Projekt

5G NetMobil: Projekt zum vollvernetzten Straßenverkehr

5G-NetMobil ist ein Forschungs­pro­jekt zur Kommu­ni­ka­tion zwischen Fahr­zeugen und Infra­struktur. Die Ergeb­nisse sollen den Weg für Stan­dar­di­sie­rung und Seri­en­ent­wick­lung ebnen.
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Mehr Sicher­heit, mehr Komfort und weniger Emis­sionen: Wenn Fahr­zeuge mitein­ander vernetzt sind und sich mit der Verkehrs­in­fra­struktur (also Straßen oder Ampeln) in Echt­zeit austau­schen können, sollte das sowohl das Unfall­ri­siko als auch Emis­sionen redu­zieren.

Zentrale Voraus­set­zung dafür ist eine stabile und zuver­läs­sige Daten­ver­bin­dung – entweder auf Basis des Mobil­funks der fünften Genera­tion (5G) oder WLAN-basierter Alter­na­tiven (ITS-G5). Daran hat das Forschungs­pro­jekt "5G NetMobil" in den vergangen drei Jahren mit insge­samt 16 Part­nern aus Forschung, Mittel­stand und Indus­trie gear­beitet. Nun stellen sie ihre Ergeb­nisse vor:

„Mit dem Projekt 5G NetMobil zeigen wir, wie moderne Kommu­ni­ka­ti­ons­tech­no­lo­gien unseren Stra­ßen­ver­kehr gleich­zeitig sicherer, effi­zi­enter und wirt­schaft­li­cher machen“, sagte Thomas Rachel MdB, Parla­men­ta­ri­scher Staats­se­kretär im Minis­te­rium für Bildung und Forschung. Das Minis­te­rium hatte das Forschungs­pro­jekt mit 9,5 Millionen Euro geför­dert. Die durch das Projekt geschaf­fenen Grund­lagen in den Berei­chen Netz­werke, Sicher­heit und Kommu­ni­ka­ti­ons­pro­to­kolle sind nun die Basis für die Stan­dar­di­sie­rung, die Entwick­lung neuer Geschäfts­mo­delle sowie erste Seri­en­pro­jekte der Projekt­partner.

Grund­lage für inno­va­tive Verkehrs­kon­zepte

Der Schreck, wenn plötzlich "aus dem Nichts" ein Fußgänger auftaucht. Die vernetzte Straße könnte das "vorhersehen" Der Schreck, wenn plötzlich "aus dem Nichts" ein Fußgänger auftaucht. Die vernetzte Straße könnte das "vorhersehen"
Foto: 5G-NetMobil-Projekt
Beispiele: Fußgänger an einer unüber­sicht­li­chen Stra­ßen­kreu­zung oder ein Fahr­zeug, das plötz­lich aus einer nicht einseh­baren Seiten­straße hervor­kommt - im Stra­ßen­ver­kehr ergeben sich häufig Situa­tionen, die selbst ein guter Fahrer nicht voll­ständig über­bli­cken kann. Radar-, Ultra­schall- und Video­sen­soren sind die Augen moderner Fahr­zeuge. Sie erfassen das Verkehrs­ge­schehen um Fahr­zeuge herum, können aber weder um eine Stra­ßen­ecke oder hinter Hinder­nisse schauen.

Die direkte Vehicle-to-Vehicle (V2V), Vehicle-to-Infra­st­ruc­ture (V2I) und Vehicle-to-Network (V2N)-Kommu­ni­ka­tion soll ermög­li­chen, dass Fahr­zeuge unter­ein­ander und mit ihrer Umge­bung Daten in Echt­zeit austau­schen können – selbst über den (opti­schen) Sicht­be­reich hinaus.

Im Projekt 5G-NetMobil wurden Kreu­zungs­as­sis­tenten entwi­ckelt, die Fußgänger und Radfahrer an unüber­sicht­li­chen Kreu­zungen schützen sollen. Eine in oder neben der Straße Infra­struktur aufge­baute Kamera soll Fußgänger erkennen und Fahr­zeuge inner­halb weniger Milli­se­kunden warnen können.

Platoo­ning: Einer für alle

Bei der Ernte wird die Erntemaschine vom Traktor synchronisiert oder umgekehrt, so geht nichts verloren Bei der Ernte wird die Erntemaschine vom Traktor synchronisiert oder umgekehrt, so geht nichts verloren
Foto: 5G-NetMobil-Projekt / Claas / Robert Bosch GmbH
Ein anderes Beispiel ist das "Platoo­ning": Nutz­fahr­zeuge fahren in Kolonnen (soge­nannten Platoons) hinter­ein­ander. Das erste Fahr­zeug "schaut" für die anderen quasi mit. Gas-, Brems- und Lenk­ein­griffe erfolgen über die V2V-(Fahr­zeug-zu-Fahr­zeug)-Kommu­ni­ka­tion und das synchron. Das Wind­schat­ten­fahren in der Kolonne kann den Kraft­stoff­ver­brauch redu­zieren und die Sicher­heit auf den Auto­bahnen erhöhen. Sowohl Fahr­zeug­ab­stände von weniger als zehn Meter als auch das "paral­lele Platoo­ning" etwa in der Land­wirt­schaft sind möglich.

Stan­dar­di­sie­rung und neue Geschäfts­mo­delle

Beim Platooning "sieht" das Führungsfahrzeug für die Mitfahrer mit und kann Steuerungsfunktionen übernehmen Beim Platooning "sieht" das Führungsfahrzeug für die Mitfahrer mit und kann Steuerungsfunktionen übernehmen
Foto: 5G-NetMobil-Projekt / Robert Bosch GmbH
Wich­tige Fragen der auto­mo­bilen Echt­zeit-Kommu­ni­ka­tion sollten beant­wortet werden. Damit voll­ver­netztes Fahren Realität werden kann, muss die direkte Kommu­ni­ka­tion zwischen den Fahr­zeugen und mit der Infra­struktur extrem zuver­lässig und mit hohen Daten­raten und geringen Latenz­zeiten funk­tio­nieren. Was passiert, wenn sich die Qualität der Daten­ver­bin­dung ändert, wenn nur eine gerin­gere Daten­rate für die direkte Kommu­ni­ka­tion zwischen den Fahr­zeugen zur Verfü­gung steht?

Die Forscher haben ein „Quality of Service“-Konzept erar­beitet, das Ände­rungen der mögli­chen Netz­qua­lität erkennt und alle vernetzten Fahr­funk­tionen verstän­digt. Beim Platoo­ning würden dann die Abstände der einzelnen Fahr­zeuge in der Kolonne auto­ma­tisch vergrö­ßert werden.

Geforscht wurde mit "Slicing", wenn Teile des Netzes in virtu­elle Unter-Netze aufge­teilt werden. Für die Daten­über­tra­gung bei sicher­heits­kri­ti­schen Funk­tionen wie der Warnung vor einem Fußgänger an der Kreu­zung wird nun ein sepa­rates Teil­netz genutzt, um diese Nach­richten zu jeder Zeit "durch" zu bekommen.

Die Daten­über­tra­gung für das Video­strea­ming oder die Aktua­li­sie­rung der Stra­ßen­karte wird in einem davon getrennten virtu­ellen Netz gesteuert und bei Bedarf kurz­fristig zurück­ge­stellt, wenn nur eine geringe Daten­rate zur Verfü­gung steht.

Weiterhin hat das Forschungs­pro­jekt Beiträge für die "hybride" Kommu­ni­ka­tion von klas­si­schem Mobil­funk und WLAN-basierten Alter­na­tiven geleistet. Es soll dann die jeweils stabilste Verbin­dung genutzt werden, damit die Daten­ver­bin­dung unter­wegs nicht abreißt.

Die im Projekt gewon­nenen Erkennt­nisse sollen in die welt­weite Stan­dar­di­sie­rung der Kommu­ni­ka­ti­ons­in­fra­struktur einfließen und wesent­liche Grund­lagen weiterer Entwick­lungen der Part­ner­un­ter­nehmen werden.

Setzen alle Partner künftig auf 5G zur Vernet­zung?

Nein, dieser Streit konnte nicht beigelegt werden. Die betei­ligten Projekt­partner verfolgen unter­schied­liche tech­no­lo­gi­sche Ansätze für die direkte Kommu­ni­ka­tion zwischen Fahr­zeugen und mit der Infra­struktur – sei es auf Basis von Mobil­funk (5G) oder WLAN-basierter Alter­na­tiven (ITS-G5).

Ziel war es, Grund­lagen für die Stan­dar­di­sie­rung beider Tech­no­lo­gien und die hersteller- und tech­no­lo­gie­über­grei­fende Kommu­ni­ka­tion zu schaffen.

Wer ist bei 5G-NetMobil betei­ligt?

Die Initia­tive liest sich wie ein "Who-is-Who" der Branche. Neben dem Projekt­ko­or­di­nator Robert Bosch GmbH und der Tech­ni­schen Univer­sität Dresden (Co-Koor­di­nator) sind die Firmen Acticom (Sensoren, Alar­mie­rung), BMW (Auto­mo­bile), Claas (Land­wirt­schaft­liche Maschinen), Deut­sche Telekom (Netz­be­treiber), dresden elek­tronik inge­nieur­technik (Steue­rungen), Ericsson (Netz­werk­aus­rüster), Fraun­hofer Hein­rich-Hertz-Institut, Heusch/Boese­feldt (Verkehrs­sys­teme), Hoch­schule für Technik und Wirt­schaft des Saar­landes (htw saar), Logic Way (Auto­ma­ti­sie­rung), Nokia (Netz­werk­aus­rüster), die Tech­ni­sche Univer­sität Kaisers­lau­tern, Voda­fone (Netz­be­treiber) und die Volks­wagen AG (Auto­mo­bile).

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