Vallen drones uit de lucht door wifi?

Vallen drones uit de lucht door wifi? Het aantal drones neemt steeds meer toe, het aantal incidenten met drones stijgt ook. Drones gebruiken hetzelfde vergunningsvrije spectrum wat ook gebruikt wordt door bijvoorbeeld het ook sterk toenemende aantal wifi accesspoints. Wil je weten of dat een risico is? Lees dan het rapport wat ik met FIGO heb gemaakt dat net is gepubliceerd op de website van Agentschap Telecom, “Onderzoek naar frequentiegebruik bij drones”! 

Drones zijn veel in het nieuws. Vaak gaat het om leuke nieuwe innovatieve toepassingen. Drones worden gebruikt bij gevaarlijke inspecties van bijvoorbeeld hoogspanningslijnen of in de landbouw, waar gewassen selectief kunnen worden besproeid. Een drone zou ook levens kunnen redden door bij een hartinfarct snel ter plaatse te komen met een AED. Hoewel deze in de volksmond drone genoemd worden bestaan volgens de wet alleen maar modelvliegtuigen en RPA’s (Remotely Piloted Aircraft).

Het aantal drones in Nederland groeit snel. Verkoopcijfers zijn niet openbaar, maar op basis van wat importeurs en de branchevereniging zeggen zijn er naar (ruwe) schatting 150.000 drones in Nederland. Het grootste deel hiervan wordt recreatief gebruikt, slechts enkele duizenden zijn bestemd voor de professionele markt. Denk hierbij aan filmen uit de lucht, inspecties van landbouwgewassen en inspecties van moeilijk bereikbare hoge plekken, zoals boortorens of radiomasten.

Kwestie van tijd

Maar helaas komen drones ook steeds vaker negatief in het nieuws. In de periode van ons onderzoek vielen drones uit de lucht op skipistes, vlogen ze op Schiphol bijna tegen Boeings aan en kwamen ze uit de lucht vallen in tuinen. Piloten zijn doodsbang voor botsingen met drones. Met name helikopters zijn kwetsbaar, zij zijn al niet gebouwd op botsingen met vogels, en zeker niet met zwaardere drones. Maar ook de gevolgen van een botsing met een vliegtuig zijn onbekend. Om onduidelijke redenen kan een drone ook nog wel eens wegvliegen, “een fly away” genoemd, met onbekende bestemming, waarschijnlijk China …. Op Facebook is een hulppagina geopend voor slachtoffers hiervan. Ook worden er veel ongecontroleerde landingen gemeld, waarschijnlijk door snel oprakende batterijen.

Drones zijn dan ook niet alleen populair bij gebruikers, maar komen ook steeds meer in het vizier van de toezichthouders. De toezichthouder van het luchtruim, inspectie leefomgeving en transport (ILT) houdt de incidenten met drones sinds kort bij en maakte onlangs bekend dat het aantal meldingen over incidenten met drones eind mei 2016 al hoger is (39) dan in heel 2015. Het is dus een kwestie van tijd voor er een serieus ongeluk gebeurt.

Daarom heeft Agentschap Telecom (AT) opdracht gegeven voor een onderzoek. Zij wilde beter begrijpen wat de risico’s zijn van het gebruik van drones, en dan met name in het vergunningsvrij spectrum. Een drone maakt voor de besturing namelijk gebruik van vergunningsvrije frequenties, en daar mag in principe iedereen gebruik van maken. Sterker nog, de meest gebruikte frequentie band is de 2.4 GHz, de band waar in een eerder onderzoek Strict aantoonde dat deze band al overvol is door met name wifi. Simpel gezegd: zou een drone wel eens uit de lucht kunnen vallen door wifi of andere vergunningsvrije toepassingen? En andersom: kan een drone ook effect hebben op wifi of andere vergunningsvrije toepassingen?

Leuk natuurlijk om eens wat dieper te duiken in de wereld van de drones. Het eerste wat ik deed was zelf een drone aanschaffen, want ik moet natuurlijk wel wat praktijkervaring opdoen. Mijn zoon vond het overigens ook een prima onderzoek…

Zorgen over dronegebruik

Er zijn dus zorgen over het toegenomen gebruik van drones. In opdracht van AT hebben we daarom in samenwerking met onze partner Figo onderzoek gedaan naar het risico van het toegenomen gebruik vergunningsvrije banden door drones. We hebben een lijst gemaakt met de meest voorkomende drones, in welke mate vergunningsvrij spectrum wordt gebruikt en wat voor technieken daarvoor worden gebruikt. Voor de directe besturing blijkt met name de 2.4 GHz en soms ook 5.8 GHz gebruikt. Voor streaming van videobeelden (First Person View) naar de gebruiker wordt veelal de 5.8 GHz gebruikt. Ook de 2.4 GHz wordt soms gebruikt voor streaming. Vlucht (telemetrie) informatie wordt soms gestuurd via aparte vergunningsvrije kanalen, zoals de 868 MHz, hoewel dit in de meeste gevallen via OSD (On Screen Display) wordt weergegeven. Ook de 433 MHz kwamen we een enkel geval tegen.

We hebben ILT gevraagd of er frequentie gerelateerde incidenten zijn. Bij ILT was dit niet bekend, maar tekende hierbij aan dat veel incidenten niet worden gerapporteerd. Van incidenten veroorzaakt door recreatieve gebruikers is weinig bekend.

Scenario’s

Om een inschatting te kunnen doen van het risico hebben we een aantal scenario’s onderzocht. We hebben daarbij met name de 2.4 GHz onderzocht. De meeste drone besturingen werken namelijk in deze band met een combinatie frequency hopping (FHSS) en direct spread spectrum (DSSS) technologie. Dit is op zich een mooie combinatie van technologieën die de besturing heel robuust maakt. Met frequency hopping wordt volgens eenvast patroon door de volledige wifi spectrum heen “gehopt”. Dit maakt de besturing heel robuust omdat er altijd wel een frequentie is zonder interferentie, reflectie of andere radiobronnen. Door gebruik te maken van een ander protocol, DSSS (Direct Spread Spectrum) is het mogelijk om het signaal te ontvangen nog onder het ruisniveau. De combinatie van die twee maakt de communicatie heel robuust.

Maar door hiervan gebruik te maken, wordt dus door de gehele wifi band heen gehopt. Daar zouden de wifi gebruikers last van kunnen hebben! Andersom is het zo dat de 2.4 GHz soms helemaal vol zit met wifi gebruikers. Daar zou de drone besturing ook last van kunnen hebben. De drone besturing moet tenslotte aan dezelfde regels qua bijvoorbeeld zendvermogen voldoen als wifi. Wat er gebeurt als de drone de communicatie verliest is afhankelijk van de drone. De drone kan vliegen op GPS naar een vooraf ingesteld punt of de landing inzetten.

Scenario’s in de praktijk

Het is lastig te voorspellen wat het effect is als verschillende technologieën gebruik maken van dezelfde band. Wij hebben daarom besloten een aantal scenario’s in de praktijk te testen met de meest gebruikte drones en drone besturingen. Deze testen hebben we samen met de brandweer Twente uitgevoerd op vliegveld Twente, op een regenachtige dag. Hierbij hebben we onder andere gemeten wat de dataoverdrachtssnelheid is tussen een wifi gebruiker en access point op verschillende afstanden van de besturing tot de gebruiker. Hierbij bleek een drone besturing de datasnelheid behoorlijk agressief naar beneden te drukken. De snelheid kon terugvallen tot minder dan 20% van de normale snelheid. Opmerkelijk was dat met een drone van marktleider DJI de grootste afname van de snelheid merkbaar was.

Andersom bleek de drone besturing maar weinig last te hebben van een volle wifi band. De besturing bleef het gewoon doen. Wel is hierbij op te merken dat sommige besturingen nog niet voldeden aan de laatste strengere ETSI standaard. Het zou kunnen dat als ze hier wel aan voldoen, ze ook gevoeliger worden voor wifi interferentie. Ook de video downlink kan last hebben van interferentie met wifi uit nabije kantoren.

Voorlichting

Conclusie was dus dat het risico van ongelukken door een overvolle wifi band niet zo groot is, waarbij moet worden aangemerkt dat de gevolgen van de recente ETSI standaard beter kan worden onderzocht. Ook denk ik wel dat het raadzaam is dat gebruikers beter begrijpen dat ze de drone besturen in dezelfde banden waar ook wifi actief is, bijvoorbeeld door betere voorlichting, zeker voor recreatief gebruik. Bij professioneel gebruik zou wellicht aan de training kunnen worden toegevoegd dat voor de start wordt gemeten of het druk is in de wifi band.

Maar de meeste winst valt te halen uit het verbeteren van het gedrag van de recreatieve gebruikers. Daar gebeuren de meeste incidenten. De overheid is al begonnen met een voorlichtingscampagne voor gebruikers over de regels. Er is inmiddels ook een nieuw wetsvoorstel voor minidrones die de verschillen qua regels voor de professionele gebruiker en recreant wat kleiner maakt. Helaas is hier nog niets opgenomen over verplichte registratie van drones zoals in de VS verplicht is. Tot het zo ver is zullen we de drone die in de tuin is gevallen maar gewoon zelf houden tot de ongelukkige eigenaar zich meldt…