Una de las ventajas de la red 5G es que permitirá a los drones estar conectados con tan baja latencia que puedan ser controlados en tiempo real sin riesgo de colisiones. Otra de las ventajas es la posibilidad de conectar miles de dispositivos IoT en la misma red sin que se pierda capacidad o cobertura. Y si pensamos en drones autónomos, la cuestión se vuelve trascendental, como ocurre con los coches sin conductor. Sin embargo, no toda la seguridad del protocolo depende de las condiciones de la red y el software también tiene algunos aspectos que deben ser mejorados. Por eso, el desarrollo de sistemas de conectividad de drones basados en la red móvil es una prioridad para este tipo de navegación aérea.
Pilotar drones de forma fiable con tecnología de comunicación móvil
Los drones operan cada vez más en áreas fuera de la vista de la persona que los controla. Sin embargo, los controles remotos convencionales tienen un alcance limitado, lo que los hace inadecuados para estos vuelos.
Hasta ahora los sistemas simples basados en redes móviles no han podido garantizar una conexión confiable cuando las cargas de la red móvil son altas o cuando hay una falta de cobertura de la red.
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Telecomunicaciones, Heinrich-Hertz-Institut, HHI han unido fuerzas con socios en el proyecto SUCOM para desarrollar un nuevo sistema de red móvil que se puede usar para controlar drones incluso a largas distancias y en terrenos difíciles.
Los drones autónomos que se comunican a través de redes móviles a menudo no tienen una conexión estable. La falta de cobertura de la red es una explicación de las interrupciones. Los expertos también sospechan que los drones que operan en altitudes elevadas pueden acceder a demasiadas torres de telefonía celular al mismo tiempo y seguir cambiando entre las celdas de la red, lo que puede provocar la desconexión.
Los investigadores de Fraunhofer HHI, por otro lado, encontraron que los protocolos de comunicación que usan los drones y que regulan el flujo de datos entre el dron y el controlador plantean problemas.
Si no son lo suficientemente robustos para velocidades de datos fluctuantes, algunos paquetes de datos llegan más lentamente y otros se pierden por completo. Por lo tanto, los investigadores de Fraunhofer HHI unieron fuerzas con Wingcopter, el fabricante de drones de Hesse, Emqopter GmbH y CiS GmbH para desarrollar nuevos protocolos de comunicación que sean insensibles a flujos de datos entrecortados. El dron permanece conectado, incluso si la tasa de datos fluctúa.
La información crítica para la seguridad requerida para la creación de fotografías aéreas, como la posición, la altitud, la dirección del vuelo, la velocidad y otros datos, se puede transmitir sin interrupción, un requisito previo clave para los altos requisitos de seguridad en la aviación.
Nivel más alto de confiabilidad en el vuelo de drones
“A modo de comparación, equipamos un dron con un sistema LTE disponible comercialmente y con nuestro módulo de red móvil SUCOM, que tiene los nuevos protocolos de comunicación”, dice Tom Piechotta, científico de Fraunhofer HHI. «Mientras que la conexión que usaba el módulo convencional seguía cayendo, el módulo SUCOM proporcionó una conexión estable. Gracias a nuestros nuevos protocolos, la conexión es tan estable que no hay interrupciones».
Para el investigador, esta es una clara indicación de que las interrupciones en los drones no se deben únicamente a la falta de cobertura de la red.
Pruebas de vuelo reales con drones en Malawi
El módulo de red móvil SUCOM también se puede instalar en drones que ya están en uso: en Malawi, por ejemplo, los drones equipados con el nuevo módulo entregan medicamentos, suministros de sangre y otros materiales vitales a la población durante la temporada de lluvias, cubriendo distancias de hasta a 40 kilómetros. Despegan de cuatro aeródromos, cada uno de los cuales tiene un «piloto remoto» que ingresa la ruta actual en el sistema y define los puntos de ruta que guiarán al dron.
Un clic es todo lo que se necesita para enviar el plan de vuelo al dron
Los datos necesarios para que esto suceda se envían a un servidor en Ciudad del Cabo, desde donde se transmiten al módulo SUCOM y luego al controlador de vuelo del dron. Mientras está en tránsito, el dron es monitoreado continuamente por el piloto remoto en tiempo real. El dron también está equipado con tecnología satelital, que se puede utilizar si falla la conexión DSL. Los drones también se pueden operar a través de un teléfono inteligente y una conexión VPN, si es necesario.
De Malawi a Berlín en 170 milisegundos
Para garantizar la rápida transferencia de datos entre el dron y el servidor en Ciudad del Cabo, se realizaron personalizaciones en el hardware y el software del servidor.
La conexión ahora es tan rápida que los drones en Malawi pueden comunicarse con Fraunhofer HHI en Alemania en tiempo real.
Solo se necesitan 170 milisegundos para que un paquete de datos llegue desde el dron a Berlín a través del servidor en Ciudad del Cabo a través de una red de comunicación móvil.
El sistema SUCOM también podría proporcionar una mejor cobertura para ubicaciones remotas en Alemania. Para demostrarlo, el equipo del proyecto sobrevoló una gran zona forestal en el norte de Brandeburgo, uno de los puntos muertos de red más grandes de Alemania, con un diámetro de 14 kilómetros. El vuelo fue un éxito. Gracias al módulo SUCOM, los drones no perdieron la conexión en ningún momento del vuelo.
El proyecto SUCOM
El objetivo del proyecto es desarrollar y validar un sistema de comunicación móvil basado en radio para drones. SUCOM está destinado a cumplir con los altos requisitos de seguridad de la aviación. Esto significa que la transmisión de información crítica para la seguridad debe garantizarse sin interrupción. Esta es principalmente información que se requiere en relación con los Sistemas de Gestión de Tráfico No Tripulados (UTM), para la creación de imágenes de situación aérea (ID, posición, altitud de vuelo, dirección de vuelo, velocidad, etc.).
Dentro del proyecto SUCOM se está desarrollando una solución de comunicación diseñada para drones con el objetivo de garantizar el mayor nivel de fiabilidad posible. Todos los componentes involucrados están optimizados con respecto a las especificaciones del caso de uso.
Para maximizar la calidad del servicio, se utilizan modernos módems 4G/5G con un sistema de múltiples antenas MIMO 4×4.
Se está desarrollando un protocolo de comunicación basado en MAVLink, optimizado para su uso en redes celulares. Esto es para asegurar una conexión confiable, incluso con un mínimo de ancho de banda disponible. Las redes celulares redundantes se utilizan para reducir aún más la probabilidad de interrupción.
Para validar el sistema, se completarán varias series de pruebas con un total de 500 horas de vuelo como parte del proyecto. Más información en su web.
Fuente: Fraunholer-Gesellschaft
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