Cellular V2X: Sicherheit und Effizienz durch eine zuverlässige Kommunikation

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Cellular V2X stellt einen neuen Kommunikationsstandard dar, mit dem Fahrzeuge mit ihrer Umgebung kommunizieren können. Eine schnelle Datenübertragung, geringe Latenzzeiten und eine hohe Zuverlässigkeit führen hiermit zu mehr Sicherheit und Effizienz im Straßenverkehr.

Cellular V2X: für eine verbesserte Kommunikation im Straßenverkehr

Cellular V2X stellt einen neuen Standard für die Übertragung von Daten eines Fahrzeugs dar. Damit ist es möglich, Informationen mit anderen Fahrzeugen, Bestandteilen der Straßen-Infrastruktur und mit einem Netzwerk auszutauschen. Diese Kommunikationsmöglichkeit ist nicht neu. Sie ist bereits seit mehreren Jahren unter dem Begriff V2X bekannt. Allerdings kam hierbei bislang ein anderer Übertragungsstandard zum Einsatz: IEEE 802.11p. Dieser erfüllte in Tests ebenfalls seinen Zweck.

Wenn man diese einzelnen Versuche jedoch in großem Maßstab in die Praxis überträgt, kommt es dabei allerdings zu Problemen. Dabei ist insbesondere die Fehleranfälligkeit bei starkem Funkverkehr zu nennen. Wenn sehr viele Fahrzeuge innerhalb eines begrenzten Bereichs mit der herkömmlichen V2X-Technik kommunizieren, kann es zu Interferenzen der einzelnen Signale und damit zu Fehlern kommen. Das bedeutet, dass dieser Standard nur sehr eingeschränkt für die Praxis tauglich ist. Cellular V2X weist hingegen auch bei vielen interferierenden Signalen eine hohe Zuverlässigkeit auf.

Darüber hinaus zeichnet sich diese Technik durch sehr geringe Latenzzeiten aus. Das führt dazu, dass die Informationen ihr Ziel deutlich schneller erreichen und das Fahrzeug daher unmittelbar die entsprechenden Aktionen durchführen kann. Aus diesen Gründen gehen die meisten Experten davon aus, dass die Entwicklung von C-V2X den entscheidenden Schritt darstellte, um diese Technik flächendeckend zu nutzen.

Das folgende Video stellt vor, wie der Autohersteller Ford und der Chiphersteller Qualcomm die Cellular Vehicle to Everything Kommunikation einsetzen. Dabei wird insbesondere aufgezeigt, wie diese Technik die Sicherheit erhöhen kann:

Ford Adopts C-V2X Communication – CES 2019

Mehr Sicherheit durch C-V2X

Der Straßenverkehr stellt eine der größten Gefahren in der modernen Gesellschaft dar. Die folgende Tabelle zeigt, dass in Europa jedes Jahr viele Tausend Menschen an den Folgen eines Verkehrsunfalls sterben. In Deutschland ist die Quote der Verkehrstoten im europäischen Vergleich zwar recht gering. Doch auch hier starben im vergangenen Jahr viele Menschen durch Unfälle.

Verkehrstote in Europa je 1 Million Einwohner (2018)

Lettland 94
Litauen 82
Kroatien 82
Polen 77
Griechenland 74
Tschechien 70
Belgien 67
Zypern 66
Ungarn 66
Portugal 60
Slowenien 58
Luxemburg 58
Österreich 56
Italien 56
Frankreich 54
Slowakei 51
Estland 50
Finnland 48
Deutschland 43
Irland 36
Spanien 36
Dänemark 30
Großbritannien 29
Niederlande 28

Quelle

Das Video hat bereits einige Anhaltspunkte dafür gegeben, wie die Cellular Vehicle to Everything Technik die Sicherheit im Straßenverkehr erhöhen kann. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen. Wenn ein Fahrzeug plötzlich auf Glatteis trifft, erhöht sich dadurch das Risiko für einen Unfall erheblich. Derartige Stellen sind jedoch aus der Ferne nur schwer zu erkennen. Daher kommt es immer wieder vor, dass die Autofahrer bei hohen Geschwindigkeiten von dieser Gefahr überrascht werden.

Cellular V2X kann dieses Risiko jedoch deutlich reduzieren. Wenn ein Fahrzeug eine derartige Gefahrenstelle erkennt, sendet es automatisch ein Warnsignal aus. Dieses können andere Autos selbst in erheblicher Entfernung wahrnehmen. Das erlaubt es, die Geschwindigkeit zu reduzieren und auf diese Weise das Risiko für einen Glatteisunfall deutlich zu senken.

Cellular V2X reduziert die Wahrscheinlichkeit für Unfälle (#01)

Cellular V2X reduziert die Wahrscheinlichkeit für Unfälle (#01)

V2V stellt insbesondere für die schwächeren Verkehrsteilnehmer eine sinnvolle Möglichkeit dar, um sich vor Gefahren zu schützen. Zahlreiche Unfälle entstehen, weil ein Autofahrer einen Motorradfahrer, einen Radfahrer oder einen Fußgänger nicht rechtzeitig erkennt. Doch ist es mit dieser Technik auch für diese Verkehrsteilnehmer möglich, sich mit einem entsprechenden Sender auszustatten. Es wäre sogar möglich, dass das Fahrzeug selbst gewöhnliche Smartphones wahrnimmt, die die meisten Verkehrsteilnehmer bei sich tragen. Das führt dazu, dass die Autofahrer rechtzeitig auf diese Situation aufmerksam werden.

Cellular V2X steigert die Effizienz im Straßenverkehr

Die Auslastung der Straßen in Deutschland wird immer höher. Selbst umfangreiche Baumaßnahmen können den Anstieg des Verkehrs nicht ausgleichen. Die folgende Tabelle verdeutlicht dies, indem sie die Zunahme der auf deutschen Straßen transportierten Güter darstellt. Die Verkehrszunahme ist jedoch nicht auf den Güterverkehr beschränkt. Auch die Zahl der Personenkraftwagen ist stark angestiegen.

Transportiertes Gütergewicht in 1.000 Tonnen

2011 2.986.182
2012 2.891.308
2013 2.938.189
2014 3.052.072
2015 3.035.334
2016 3.111.819
2017 3.161.781
2018 3.200.890

Quelle

Neue Straßenbauprojekte sind mit erheblichen Investitionen verbunden, sodass der Staat diese nur in begrenztem Umfang ausführen kann. Um das zunehmende Verkehrschaos zu vermeiden, ist daher ein neuer Ansatz sinnvoll. Auch hierbei ist Cellular V2X sehr hilfreich. Eine häufige Ursache für Staus ist beispielsweise der Ziehharmonika-Effekt. Dieser entsteht, wenn ein Fahrzeug im dichten Verkehr leicht abbremst. Die nachfolgenden Fahrzeuge erkennen diese Situation erst etwas später und müssen daher schärfer abbremsen. Dieser Effekt schaukelt sich häufig so lange auf, bis der Verkehr zum Erliegen kommt.

Wenn die Fahrzeuge jedoch miteinander kommunizieren, ist es möglich, das Bremsverhalten auch bei Autos zu erkennen, die weiter vorne in der Schlange fahren. Auf diese Weise lässt sich die Geschwindigkeit rechtzeitig anpassen, wodurch der Verkehr deutlich flüssiger wird.

Cellular V2X bietet jedoch noch vielfältige weitere Möglichkeiten, um die Straßen effizienter zu nutzen. Beispielsweise ermöglicht es diese Technik, die Geschwindigkeiten genau an die Grünphasen der Ampeln anzupassen oder deren Steuerung am aktuellen Verkehrsaufkommen auszurichten.

Eine weitere Möglichkeit stellt es dar, Fahrzeuge zu Kolonnen zusammenzufassen, die mit geringem Abstand die Straßen nutzen. (#02)

Eine weitere Möglichkeit stellt es dar, Fahrzeuge zu Kolonnen zusammenzufassen, die mit geringem Abstand die Straßen nutzen. (#02)

Cellular V2X und 5G: Eine Kombination für eine verbesserte Datenübertragung

Neben Cellular V2X gibt es noch eine weitere Technik, die im Moment für Schlagzeilen sorgt: 5G. Hierbei handelt es sich um einen neuen Mobilfunkstandard, der sich unter anderem durch folgende Vorteile auszeichnet:

  • Deutlich höhere Übertragungsrate
  • Erheblich geringere Latenzzeit
  • Bessere Übertragung bei Bewegung
  • Mehr Endgeräte pro Flächeneinheit erreichbar

Nun stellt sich jedoch die Frage, welche Verbindung zwischen 5G, Cellular V2X und dem Automotive Sektor besteht. C V2X stellt lediglich die Regeln für die Kommunikation der Teilnehmer auf. Für die Datenübertragung ist jedoch eine Funkverbindung notwendig, die ebenfalls einem festen Standard entsprechen muss. Cellular V2X ist sowohl zur bisherigen 4G-Technik als auch zu 5G kompatibel. Die Verwendung von 5G bringt die Vorteile jedoch noch stärker zur Geltung und sorgt daher für noch bessere Ergebnisse.

5G kann die Vernetzung der Fahrzeuge deutlich verbessern. (#03)

5G kann die Vernetzung der Fahrzeuge deutlich verbessern. (#03)

Allerdings hat der Ausbau des 5G Netzes in Deutschland bislang noch nicht begonnen. Dennoch ist es bereits jetzt möglich, von den Vorteilen dieses Standards zu profitieren. Das liegt daran, dass nicht alle Funktionen von Cellular V2X auf das Mobilfunknetz angewiesen sind. Bei Car2Car oder beim Informationsaustausch zwischen einem Fahrzeug und der Infrastruktur entsteht eine direkte Verbindung. Wenn beide beteiligten Geräte bereits 5G nutzen, ist es auch ohne ein entsprechendes Netz möglich, die neue Technik anzuwenden.

Funktionen für herkömmliche Autos und autonome Fahrzeuge

Autonomes Fahren wird im Automotive Sektor als Technik der Zukunft betrachtet. Viele Hersteller konnten in diesem Bereich bereits erhebliche Fortschritte erzielen. Cellular V2X spielt insbesondere vor diesem Hintergrund eine wichtige Rolle. Im Mittelpunkt stehen dabei zwar nach wie vor Kameras und Sensoren, die die Fahrbahn und andere Verkehrsteilnehmer innerhalb des Sichtfeldes erkennen. V2X kann hierzu jedoch eine sinnvolle Ergänzung darstellen.

Um von den Vorteilen dieser Technik zu profitieren, ist es allerdings nicht notwendig, auf die ersten autonomen Serienfahrzeuge zu warten. Denn Cellular V2X kann auch für herkömmliche Autos viele Vorteile mit sich bringen. Anstatt die Informationen automatisch zu verarbeiten, ist es auch möglich, sie auf einem Bildschirm dazustellen und auf diese Weise einem menschlichen Fahrer zu präsentieren. Auf diese Weise kann er ebenfalls seine Fahrweise an eventuelle Gefahrenquellen anpassen.

Zahlreiche Test zeigen das Potenzial von Cellular V2X

Viele Firmen haben V2X bereits intensiv getestet. Dazu zählen Autohersteller wie Ford oder Audi, Chiphersteller wie Qualcomm, Mobilfunkanbieter wie Vodafone und sogar Reifenhersteller wie Continental. Diese arbeiten bei ihren Versuchen häufig branchenübergreifend zusammen. In Deutschland spielen beispielsweise die Forschungsprojekte, die Continental zusammen mit Vodafone durchführt, eine wichtige Rolle. Diese haben Cellular V2X bereits intensiv in der Praxis erprobt.

Ebenfalls von großer Bedeutung ist die Interessengemeinschaft Convex, in deren Rahmen unter anderem Qualcomm, Audi, Swarco, Ericsson und die Technische Universität Kaiserslautern zusammenarbeiten. Diese Gruppe beschränkt sich bereits nicht mehr nur auf die einfache technische Umsetzung dieser Übertragungstechnik. Sie befasst sich bereits mit komplexen Problemen, die dabei in ganz spezifischen Situationen auftreten können. Ein Beispiel hierfür ist der Grenzübergang. In verschiedenen Ländern gelten unterschiedliche Richtlinien für den Mobilfunk und auch die Anbieter sind dabei nicht die gleichen. Daher ist es wichtig, genau zu untersuchen, welche Folgen ein Grenzübertritt hat.

Ein groß angelegtes Projekt im Dreiländereck zwischen Deutschland, Frankreich und Luxemburg hat jedoch gezeigt, dass die neue Technik auch dieses Problem meistert. (#04)

Ein groß angelegtes Projekt im Dreiländereck zwischen Deutschland, Frankreich und Luxemburg hat jedoch gezeigt, dass die neue Technik auch dieses Problem meistert. (#04)

Automotive Cyber Security: die Sicherheit vernetzter Fahrzeuge

Wenn man den Aspekt der Sicherheit bei einem autonomen Fahrzeug betrachtet, ist es nicht nur wichtig, darauf zu achten, ob dieses eine Verkehrssituation richtig erkennt. Darüber hinaus stellen Cyberangriffe eine große Gefahr dar. Wenn ein Hacker die Kontrolle über ein autonomes Fahrzeug gewinnt, kann das schwere Folgen für die Insassen haben. Daher könnte dieses ein besonders beliebtes Ziel für Angreifer darstellen. Sollte das Auto über Cellular V2X vernetzt sein, ist die Gefahr eines Angriffs daher gegeben. Doch auch in diesem Bereich läuft die Forschungsarbeit auf Hochtouren. Es bestehen bereits genaue Richtlinien für die embedded Security, die einen Angriff auf das Fahrzeug verhindern sollen.

Neue Möglichkeiten für Rideshare

Das wirtschaftliche Interesse am autonomen Fahren und damit an Cellular V2X ist enorm. Das liegt nicht nur daran, dass autonom betriebene Privatfahrzeuge einen höheren Komfort mit sich bringen. Bei Dienstleistungen, für die bislang ein Fahrer notwendig ist, kann diese Technik auch die Kosten erheblich reduzieren. Ein Beispiel hierfür ist das Ride Hailing.

Wenn bislang eine Person ein Taxi oder ein Fahrzeug, das über eine Plattform wie Uber vermittelt wird, nutzt, entsteht der größte Teil der Kosten durch den Fahrer. Wenn es möglich wäre, hierfür ein autonomes Fahrzeug einzusetzen, könnte das den Preis für diese Dienstleistung erheblich reduzieren. Daher ist es wenig verwunderlich, dass gerade Uber eines der Unternehmen ist, die weltweit am meisten Geld in die Forschung an autonomen Fahrzeugen investieren.

Im folgenden Video ist zu sehen, wie Uber Self Driving Cars funktionieren und wie weit fortgeschritten diese Technik bereits ist:

Uber’s self-driving car will be road-ready next year

Diese Entwicklung ist jedoch nicht auf Fahrdienste für Privatpersonen beschränkt. Auch in der Logistikbranche kann sie die Kosten für den Gütertransport deutlich reduzieren. Beispielsweise wäre es möglich, ganze Flotten von Lkws fahrerlos zu betreiben. V2X kann dabei nicht nur die Sicherheit erhöhen, sondern auch durch eine gleichmäßigere Fahrweise den Kraftstoffverbrauch reduzieren. Die Fahrt in der Kolonne könnte dabei außerdem die Belastung der Verkehrswege reduzieren. Das führt wiederum zu weniger Staus und auf diese Weise dazu, dass die Logistik-Betriebe ihre Güter schneller an das Ziel befördern können.

In der Logistikbranche spielt auch die Zustellung von Paketen eine immer wichtigere Rolle. Hierbei ist ein weiterer Aspekt von großer Bedeutung, der bislang in diesem Artikel noch nicht thematisiert wurde: Die Kommunikation mit dem Netzwerk. Diese erlaubt es, die Flotte effizient zu organisieren und auf diese Weise eine schnelle und günstige Zustellung zu gewährleisten.


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About Author

Klaus Müller-Stern

Klaus Müller-Stern (25) studiert aktuell Maschinenbau, beschäftigt sich daneben jedoch schon lange mit allen Aspekten rund um Selbstständigkeit und Unternehmensgründung. Eloquent und scharfsinnig bringt er Themen wie Social Media oder den Finanzsektor auf den Punkt. Darüber hinaus blickt der passionierte Laufsportler in seinen Beiträgen hinter die Kulissen erfolgreicher Startup-Firmen.

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