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Drohnen im Praxiseinsatz: Mit 5G auf neuen Wegen

Mobilfunkstandard 5G
Drohnen im Praxiseinsatz: Mit 5G auf neuen Wegen

Drohne über Gemüsebeet
Der Mobilfunkstandard 5G ist ein Vorbote für die nächste Generation von Technologie. Mit den hohen Datenraten und der extrem niedrigen Latenzzeit kann 5G die Konnektivität von Drohnen wirklich revolutionieren Bild: Yingyaipumi/stock.adobe.com
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Das 21. Jahrhundert hat schon einige disruptive Technologien gesehen. Unbemannte Drohnen stehen weit oben auf dieser Liste. Zu den Einschränkungen gehörten bisher Fragen der Konnektivität. Nokia-Experte Martin Beltrop erklärt, warum 4G und erst recht 5G die Drohnen noch mehr beflügeln.

Der Autor ist Martin Beltrop, Senior Director Portfolio Management Nokia Enterprise bei Nokia.

Die zunehmende Verbreitung von Drohnen ist erstaunlich. Längst erfüllen Drohnen im zivilen Bereich viele Aufgaben: Von der Katastrophenhilfe über Such- und Rettungseinsätze, Öl- und Gasfeldvermessung bis hin zu Bergbau, Landwirtschaft und Infrastrukturprojekten. Drohen haben sich vielfach als hilfreiche Werkzeuge etabliert: Die Palette reicht von kleinen, tragbaren bis hin zu größeren Fluggeräten, die starre Flügel, Multirotoren, Hybride oder gar Schlagflügel haben können.

Konnektivität: Der Schlüssel zum Erfolg

Die sehr große Nachfrage nach Drohnenanwendungen zieht sich durch alle Branchen, da Unternehmen mehr und mehr mit Fernüberwachung und Automatisierung für schnelle und effiziente Abläufe arbeiten. Der Markt wächst deshalb schnell. Jedoch beschränken verschiedene Faktoren den Umfang, in dem Drohnen Aufgaben effektiv ausführen können. Größte Herausforderung ist die Konnektivität. Traditionell ist der Einsatzradius von Drohnen durch die Reichweite der Funksteuerung (RC) begrenzt, wobei die meisten Drohnen in niedriger Höhe im Luftraum fliegen. Lange konnten Hersteller trotz intensiver Bemühungen mit proprietären Funksteuerungslösungen die Reichweite nur um einige Kilometer innerhalb der Sichtlinie steigern.

In dieser Hinsicht ist die Verwendung von Mobilfunktechnik – 4G und erst recht 5G – ein echter Game Changer für die Branche. Dank der besseren Konnektivität sollen Drohnen komplexe Missionen autonom ausführen können, große Datenmengen und hochauflösende Videos in die Cloud streamen sowie weitaus größere Entfernungen zurücklegen. Schon mit 4G-Konnektivität können Drohnen durch den unterbrechungsfreien Übergang zwischen verschiedenen Mobilfunkzellen ihren begrenzten Radius erweitern.

Mit 5G haben Drohnen nun auch noch eine größere Bandbreite zur Verfügung und eine sehr viel geringere Latenz bei der Datenübertragung. Dies erlaubt Anwendungen mit größerem Datendurchsatz wie z. B. die Übertragung von Live-Videos, und macht es möglich, dass erforderliche Rechenprozesse in der Cloud stattfinden können. Selbst die Orchestrierung ganzer Drohnenflotten kann zentral aus der Cloud erfolgen. Die Ära der vernetzten Multi-Drohnen-Flotten kann also beginnen.

Was 5G noch bringt

Der Mobilfunkstandard 5G ist ein Vorbote für die nächste Generation von Technologie. Mit den hohen Datenraten und der extrem niedrigen Latenzzeit kann 5G die Konnektivität von Drohnen wirklich revolutionieren. 5G verleiht Drohnen die Fähigkeit, Daten in nie dagewesener Geschwindigkeit zu übertragen, künstliche Intelligenz zu integrieren, in Echtzeit ultrahochauflösende Bilder und Videos zu streamen, oder die Luftverkehrsaufklärung zu verbessern, weil man Drohnen im Flug einfacher nachverfolgen oder sogar ganze Drohnenschwärme steuern kann. Der Fortschritt bei den Drohnen durch Cloud- und 5G-Technologie lässt sich vergleichen mit der Entwicklung der Smartphones, die heute Anwendungen ausführen können, welche früher nur auf Desktop-PCs möglich waren.

Ein weiterer Vorteil: Durch die direkte und zuverlässige 5G-Anbindung der Drohne an die Cloud können die aufgenommenen Daten direkt in der Cloud ausgewertet werden und die Drohnenmission kann entsprechend der Ergebnisse „live“ angepasst werden. Das ermöglicht einen wesentlich flexibleren Einsatz von Drohnen.

5G könnte auch dabei helfen, den ehrgeizigsten Aspekt bei der Drohnennutzung anzugehen, nämlich die Regulierung des Drohnenverkehrs in einem bereits recht vollen Luftraum. Der Bedarf an ausfallsicheren Protokollen und strengen Vorschriften zur Durchführung von sicheren Flügen in industriellen und öffentlichen Bereichen ist ein kritisches Thema. Dafür sind Regeln nötig, die den Einsatz von Drohnen überwachen, Piloten dazu verpflichten, sicher zu fliegen, und die Qualitätsstandards für Hersteller festlegen.

Die Notwendigkeit einer transparenten und vertrauensschaffenden Regulierung, die Datenschutz- und Sicherheitsbedenken ernst nimmt, wurde gerade in jüngster Zeit immer offensichtlicher. In den Vereinigten Staaten arbeitet die Federal Aviation Administration (FAA) mit der NASA und weiteren Partnerbehörden zusammen, um das Konzept des Unmanned Aircraft System Traffic Management (UTM) zu erforschen. Ziel ist ein Verkehrsmanagement für den „unkontrollierten“ Drohnenbetrieb. Es soll das Air-Traffic-Management (ATM)-System der FAA ergänzen. Europa erwägt eine ähnliche Initiative mit dem Namen U-Space, die darauf abzielt, neue Verfahren zu etablieren, die Drohnen einen sicheren und geordneten Zugang zum Luftraum ermöglichen.

Sicherheit im Netz

Da Drohnen inzwischen weit verbreitet sind und wichtige Aufgaben übernehmen, wird es immer wichtiger, sie vor kriminellen Angriffen zu schützen. Dabei muss das Thema sowohl aus Sicht des Netzes als auch aus Sicht der konkreten Drohnenanwendung angepackt werden. Ähnlich wie in anderen Bereichen muss die Abwehr von Bedrohungen zu jeder Zeit möglich sein. Aktuell werden Drohnen durch Funktechnik in unlizenzierten Frequenzbändern gesteuert. Diese können beispielsweise durch gezielte Überlastung gestört werden. Die Verwendung von lizenzierten 4G/5G-Frequenzbändern hat demgegenüber klare Vorteile.

5G bietet zum Beispiel die Möglichkeit, so genannte private Campusnetze einzurichten und über Network Slicing mehrere virtuelle Netze in einem einzigen physischen Netz abzubilden. Durch diese private Infrastruktur wird es einfacher, Angriffe von außen abzuwehren. Sobald sich eine Verbindung zwischen Drohne und „Pilot“ etwa auf einem eigenen 5G-Slice befindet, sind die Angriffsmöglichkeiten sehr stark eingeschränkt.

Auf zu neuen Höhen

Drohnen haben sich in unserer technologiegetriebenen, vernetzten Welt zu einem wichtigen Instrument entwickelt. Unternehmen und andere Organisationen wie Rettungsdienste suchen nach Möglichkeiten, die von Menschen verrichtete Arbeit zu ergänzen und in bestimmten Fällen sogar zu ersetzen. Mit der Weiterentwicklung der Flugtechnik und der Antriebstechnologien erfüllen Drohnen immer mehr Aufgaben in verschiedenen Bereichen, und das zu wirtschaftlichen Kosten. Hersteller statten sie immer besser aus, z. B. mit leistungsstarken Kameras, Sensoren und Wärmebildgeräten, die bei der Erfassung wichtiger Daten helfen.

Die Investitionen in Drohnen wachsen, und mit der Zunahme des unbemannten Flugbetriebs im städtischen, ländlichen und industriellen Luftraum ist diese Entwicklung noch lange nicht am Ende. Es gibt allerdings weiterhin Herausforderungen, darunter die Netzabdeckung und die Stabilität der Netze: Effektive und widerstandsfähige Netze sind für eine robuste und nahtlose Drohnenkonnektivität unerlässlich. Für Unternehmen und Anbieter, darunter auch Netzausrüster wie Nokia, bleibt noch viel zu tun – etwa mit Blick auf Lösungen für privates und sicheres mobiles Breitband, Cloud-Konnektivität und eine Vielzahl neuer Add-on-Anwendungen für Drohnen. Aber die Fortschritte sind für alle sichtbar und werden Drohnen in jeder Hinsicht weiter beflügeln. (ag)


Kontakt zu Nokia

Nokia
Karakaari 7
02610 Espoo, Finland
Tel.: +35 810 4488 000
E-Mail: info@nokia.com
Website: www.nokia.com


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