkehr

Das European Aviation Network, kurz EAN, ist in letzter Zeit immer bekannter geworden. Satte 350 LTE-Bodenstationen hat die Deutsche Telekom bereits in Europa verteilt und verspricht bis dato ungesehene Latenzzeiten und hohe Datenraten. Die kurzen EAN-Latenzzeiten sorgen vor allem dafür, dass jeder Klick auf einer Webseite möglichst schnell in eine Aktion umgesetzt wird. Und die Bandbreite erlaubt auch aufwendigen Webseiten eine schnelle Reaktion oder sogar das Streaming von Videos an Bord.

Das neue europäische Konzept erinnert ein wenig an das bekannte Air-to-Ground-Netzwerk von Gogo Wireless. Das in den USA tätige Unternehmen hat dort schon vor rund zehn Jahren ein Netzwerk aus 250 Bodenstationen in den USA aufgebaut und das dort übliche CDMA-Mobilfunknetz mit der EV-DO-Technik für die hohen Geschwindigkeiten von Flugzeugen optimiert. Hierzulande hat sich stattdessen W-CDMA/UMTS durchgesetzt.

Gogo Wireless arbeitet in den USA mit eigenen Frequenzen und schafft damit immerhin zehn MBit/s zu Flugzeugen. Damit werden dort nicht nur große Fluggesellschaften versorgt, sondern vor allem auch Privatjets. Das europäische EAN-Netz arbeitet ähnlich, allerdings auf Basis von LTE. Dieser Datenübertragungsstandard ist bereits für sich schnell bewegende Empfänger geeignet, was etwa in einem ICE gut demonstriert werden kann. Sollten die LTE-Türme des EAN-Netzes mal nicht ausreichen, springt das S-Band via Satellit zur Überbrückung ein. Das passiert vor allem dann, wenn ein Flugzeug eine große Wasserfläche überfliegt. Ein EAN-Flugzeug empfängt seine Daten also sowohl von oben (S-Band) als auch von unten (LTE). Allerdings nicht gleichzeitig, sondern als Redundanzebenen.

Telekom und Immarsat bauen das European Aviation Network. Foto: © Telekom

EAN hat dabei erhebliche Vorteile. Die Latenzzeiten sollen etwa dem entsprechen, was mit einer ISDN-Leitung möglich ist. Unter 100 ms werden erwartet. Das ist zwar für schnelle Spiele etwas knapp, die kaum Bandbreite, dafür aber die schnelle Reaktion brauchen, aber für Webseitenbesuche, Chats und ähnliches ideal. Da kommen Satelliten nicht mit.

Selbst unter optimalen Bedingungen liegt die Reaktionszeit bei Satelliten um die 500 ms. In der Tendenz mitunter sogar deutlich mehr, wie so mancher auf der AIX zugab. Das merkt der Anwender dann 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. Sitzt der Server dann vielleicht noch auf der anderen Seite der Welt, kann schon mal über eine Sekunde vergehen, bevor ein Klick umgesetzt wird - völlig unabhängig von der Bandbreite.

Aber auch die Bandbreitenproblematik älterer Satellitenübertragungstechniken soll EAN lösen. 70 MBit/s werden erwartet, die zu einem Flugzeug gesendet werden. 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. Zudem müssen mit einem Zugang manchmal einige hundert Leute versorgt werden. Immerhin ließe sich die Zellendichte noch erhöhen, sollte der Bedarf auf wichtigen innereuropäischen Flugstrecken steigen.

© airliners.de, David Haße Lesen Sie auch: Aircraft Interiors Expo: Internet an Bord wird zum Normalfall

Die Reichweiten der am Boden installierten Zellen sind dabei erstaunlich hoch. Zwar werden seitens Inmarsat nur 50 Kilometer 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 Flügen Richtung Island etwa hat der Anwender dann unter Idealbedingungen rund fünf bis zehn Minuten länger den schnellen EAN-Zugang, bevor auf den Satelliten gewechselt wird. Über Land würde im Flug eine andere Bodenstation früher übernehmen, das sogenannte Handover im Zellenroaming.

In der Praxis erwarten Inmarsat und T-Systems ohnehin, dass die EAN-Bodenstationen viele Wasserflächen abdecken, da europäische Meerengen oft deutlich unter 100 Kilometer in der Breite messen. Der Ärmelkanal zwischen Großbritannien und dem europäischen Festland existiert aus Funksicht beispielsweise nicht. Das gilt auch für Irland, was aus Funksicht des Flugzeugs wie ein Teil der europäischen Kontinentalmasse aussieht. Der S-Band-Satellit für Meere wird hier nicht gebraucht. Auch die baltische See ist durch die Türme vom Festland und einige Insel-Installationen garantiert abgedeckt.

Das EAN-System deckt fast ganz Europa ab: Gelb die Satellitenabdeckung, lila die Reichweite der Bodenstationen. Foto: © Andreas Sebayang

Ein paar Ausnahmen gibt es dennoch. Der Flug zwischen Edinburgh und Oslo wird nur auf der halben Strecke per EAN abgedeckt. Island ist auf den Abdeckungskarten zudem gar nicht mehr verzeichnet. Einen Teil des Weges decken zwar S-Band-Satelliten noch ab, aber irgendwann ist dann sogar Schluss mit der Internetverbindung via Satellit. Auch der hohe Norden Skandinaviens wird weder per EAN noch per S-Band-Satellit abgedeckt.

Das redundante S-Band-Satelliten-Netzwerk deckt im EAN dafür sowohl große Bereiche des Mittelmeers als auch die Türkei oder Mazedonien, Albanien und Serbien ab. Im Ostbereich Europas werden per Satellit die Länder Weißrussland und die Ukraine unter anderem für Flugpassagiere zugänglich gemacht.

An Bord ist der technische Aufbau EAN/S-Band recht unauffällig. An der Flugzeugunterseite braucht es zwei etwa handflächengroße LTE-Antennen und oben eine ebenfalls relativ kleine S-Band-Antenne. Letztere ist allerdings offenbar wirklich nur zur Aufrechterhaltung der Verbindung gedacht. Beim S-Band geben sich die Partner erstaunlich zugeknöpft, wenn es um Latenzzeiten und Bandbreiten geht. Auf der AIX kam ohnehin das Gefühl auf, dass insbesondere Inmarsat sehr ungerne über Bandbreiten spricht.

Langstreckenflugzeuge können GX Aviation verwenden

Das gilt auch für die andere Technik, bei der Inmarsat involviert ist: der 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 nun ausgerechnet bei der Mittelstreckenflotte verbaut, obwohl sich hier eigentlich eher das gerade beschriebene EAN-System eignen würde.

Es gibt aber einen großen Vorteil von GX Aviation: Es ist sofort einsatzbereit. Die Maschinen sind ausgestattet und der kommerzielle Einsatz bei der Lufthansa Group kann losgehen. Laut Inmarsat liegt der Entwicklungsvorsprung verglichen mit EAN bei zwölf bis 18 Monaten. Wer also seinen Fluggästen jetzt ein schnelles Internet anbieten möchte, kann noch nicht auf das vermeintlich bessere EAN setzen, denn derzeit werden die allerersten Flugzeuge von Launch Customer British Airways umgebaut.

Die Bandbreite des GX-Systems ist generell geringer als beim EAN-System und hängt vom verbauten Satellitenempfänger ab. Sie reicht von 30 Mbit/s bei einer am Heck montierten kleinen Antenne bis zu 50 MBit/s bei einer großen "Satellitenschüssel" in einem Radom auf dem Flugzeugdach. Das sind aber auch hier theoretische Datenraten. Inmarsat erklärte airliners.de, dass mit den Fluggesellschaften individuell eine garantierte Bandbreite vereinbart wird.

Satellitenempfang im Flugzeug braucht nicht immer eine riesige "Schüssel" auf dem Dach. Mittlerweile reciht manchmal auch schon eine viel kleinere Antenne. Foto: © Andreas Sebayang

Der große Vorteil ist dafür die hohe Abdeckung für die Strecken der Flugzeuge. Es gibt zwar nur wenige Ka-Band-Satelliten, doch die haben keine Probleme mit Ozeanen. Die Abdeckung soll schon jetzt weltweit gewährleistet sein, was das Angebot für Fluggesellschaften sehr attraktiv macht. Derzeit sind drei Satelliten im Einsatz mit jeweils 89 "Spot-Beams". Auf verkehrsreichen Luftwegen können also mehrere dieser "Funkscheinwerfer" gerichtet werden. Ein vierter Satellit soll zudem bald in den Orbit geschossen werden, um gezielt mehr Bandbreite zu ermöglichen. Bis 2020 sollen es sechs Satelliten werden. Es gibt also eine Roadmap, die auch expandierenden Fluggesellschaften zugutekommt.

Ein Nachteil ist allerdings die große Antenne auf dem Flugzeugrumpf, die den Kerosinverbrauch erhöht. 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.

EAN bietet nämlich die Gate-to-Gate-Funktion. Schon beim Start steht theoretisch der Internetzugang zur Verfügung und beim Erreichen des Atlantiks oder Asiens könnte dann auf das Ka-Band gewechselt werden. Noch hat Inmarsat allerdings keine Interessenten an einer Kombination der Technik.

2Ku und tauschbare Modems

Konkurrent Gogo Wireless will mit einem vergleichbaren Angebot ebenfalls Interkontinentalflüge mit einem Internetzugang versorgen. Das bislang 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 verfügbaren 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. Das neue Modem kann laut Gogo Wireless sehr schnell von Fluggesellschaften ausgetauscht werden, da das System modular aufgebaut ist.

Die neue 2Ku-Band-Satellitenantenne von Gogo ist sehr flach und besteht aus Empfänger (hinten) und Sender (vorne). Foto: © Andreas Sebayang

Doch für die neuen Modems braucht es HTS-Partner (High Throughput Satellites). Auf Nachfrage gab Gogo zu, dass es davon bisher nur eine Handvoll Satelliten 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. Zudem gibt es derzeit aber auch nur wenige Flugzeuge, die sich HTS zu Nutze machen können - noch.

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 beschäftigt sind. Gogo Wireless verspricht, derzeit 50 Prozent aller Routen abdecken zu können. Mit Details hält man sich aber auch hier vornehm zurück.

Wie auch EAN verspricht Gogo mit dem 2ku-System eine Gate-to-Gate-Anbindung. Sprich: der Passagier hat eigentlich immer einen Internetzugang, 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 laut Gogo nicht mehr.

Internet an Bord bringt auch Nachteile

Der Internet-Zugang ist für Fluggesellschaften keine einfache Aufgabe und mitunter mit einem enormen Aufwand verbunden. Da wären zum einen die erforderlichen Antennenanlagen. Für Ku- und Ka-Band-Anlagen ist das ein leicht erkennbarer Buckel auf dem Flugzeugrumpf. Der sieht alles andere als aerodynamisch aus, ist jedoch nicht so verschwenderisch, wie es aussieht. Laut Boeing liegt der Mehrverbrauch bei 0,05 bis 0,17 Prozent in Abhängigkeit vom Flugzeugtyp. Die anderen Hersteller geben sich aber auffallend zugeknöpft.

Die technische Entwicklung ermöglicht immer niedrigere Satelliten-Radome, wodurch der Luftwiderstand der Dachaufbauten deutlich gesenkt werden kann. Foto: © Andreas Sebayang

Ein kleineres Radom, wie für Gogos 2Ku-Lösung, soll eine 20-prozentige Verbesserung darstellen. Absolute Zahlen wollte Gogo auch auf Nachfrage nicht nennen. Immerhin gibt es aber einige Vergleichszahlen zum großen Radom. Gogo Wireless geht durch das halbierte Gewicht von 2Ku und der besseren Aerodynamik davon aus, dass ein Flugzeug bis zu 25.000 US-Dollar pro Jahr weniger Treibstoffkosten verursacht. Das ist, gerechnet auf die einzelnen Starts und vor allem auf die Passagiere, nur ein geringer Wert - dieser kann sich bei einer großen Flotte jedoch zu einer stattlichen Summe addieren. Zahlen für das EAN/-S-Band-System liegen airliners.de nicht vor. Schätzungen zufolge dürfte der Mehrbedarf durch die sehr kleinen Anbauten noch geringer ausfallen.

Drei bis fünf Tage Umrüstzeit

Die Konstruktion muss aber nicht nur aerodynamischen Regeln folgen. 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, vor der Zulassung rigoros getestet.

Neue Flugzeuge werden oft schon ab Werk mit installierter Satellitenantenne ausgeliefert. Bei älteren Flugzeugen kann nachgerüstet werden. Foto: © Andreas Sebayang

Bleibt noch die Retrofit-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 den Bestand der Einsatzflotten an. Diverse AIX-Teilnehmer waren allerdings recht stolz auf die Effizienz dieser Arbeiten. Zwischen drei und fünf Tagen dauert der Umbau und lässt sich so in reguläre, längere Wartungsperioden legen, hieß es öfter. Nur wegen der Nachrüstung eines Internetzugangs wird keine Fluggesellschaft gerne auf mehrere Tage Umsatz verzichten. Das erklärt aber auch, warum der Umbau nicht von heute auf morgen geschieht.

Ein potenzielles weiteres Problem dürfte zudem die Erwartungshaltung der Passagiere sein. 30, 50, 70 oder gar 100 MBit/s klingen hoch, doch bei hunderten Fluggästen wird die Bandbreite schnell knapp, vor allem wenn immer mehr Leute gleichzeitig immer aufwendigere Webseiten, Filmstreamings, Werbefilmchen oder die ständigen App-Updates für ihre Smartphones auch im Flugzeug nutzen wollen.

Zwar kann man davon ausgehen, dass nicht alle Passagiere den Internetzugang an Bord gleichzeitig nutzen wollen. Aber das kann sich schnell ändern, sobald Internet an Bord für Passagiere zur Normalität geworden ist, wie heute das WLAN im Hotelzimmer.

So werden Fluggesellschaften sicher auch über eine Tarifierung den Bandbreitebedarf steuern müssen. Letztendlich dürfte ein schlechter, kostenloser Internetzugang bei den Passagieren eher Unzufriedenheit auslösen. Das kann jeder an sich selbst ausprobieren, wenn er in einem öffentlichen überlasteten WLAN genervt minutenlang auf eine Webseitenaktualisierung wartet. Der Ärger über potenzielle Kosten hält hingegen nur kurz an.

Fazit:

Schnelle Internetzugänge auf Flügen von/nach und innerhalb Europas sind bald Realität. Zwar wird auch weiterhin nicht jeder Nutzer seinen Netflix-Account nutzen und darüber Full-HD-Streams genießen können. Dafür sind auch WLAN-Systeme noch zu schwach, selbst wenn die Bandbreite zum Satelliten oder zur Bodenstation weiter erhöht werden könnte. Doch um zu arbeiten, E-Mails zu beantworten und doch mal ein Video zu schauen steht genug Bandbreite zur Verfügung.

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 Satelliten-Internet wird hingegen öfter eine ungewöhnliche Geduldsprobe darstellen. Laufzeiten zum Server von einer halben Sekunde bemerkt auch der reguläre, DSL-verwöhnte Internetnutzer.

Das Inflight Entertainment wird Internet an Bord aber noch lange nicht ersetzen. Es wird genug Anwender geben, die nicht von überall auf ihre Videos zugreifen können. Und selbst wenn das WLAN an Bord die auf den ersten Blick große Bandbreite an einige hundert Leute an Bord verteilen kann, müssen mit einem Zugang alle versorgt werden. Und noch etwas spricht für das Inflight Entertainment: besonders aktuelle Filme sind oft ohnehin eine Exklusivität der Fluggesellschaften.

© Screenshot: airliners.de, Retusche: Placeit.net Lesen Sie weiter: So werden Internet und WLAN im Flugzeug verteilt Hintergrund

Von: Andreas Sebayang
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