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Staugefahr im AIS-Protokoll: TECHNIK: AIS


segeln - epaper ⋅ Ausgabe 80/2018 vom 13.07.2018

Seitdem 2005 AIS (Automatic Identification System) weltweit in Betrieb genommen wurde, hat es sich als wichtiges Hilfsmittel an Bord durchgesetzt. Alle ausrüstungspflichtigen Schiffe ab 300 BRZ (Bruttoraumzahl) müssen eine AIS-Anlage installiert haben. Bei Sportbooten nehmen aktive AIS-Geräte auch immer mehr zu. Doch das kann zu einem gefährlichen Engpass führen, denn auf den Frequenzen ist zu wenig Platz


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Wenn viele Schiffe auf kleinem Raum zusammenkommen, kann es zu Verzögerungen bei der Aussendung kommen


Fotos: Nikolas Woeckner, Raymarine

Man unterscheidet zwischen reinen AIS-Empfängern (Receivern) und ...

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... AIS-Sendeund Empfangsanlagen (Transceivern). Transceiver oder auch Transponder können wie Receiver Signale von fremden Schiffen empfangen, zusätzlich werden aber auch die eigenen Schiffsdaten gesendet. Transceiver werden in die Klassen A und B aufgeteilt. Die AIS Sende- und Empfangsanlagen der Klasse A sind für die Berufsschifffahrt vorgesehen. Klasse B-Anlagen senden ihre Daten dabei nach einem anderen Schema und mit weniger Sendeleistung aus. AIS-Daten werden in kleinen Paketen verschickt. Da es aber nur zwei AIS Frequenzen gibt, können die Pakete nur verschickt werden, wenn keine der Frequenzen belegt ist. Ein herkömmliches Klasse B-Gerät lauscht daher immer auf den Frequenzen und sobald es einen freien Schlitz entdeckt, sendet es die AIS-Daten des Schiffes aus. Bei stark befahrenen Gebieten kann es daher passieren, dass die eigene Position womöglich mehrere Minuten überhaupt nicht ausgesendet wird. Es kann sogar so weit kommen, dass sich die Schiffe gegenseitig so blockieren, dass keine AIS-Daten übermittelt werden. Die Klasse A-Geräte der Berufsschifffahrt sind daher so aufgebaut, dass ihnen eine gewisse Priorität eingeräumt wird. So lauschen diese Geräte nicht nur, sondern reservieren sich im Voraus mit Absprache der anderen Teilnehmer bereits einen Zeitpunkt, um ihre AIS-Daten in regelmäßigen Abständen auszusenden.

Dieses Verfahren wird SOTDMA (Self Organising Time Division Multiple Access) genannt. Seit 2017 wird dieses Verfahren auch von einigen Klasse B-Geräten verwendet, um zu gewährleisten, dass das eigene Schiff nicht übersehen werden kann.

Die Häufigkeit des Aussendens der Datenintervalle über AIS ist abhängig vom Navigationsstatus, beispielsweise der Geschwindigkeit und der Kursänderung des Schiffes. Je nach Navigationsstatus des AIS sendenden Schiffes können die Abstände der Sendeintervalle zum Beispiel am Anker drei Minuten oder bei Kursänderungen, oder hohen Geschwindigkeiten (Klasse A) zwei Sekunden betragen; diese Anpassung erfolgt automatisch.

Allen anderen Verkehrsteilnehmern im Bereich der UKW-Seefunkreichweite stehen auf diese Weise die notwendigen Informationen zeitnah zur Verfügung. Kollisionen können durch frühzeitige Kursänderungen verhindert werden. So wird es möglich, einzuschätzen, ob die Schnellfähre am Horizont eine Gefahr darstellt. Ist ein UKW-Gerät mit DSC-Funktion (digitaler Selektivruf) an Bord installiert, kann das Schiff, mit dem man Kontakt aufnehmen möchte, gezielt über die MMSI-Nummer angesprochen werden. Von Klasse B-Transceivern auf Sportbooten werden meist nur der Schiffsname, die MMSI, der Kurs, die Geschwindigkeit und die Position gesendet. Zu beachten: Von einem AIS-Receiver werden nur Daten empfangen – von anderen Verkehrsteilnehmern wird man nicht gesehen. AIS-Receiver empfangen Signale sowohl von Klasse A als auch von AIS-Sendern der Klasse B.

Der neue AIS700 von Raymarine sendet nach dem SOTDMAProtokoll, das sich Sendezeiten bereits im voraus reserviert und nicht auf einen freien Sendeplatz wartet


Dank AIS kann der Verkehr in der Deutschen Bucht genau überwacht werden. Allerdings können die Daten von Klasse B-Geräten je nach Verkehrsaufkommen mehrere Minuten alt sein


Neuere UKW-Seefunkgeräte sind bereits mit eingebauten AIS-Empfängern ausgestattet, über eine Vernetzung können AIS-Ziele auf einem Plotter oder Radarbildschirm überlagert (Overlay) dargestellt werden. Denkt man an die Anschaffung eines solchen UKW-Seefunkgerätes, spart man sich den Antennensplitter, der in diesem Fall nicht notwendig ist.

Technische Anforderungen
Um AIS-Transceiver nutzen zu können, wird nicht nur eine empfangende und sendende UKW-Antenne benötigt, sondern auch ein separater GPS Empfänger, der die eigene Schiffsposition ermittelt. Ist schon eine UKW-Seefunkantenne vorhanden, kann diese mit einem geeigneten Splitter genutzt werden (ein eventuell vorhandener Splitter für UKW-Rundfunkempfang ist ungeeignet). Das erspart die Installation und das Kabelverlegen zu einer weiteren Antenne. Vor der Inbetriebnahme eines Transceivers muss im Setup die MMSI-Nummer, der Schiffsname, das Rufzeichen und die Art des Schiffes eingegeben werden. Diese Informationen werden dann als AIS-Information gesendet.

Im Normalfall erfolgt die Stromversorgung des Gerätes aus dem gleichen Stromkreis der Navigationselektronik. Das heißt, sobald die Stromversorgung für die Navigations-Instrumente eingeschaltet wird, beginnt ein AIS-Sender zu senden. Möchte man auch die Position am Anker anderen Verkehrsteilnehmern per AIS mitteilen, muss entweder die Navigationselektronik eingeschaltet bleiben, oder die Stromversorgung erfolgt aus einem anderen Stromkreis. Man sollte also beachten, dass der Eigenstromverbrauch von einigen hundert Milliampére (mA) eine Batterie nach wenigen Wochen theoretisch tiefentladen kann. Wer nicht möchte, dass AIS-Signale gesendet werden, kann bei manchen Geräten die Sendefunktion deaktivieren (Silentmode), der Empfang bleibt dabei weiterhin möglich.

Wie beim UKW-Seefunk, spielt auch für die AIS-Reichweite die Montagehöhe der Antenne eine entscheidende Rolle. Die AIS-Antenne arbeitet wie die UKW-Seefunkantenne als Rundstrahler, was bedeutet, dass 360 Grad um das Schiff empfangen und gesendet wird. Die im Masttopp montierte UKW-Antenne kann mit einem geeigneten Antennensplitter auch an den AIS-Receiver oder Transceiver angeschlossen werden. Bei modernen Splittern ist nicht zu befürchten, dass sich leistungsmindernde Dämpfung auf die Reichweite auswirkt.

Landstationen
Für die Verkehrsteilnehmer auf See sind nur die AIS-Daten von Schiffen bis zur UKW-

Reichweite relevant. Die an den Küsten in entsprechendem Abstand verteilten AIS-Basisstationen empfangen alle Signale in einem großen Seegebiet. Den Mitarbeitern der Verkehrszentralen steht somit eine detailliertere Abbildung des Verkehrs zur Verfügung. Die international zunehmende Zahl von AIS-Basis-

Einige AIS-Geräte stellen andere AIS-Ziele auf einem eigenen Display dar


Fotos: weatherdock, iStock

Der easyTRX3 von Weatherdock reicht schon beinahe an die Klasse A-Geräte der Berufsschifffahrt heran. Er sendet mit fünf Watt nach dem SOTDMA-Verfahren


stationen an Land ermöglicht die bessere Verkehrslenkung durch Leitstellen an Land. Für diese Verkehrszentralen, von denen der küstennahe Schiffsverkehr überwacht wird, sind die AIS-Zusatzinformationen zum bewährten Radar hilfreich bei der Verkehrsführung. Ein Schiff kann früh auf eine sich anbahnende Gefahrensituation hingewiesen werden. Die von den Basisstationen empfangenen AIS-Informationen stehen weltweit über verschiedene Anbieter auch im Internet zur Verfügung. Die Grundfunktionen sind kostenlos. Man kann sich dort auch individuelle (kostenpflichtige) Favoritenlisten von Schiffen erstellen, um sich zum Beispiel per E-Mail informieren zu lassen, wenn ein Schiff aus der Favoritenliste den Hafen verlässt oder erreicht.

Gerade bei schwierigen Wetterbedingungen wie Nebel sollten die AIS-Daten so aktuell wie möglich sein