Evaluation of mobile communications for UTM systems

The new EASA UAV regulations introduced in January 2021 open up many new business areas for possible UAV applications. In particular, flights outside of the visual range are made possible by the newly defined SPECIFIC UAV category.

For safe UAV use, especially outside of the visual range, a reliable data link on the one hand and a possibility of UAV monitoring on the other hand are essential. If the data link is lost, there is a risk of the UAV being lost and, as a result, property damage or even personal injury. Since there are currently no dedicated specifications for the UAV hardware to be used, it is also very difficult to start the approval process for these UAV missions.
This is exactly where the EMoTe exploration, Evaluation of Mobile Communications for Unmanned Traffic Management (UTM) Systems, comes in. Mobile communications technology is currently the only technically available C2 technology to enable safe operation of UAS outside the immediate view of the pilot, due to the existing infrastructure and the mature international standard. What is missing, however, is a well-founded scientific analysis and, above all, commercial systems that are easy to implement for all those involved, i.e. UAV operators, mobile communications providers and the authorities.
The EMoTe survey therefore examines the possible research priorities that can be defined for Austria as a business location based on the study of mobile communications in rural and very remote alpine regions as well as in urban areas at heights of up to 300 meters above ground. The aim is also to examine the possibilities that mobile communications offer for UAV identification, UAV tracking and operator ID. These topics are also necessary with regard to the SESAR U-SPACE program and the UTM services required for it.
The results of the proposed survey include an evaluation matrix of current UAV data link technologies, a gap analysis of existing and necessary UAV technology for Austria as a business location, and a research agenda for necessary scientific work. The aim is to use this research agenda to put together a consortium that aims to launch a follow-up project for specific research in this field that is necessary for Austria.

[Original text]
"Evaluierung von Mobilfunk für UTM-Systeme"
Die neuen, mit Jänner 2021 eingeführten EASA UAV-Regularien eröffnen viele neue Geschäftsfelder für mögliche UAV-Anwendungen. Insbesondere Flüge außerhalb des Sichtbereichs werden durch die neu definierte SPECIFIC UAV-Kategorie ermöglicht. 
Für den sicheren UAV-Einsatz, vor allem außerhalb des Sichtbereichs, ist einerseits ein zuverlässiger Datenlink und andererseits eine Möglichkeit der UAV-Überwachung zwingend notwendig. Bei einem Verlust des Datenlinks droht auch der Verlust des UAVs sowie in weiter Folge ein Sach- oder gar Personenschaden. Da es aktuell noch keine dedizierten Vorgaben für die anzuwendende UAV-Hardware gibt, ist es auch sehr schwierig, für diese UAV-Missionen den Zulassungsprozess zu starten.
Genau hier setzt die Sondierung EMoTe, Evaluierung von Mobilfunk für Unmanned Traffic Management (UTM)-Systeme an. Die Mobilfunk-Technologie ist die derzeit einzige technisch verfügbare C2-Technologie, um einen sicheren Betrieb von UAS außerhalb der unmittelbaren Sichtweise des Piloten zu ermöglichen, und zwar aufgrund der vorhandenen Infrastruktur und des ausgereiften international einheitlichen Standards. Was allerdings fehlt, ist eine fundierte wissenschaftliche Betrachtung und vor allem kommerzielle Systeme, die für alle Beteiligten, also UAV-Betreiber, Mobilfunk-Provider und die Behörden einfach zu implementieren sind. 
Die Sondierung EMoTe betrachtet daher anhand der Untersuchung von Mobilfunk in ländlichen und sehr entlegenen alpinen Regionen sowie in städtischen Gebieten in Höhen bis 300 Meter über Grund die möglichen Forschungsschwerpunkte, die man für den Wirtschaftsstandort Österreich definieren kann. Dabei soll auch untersucht werden, welche Möglichkeiten Mobilfunk für UAV-Identifikation, UAV-Tracking sowie Betreiber-ID bietet. Diese Themen sind auch im Hinblick auf das SESAR Programm U-SPACE und dafür benötigte UTM-Dienste erforderlich. 
Als Ergebnisse der vorgeschlagenen Sondierung liegen eine Bewertungsmatrix der aktuellen UAV-Datenlinktechnologien, eine Gap-Analyse von bestehender und notwendiger UAV-Technologie für den Wirtschaftsstandort Österreich sowie eine Forschungsagenda, für notwendige wissenschaftliche Bearbeitungen vor. Das Ziel ist, anhand dieser Forschungsagenda ein Konsortium zusammenzustellen, das ein Folgevorhaben für spezifische und für Österreich notwendige Forschung in diesem Themengebiet anstrebt.