5G NetMobil: Projekt zum vollvernetzten Straßenverkehr
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"
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
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
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).