4G-Technik-Evolution auf dem Weg zu 5G

Mit den Tests, durchgeführt auf einem Abschnitt des "Digitalen Testfeld Autobahn“ A9 bei Ingolstadt, soll die Performance von LTE-V für die Kommunikation vernetzter Fahrzeuge im Rahmen des Standardisierungsprozesses beurteilt werden. LTE-V ist eine Entwicklungsvariante von LTE, dem Mobilfunk-Standard der vierten Generation (4G). Sie wird derzeit innerhalb des europäischen Projekts 3GPP spezifiziert, das Telekommunikationsstandards entwickelt - als Bestandteil des so genannten Release 14. Diese Variante ist speziell auf die Anforderungen der Automobilindustrie sowohl an die Fahrzeug-Fahrzeug- als auch die Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation ausgelegt. Sie eignet sich für zahlreiche Anwendungen: angefangen von Sicherheitsanwendungen für vernetzte Fahrzeuge (z.B. Kollisionswarnungen, Warnung vor Fußgängern usw.) bis hin zu Smart-Mobility-Anwendungen für vernetzte Fahrzeuge zur Steigerung der Effizienz. Das ermöglicht sowohl dem Fahrer, als auch System und Fahrzeug die Fahrstrategie anzupassen und somit Kraftstoff zu sparen und die Fahrzeit zu verringern.

Aus dem Blickwinkel der Kunden

Charakterisierung der LTE-V-Technik für die Fahrzeug-Fahrzeug- und die Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikation – darum geht es bei diesen Feldversuchen unter realistischen Bedingungen auf einer öffentlichen Autobahn. Bei der Fahrt der Testfahrzeuge muss sich die Technik in verschiedenen Szenarien und Umgebungsverhältnissen bewähren, mit denen man es eben in der Realität zu tun hat. Damit lassen sich ihre Performance und die Machbarkeit für verschiedene künftige Einsatzfelder und Anwendungen bewerten.

Pressekonferenz zur Unterzeichnung des Innovationsvertrags zum Aufbau von Radarsensorik auf dem Digitalen Testfeld Autobahn im Verkehrszentrum des Deutschen Museums in München. Pressekonferenz zur Unterzeichnung des Innovationsvertrags zum Aufbau von Radarsensorik auf dem Digitalen Testfeld Autobahn im Verkehrszentrum des Deutschen Museums in München. (© 2016 BMVI) - hapekoenig

Für die Versuchsszenarien wurde die Infrastruktur der Deutschen Telekom mit LTE-V-Hardware von Huawei aufgerüstet. Audi AG, Toyota Motor Europe und weitere Autohersteller haben ihre Forschungsfahrzeuge ebenfalls mit der von Huawei entwickelten LTE-V-Hardware ausgerüstet.
Die Versuchsergebnisse und die gewonnenen Erfahrungen werden die Partner in den Standardisierungsprozess von LTE-V einfließen lassen. Die Partner tragen zudem zur Anforderungsdefinition für spätere Releases des 3GPP-Projekts bei. Dadurch soll eine breite Palette neuer Einsatzfelder entstehen, die in der 5G-Ära ab 2020 vom vernetzten und automatisierten Fahren bis hin zu neuen Mobilitätsdiensten reichen werden.

Continental, die Deutsche Telekom AG, das Fraunhofer ESK sowie Nokia Networks demonstrierten jüngst in Anwesenheit von Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt die Echtzeitkommunikation zwischen Fahrzeugen über das LTE-Mobilfunknetz. Dabei handelt es sich um die Vorabdemonstration des ersten Projektes im Rahmen der "Innovationscharta für das Digitale Testfeld Autobahn".

Die Projektpartner zeigen, wie Fahrzeuge auf der Autobahn Gefahreninformationen über das LTE-Mobilfunknetz der Deutschen Telekom austauschen. Um extrem geringe Übertragungszeiten zu ermöglichen wurde ein Abschnitt des Telekom-Netzes mit neuartiger "Mobile Edge Computing"-Technik von Nokia Networks ausgestattet, und um eine vom Fraunhofer ESK entwickelte Positionsbestimmung erweitert. Diese Kombination ermöglicht erstmals Signallaufzeiten zwischen zwei Fahrzeugen von weniger als 20 Millisekunden. Zusammen mit der von Continental entwickelten Schnittstelle zur Fahrzeugelektronik lassen sich so verschiedene Anwendungen realisieren, die das Fahren sicherer und komfortabler machen.

"Digitale Mobilität braucht ein schnelles und flächendeckendes Telekommunikationsnetz."

Timotheus HöttgesVorstandsvorsitzender, Deutsche Telekom AG
Timotheus Höttges Timotheus Höttges (© 2016 Deutsche Telekom) - Deutsche Telekom AG

„Unser Anspruch ist, der führende europäische Telekommunikationsanbieter zu sein. Darum stellen wir uns auch an die Spitze, wenn es um die Entwicklung neuer Standards geht. Wir engagieren uns beim Digitalen Testfeld Autobahn, weil wir das Autofahren sicherer machen und dazu beitragen wollen, die Zahl der Verkehrstoten deutlich zu reduzieren“, so Höttges weiter.

"Wir treiben die Entwicklung der 5. Mobilfunkgeneration voran, damit unsere Kunden, wie etwa die Deutsche Telekom, für die kommenden Anwendungsszenarien rund um Industrie 4.0 und das Internet der Dinge gerüstet sind."

Kathrin BuvacChief Strategy Officer, Nokia Networks
Kathrin Buvac Kathrin Buvac (© 2016 Nokia Networks) - Photo (c) Aki Rask Akifoto ltd. All rights reserved.

„Der Digitalisierung des Automobilbereichs als Anwendungsfeld kommt dabei gerade in Deutschland eine wichtige Rolle zu. Die Kommunikation muss hier fast verzögerungsfrei erfolgen. Mit dem maßgeblich von Nokia entwickelten Mobile Edge Computing führen wir Elemente der 5. Mobilfunkgeneration bereits in heutige LTE-Netze ein und unterstützen viele neue Anwendungen. So können wir dazu beitragen, dass das Autofahren künftig sicherer wird“, betont Kathrin Buvac.

Informationen zur Technik

Für das Projekt wurde das bestehende LTE-Netz der Deutschen Telekom im Testbereich durch Mobile-Edge-Computing-Technologie von Nokia Networks erweitert. Dabei werden die Mobilfunk-Basisstationen durch Einschubmodule (sogenannte "Cloudlets") ergänzt. Diese sorgen dafür, dass die Kommunikation nicht durch das gesamte Netz geleitet werden muss, sondern lokal innerhalb der jeweiligen Funkzelle stattfinden kann. Auf diese Weise können die Signallaufzeiten auf etwa 20 Millisekunden drastisch verkürzt werden. Ohne die neue Technik dauert die Übertragung in LTE-Netzen bestenfalls knapp einhundert Millisekunden, unter ungünstigen Bedingungen sogar mehrere hundert Millisekunden. Erst durch die schnelle Übertragung werden Verkehrssicherheitsanwendungen über Mobilfunknetze sinnvoll möglich.

An Bord der Testfahrzeuge befindet sich jeweils eine On-Board-Unit, die mit den Fahrzeugsystemen verbunden ist und über ein Funkmodul mit dem LTE-Netz kommuniziert. Von Continental stammt die Anwendungssoftware sowie die grafische Oberfläche für die Anwendungsszenarien. Außerdem zeichnet Continental verantwortlich für die Integration der LTE-Technik mit den Signalen des Fahrzeugbus (CAN). Das Fraunhofer ESK hat die GeoService-Software entwickelt, die dafür sorgt, dass die Positionsdaten der Fahrzeuge erfasst und direkt in der jeweils nächsten LTE-Basisstation verarbeitet werden. Auf Basis der dort vorgenommenen Berechnungen können Ereigniswarnungen fast verzögerungsfrei an alle Fahrzeuge gesendet werden, die sich im relevanten Bereich befinden.

Weiterführende Links zum Thema

Video: Digitales Testfeld Autobahn“ A9

Telekom-Special 5G-Haus