Was ist AIS?

AIS steht für Automatic Identification System oder automatisches Identifizierungssystem. Diese Geräte setzen sich aus einem GPS-Empfänger und einem Datenfunkgerät zusammen. Mithilfe des AIS-Systems können Schiffe weltweit miteinander kommunizieren und wichtige Informationen sowohl untereinander als auch an Landstationen und Verkehrszentralen an der Küste weitergeben. Die Internationale Fernmeldeunion hat standardisierte Nachrichtentypen bzw. Telegramme festgelegt, die jede AIS-Anlage empfangen oder senden muss, sofern der Gerätetyp für das jeweilige Telegramm zugelassen ist. Zu den wesentlichen Telegrammtypen im Alltag gehören Schiffsdaten, Position, Geschwindigkeit und Kurs.

Wozu dient AIS?

Ursprünglich wurde das System für die Berufsschifffahrt entwickelt, um Kollisionen auf See zu vermeiden. Die Anwendung von AIS an Bord trägt zu einer verbesserten Planung und Entscheidungsfindung bei, indem das System die aktuelle Verkehrssituation auf dem Wasser dynamisch überwacht. Kurs- und Geschwindigkeitsänderungen umliegender Schiffe werden automatisch angezeigt, und es kann berechnet werden, wann genau zwei Schiffe den kürzesten Abstand zueinander haben, wie groß dieser Abstand ist und wie lange es dauern wird, bis sie sich treffen. Dank der Übermittlung von MMSI (Maritime Mobile Service Identity) Nummern können notwendige Manöver leicht über Seefunk abgestimmt werden. Die Verwendung eines AIS-fähigen Kartenplotters oder Alarmgebers ermöglicht die Einstellung von Alarmen, die beispielsweise darauf hinweisen, wenn sich ein Schiff auf eine Meile nähert oder eine Kollision bei gleicher Geschwindigkeit und Peilung in einer voreingestellten Zeit bevorstehen könnte.

Die Übertragung von AIS-Live-Schiffspositionen an Landstationen und Verkehrszentralen an der Küste ermöglicht eine umfassende Überwachung und Lenkung des Schiffsverkehrs. Für Küstenstaaten bietet das System außerdem die Möglichkeit, illegalen Fischfang durch die Überwachung von Daten zu Schiffen und Ladung zu kontrollieren.

Warum AIS auf Sportbooten?

Das automatische Identifikationssystem (AIS) wird zunehmend auch auf kleinen, nicht ausrüstungspflichtigen Schiffen wie Sportbooten eingesetzt. Durch den Einsatz eines kostengünstigen AIS-Empfängers können Schiffsdaten wie Position, Kurs und Geschwindigkeit der umliegenden Schiffe angezeigt werden. Die eigene Position wird dabei jedoch nicht preisgegeben. Diese Technologie bietet eine praktische Möglichkeit, besonders auf stark befahrenen Gewässern wie dem Rhein, "um die Ecke zu schauen", um Kollisionen oder gefährliche Manöver zu vermeiden. Neben der Verbesserung der Sicherheit auf dem Wasser ermöglicht AIS auch eine effizientere Planung der Nutzung von Schleusen und Liegeplätzen.

Wie funktioniert AIS?

AIS-Daten senden:

AIS-Sender auf Schiffen übertragen Daten über zwei speziell zugewiesene UKW-Frequenzen (AIS 1: 161,975 MHz, Kanal 87 B und AIS 2: 162,025 MHz, Kanal 88 B) in einem festen Zeitrahmen mittels HDLC-Datenprotokoll. Pro Minute stehen insgesamt 4500 Zeitschlitze (Slots) zur Verfügung, wovon 2250 Slots auf jeden Kanal entfallen. Ein AIS-fähiges Gerät synchronisiert sich über seinen integrierten GNSS-Empfänger mit diesen Zeitschlitzen.

AIS-Daten empfangen:

Die übertragenen AIS-Daten können von anderen Empfängern des automatischen Identifikationssystems kostenlos empfangen und ausgewertet werden. Zur sinnvollen Nutzung dieser Daten ist ein entsprechendes Display erforderlich, beispielsweise ein Kartenplotter mit elektronischer Seekarte, ein Radargerät mit AIS-Software oder ein geeignetes PC-Programm. Der Anschluss an einen Kartenplotter kann über NMEA0183 oder NMEA2000 erfolgen. Wenn die Auswertung am PC erfolgt, ist ein zusätzlicher NMEA-Eingang für die GPS-Daten hilfreich, da einige AIS-Sender die eigene GPS-Position zusammen mit den empfangenen Datensätzen übertragen.

Welche Daten werden per AIS übermittelt?

Die übertragenen Daten können je nach Installation eines AIS-Transceivers auf einem Sportboot oder einem Berufsschiff variieren. In der Regel sind in der Sportschifffahrt MMSI-Nummer, Rufzeichen, Position, Kurs und Schiffsgröße ausreichend, während in der Berufsschifffahrt eine umfassendere Nutzung dieser Daten erfolgt.

Statische Daten

• Schiffsname
• Rufzeichen
• MMSI Nummer und internationales Funkrufzeichen
• IMO-Nummer
• Schiffstyp (Sportboot, Schlepper, Frachter, Tanker, Passagierschiff, SAR)
• Schiffsmaße

Dynamische Daten

• Position des Schiffes (LAT, LON)
• Geschwindigkeit über Grund (SOG)
• Kurs über Grund (COG)
• Zeit der Schiffsposition in Sekunden (UTC)
• Navigationsstatus (unter Maschine, unter Segeln, vor Anker, festgemacht, manövrierunfähig usw.)
• Kursrichtung (Heading)
• Kursänderungsrate (ROT)

Reisebezogene Daten

• aktueller maximaler statischer Tiefgang in dm
• Bestimmungshafen (UN/LOCODE)
• geplante Ankunftszeit (ETA)
• ggf. Angabe zur Ladungskategorie (Gefahrgutklasse)

Verschiedene Arten von AIS-Anlagen – Welches AIS ist das Richtige für mich?

Es gibt grundlegend zwei Arten von AIS-Anlagen:

AIS-Receiver, auch als AIS-Empfänger bezeichnet, und AIS-Transceiver, auch als AIS-Transponder bekannt.

AIS-Receiver ermöglichen es, die Daten der umliegenden Boote zu empfangen, jedoch kann man mit ihnen keine eigenen Daten senden. Beim Kauf eines speziellen Receivers ist es wichtig zu überprüfen, ob es sich um einen 1- oder 2-Kanal-Receiver handelt. Das automatische Identifikationssystem sendet Daten abwechselnd auf zwei Kanälen. Ein 1-Kanal-Receiver benötigt mehr Zeit für die Aktualisierung der Daten im Vergleich zu einem 2-Kanal-Receiver. Aktuell sind fast ausschließlich 2-Kanal-Receiver auf dem Markt verfügbar.

Transceiver hingegen empfangen nicht nur Daten von anderen Booten, sondern senden gleichzeitig auch die Daten des eigenen Bootes. Die Auswahl des richtigen Transceivers hängt vom Anwendungsbereich ab, wobei unterschiedliche Daten für die Berufsschifffahrt und die Sportsschifffahrt von Bedeutung sein können. Es existieren daher verschiedene Typen von Transceivern, die sich vor allem auf die Bereiche Berufsschifffahrt und Sportsschifffahrt konzentrieren.

Klasse-A-Transceiver

Das SOLAS-Übereinkommen gilt für internationale Seeschiffe mit einer Bruttoraumzahl (BRZ) von über 300 sowie für bestimmte Passagierschiffe. Gemäß den Bestimmungen dieses Übereinkommens müssen diese Schiffe mit Klasse-A-Transceivern ausgestattet sein. Im Vergleich zu Klasse B-Geräten, die auf Sportbooten verwendet werden und eine geringere Sendeleistung haben, weisen Klasse-A-AIS-Transceiver eine höhere Sendeleistung von bis zu 12,5 W auf.

Die höhere Sendeleistung ermöglicht es Klasse-A-Transceivern, Daten über größere Entfernungen zu senden und zu empfangen. Zusätzlich erfolgt die Übermittlung von Daten des automatischen Identifikationssystems (AIS) bei Klasse-A-Transceivern häufiger im Vergleich zu Klasse-B-Transceivern. Die genaue Übertragungsfrequenz hängt von der Fahrgeschwindigkeit und dem Manöverstatus des Schiffes ab und variiert von alle 2 Sekunden bis zu allen 3 Minuten.

Ein besonderes Merkmal von Klasse-A-Transceivern ist das Vorhandensein einer Datenschnittstelle, des sogenannten Pilot-Ports. Diese Schnittstelle ermöglicht es beispielsweise Lotsen, auf Verkehrslage- und Navigationsdaten zuzugreifen.

Klasse-B-Transceiver

Für Freizeit- und Fischereischiffe besteht keine Verpflichtung zur Ausstattung mit Transceivern. Dennoch bieten Kombinationen von Sende- und Empfangsgeräten an Bord vielfältige Vorteile, weshalb sogenannte Klasse-B-AIS-Transceiver verfügbar sind. Im Vergleich zu Klasse-A-Transceivern sind Geräte der Klasse B in der Regel kostengünstiger, da sie weniger strengen Leistungsanforderungen unterliegen. Klasse-B-Transceiver übermitteln im Wesentlichen die grundlegenden Daten, darunter die MMSI-Nummer des Schiffes, die aktuelle Position, den Kurs und die Schiffsgröße. Dies macht die Bedienung äußerst einfach. Es ist lediglich erforderlich, einmalig den Schiffsnamen und die Schiffsabmessungen zu programmieren, um den Transceiver einsatzbereit zu machen.

Die automatischen Identifikationstransceiver der Klasse B weisen eine geringere Melderate im Vergleich zu Klasse-A-Transceivern auf und haben eine maximale Sendeleistung von 2W. Während Klasse-A-Transceiver durch ein komplexes System (SOTDMA = Self Organising Time Division Multiple Access) mit anderen Transceivern in der Umgebung zusammenarbeiten, um die Sendefrequenzen zu koordinieren, nutzen Klasse-B-Transceiver in der Regel einfach die verfügbaren Zeitschlitze (CSTDMA = Carrier Sense Time Division Multiple Access), um ihre Daten zu senden. Es gibt jedoch auch Klasse-B-Transponder, die die SOTDMA-Technologie verwenden. Die Frequenz der Datenübermittlung bei Klasse-B-Transceivern hängt von der Fahrgeschwindigkeit und der Auslastung der Frequenzen ab und variiert zwischen alle 5 Sekunden und alle 3 Minuten.

Sonstige Arten von AIS Transceivern

Neben Transceivern der Klasse A und B für Berufsschifffahrt und Sportschifffahrt, gibt es auch noch weitere Arten von Transceivern für das automatische Identifikationssystem. So gibt es beispielsweise Inland-AIS-Transceiver, die Klasse-A-Transceivern entsprechen, aber weitere Optionen für die Binnenschifffahrt haben und andere Daten senden. Über AIS-Basisstationen wird von Verkehrszentralen an Land der Schiffsverkehr überwacht. AtoN (Aids to Navigation) Transceiver sind auf Tonnen und anderen Schifffahrtszeichen installiert. Sie können Informationen über dessen Art, Bezeichnung und Position aussenden. Für die Markierung von Sperrgebieten oder wasserbaulichen Anlagen mit flächenmäßiger Ausdehnung werden sogenannte virtuelle AtoNs verwendet. Dafür muss lediglich auf einer Tonne ein aktiver Sender für das automatische Identifikationssystem installiert sein, der die Position aller anderen Begrenzungstonnen des Gebiets mitsendet. Auch Flugzeuge und Rettungshubschrauber, die am SAR (Such- & Rettungsdienst auf See) beteiligt sind, nutzen spezielle Mobilgeräte-Transceiver.

Smartphone oder Tablet als AIS-Empfänger

Die Daten des automatischen Identifikationssystems sind über MarineTraffic & Vesseltracker auch für die Allgemeinheit einsehbar. Dank der MarineTraffic App wird auch das Tablet oder Smartphone zum Kartenplotter mit AIS-Funktion. Alles, was man dafür benötigt, ist Mobilfunkabdeckung und eine Datenoption. Allerdings lebt MarineTraffic von den Freiwilligen weltweit, die die über ihre Empfangsstation erhaltenen Daten an marinetraffic.com liefern. Dies kann zu Lücken führen. Je nachdem, wie gut die Mobilfunk-Datenübertragung gerade ist, können die abgerufenen Daten schon einige Sekunden alt sein, wenn man sie erhält. Dadurch sind sie nicht sonderlich zuverlässig.

Was genau ist SOTDMA

SOTDMA steht für Self Organising Time Division Multiple Access. Dieses Verfahren hat seinen Ursprung in Klasse-A Transceivern, aber findet auch immer mehr Einzug in Klasse-B Sendern.
Gegenüber den reinen Klasse-B CSTDMA Transceivern, welche über eine Sendeleistung von meistens 2 Watt verfügen, arbeiten die Klasse-B SOTDMA Transceiver meist mit einer Sendeleistung von 5 Watt. Auch ist die Aussendung der Signale des automatischen Identifikationssystems bei SOTDMA Sendern beschleunigt und erfolgt im besten Fall alle 5 Sekunden anstelle von zweimal pro Minute bei herkömmlichen CSTDMA Transpondern.

Ein weiterer Vorteil von AIS-Transpondern mit SOTDMA Technologie ist die aktive Teilnahme an dem Zeitschlitzverfahren. Dies ist besonders in stark befahrenen Gebieten von Vorteil, da SOTDMA Transponder ebenso wie Klasse-A AIS-Sender in der Lage sind, sich Sendezeitschlitze zu reservieren, wohingegen Klasse-B CSTDMA Transponder stets auf einen freien Sendezeitpunkt warten müssen.

AIS oder Radar?

Der Vorteil eines AIS-Geräts zu einem Radargerät an Bord ist, dass der Empfang von Signalen nicht durch Landzungen, Gebäude oder Inseln behindert wird. Auch lassen sich für ungeübte Nutzer Ziele leichter identifizieren, als auf einem Radarbild. An Binnenwasserstraßen werden in Kurven, die für Funksignale abgeschottet sind, Transceiver aufgestellt, die die automatischen Identifikationssignale auch über Berge weiterleiten.

Trotzdem kann ein AIS-Gerät eine Radaranlage nicht ersetzen. Denn die Daten des automatischen Identifikationssystems sind nicht immer zuverlässig. Zum einen sind nicht alle Schiffe sind mit einem AIS-Gerät ausgerüstet oder haben dieses eingeschaltet. Vor allem kleinere Fahrzeuge haben oft keinen AIS-Transceiver und auch einige Militärfahrzeuge senden keine AIS-Signale aus. Zum anderen basieren die Informationen über Schiffspositionen auf GPS-Technik. Sie werden in regelmäßigen Zeitabständen übermittelt, wodurch geringfügige Abweichungen von der tatsächlichen Schiffsposition möglich sind.

Welche Reichweite haben AIS-Signale?

Die Reichweite von AIS-Signalen ist abhängig von der Antennenhöhe. Für Schiff-zu-Schiff-Verbindungen beträgt die Reichweite etwa 20 Seemeilen (37 km). Küstenstationen empfangen je nach Antennenhöhe Signale in einem Umkreis von 50-100 km.

Welche Antenne für AIS?

Zum Empfangen der Daten kann jede handelsübliche UKW-Antenne verwendet werden. Bei der Installation der Antenne ist zu beachten, dass der Standort mindestens 3 m von der UKW-Antenne des Funkgeräts entfernt sein sollte, damit sich die Antennen nicht gegenseitig beeinflussen.

Wenn Sie eine zweite Antenne an Bord vermeiden möchten, können Sie durch die Verwendung eines Antennensplitters (auch AIS-Splitter oder Duplexer-Weiche genannt) die Antenne des Funkgeräts für den Empfang mitverwenden. Ein Splitter des automatischen Identifikationssystems sorgt für eine saubere Abstimmung von Funkgerät und Empfänger. Während das Funkgerät sendet, empfängt der AIS-Empfänger nicht und andersherum. Schließen Sie AIS-Empfänger und UKW-Funkgerät niemals parallel, also ohne Splitter, an die gleiche Antenne an! Durch die nicht vorhandene Abstimmung kann der Sender des Funkgeräts kann Schaden nehmen. Bei Funkgeräten, die mit 25 W senden, kann zusätzlich auch der Empfänger durchbrennen.