Internet nad oblaki

Z bakrenimi in optičnimi kabli smo prepredli dobršen del kopnega in morja, da se lahko skoraj od koderkoli povežemo v internet. Tam, kjer kabli manjkajo, povezljivost zagotavljajo mobilne komunikacije. Preostala pa so še letala (in tudi ladje), kjer je bilo treba za dostop do interneta premagati nekatere druge fizikalne in ekonomske omejitve. Če imate srečo z letalsko družbo in dovolj globoko denarnico, lahko tudi deset kilometrov nad površjem brskate po internetu.

Antena na Southwestovem letalu za satelitski dostop do interneta. Foto: Paul Kiser

Na prvih poletih raba elektronskih naprav ni bila prepovedana. Komercialno letenje se je začelo pred sto leti in tedaj prenosne elektronike še ni bilo. V zlati dobi potniškega letenja, torej v 50. letih minulega stoletja, ko je bilo potovanje po zraku še vedno luksuz, ne pa avtobusi s krili za množice, je bilo na letalih mogoče celo kaditi. Po nastanku prvih mobilnih telefonov so njihovo rabo na letalih prepovedali in prepoved postopoma razširili tudi na druge elektronske naprave, ki jih prinesemo na krov.

Nobena prepoved ni vklesana v kamen in v 21. stoletju so tudi najkonservativnejši letalski regulatorji začeli spoznavati, da duh časa zahteva rabo elektronike med poletom. In ker ima slednja brez povezave z internetom omejeno uporabnost, je bilo treba na krov pripeljati tudi povezavo z internetom. Izkaže se, da zato ne potrebujemo vedno nujno satelitov. Poti je več, nobena pa ni prav poceni ali hitra.

Sistem za prizemni dostop do interneta Gogo ATG 5000 sestavljajo notranja enota, usmerjevalnik in dve zunanji anteni. Vir: Gogo/Aircell

Vse poti vodijo v internet

Večino časa so letala previsoko, da bi lahko v njih lovili signal zemeljskega mobilnega omrežja. To nam preprečuje tudi dejstvo, da je letalo zelo podobno Faradayevi kletki, torej vanjo zunanje električno polje težko pronica. Če bi nam kljub temu nekako uspelo ujeti signal, je gibanje letala prehitro, da bi lahko sprejemnik učinkovito preklapljal med običajnimi baznimi postajami. Zato na letalih ni zemeljskega mobilnega omrežja, telefoni pa oddajajo z visoko močjo, ko ga iščejo. In praznijo vašo baterijo.

Edini način, da v potniško kabino pripeljemo povezljivost z zunanjim svetom, je prek posebnih anten na trupu ali krilih, skratka na zunanji strani. Na splošno sta možnosti dve, praktičnih izvedb pa več. Na spodnji strani trupa je lahko antena za komunikacijo z baznimi postajami na zemlji, kar je uporabno le nad kopnim, pa še to le nad območjem z ustrezno infrastrukturo. Druga možnost je vgradnja antene na zgornjo stran trupa, ki skrbi za komunikacijo s sateliti, ki potem posredujejo podatke do zemeljskih postaj. Ta način deluje tudi nad morjem, je pa dražji, počasnejši in z večjim zamikom. Uporabljajo se različne izpeljanke in celo kombinacije, kjer se podatki v eno smer prenašajo po satelitski povezavi, v drugo smer pa neposredno do zemeljskih postaj.

Uporaba elektronike med poleti

Uporaba elektronskih naprav med poletom je na potovalni višini dovoljena že vrsto let, a morajo potniki poskrbeti, da ne povzroča interference, torej da je v načinu brez povezave, če ni določeno drugače. Ameriška zvezna uprava za letalstvo (FAA) je šele novembra 2013 dovolila uporabo elektronskih naprav med vsemi fazami leta, dokler je mogoče izključiti povezovanje. Uporaba v načinu s povezavo je dovoljena le tam, kjer prevoznik izrecno omogoča internet (prek Wi-Fi) ali mobilno omrežje. Evropska agencija za varnost v letalstvu (EASA) je sledila zgledu in dovolila rabo v brezpovezavnem načinu, lani septembra pa je dovolila tudi rabo naprav s povezavo, a le na potovalni višini.

Wi-Fi v kabini še ne pomeni, da je mogoč dostop do interneta. Ryanair kani ponuditi Wi-Fi za ogled razvedrilnih vsebin na napravah potnikov, dostopa do interneta pa ne.

Seveda morata na koncu zeleno luč (dobesedno) prižgati letalska družba in pilot. Vsaka mora namreč za svoja letala dobiti certifikate, da je varna tudi raba elektronskih naprav v potniški kabini. Prav tako je treba med vzletom in pristankom naprave fizično pospraviti oziroma pritrditi, da ne bi ob težavah postale nevarni projektili. Ne nazadnje pa je treba upoštevati tudi bonton potnikov, zato je v ZDA po uvedbi novih pravil kabinsko osebje zahtevalo prepoved uporabe mobilnih telefonov. Nihče pač ne mara polne kabine v telefone kričečih in tulečih potnikov.

S tem se bo potovalna izkušnja približala kavarniški, ko se sredi mesta enostavno povežemo na brezžično povezavo lokala ali bližnje javne ustanove – s pomembno razliko, ki jo bo občutila denarnica.

Brez satelitov

Prvo ime med ponudniki opreme za dostop do interneta na letalih je podjetje Gogo, ki je svojo pot začelo leta 1991 v Teksasu pod imenom Aircell. Že sredi 90. let prejšnjega stoletja   so na letalih zagotavljali satelitske telefonske pogovore prek vgrajenih telefonov. Revolucijo je prinesla tehnologija ATG (Air-to-Ground), ki so jo začeli komercialno ponujati leta 2008, tedaj še kot Aircell.

Pri tehnologiji ATG ima letalo na spodnji strani trupa vgrajeno anteno, s katero komunicira z zemeljskimi postajami. Za komunikacijo se uporabljajo frekvence okrog 3 GHz (v pasu S), ki imajo številne uporabne lastnosti. Atmosfera jih ne vpija pretirano, obenem pa jih lahko oddajamo in sprejemamo z dovolj majhnimi antenami (njihova valovna dolžina je 10 centimetrov), za povrh pa se ne uklanjajo preveč, temveč se gibljejo v ravnih linijah, kar omogoča koncentracijo oddajne moči v snopu.

Gogo je v Severni Ameriki postavil okrog 160 zemeljskih postaj, ki so zelo podobne baznim postajam za mobilna omrežja. Letalo je med potovanjem ves čas v vidnem polju ene postaje, s katero komunicira prek antene pod trupom. ATG omogoča hitrosti do 3 Mb/s, ki se seveda razdeli med vse uporabnike interneta na letalu.

Gogojeva antena za kombinirani sistem (GTO)

V praksi je za končnega uporabnika proces povsem neopazen. Ko letalo doseže varno potovalno višino, v kabini postane dostopno Gogojevo omrežje Wi-Fi, v katero se povežejo naprave in to jim zagotovi internetni dostop. Za prenašanje torrentov in gledanje posnetkov HD na YouTubu to ne bo dovolj, za običajno brskanje po spletu, pisanje elektronske pošte in hipno sporočanje pa je hitrost zadostna.

Leta 2012 je začel Gogo razvijati ATG-4, ki je do danes nameščen na nekaj sto letalih. ATG-4 prinaša usmerjene antene (directional antennas), dvoje modemov in revizijo standarda B TIA-856-A EV-DO (evolution-data optimized, ki je naslednik CDMA2000), kar bo hitrost povečalo na slabih 10 Mb/s.

Kdo ga ima

Prej ali slej bodo morali internet na svojih medcelinskih letih ponuditi vsi letalski prevozniki, da bodo ostali konkurenčni. Zaradi sorazmerno visokih stroškov vgradnje sistema za dostop do interneta ta prihaja v floto skupaj z novimi letali, predelave starejših pa so redkejše (a ne nezaslišane). Najbolj pridni pri opremljanju svojih letal z internetom so bili:

Virgin America    skoraj 100 %

Icelandair    skoraj 90 %

Norwegian    skoraj 80 %

Southwest    skoraj 80 %

Delta    skoraj 70 %

Sateliti

Čeprav je komunikacija letala neposredno z zemeljskimi postajami najcenejša, najhitrejša in ima najmanjšo zakasnitev, na veliki večini letov ni uporabna – ko pridemo enkrat nad morje, pod nami ni postaj. Tu za zdaj ni drugih rešitev kakor sateliti. Google, O3B, Facebook in še nekaj podjetij eksperimentira z zelo futurističnimi rešitvami, kot so dostop do interneta prek balonov in brezpilotnih letal, ki ne komunicirajo s sateliti, temveč med seboj, a do uporabnih izdelkov je še dovolj daleč, da jih lahko pustimo vnemar.

Do tedaj smo pač obsojeni na satelite, ki pa so - daleč. Geostacionarni sateliti so na višini slabih 36.000 kilometrov. To pomeni, da bi v idealnih razmerah signal za pot do satelita in nazaj potreboval 200 milisekund, pri čemer ne upoštevamo dodatnih zamikov zaradi obdelave podatkov. Kdor je že kdaj uporabljal satelitski telefon, mu je ta zamik in njegov moteči vpliv na normalen dvogovor znan.

Glavna ponudnika satelitskih komunikacij sta SES in Intelsat, ki imata sedež v Luksemburgu, je pa še cel kup drugih (ViaSat, Eutelsat, O3b …). SES upravlja konstelacijo 54 geostacionarnih satelitov, Intelsat pa ima dva manj. Geostacionarni sateliti imajo obhodni čas točno 24 ur in ker krožijo nad ekvatorjem, so za vse opazovalce na Zemlji vedno nad isto točko. Geosinhroni sateliti, ki so nadpomenka, imajo enak obhodni čas, a ker krožijo po tirnicah z drugačno inklinacijo, vsak dan ob isti uri letijo nad istim mestom na Zemlji. Obe vrsti satelitov sta zato zelo uporabni za komunikacijo v tropskih in zmernih geografskih širinah, gledano z bližine polov pa sta prenizko nad obzorjem (glej zemljevid pokritosti).

Komunikacija s sateliti poteka v treh frekvenčnih pasovih. Pas L (1,0 GHz–2,0 GHz), ki ga poznamo iz prvega satelitskega telefonskega sistema Iridium, se je uporabljal v preteklosti, ko so letala omogočala le glasovno komunikacijo prek satelitskih telefonov. Danes se uporabljata pasova Ku (12–18 GHz) in Ka (26,5–40 GHz), kjer K prihaja iz nemške besede kurz (kratek), u in a pa pomenita unter (pod) in above (nad). Prvega uporabljajo Intelsat, SES, Eutelat in Hughs, slednjega pa ViaSat, Inmarsat, Global Xpress in Eutelsat.

Kabli, iz katerih curlja signal

Signal mobilnega omrežja v potniški kabini zagotavljajo enako kot radijski signal v predorih. Naivno bi pomislili, da vzdolž zaprtega prostora razmestijo ojačevalnike ali oddajnike, a bi bil tak način zaradi visoke moči oddajanja neučinkovit in tudi nevaren. Uporabljajo posebne kable z utorom (leaky cables, radiating cables), ki so narejeni ravno z nasprotnim ciljem od običajnih koaksialnih kablov; iz njih in vanje mora namreč prenicati signal.

Gre za koaksialne kable, ki imajo v zunanjem ovoju vrzeli, skozi katere lahko signal pronicati. Zaradi tega jakost signala v kablu hitro slabi in vsakih 300–500 metrov potrebujemo repetitorje, kar je problem v predoru, v letalu pa ne. Tak kabel deluje kot zelo dolga antena in se uporablja povsod, kjer ni mogoče zagotoviti pokritosti z običajnimi oddajniki: v letalih, predorih, proizvodnih halah, podzemnih bunkerjih itd. Običajno omogoča pokritost z radijskim, mobilnim telefonskim ali signalom Wi-Fi.

S temi frekvencami je mogoče prenašati večje količine podatkov hkrati, a je treba natančno zadeti satelit, saj signali potujejo v snopih. To terja namestitev usmerjene antene na vrhu letala, ki jo elektromotorji ves čas poleta primerno obračajo, da kaže proti satelitu. Ker zahtevamo dvosmerno komunikacijo, je natančna usmeritev nadvse pomembna, to pa pri gibanju s hitrostjo 900 kilometrov na uro ni mačji kašelj.

Letalo vsebuje naslednje komponente: anteno pritrdijo na montažni obroč (mounting ring) in jo prekrijejo s kupolo (radome) za zaščito pred vremenskimi vplivi. KANDU (Ku/Ka Aircraft Networking Unit) dobiva podatke od letalskega navigacijskega sistema in primerno vrti anteno, da je ves čas usmerjena proti pravemu satelitu. Hkrati je odgovoren tudi za preklapljanje med sateliti (handoff). MODMAN (Modem and Manager) predstavlja vmesnik med antenskim sistemom in kabinsko opremo, ki oddaja signal Wi-Fi.

Prizemni del sistema sestavlja zemeljska postaja, ki lovi signal s satelitov ter promet posreduje v mednarodne internetne povezave.

Danes se večinoma uporablja Ku, v prihodnosti pa pričakujemo Ka. Preizkušajo že 2Ku, ki bo uporabljal dve usmerjeni anteni. 2Ku bo prinesel hitrosti do 70 Mb/s, kar je primerljivo z GTO (glej naslednji odstavek), a deluje tudi nad morjem.

Poglejmo, kaj se skriva pod kupolami. AeroSatov sistem HR6400 RF je eden izmed bolj priljubljenih za povezavo s sateliti v pasu Ku. Celoten sistem tehta dobrih 50 kilogramov. Oddajnik in sprejemnik (transceiver) merita 50 × 6,3 × 38 centimetrov, antena pa ima premer 80 centimetrov in jo potem vgradijo v zaščitno kupolo. Sposobna mora biti delovanja pri temperaturah med –40 in 85 °C, imeti mora zorni kot v azimutu 360° z natančnostjo 0,2° in po višini –10° (torej pod horizont) do 90° z natančnostjo 0,4°.

Pri prizemnem sistemu ATG ima letalo na spodnjem delu trupa dve anteni, kjer usmerjenost ni tako kritična kot pri komunikaciji s sateliti.

Gogo

Inmarsat

Iridium

ViaSat. Pokritost z Iridiumom, Inmarsatovimi sateliti, ViaSatovimi sateliti (Ku/Ka) in zemeljskimi postajami Gogo (Aircell). Hitrost povezave je žal skorajda obratno sorazmerna s pokritostjo.

Ground-to-Orbit

Zanimivo je, da ima največ potenciala kombinirana tehnologija, ki jo Gogo imenuje GTO (Ground-to-Orbit). V tem primeru prenos podatkov na letalo poteka prek satelitske povezave (v pasu Ku), prenos podatkov z letala v internet pa prek postaj na tleh (ATG). Seveda je tak sistem spet omejen na področja nad kopnim, kjer so postavljene bazne postaje. Glavna prednost tega sistema je hitrost, saj bo že omogočal hitrosti do okrog 60 Mb/s, kar je tudi na polnem potniškem letalu precej.

Ta tehnologija omogoča povezavo z več sateliti hkrati, to poveča zanesljivost in hitrost, obenem pa ne oddaja ničesar v smeri proti satelitom. Prenos podatkov neposredno proti zemlji pa je mogoče varno izvesti tudi z višjimi močmi, ki pri komunikaciji s sateliti niso dovoljene, ker bi motile širši satelitski promet v okolici.

GTO je nova tehnologija, ki so jo razvili konec leta 2013 in začeli preizkusno uporabljati lani, svoj uradni debi pa naj bi doživela prav letos.

Stroški interneta v letalih

Rynair, ki je znan po varčevanju na vseh koncih, od česar imamo ne nazadnje nekaj tudi potniki, je letos januarja naznanil, da bo v svojih letalih postavil Wi-Fi. Ne bo sicer povezan z internetom, bo pa omogočal ogledovanje filmov na napravah, ki jih bodo imeli potniki s seboj. Interneta ne bo, ker naj bi antena prinesla dva odstotka višji zračni upor, to pa bi letno družbo stalo 20 milijonov evrov goriva. Pa je to res? Žal je.

Internet na letalih ni poceni. Ta zaslonski posnetek je naš bralec naredil na poletu iz New Yorka v Madrid s špansko Iberio konec septembra 2014.

Vzemimo za primer letalo Boeing 747 (ki jih Ryanair sicer nima). Ta porabi približno 1200 litrov goriva na 100 kilometrov. To sploh ni veliko, če upoštevamo, da lahko na njem zlahka sedi dobrih petsto ljudi (odvisno od konfiguracije). Pri tem teža potnikov in prtljage ni odločujoč dejavnik, saj približno 80 odstotkov teže polnega letala odpade na gorivo in sámo letalo. V začetku leta 2015 je bila povprečna cena letalskega goriva pol dolarja na liter, a se seveda razlikuje med letališči. Zelo na oko lahko ocenimo, da poln Boeing 747 za let iz Frankfurta v New York porabi za okrog 40.000 dolarjev goriva.

»Dva odstotka več« se sliši malo, a to bi na enem čezoceanskem letu pomenilo skoraj tisoč dolarjev. Letal pa je zares veliko. Strošek prinašata dva dejavnika – oprema za internetno povezavo prinese dodatno maso na letalo, in sicer od 100 do 200 kilogramov. Za primerjavo: Southwest Airines, ki na leto opravi 1,6 milijona letov, je izračunal, da bi letno privarčevali 1,2 milijona dolarjev zaradi manjše mase, če bi vsi potniki pustili doma mobilne telefone. Ryanair na leto opravi več kot pol milijona poletov. Drugi dejavnik je povečan upor zaradi antene na zunanji strani trupa, ki meri v višino slab meter. Ni veliko, se pa pozna, zato Rynairova ocena ni nikakršno napihovanje.

Poleg omenjenih trajnih stroškov omenimo še enkratni strošek za namestitev sistema, ki se z oportunitetnimi stroški prizemljitve lahko povzpne do milijon dolarjev na letalo, ter mesečno naročnino na satelitske ali prizemne internetne storitve. Na primer, Gogo ponuja letalskim družbam različne pakete ATG, kjer stane vsak nadaljnji megabajt prenesenih podatkov od 0,95 dolarja (pri zakupu 5 GB za 4000 dolarjev na mesec) do 6,95 dolarja (brez paketa z zakupljenimi količinami). Vgradnja sistema ATG 5000 v letalo pa stane 110.000–125.000 dolarjev, letalo pa na tleh stoji 18–23 delovnih dni. Satelitski sistemi so še dražji, saj Viasatov stane 400.000–700.000 dolarjev.

Ponudniki satelitske komunikacije so zaradi omejenih zmogljivosti in cen, ki so odvisne od pogajalske moči partnerja, precej skrivnostnejši, a letalske družbe plačujejo vsaj 10–20 centov na megabajt prenesenih podatkov.

Vse navedeno morajo letalskih prevozniki finančno pokriti, zato dostop do interneta na letalih ni poceni, in letalski prevozniki z njim ne kujejo bajnih dobičkov.

Stroški in cene

Dostop do interneta v letalu ni poceni. Četudi vam ga letalska družba ne zaračuna odkrito (pa vam največkrat ga!), ste ga plačali v ceni vozovnice. Prenos megabajta podatkov na letalo prek ATG stane okrog dolar, prek satelitov v pasu L 5 dolarjev, v pasu Ka pa povsem odvisno od pogajalske moči naročnika. S temi cenami bi letalska družba pokrila stroške (glej okvir), ki jih imajo z namestitvijo in vzdrževanjem sistema, povišano porabo goriva in zunanjim partnerjem. Če so cene nižje, vam internet v letalu nekdo subvencionira.

Trenutno brezplačni internet ponuja samo osem družb: Emirates, JetBlue, Norwegian, Turkish Airlines, Air China, Philippine Airlines, Hong Kong Airlines, Nok Air, a le z omejenim prenosom podatkov. Ali, z drugimi besedami: strošek so pač pavšalno porazdelili na vse potnike.

Lufthansa vam bo za eno uro internetne povezave zaračunala 9 evrov, za 4 ure 14 evrov in za en dan 17 evrov, British Airways 8 funtov za uro in 15 funtov za ves dan, United pa 17 dolarjev na polet in 40 dolarjev na mesec za vse polete. Tako zabeljeno drag internet torej spet ni, to pa pomeni, da del stroškov pokrijejo dejanski uporabniki interneta, preostanek pa se razdeli na vse potnike.

Naša Adria nima več niti brezplačnih sendvičev, kaj šele interneta.

Prihodnost

Napredek je neizogiben in kakor so se izboljšale hitrosti prenosa podatkov po mobilnih omrežjih (EDGE, 3G, LTE, 5G …), bo napredoval tudi internet nad oblaki. Pričakujemo zvišanje hitrosti, ki bi lahko v naslednjih desetih letih omogočila gledanje neposrednih prenosov (streaming), po drugi strani pa se nadejamo tudi zniževanja cen.

Če odmislimo eksotiko (baloni, brezpilotna letala), bo še nekaj časa glavnino napredka predstavljalo utirjanje novih satelitov ter širjenje komunikacijskega spektra. Rešitve GTO odlično delujejo nad tlemi in so primerne za naseljena področja z gostim prometom, kakršni sta Evropa in ZDA. Za medcelinske lete pa žal ne prideta v poštev. Prav tako ne moremo mimo fizike in satelitski pogovor bo vedno imel opazen in moteč zamik. Še dobro, da ne potrebujemo hipne internetne povezave do Marsa!