Mikrodrohnen an der AAU | Foto: aau/Lakeside Labs

Drohnenflug mit 5G: Erste Experimente

Drohnen kommen in immer mehr Anwendungen zum Einsatz, wie autonome Lieferungen von Medikamenten und Inspektionen von Industrieanlagen. Damit diese sicher und zuverlässig in unserem Luftraum wahrgenommen werden können, brauchen Drohnen eine Anbindung an leistungsfähige Mobilfunknetze. Die neue Mobilfunkgeneration 5G verspricht neuartige Möglichkeiten mit hohen Datenraten und kurzen Latenzzeiten. Ein Team von Forschern der Universität Klagenfurt, Lakeside Labs GmbH, Magenta Telekom GmbH und Deutsche Telekom AG hat nun im österreichischen Feichtendorf, wo Magenta eine 5G-Basisstation betreibt, Drohnentests in einem kommerziellen 5G-Netz durchgeführt. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden Mitte Juni im Rahmen der ACM-Konferenz MobiSys vorgestellt.

„Will man mit Drohnen via Mobilfunk kommunizieren, stellt dies neue Herausforderungen an die Netzwerke“, erklärt Christian Raffelsberger, Projektleiter bei den Lakeside Labs GmbH. Bisherige Netzwerke sind so konzipiert, dass der Datenaustausch für Geräte am Boden optimiert ist. Eine Drohne ist allerdings in der Luft unterwegs: So kann es passieren, dass sie Sichtverbindungen zu vielen Basisstationen hat und dadurch der Datenaustausch ins Wanken gerät. Andererseits verursacht auch die Drohne selbst Störungen im Netzwerk.

Um herauszufinden, wie schnell Informationen zur Drohne bzw. zurück zur Basisstation geschickt werden können, hat das Team in Kärnten erste Feldexperimente durchgeführt. Christian Bettstetter, Professor für Mobile Systeme an der Universität Klagenfurt und wissenschaftlicher Direktor der Lakeside Labs GmbH, führt zu den Ergebnissen aus: „Von der Basisstation zur Drohne können wir die Vorteile von 5G bereits gut nutzen und mit durchschnittlich 600 Mbit/s übertragen. Auf dem Retourweg konnten wir nur Datenraten erzielen, die mit LTE/4G vergleichbar sind.“

Die 5G-Basisstation in Feichtendorf sendet gleichzeitig auch LTE-Signale. Die Experimente haben gezeigt, dass die Drohne im Zweifel auf das derzeit noch stärkere LTE-Signal zurückfällt.

Um die neuen Technologien in der Zukunft effizient einsetzen zu können, brauche es nun Lösungen. Christian Raffelsberger betont: „In der Weiterentwicklung des Mobilfunkstandards wird berücksichtigt werden, dass sie in Zukunft auch von Drohnen nutzbar sind.“ So steuert man beispielsweise Antennen gezielt zwischen Luft- und Bodenraum, sodass die einzelnen Objekte möglichst viel Leistung erhalten und gleichzeitig selbst möglichst wenig Störungen auslösen.

Muzaffar, R., Raffelsberger, C., Fakhreddine, A., López Luque, J., Emini, D. & Bettstetter, C.: First experiments with a 5G-connected drone. Proceedings ACM Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications (DroNet), 2020. https://doi.org/10.1145/3396864.3400304.