Konnektivität für Drohnen und autonome Systeme

Eine Drohne in der Luft und ein autonomer Roboter am Boden teilen sich ein Problem, das ein fest installierter Sensor niemals hat: Sie bewegen sich, und ihre Verbindung muss sich mit ihnen bewegen. Wenn sich das Asset bewegt, durchläuft es die Reichweite verschiedener Mobilfunkmasten und an den Rändern sogar völlig unterschiedliche Netze. Wenn die Verbindung nicht folgen kann, brechen die Telemetriedaten ab, das Video friert ein und der Bediener verliert das Bild in dem Moment, in dem er es am dringendsten benötigt. Bei der Drohnenkonnektivität geht es nicht nur darum, Signal zu haben, sondern darum, ein sich bewegendes Asset verbunden zu halten, während sich der Untergrund unter ihm ändert.

Dieser Artikel untersucht, wie 4G und 5G Drohnen und autonome Systeme verbunden halten: was die Anforderungen an Telemetrie und Video-Uplink tatsächlich sind, warum Netzwerk-Handover für alles, was sich bewegt, wichtig ist und wie eine Multi-Netzwerk-SIM die Verbindung über wechselnde Abdeckungen hinweg aufrechterhält. Er konzentriert sich auf die kommerzielle zellulare Konnektivitätsebene und macht deutlich, wo behördliche Genehmigungen und spezialisierte Kommando-und-Kontrollsysteme außerhalb davon liegen.

Was eine Drohne oder ein autonomes System von einer Verbindung benötigt

Verbundene autonome Systeme führen typischerweise zwei sehr unterschiedliche Datenströme über dieselbe Verbindung, und eine gute Verbindung muss beide bedienen:

• Telemetrie und Steuerung. Klein, konstant und extrem zeitkritisch: Position, Status, Sensordaten und Befehle. Das Datenvolumen ist winzig, aber eine Lücke oder Verzögerung hier ist die schwerwiegendste Art von Ausfall, da sie Steuerung und Sicherheit beeinträchtigt.
• Nutzdaten, normalerweise Video. Groß und bandbreitenhungrig, insbesondere für hochauflösende oder live gestreamte Video-Uplinks. Hier liegt der Kapazitätsbedarf, und er konkurriert um die gleiche Verbindung wie die kritischen Telemetriedaten.

Die Spannung zwischen beiden ist das Herzstück des Designproblems. Die Verbindung muss den kleinen, kritischen Steuerfluss gewährleisten, während sie den großen, bandbreitenhungrigen Videofluss transportiert, und das beides, während sich das Asset bewegt. Dies ist eine schwierigere Anforderung als die, mit der entweder eine feste Kamera oder ein statischer Sensor konfrontiert ist, und deshalb ist die Wahl der Konnektivität für autonome Systeme so wichtig.

Die Kernherausforderung: in Bewegung verbunden bleiben

Ein stationäres Gerät verbindet sich mit einer Zelle und bleibt dort. Ein sich bewegendes Objekt nicht. Während eine Drohne fliegt oder ein Roboter sich bewegt, verlässt sie den Bereich eines Funkmastes und tritt in den Bereich des nächsten. Die Verbindung muss zwischen ihnen übergeben werden, ohne abzubrechen. Innerhalb eines einzelnen Mobilfunknetzes ist diese Zellenübergabe das, wofür Mobilfunknetze ausgelegt sind, und sie funktioniert im Allgemeinen gut für ein sich bewegendes Objekt, das sich innerhalb einer guten Abdeckung befindet.

Das schwierigere Problem tritt an den Rändern auf: dort, wo die Abdeckung eines Netzwerks dünner wird, nahe einer Grenze oder in ländlichen und abgelegenen Gebieten, wo Drohnen und autonome Systeme oft operieren. Ein Gerät, das an ein einziges Netzwerk gebunden ist, hat keinen Ausweg mehr, wenn dieses Netzwerk ausfällt. Es spielt keine Rolle, dass ein anderer Betreiber eine perfekte Abdeckung hat, wenn das Gerät diese nicht nutzen kann. Für ein sich bewegendes Asset, das durch unterschiedliches Gelände fährt, ist die Abhängigkeit von einem einzigen Netzwerk die häufigste Ursache für eine unterbrochene Verbindung.

Die Höhe fügt eine Komplikation hinzu, der Bodengeräte nicht ausgesetzt sind. Mobilfunknetze sind darauf ausgelegt, Benutzer am Boden zu versorgen, sodass eine Drohne, die in die Höhe aufsteigt, viele Mobilfunkmasten gleichzeitig sehen kann und die Abdeckung ganz anders erlebt als ein Gerät unter ihr auf der Oberfläche. Das macht die Wahl des Netzwerks entlang eines Flugpfads noch situativer und ist ein weiterer Grund, warum eine Verbindung, die zwischen Betreibern auswählen und wechseln kann, anstatt sich an einen zu binden, besser für Flugobjekte geeignet ist als eine feste Eins-Anbieter-Verbindung.

Warum eine Multi-Netz-SIM die richtige Antwort ist

Das ist genau die Lücke, die ein nicht gelenkte Multi-Netzwerk-SIM ist darauf ausgelegt, zu schließen. Anstatt an einen Betreiber gebunden zu sein, kann er sich mit dem stärksten verfügbaren Netzwerk entlang der Route verbinden und zwischen Betreibern wechseln, wenn sich die Abdeckung ändert. Für ein Asset, das sich über verschiedene Abdeckungsbereiche bewegt, bedeutet dies, dass die Verbindung dem besten Signal folgt, anstatt an einem nachlassenden zu haften. Weconnect bietet dies über 700 Carrier-Partnerschaften in über 195 Ländern, sodass eine Drohne oder ein autonomes System auf das jeweils stärkste Netzwerk zugreift, wo auch immer es sich befindet, und seine Verbindung über Grenzen hinweg aufrechterhält, an denen eine Single-Network-SIM ausfallen würde.

Der Vorteil für die beiden Datenströme ist kumulativ. Der Multi-Netzwerk-Zugang gibt den kritischen Telemetriedaten die beste Chance auf einen ununterbrochenen Pfad, und er gibt dem Video-Uplink Zugriff auf die verfügbare Kapazität auf der Route und nicht nur auf das, was ein einzelner Betreiber an diesem Ort anbietet. Für ein sich bewegendes Asset ist eine widerstandsfähige Konnektivität keine Luxusfunktion, sondern sorgt dafür, dass der Betreiber von Start bis Bergung in der Schleife bleibt.

Außerhalb der Sichtlinie (BVLOS)

Ein großer Teil des Wertes von Drohnen liegt in ihrem Betrieb außerhalb der Sichtlinie des Piloten (BVLOS): zur Inspektion einer langen Pipeline, zur Vermessung eines großen Geländes oder zur Lieferung an einen entfernten Punkt. Sobald eine Drohne außer Sichtweite fliegt, wird die Verbindung zum einzigen Bindeglied, was die Anforderungen an die Zuverlässigkeit enorm erhöht. Bei einem Ausfall der Datenverbindung gibt es keine Möglichkeit, auf visuelle Steuerung zurückzugreifen.

Eine zuverlässige, widerstandsfähige Konnektivität ist daher eine grundlegende Voraussetzung für BVLOS-Operationen, und Mobilfunk mit mehreren Netzwerken ist eine starke Lösung für die Konnektivitätsebene. Es ist jedoch wichtig, den Umfang klarzustellen: BVLOS ist stark reguliert, und die Betriebserlaubnis hängt von Luftfahrtbehörden, genehmigten Betriebsverfahren und oft redundanten Kommando- und Kontrollsystemen ab, die über eine einzelne SIM hinausgehen. Die hier beschriebene Konnektivität unterstützt diese Operationen; sie berechtigt sie nicht von sich aus. Wo eine Operation wirklich geschäftskritisch ist, gilt dasselbe geschäftskritische Konnektivität Prinzipien der Redundanz und zentralen Steuerung gelten, überlagert von den Anforderungen des regulatorischen Rahmens.

Drohnen und Roboter sind M2M-Assets

Eine Drohne oder ein autonomes System an einer SIM-Karte ist eine Maschine, die autonom kommuniziert, was sie zu einer klassischen M2M-Anwendung macht. Verstehen Was eine M2M-SIM-Karte ist hilft hier: dies sind dieselben Prinzipien, die für jede vernetzte Maschine gelten, einschließlich Multi-Netzwerk-Zugang, zentrale Verwaltung und sicheres Routing, angewendet auf ein Asset, das sich zufällig bewegt und fliegt. Die Festlegung der Konnektivität für eine autonome Flotte ist eigentlich die Festlegung einer IoT SIM Bereitstellung mit Bewegung und Latenz-kontrollierter Steuerung zu den Anforderungen hinzugefügt, und wenn man dies berücksichtigt, vermeidet man, für jede neue Plattform das Rad neu erfinden zu müssen.

Verwaltung eines Fuhrparks mobiler Vermögenswerte

Ein Betreiber, der mehr als eine Drohne oder einen Roboter betreibt, steht vor demselben Flottenproblem wie jedes vernetzte Unternehmen, nur mit zusätzlich bewegten Objekten. Zentrales Management bietet eine einzige Ansicht der Verbindung jedes Assets: welche online sind, wohin Daten fließen, wie viel jedes davon nutzt und welche ausgefallen sind. SIM-Karten können vor dem Einsatz bereitgestellt und danach gesperrt werden, Daten können über die gesamte Flotte gepoolt werden, sodass eine datenintensive Mission aus demselben Kontingent wie eine datenarme Telemetrie-Mission schöpft, und ein Verbindungsproblem bei einem Asset ist sofort ersichtlich, anstatt nach einer Mission entdeckt zu werden. Für einen Betreiber, der über ein paar Einheiten hinaus expandiert, macht diese zentrale Steuerung eine Flotte beweglicher Assets handhabbar.

Die Verbindungsdaten selbst werden mit der Zeit zu einem operativen Vermögenswert. Da jede Mission Aufzeichnungen darüber hinterlässt, wo die Verbindung gehalten hat und wo sie Schwierigkeiten hatte, kann ein Betreiber lernen, welche Routen und Gebiete zuverlässig sind und welche einen anderen Plan erfordern, und kann basierend auf diesem Wissen mit Preisangaben und Terminplanung arbeiten, anstatt zu raten. Für autonome Einsätze, bei denen eine verlorene Verbindung einen abgebrochenen Einsatz oder ein zurückgegebenes Gerät bedeuten kann, ist dieses gesammelte Bild der realen Abdeckung entlang der tatsächlich geflogenen Routen genauso wertvoll wie die Live-Verbindung an einem beliebigen Tag.

Häufig gestellte Fragen

Welche SIM-Karte verwenden Drohnen für die Konnektivität?

Drohnen, die über Mobilfunknetze kommunizieren, verwenden eine M2M- oder IoT-SIM-Karte, idealerweise eine nicht geleitete Multi-Netzwerk-SIM, damit sich die Drohne entlang ihrer Route mit dem stärksten verfügbaren Netzwerk verbindet, anstatt an einen einzigen Anbieter gebunden zu sein. Dies überträgt sowohl den kleinen, kritischen Telemetrie-Datenfluss als auch den größeren Video-Uplink.

Wie bleiben Drohnen während der Bewegung zwischen Gebieten verbunden?

Innerhalb eines Netzwerks wird die Verbindung automatisch von einer Zelle zur nächsten übergeben, wenn sich die Drohne bewegt. An den Rändern der Abdeckung lässt eine nicht gesteuerte Multi-Network-SIM die Drohne auf das Netz eines anderen Betreibers zurückgreifen, sodass die Verbindung dem stärksten verfügbaren Signal folgt, anstatt abzubrechen, wenn ein Netz schwächer wird.

Welche Konnektivität benötigen BVLOS-Drohnenbetriebe?

Aus Gründen der Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit, die für die zellulare Multi-Netzwerk-Technologie vorteilhaft sind, ist die Datenverbindung die einzige Verbindung zur Drohne außerhalb der Sichtlinie. Für den Betrieb außerhalb der Sichtlinie (BVLOS) ist auch eine behördliche Genehmigung, genehmigte Verfahren und oft redundante Steuerungs- und Regelungssysteme erforderlich, die über die reine Konnektivität hinausgehen und separat spezifiziert werden müssen.

Kann eine Verbindung sowohl Drohnentelemetrie als auch Video übertragen?

Ja, aber das Design muss die kritische Telemetrie schützen und gleichzeitig die bandbreitenhungrige Videoübertragung bewältigen. Telemetrie ist winzig und zeitkritisch; Video ist groß. Eine ausfallsichere Mehrfachnetzwerkverbindung mit ausreichender Kapazität und ein Design, das den Steuerverkehr priorisiert, ermöglicht es einer einzigen Verbindung, beide zuverlässig zu bedienen.

Nächste Schritte

Weconnect bietet Konnektivität für Drohnen und autonome Systeme mit nicht gesteuerten Multi-Network-SIMs und zentraler Verwaltung: eine Verbindung, die dem stärksten verfügbaren Netzwerk folgt, während sich das Asset bewegt, Telemetrie und Video-Uplink überträgt, wobei jede Einheit von einer einzigen Plattform aus sichtbar ist. Teilen Sie uns mit, wie und wo Ihre Systeme betrieben werden, und wir werden die Abdeckung entlang der Route bewerten und die Konnektivität entsprechend gestalten, und wir werden deutlich darlegen, wo die behördliche Zulassung liegt. Stellen Sie uns Ihre Konnektivitätsanforderungen. Direkte Antwort innerhalb einer Stunde.