Sichere V2X-Kommunikation

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Für das Gelingen der Mobilität von morgen ist die Vernetzung der Verkehrsträger untereinander (vehcile-to-vehicle V2V) sowie die Vernetzung der Verkehrsträger zur Infrastruktur (vehicle-to-infrastructure V2X) ein kritischer Erfolgsfaktor. Voraussetzung ist eine leistungsfähige Kommunikationstechnologie. Die Bundesregierung treibt mit den 5G-Frequenzen den Aus- und Aufbau einer leistungsfähigen, flächendeckenden und zuverlässigen Mobilfunkinfrastruktur voran.

Die Vernetzung trägt aber nicht nur zur Effizienzsteigerung im Verkehrssektor bei, sondern auch maßgeblich zur Steigerung der Verkehrssicherheit. Gerade für den Austausch von Daten zwischen intelligenten Fahrzeugen sind sowohl die Short-Range-Kommunikations¬technologie als auch die Mobilfunktechnologie 5G besonders relevant.

Die Erhöhung der Verkehrssicherheit durch V2X wird durch die Möglichkeit zur ad-hoc Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug die Möglichkeit geschaffen: So kann beispielsweise über die optische Sichtbarkeit hinaus der rückwärtige Verkehr frühzeitig auf eine Gefahrensituation gewarnt werden. Für die sehr hohen Automationsniveaus Level 4 und Level 5 ist für das Fahrzeug ein regelmäßiges Lagebild-Update von großer Bedeutung. Es kann beispielsweise frühzeitig überprüft werden, ob die Bedingungen eine Level 4 Fahrfunktion im nächsten Streckenabschnitt zulassen, oder ob der Fahrer zum Eingreifen aufgefordert werden muss. Typische Warnung (Wetterlage, Unfallsituation oder eine Geisterfahrermeldung) können dem Fahrzeug digital kommuniziert werden und so die Gefahrensituationen effektiv vermieden werden. 
Tabelle 1 zeigt die typischen Dienste eines intelligenten Straßentransportsystems auf, die durch ein Kommunikationsnetzwerk technisch realisiert werden können.

Basis von 3GPP V2X Kommunikation

Use CasesType
Slow or stationary vehicleV2N2V
Traffic jam ahead warningV2N2V
Road works warningN2V
Adverse Weather conditionsV2N2V
Slippery roadV2N2V
In-vehicle signageN2V
Probe-vehicle dataV2N
Traffic sign priority (designated veh.)V2N
Green Light Optimal Speed AdvisoryN2V
Pedestrian/ animal on the roadV2N2V
Wrong way warningN2V

 

Auf Basis des Netzwerks kommt vor allem ein „Broadcast Service“ zum Einsatz, um etwa Kontextinformationen (z.B. Kartendaten, Verkehrsinformationen) an die Fahrzeuge echtzeitnah zu verteilen und somit vorrangig die Verkehrssicherheit zu erhöhen. 
Aber auch Maßnahmen zur Erhöhung der Verkehrseffizienz und Verkehrsflussoptimierung (z. B. einen „Green-Light Assist“) sind auf eine Kommunikationsverbindung sowie einen intelligenten Clouddienst angewiesen. Hiermit wird bereits ein erster nutzerspezifischer Dienst in die 3GPP Anwendungen zur V2X-Kommunikation angestrebt. 

Ziel einer V2X-Kommunikationslösung ist es, nutzerspezifische, personalisierte Kommunikationsdienste und intelligente Services anzubieten. Das sog. “Over-the-air-Update” ist ein erster Schritt in diese Richtung und benötigt bereits heute eine zuverlässige breitbandige Datenverbindung. Um diesen Service auszuweiten und damit flächendeckend, auch bei herausfordernden topografischen (z.B. Täler, Hügel) oder geografischen Bedingungen (z.B. dichte Wälder) zu realisieren, wird eine satellitenbasierte Lösung angestrebt. Dienste, ähnlich zu STARLINK, werden in naher Zukunft aus dem All breitbandige Konnektivität anbieten können.

Um solche Innovationen in die Anwendung zu bringen, unterstützen wir mit unserer Tochterfirma IABG Teleport beim Aufbau einer geeigneten Referenzimplementierung zum frühzeitigen Testen der technischen Anforderungen für ein Fahrzeug, das satellitenbasierte Kommunikationsdienste nutzt und damit intelligente Anwendungen bereitstellen kann.

Hierbei gehen wir wie folgt vor:
(1)    Definition der Anforderungen an Fahrzeuge und intelligente Anwendungen in 3-5 Jahren
(2)    Entwicklung erster Testszenarien
(3)    Anpassung für die Tests im IABG 5G Test Lab mit forschungsnahen Prototypen und 3GPP Release 17+ Implementierungen (Kooperation)
(4)    Realisierung der Simulations- oder Demonstrator-Komponenten wie z.B. Lastgeneration, Übertragungskanal, Satellit, Nutzerstation, Applikation
(5)    Vorbereitung von Use Cases durch Parameter- / Protokollanpassung
(6)    Demonstration der Testszenarien
(7)    Ableiten zukünftiger Systemanforderungen