Transponder: Mode-S in der Praxis

AOPA-Letter 01/10

Interview mit Michael Frost von funkwerk avionics über die Airworthiness Directive, die aktuelle Mode-S Situation und die Zukunft von ADS-B

 

Was war eigentlich der Grund hinter der AD der Transponder von Funkwerk?

Bereits im Frühjahr 2008 gab es Meldungen von einigen Piloten, die von der Flugsicherung in bestimmten Gebieten – vor allem Großbritannien und Schweiz – wegen nicht funktionierender Transponder angemahnt wurden. Gleichzeitig wurden diese Fälle durch die Flugsicherungen an die EASA gemeldet. Daraufhin haben wir zusammen mit der EASA Untersuchungen durchgeführt. Bei Messungen in der Schweiz wurde festgestellt, dass es Probleme mit den Abfragesignalen gibt, die sich im Labor nicht nachstellen ließen.

 

Die EASA hat daraufhin eine AD erlassen, die den Betrieb in transponderpflichtigen Lufträumen ohne vorherige Zustimmung der jeweiligen Flugsicherungen untersagte. Man wollte damit sicherstellen, dass es nicht zu einer Beeinträchtigung der Sicherheit aufgrund fehlender Radar-Erkennung kommt.

 

Parallel wurden die Untersuchungen intensiv fortgeführt. Es hat sich schließlich gezeigt, dass die Forderungen in den Zulassungsvorschriften die in der Realität auftretenden Störungen der Abfragesignale nur unzureichend erfassen. Daher kann ein Transponder, der alle geforderten Zulassungstests besteht, in der Praxis trotzdem Probleme haben. Leider war das bei unseren Geräten der Fall. Dabei muss man bedenken, dass wir einer der ersten Anbieter von Mode-S Transpondern für die Allgemeine Luftfahrt waren und sich die Abfragesituation durch die Radarstationen seit der Markteinführung stark geändert hat. Es gibt inzwischen wesentlich mehr Mode-S Radare mit höheren Abfrageraten. Auch hat die Belastung durch Kollisionswarnsysteme zugenommen.

 

Aus technischer Sicht ist die Hauptursache für die Abfrageprobleme der sogenannte „Multi-Path Effekt", der zu einer starken Störung der im Flugzeug empfangenen Abfragesignale führt. Diese Störungen sind in der Praxis deutlich stärker als in den Normen beschrieben. Dies ist erst durch unsere Tests festgestellt worden.

 

Warum wurde die AD für die Typen ATR800 schnell wieder zurückgezogen?

Die umfangreichen Messungen, an denen u.a. die EASA, Eurocontrol, und Skyguide beteiligt waren, haben gezeigt, dass der ATR800 aufgrund eines anderen Aufbaus von den Problemen nicht betroffen ist. Zunächst hatte die EASA wegen der Ähnlichkeit der Geräte alle TRTxxx in die AD mit aufgenommen.

 

Warum trat das zur AD führende Phänomen nur regional auf?

Jedes Radar-System ist anders eingestellt. So werden u.a. unterschiedliche Abfrageraten und Kriterien für die Erkennung der Antworten verwendet. In einem Land führt bereits ein dreimaliges Nicht-Antworten dazu, dass ein Transponder nicht mehr als korrekt angesehen wird, während andere Systeme hier toleranter sind.

 

Und der schon erwähnte „Multi-Path" Effekt hängt direkt von den örtlichen Gegebenheiten ab. So ist z.B. ein Radar mit hohen Gebäuden oder großen Betonflächen in seinem Umfeld sehr stark davon betroffen. Zudem haben manche Länder einen Verbund von mehreren Radarstationen, so dass auch bei lokaler Nichterkennung durch eine Station immer noch eine kontinuierliche Erfassung sichergestellt ist.

 

Ein weiteres Problem ist die an manchen Orten extrem hohe Belegung der Mode-S Frequenzen durch Kollisionswarnsysteme. Schon jetzt ist hier die in den Normen genannte maximal zu erwartende Menge an Abfragen erreicht.

 

Warum hat das LBA zwischen dem 28.08.2008 und dem 17.11.2008 sieben (!) Versionen einer LTA herausgegeben?

Laut der EASA AD war ein Einflug in transponderpflichtige Lufträume nur nach vorheriger Genehmigung durch die Flugsicherung zulässig. Dies wurde zunächst so verstanden, dass eine Anfrage per Sprechfunk, ob der Lotse das Flugzeug erkennen könne, vor dem Einflug möglich sei. Dies wurde jedoch schnell vom LBA per geänderter LTA untersagt, da es nicht praktikabel ist, u. a. aufgrund einer fehlenden Sprechfunkgruppe.

 

Wesentlich gravierender jedoch waren eindeutig falsche Aussagen in den ersten Fassungen der LTA, die von einer Gefährdung der Flugsicherung aufgrund der Transponder sprachen. Auch wurde eine festgestellte Abweichung von den Zulassungsvorschriften behauptet, die es ja tatsächlich nie gegeben hat. Wir mussten daher mehrfach intervenieren, bis der Text der LTA den tatsächlichen Umständen entsprach.

 

Weitere Änderungen ergaben sich durch die Fortschreibung der AD, die zunächst die Betriebseinschränkungen der TRT800 und dann auch der modifizierten TRT800A und TRT800H aufhob.

 

TRT800A
Transponder TRT800A, Foto: funkwerk avionics 

 

Warum durften die Transponder in manchen Ländern eingesetzt werden und in anderen nicht?

Die AD legte die endgültige Entscheidung über den Betrieb im transponderpflichtigen Luftraum in die Hände der nationalen Flugsicherungen. Diese haben aufgrund ihrer eigenen Erkenntnisse dann unterschiedlich entschieden. In den Niederlanden wurde der Betrieb ohne Einschränkungen erlaubt, da man dort aufgrund der Vernetzung der Radarstationen und der Redundanz der Mode-S und Mode-A/C Abfragen keine Probleme bei der sicheren Erkennung sah.

Die Behörden in anderen Ländern haben hier anders reagiert und ein generelles Verbot ausgesprochen, auch wenn es wie z.B. in Deutschland bei den Lotsen eigentlich keine Probleme bei der Erkennung gab.

 

Wie sieht die jetzige Situation Mode-S eigentlich aus?

Mode-S ist aus der Not heraus entstanden, da die für das Sekundärradar zur Verfügung stehenden Frequenzen sehr stark belastet sind und die Anzahl der möglichen A/C Codes nicht mehr ausreicht. Man hatte die Hoffnung, durch adressierte Abfragen eine deutliche Reduzierung der Abfragen und Antworten zu erzielen.

 

Leider hat es sehr lange gedauert, bis Mode-S für die Radarüberwachung eingesetzt wurde. In dieser Zeit wurde Mode-S dann immer stärker für den Abgleich der Kollisionswarngeräte genutzt, so dass die ursprünglichen Annahmen einer reduzierten Belastung der Frequenzen nicht mehr stimmen. Im Grunde ist Mode-S jetzt ähnlich stark ausgelastet wie Mode A/C. Mit der Zunahme von ADS-B auf derselben Frequenz wird das Problem noch verschärft.

 

Worauf waren die Mode-S Probleme in Holland zurückzuführen?

Wir haben hier auch keine genauen Informationen. Aber anscheinend ist im Bereich Amsterdam genau das eingetreten, was Experten schon vorausgesagt haben: Die Anzahl der Abfragen und Antworten ist durch die Kombination aus Sekundärradar, Kollisionswarngeräten und ADS-B zu groß geworden. Als einzigen kurzfristigen Ausweg hat man dann der Allgemeinen Luftfahrt die Verwendung von Mode-S Transpondern untersagt.

 

Gibt es aktuelle Probleme?

Wir bekommen vereinzelt Meldungen von Kunden, die von der Flugsicherung aufgefordert werden, Mode-S abzuschalten und auf Mode-A/C Betrieb zu wechseln. Dabei ist ein solcher Wechsel der Betriebsart in den Vorschriften für die Transponder gar nicht vorgesehen. Hier zeigt sich der dringende Handlungsbedarf für eine Zusammenarbeit aller Beteiligten, wie EASA, Flugsicherungen, Transponder-Hersteller, Radar-Hersteller, Flugzeughalter und -betreiber, um die Vorschriften zu harmonisieren.

 

Es haben sich, nicht zuletzt aufgrund unserer umfangreichen Untersuchungen und Messungen, eine Reihe von Unzulänglichkeiten in den Vorschriften gezeigt. Es ist problemlos möglich, ein neues Radarsystem zu entwickeln und zuzulassen, dass nicht mit allen zugelassenen Transpondern funktioniert. Dies darf nicht sein.

 

Sind Änderungen in den Zulassungsvorschriften zu erwarten?

Aufgrund der festgestellten Mängel der Vorschriften hat die EASA eine Studie in Auftrag gegeben, die die Probleme genau untersuchen und Vorschläge für geänderte Zulassungsvorschriften entwickeln soll. Inwieweit dies zu notwendigen Modifikationen von bereits verwendeten Transpondern und/oder Radarsystemen führen wird, bleibt abzuwarten.

 

Wann kommt ADS-B für die Allgemeine Luftfahrt?

Technisch ist dies bereits heute möglich. Auch die notwendigen preisgünstigen Geräte sind bereits verfügbar. Allerdings ist der Betrieb noch nicht geregelt und die Signale finden noch keine Verwendung. ADS-B kann für zwei Aufgaben genutzt werden. Zum einen erlaubt es der Flugsicherung auch ohne Radar die genaue Erfassung der damit ausgerüsteten Flugzeuge. Das macht es vor allem dort interessant, wo die Radarabdeckung nicht gewährleistet ist, so z.B. in Afrika oder über dem Meer, aber auch in den Bergen.

 

Ein weiterer Nutzen ist der einfache Empfang an Bord, der es bei sehr geringen Kosten erlaubt, die Position des umgebenden Luftverkehrs im Cockpit sichtbar zu machen. Allerdings wird das erst bei einer möglichst vollständigen Ausrüstung aller Flugzeuge einen echten Vorteil bringen, da so z.B. anderer Verkehr sehr zeitig erkannt und z.B. ein Anflug entsprechend angepasst werden kann.

 

Wie sieht es aus mit ADS-B auf Basis nicht zertifizierter GPS-Systeme?

Zurzeit ist ein solcher Betrieb zulässig, so lange die ADS-B Systeme die fehlende Integrität der Position in den ADS-B Nachrichten entsprechend angeben. Allerdings haben die Flugsicherungen signalisiert, dass sie dies in Zukunft anders sehen könnten.

 

Was geschieht, wenn die A/C-Abfragen abgestellt werden?

Momentan werden in der Regel sowohl Mode-S als auch Mode-A/C Abfragen gesendet. Dabei kommen zwei Arten von Mode-A/C Abfragen zum Einsatz, solche, bei denen nur reine Mode-A/C Transponder antworten, und solche, bei denen auch Mode-S Transponder antworten.

 

In Zukunft plant man, zunächst die Abfragen, auf die auch Mode-S Transponder mit Mode-A/C antworten, abzuschalten. Dann antworten Mode-S Transponder nur noch mit Mode-S. Alte Mode-A/C Transponder werden jedoch nach wie vor erkannt. Somit würde sich erst einmal nichts ändern, allerdings führen Mode-S Probleme dann zu tatsächlicher Nicht-Erkennung von Mode-S Transpondern.

 

Ein zweiter Schritt ist dann der vollständige Verzicht auf Mode-A/C. Dann müssen alle Luftfahrzeuge auf Mode-S umrüsten, also auch z.B. Ballons. Allerdings muss dann die Frage der Zuteilung von 24-Bit Adressen geklärt werden.

 

Ist die Verwendung von A/C im nicht transponderpflichtigen LR weiterhin möglich?

Bis zur vollständigen Abschaltung von Mode-A/C ist dies technisch kein Problem. Jedoch wird der Betrieb einige Zeit vor der Abschaltung untersagt werden, um sicherzustellen, dass wirklich alle Luftfahrzeuge umgerüstet sind, wenn die Abfragen eingestellt werden.

 

Interview: Dr. Michael Erb


AOPA Werbung

Diese Website verwendet Cookies. Wenn Sie diese Website nutzen gehen wir von Ihrem Einverständnis aus.    Datenschutzerklärung    OK