Funk

Satellitenkommunikation

Die Positionsbestimmung über Satelliten (GPS, GLONASS, GALILEO) kennen wir mittlerweile alle und ist aus unserem Alltag schon fast nicht mehr wegzudenken. In diesem Artikel möchte ich aber nicht auf die Navigation eingehen, sondern das Thema Kommunikation näher beleuchten.

Satellitenkommunikation ist die über Satelliten hergestellte, bidirektionale Telekommunikation zwischen zwei Bodenstationen. Sie verläuft ähnlich dem Mobilfunk von einem Sende- zum Empfangsgerät und zurück, wobei hier ein Satellit als Relaisstation dient.

Zwar laufen auch Dienste wie der Satellitenrundfunk (TV und Radio), Internetzugänge oder militärische Kommunikation über Satelliten, doch wird unter «Satellitenkommunikation» vornehmlich die Individualkommunikation über Nachrichtensatelliten verstanden.

Die wichtigsten Anwendungen dieses Bereiches stelle ich Ihnen hier vor:

Satellitentelefone

Ein Satellitentelefon stellt eine Verbindung für Sprache und/oder Daten für die Satellitenkommunikation in beide Richtungen bereit. Die Verbindung zum Endgerät erfolgt dabei über Funk direkt zu einem Satelliten. So können theoretisch überall auf der Welt und sogar in Gebieten ohne terrestrische Mobilfunkabdeckung Anrufe getätigt werden. Der Satellit leitet den ankommenden Ruf an eine Erdfunkstelle weiter, welche das Gespräch in das öffentliche Telefonnetz einspeist. Diese weltweite, relativ sichere Erreichbarkeit bezahlt man mit einem deutlich höheren Abopreis und teureren Verbindungsgebühren, verglichen mit den meisten bodengebundenen Mobilfunknetzen.

Zur Zeit stehen folgende kommerzielle Anbieter für die Satellitentelefonie (Sprachkommunikation und Textnachrichten) zur Verfügung:

  • Inmarsat: weltweit (ohne Polarregionen) | +870 | geostationär
  • Iridium: weltweit | Vorwahl +881 6 | LEO
  • Thuraya: Europa, Afrika (ohne südliches Afrika), Naher und Mittlerer Osten, Asien (ohne Nordost-Sibirien), Australien, Ozeanien | Vorwahl +882 16 | geosynchron
  • Globalstar: weltweit (ohne Polarregionen und hohe See) | Vorwahl +881 8 und 9 | LEO

Bevor man sich für ein Telefonmodell entscheidet, ist es wichtig zu verstehen, wie die zugrundeliegenden Systeme funktionieren, denn ein Satellitentelefon funktioniert ausschliesslich mit den Satelliten und somit dem Netz des entsprechenden Anbieters, ein nachträglicher Anbieterwechsel ist nicht möglich.

Netzabdeckung

Nur Iridium bietet eine wirklich weltweite Netzabdeckung. Auch Inmarsat ist fast überall verfügbar, jedoch mit Ausnahme von Teilen der beiden Polarregionen. Globalstar bietet seine Dienste weltweit in 120 Ländern an, allerdings fehlen hier weite Teile Afrikas, Indiens, Chinas und Südostasiens, die Polregionen und teilweise das offene Meer. Thuraya versorgt die Kontinente Asien (ausgenommen Nordrussland), Europa, Australien sowie das nördliche und mittlere Afrika, ist aber insbesondere in Amerika und in den Polarregionen nicht vertreten.

GEO oder LEO? Geostationäre und erdnahe Satelliten

Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Telefon-Satelliten: geostationäre/geonynchrone (Geostationary Earth Orbit, GEO) und erdnahe Satelliten (Low Earth Orbit, LEO). Der Unterschied besteht im Abstand der jeweiligen Umlaufbahn zur Erde. Die Kreisbahn eines GEO-Satelliten verläuft in rund 36’000 km Höhe über der Erde, LEO-Satelliten befinden sich in deutlich geringeren Höhen von nur ca. 800 bis 1’400 km.

Vor- und Nachteile

Inmarsat und Thuraya arbeiten mit den weit entfernten, stationären GEO-Satelliten, von denen für praktisch weltweite Abdeckung nur zwei ausreichen. Deren grosse Entfernung zur Erde erhöht zwar die Reichweite, allerdings sind die Verbindungen störungsanfälliger. Dieses Problem verschärft sich, je weiter man sich vom Äquator entfernt, denn dadurch erscheint der Satellit immer tiefer am Himmel und wird eher durch Hindernisse wie Berge, Wälder und Gebäude blockiert. Der Vorteil ist aber, dass eine Verbindung bestehen bleibt, wenn der Satellit einmal angepeilt ist und die Antenne nicht mehr bewegt wird. Zudem bieten diese Verbindungen eine klarere und natürlichere Gesprächsqualität und eine deutlich kürzere Verzögerung und Latenz.

Dagegen verfügen Iridium und Globalstar (wie beispielsweise auch der Dienst Google Earth) über die viel näheren, umlaufenden LEO-Satelliten. Um ständig weltweit Kontakt zu haben, werden hier rund 50 Satelliten benötigt. Aufgrund der geringeren Entfernung zur Erde benötigen diese Satelliten ein weniger starkes Funksignal, allerdings ist ihre Lebensdauer auf Grund atmosphärischer Einflüsse und Strahlung deutlich geringer als die der GEO-Satelliten.

Der Vorteil dieser Satelliten ist, dass eine Verbindung auch in engen Tälern und Schluchten möglich ist, da irgendwann ein Satellit in Reichweite kommt. Da die einzelnen LEO-Satelliten jeweils nur für kurze Zeit am Himmel zu sehen sind, kommt es aber zu häufigeren Verbindungsübergaben. Um einen Kontakt aufrecht zu erhalten, benötigt man einen möglichst unbehinderten Blick auf den Himmel. Fehlt dieser, brechen Gespräche ab und es muss auf den nächsten Satelliten gewartet werden.

Um eine einwandfreie, unterbrechungsfreie Kommunikation mit LEO-Satelliten sicherzustellen, darf kein Objekt ab einem Höhenwinkel von 8,2° die Sicht zum Himmel stören. Als Faustregel gilt: Ballen Sie die Faust und strecken Sie den Arm waagerecht aus. Sehen Sie direkt über der Faust freien Himmel, dürfte auch der Kontakt möglich sein.

Während Iridium die Verbindung über die eigenen Satelliten an denjenigen leitet, welcher sich über einer Bodenstation (in den USA und Italien) befindet, hat Globalstar den Nachteil, dass seine Satelliten nicht direkt miteinander kommunizieren können. Aus diesem Grund muss sich bei Globalstar eine Bodenstation im selben Satelliten-Empfangsbereich befinden wie der Anwender. In Gegenden ohne Globalstar-Bodenstationen ist deshalb keine Verbindung möglich. Dies betrifft die hohe See, weite Teile Afrikas sowie Indien, Teile Ozeaniens und die Polarregionen.

2-Wege-Kommunikationsgeräte

Eine Lösung zwischen den Satellitentelefonen und den Notrufbaken sind die satellitenbasierten 2-Wege-Kommunikationsgeräte mit SOS-Funktion, welche seit einigen Jahren erhältlich sind. Diese sind mit diversen Zusatzfunktionen, wie z. Bsp. nicht-notrufbezogene Kommunikation mit Bekannten über SMS und E-Mail, Live-Tracking und GPS-Navigation erhältlich und ermöglichen nach dem Absetzen eines Notrufs die Kommunikation mit der Alarmzentrale und somit unter günstigen Umständen auch das Revozieren eines fälschlicherweise ausgelösten Notrufs. Im Gegensatz zu Satellitentelefonen wird die Sprachkommunikation aber nicht unterstützt, es sind also nur Textnachrichten möglich.

Wird mit einem solchen Gerät ein Notruf ausgelöst (normalerweise durch längeres Drücken einer dezidierten SOS-Taste), gelangt dieser ins International Emergency Response Coordination Center (GARMIN IERCC, früher GEOS), welche das Gerät ortet und den Notruf an die in der jeweiligen Region zuständige Such- und Rettungsorganisation weitergibt. Im Fall der Schweiz ist dies die Einsatzzentrale der REGA. Zusätzlich werden die vordefinierten Notfallkontakte des Abonnenten/der Abonnentin kontaktiert.

Hierzulande sind momentan vorallem die Anbieter Garmin inReach (nutzt die 100% weltweit verfügbaren Iridium-Satelliten) und SPOT (arbeitet auf dem Globalstar-Netz) relevant. Die in jedem Fall zwingend abzuschliessenden Satellitenabos sind, je nach Leistung und inkludierten Nachrichten etc., in der Regel günstiger als Satellitentelefon-Abos oder Prepaid-Tarife der entsprechenden Netze. Als Zusatzleistung kann meist noch eine Versicherung zur Deckung der Such- und Rettungskosten abgeschlossen werden.

Satellitentechnologie in Mobiltelefonen

Als erster Hersteller bot Apple im Jahr 2022 mit dem iPhone 14 (ff) die Möglichkeit, mit einem Mobiltelefon ohne weiteres Zubehör über Satellit und somit auch ganz ohne terrestrische Netzabdeckung einen Notruf abzusetzen. Verwendet wird dabei das Globalstar-Netzwerk, was die oben beschriebenen Vor- und Nachteile mit sich bringt. In den ersten zwei Jahren nach dem Kauf wird der Service sogar kostenlos angeboten.

Es ist sicherlich zu erwarten, dass nun auch andere Hersteller vermehrt auf diese Technologie setzen und so in naher bis mittlerer Zukunft evtl. sogar die 2-Wege-Kommunikationsgeräte obsolet machen könnten.

Notfunkbaken

Eine Notfunkbake ist eine Funkstelle des Mobilfunkdienstes, deren Aussendungen die Such- und Rettungsarbeiten auslöst und die Ortung erleichtert. Sie funktioniert ebenfalls unabhängig von Mobilfunknetzen und kann somit auch in sehr abgelegenen Gegenden oder auf hoher See Leben retten.

Diese Geräte kommunizieren mit Satelliten des COSPAS-SARSAT-Systems, bestehend aus fünf COSPAS- und fünf SARSAT-Satelliten, Low-Earth Orbiting Search and Rescue (LEOSAR-Satelliten) und fünf geostationären Satelliten (Geostationary Search and Rescue, GEOSAR). All diese Satelliten empfangen Signale auf der internationalen Notfunkfrequenz 406 MHz. Die Signale werden bei nächster Gelegenheit an eine Bodenstation weitergeleitet.

Anwenderseitig werden in der Regel kleine Funksender eingesetzt, beispielsweise als Rettungsgerätfunkstelle, mit deren Hilfe die Search-and-Rescue-Einsatzkräfte rettungsbedürftige Flugzeuge, Personen oder Schiffe orten können. Für die Luftfahrt optimierte Notfunkbaken werden als ELT (emergency locator transmitter) bezeichnet. Die für den personenbezogenen Einsatz an Land und in küstennahen Gewässern optimierten Notfunkbaken, z. B. für Wanderer, Skifahrer, Kanufahrer oder Schneemobilfahrer, tragen die Bezeichnung PLB (personal locator beacon). Die für die Schifffahrt optimierten Notfunkbaken nennt man dagegen EPIRB (emergency position-indicating radio beacon). Letztere werden beim Eintauchen ins Wasser, also zum Beispiel beim Kentern des Schiffes, meist automatisch aktiviert und senden danach schwimmend über einen gewissen Zeitraum das SOS-Signal aus.

Nach dem Aktivieren einer Notfunkbake wird ein Notruf an eine internationale, behördlich betriebene Alarmzentrale (RCC) übermittelt. Diese alarmiert dann weltweit die im jeweiligen Gebiet zuständigen Rettungsdienste. In der Schweiz gelangt der Notruf ans Rescue Coordination Center (RCC Zürich), welches durch die Luftwaffe betreut wird.

Die Notrufe gelangen immer direkt ans RCC. Zum Betrieb ist lediglich eine obligatorische, kostenlose Registrierung notwendig, Abogebühren fallen hier nicht an. Erhaltene Notrufe werden von den RCC immer als Ernstfall betrachtet, wodurch jeweils eine Rettungskette in Gang gesetzt wird, was bei einem irrtümlich abgesetzten Notruf erhebliche Kosten verursacht. Im Gegensatz zu den 2-Wege-Kommunikationsgeräten kann ein Notruf einer Notfunkbake nicht direkt annulliert werden.

Neben der satellitengestützten Alarmierung auf 406 MHz senden die Notfunkbaken nach der Aktivierung ein kontinierliches Alarmsignal über die internationale Notfrequenz 121.5 MHz aus, was den sich nähernden Such- und Rettungsteams die genaue örtliche Lokalisierung erleichtert.

Amateurfunk

Auch der Amateurfunkdienst bietet die Möglichkeit, über Satelliten zu kommunizieren. Weitere Informationen dazu finden Sie im entsprechenden Thema.

Nützliche Links zum Thema:

Übrigens: Die Rufnummer meines Satellitentelefons lautet 0088 216 213 66 413. Dieses ist allerdings nur bei einem Kommunikationsausfall und bei Aufenthalten in Gebieten ohne Netzabdeckung eingeschaltet.

Auf Wandertouren führe ich meist mein inReach-Gerät mit, welches über den internen Bereich meiner Website kontaktiert und geortet werden kann.

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