Basisstationen mit Gehirn

Schnelle Erfolge verspricht hingegen das „Mobile Edge Computing“. Damit lassen sich sicherheitskritische Fahrzeugdaten schneller verarbeiten. „Wir leiten die Daten dabei nicht mehr durch das gesamte Mobilfunknetz und über Gateways, um sie etwa zentral auf der Connected-Car-Plattform der Telekom zu verarbeiten“ erklärt Fischer. „Stattdessen erfolgt die Verarbeitung in einem „Cloudlet“ auf einem Server direkt in einer LTE-Basisstation in der Nähe des Fahrzeugs.“ Von dort wird die Information zum Beispiel an andere Fahrzeuge weitergegeben. Dank des verkürzten Transportweges lässt sich die Latenzzeit für die Datenübertragung schon heute halbieren. „Langfristig werden wir unter 10 Millisekunden kommen“, schätzt Fischer.

Flächendeckendes Netz

Um fahrzeugrelevante Daten zuverlässig weiterzugeben, braucht es aber nicht nur niedrige Latenzzeiten und hohe Übertragungsraten. Das Mobilfunknetz muss auch flächendeckend verfügbar sein. Das LTE-Netz steht dabei schon gut da. Die Bundesnetzagentur schreibt in ihrem Jahresbericht von 2014: „Der LTE-Ausbau schritt zügig voran. Ende 2014 betrug die Zahl der LTE-Basisstationen 28.700. Die DTAG (Deutsche Telekom AG) erreichte eine auf Einwohner bezogene LTE-Netzabdeckung von 80 Prozent.“ Bis 2020 will die Telekom ihr LTE-Netz in Deutschland annähernd flächendeckend zur Verfügung stellen.

Doch was passiert, wenn das Auto das Land verlässt? Die SIM-Karte im Fahrzeug kann automatisch per Roaming auf ein lokales Netz zurückgreifen – genauso wie beim Smartphone. „Die Telekom hat in jedem Land weltweit Verträge mit bis zu drei Roaming-Partnern“, sagt Fischer. „Zudem werden wir bis 2020 zehn europäische Länder zu einem gemeinsamen, starken Europa-Netz verbinden und mehr als sechs Milliarden Euro in dessen Weiterentwicklung investieren.“

simTD und Roadside Infrastruktur

Als Ergänzung und Entlastung für Gebiete mit schwachem Mobilfunknetz kann eine Lösung dienen, die im Bundesforschungsprojekt „simTD“ (Sichere Intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland) eingesetzt wurde. Die Fahrzeuge kommunizieren mit Kommunikationsboxen, die entlang der Straße installiert sind – sogenannte ITS-Roadside-Stationen (Intelligent Transport Systems). Grundlage der Funkverbindung ist der WLAN-basierte Standard 802.11p, der im Frequenzbereich von 5,9 GHz Übertragungsraten bis 27 Mbit/s ermöglicht. Die ITS-Stationen sind via Leitung oder auch Mobilfunk mit einer Kommunikationszentrale verbunden.

Ebenfalls 802.11p nutzten die Fahrzeuge im simTD-Projekt, um sich direkt mit den umgebenden Autos zu verbinden. So können zum Beispiel Staus auf einer vollen Autobahn vermieden werden: Alle Fahrzeuge auf einer Spur fahren mit identischer Geschwindigkeit und in gleichbleibendem Abstand voneinander. Reduziert sich bei Baustellen die Zahl der befahrbaren Spuren, fädeln sich die Autos nahtlos auf den anderen Spuren ein.

Vorteile verbinden mit LTE-V

Vielleicht werden sich die Technologien in Zukunft ergänzen. „Vernetzte Autos können per LTE sowohl mit einer Basisstation als auch direkt mit anderen Fahrzeugen kommunizieren“, sagt Fischer. Die LTE-Basisstation könnte die Roadside-Infrastruktur beispielsweise kostengünstig als „virtualisierte Roadside-Infrastruktur“ abbilden. Die vorhandene Infrastruktur würde so besser genutzt.

Für die direkte Car-to-Car-Kommunikation würden Fahrzeuge den neuen Standard LTE-V (Vehicle) verwenden, der mit Frequenzen unterhalb von 5 GHz größere Reichweiten und eine stabilere Signalausbreitung ermöglicht. Ein Vorteil: „Wenn beide Kommunikationsarten dieselbe Technologie nutzen, reicht eine Kommunikationseinheit im Auto“, erklärt Fischer. „Das senkt die Kosten für die nötige Hardware.“ Noch ist LTE-V allerdings in der Spezifizierungsphase.

Natürlich verfügt jede Technik über Grenzen. Ob im Inland oder Ausland – das Fahrzeug muss erkennen, wenn das Mobilfunknetz nicht für sicherheitskritische Dienste ausreicht. „Das Auto muss die Netzqualität kontinuierlich mit Hilfe von Passive und Active Probing überwachen“, betont Wietfeld. Ob nun eine ITS-Station ausfällt oder die Mobilfunkverbindung unterbricht – das Auto muss eine Lösung finden. Entweder durch den Wechsel auf einen alternativen Funkkanal oder durch eine Meldung an den Fahrer, sodass er im Notfall eingreifen kann.

Informationen filtern dank Data-Mining

Unabhängig vom Übertragungsweg – die Daten aus Telematik-Diensten werden stark steigen. Immerhin führt die Weiterentwicklung des vernetzten Autos auf direktem Weg zum Gipfel des automobilen Datenvolumens: dem selbstfahrenden Auto. Der US-Zulieferer Delphi zum Beispiel ließ im vergangenen März einen autonom fahrenden Audi SQ5 über 5500 Kilometer fahren, der auf dieser Strecke drei Terabyte Daten sammelte. Experten von Machina Research erwarten, dass der Kfz-Bereich im Jahr 2022 16 Prozent des weltweiten Datenvolumens produzieren wird: insgesamt 630.000 Terabyte.

Angesichts dieser Datenmassen stellt sich die Frage: Welche Fahrzeugdaten müssen überhaupt per Funk übertragen werden? „Schon heute produziert ein CAN-Bus ungefähr 12 Gigabyte Rohdaten pro Tag“, sagt Wietfeld. „Es macht keinen Sinn, diese ungefiltert zu übermitteln.“ Dank Data-Mining lassen sich schon im Auto die Informationen herausfiltern, die zwingend übertragen werden müssen.

Mobilfunkstandard der nächsten Generation

Die technischen Möglichkeiten sind noch längst nicht in einer Sackgasse. Denn das vernetzte Auto gibt Vollgas. So erklärte Verkehrsminister Alexander Dobrindt Anfang 2015 einen Teil der Autobahn A9 zur Teststrecke für vernetzte Autos. Im Pilotprojekt „Digitales Testfeld Autobahn“ soll die Strecke in Bayern technisch für Car-to-Car- und Car-to-Infrastructure-Kommunikation ausgerüstet werden.

Parallel läuft auch die Forschung an leistungsfähigeren Mobilfunktechniken auf Hochtouren. Die Mobilfunkallianz NGMN mit der Telekom als Vorsitz arbeitet bereits am Mobilfunkstandard der nächsten Generation. Auch im Innovationslabor „5G:haus“ der Telekom treiben Partner aus Wissenschaft und Telekommunikation gemeinsam mit Kunden die Entwicklung voran. Ab 2020 wird „5G“ dann Reaktionszeiten von nur einer Millisekunde ermöglichen. Hinzu kommt eine sehr hohe Verfügbarkeit von 99,999%.

Das Mobilfunknetz ist also gut gerüstet für die Anforderungen vernetzter Autos. „Die heute verfügbaren Telematik-Dienste rund um das Fahrzeug lassen sich mit dem bestehenden LTE-Netz zuverlässig umsetzen“, sagt Wietfeld. „Und ebenso wie sich das vernetzte Auto Schritt für Schritt weiterentwickelt, werden auch Mobilfunktechnik und -netz Schritt für Schritt leistungsfähiger.“

Dieser Beitrag erschien ursprünglich bei unserer Schwester-Publikation Elektronikpraxis (verantwortliche Redakteurin: Dr. Anna-Lena Idzko).

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