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Vernetzung von Fahrzeugen

Erstellt am: 12.01.2018 | Stand des Wissens: 21.08.2023
Synthesebericht gehört zu:

Die Vernetzung von Fahrzeugen wird auch als Vehicle to Vehicle (V2V) -Vernetzung bezeichnet. Sie stellt den unmittelbaren Austausch von Daten zwischen zwei fahrenden Fahrzeugen dar. Mithilfe der V2V-Vernetzung sollen Verkehrsinformationen in Echtzeit zwischen Fahrzeugen ausgetauscht werden, um frühzeitig vor kritischen Situationen, wie Unfällen, Staus oder kurzfristigen Wetteränderungen zu warnen. Zusätzlich dient die Technologie durch Vermeidung von Stop-and-Go-Verkehren und kritischen Manövern im Straßenverkehr der Optimierung des Verkehrsflusses. Aufgrund der hohen Aktualität der Informationen können sich Fahrzeuge und Verkehrsteilnehmer den Gegebenheiten optimal anpassen [JoMi15b].

Die Vernetzung von Fahrzeugen findet ihren Ursprung in den 1990er Jahren mit der zunehmenden Vernetzung von computerisierten Objekten. Der wichtigste Meilenstein war dabei die Einführung des Internets, mithilfe dessen die einzelnen Objekte verknüpft werden konnten [Bous16].

In der digitalen Vernetzung werden unterschiedliche Standards und Technologien eingesetzt, um eine sichere und stabile Kommunikationsverbindung zwischen den Fahrzeugen aufzubauen:
  • GSM (Global System for Mobile Communication) ist ein nationenübergreifender Mobilfunkstandard, der jedoch eine relativ geringe Leistungsfähigkeit aufweist, weshalb es nur zur Übertragung von Fax, SMS oder Telefonaten genutzt wird.
  • UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) wird als die dritte Generation (3G) mobiler Netze bezeichnet. Zwischen mobilen Endgeräten kann dabei aufgrund einer großen Bandbreite eine Übertragungsrate von maximal zwei Megabits pro Sekunde erreicht werden [Haus14].
  • LTE (Long Term Evolution) repräsentiert die vierte Generation. LTE ist heute zum Großteil noch der aktuell genutzte Standard in der Vernetzung von Fahrzeugen, die fünfte Generation (5G) wurde jedoch bereits entwickelt und wird beispielsweise seit 2021 in Serienfahrzeugen von BMW verbaut (BMW Vision iNEXT). Da die 5G-Technologie neue Maßstäbe in Sachen Geschwindigkeit, Netzkapazität und Sicherheit bietet, lassen sich Fahrzeuge einfacher vernetzen. 5G wird auch im Mobilitätsbereich den neuen Standard darstellen [CC5G21].
  • Mit dem WLAN (Wireless Local Area Network) werden Fahrzeuge direkt über eine Verbindung kabellos und mobil verknüpft. Im Gegensatz zum LTE ist das WLAN eine örtlich begrenzte Verbindung, während bei LTE die Kommunikation über das Mobilfunknetz erfolgt. Es bietet ebenfalls eine Option für die Fahrzeugvernetzung [Haus14].
Im Güterverkehr soll die V2V-Vernetzung unter anderem für das Platooning verwendet werden. Das Platooning ist ein System, bei dem sich Lastwagen zu einer Kolonne (einem Platoon) zusammenschließen und in einem Verbund fahren. Dies kann sowohl über LTE als auch über WLAN erfolgen. Das führende Fahrzeug stellt den "Kopf" des Platoons dar und reguliert die Geschwindigkeit. Die nachfolgenden Fahrzeuge fahren mit einem verkürzten Sicherheitsabstand automatisiert hinter dem ersten Fahrzeug und profitieren besonders von der Fahrt im Windschatten der vorausfahrenden Fahrzeuge, wodurch Kraftstoff eingespart wird. Das Platooning bietet zudem den Vorteil während der Fahrt den Platz- beziehungsweise Raumbedarf zu reduzieren, indem durch den verkürzten Sicherheitsabstand zwischen den Fahrzeugen des Konvois der Platzbedarf auf der Autobahn reduziert wird. Dies ist angesichts des zunehmenden Verkehrsaufkommens ein besonders relevanter Vorteil [Bous16]. Verschiedene Tests, wie bspw. das Forschungsprojekt EDDI (Elektronische Deichsel - Digitale Innovation), haben gezeigt, dass Platooning in der Praxis umsetzbar ist. Branchenvertreter und Gutachter sehen den Einsatz allerdings kritisch, da es kein konkretes Geschäftsmodell gibt. Rechtliche Hürden und vor allem die Notwendigkeit der menschlichen Fahrer machen die Technologie unattraktiv. Experten sehen eine Chance beim Platooning mit unbemannten Fahrzeugen. Bei diesem Szenario wird lediglich das vorderste Fahrzeug durch einen menschlichen Fahrer gesteuert, die übrigen Fahrzeuge folgen vollautomatisiert [IAA22].

Ein weiteres Beispielprojekt im Bereich der V2V-Vernetzung ist die Erprobung der Echtzeitkommunikation zwischen Fahrzeugen. Dies wurde im Rahmen des Projektbausteins "Echtzeitkommunikation über das LTE-Mobilfunknetz" 2015 auf der A 9 in Bayern (Digitales Testfeld Autobahn) in Kooperation von Continental, Nokia, der Deutschen Telekom und dem Fraunhofer Institut für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik ESK durchgeführt. Das Ziel war es, durch den Einsatz der Mobilfunk-Technologie Long Term Evolution (LTE) zum Austausch von Verkehrsdaten die Verkehrssicherheit zu erhöhen und Staus zu minimieren. Durch den Transfer von Gefahreninformationen zwischen den Fahrzeugen konnte gezeigt werden, wie die zukünftigen Technologien im neuen Kommunikationsstandard 5G reagieren und nahezu in Echtzeit die Daten bereitstellen, um Gefahrensituationen zu vermeiden. Außerdem ist das Projekt ein Beitrag zur Stärkung der Kooperationen zwischen den beteiligten Akteuren der digitalen Vernetzung [Fill16].

Zur Einleitung des Regelbetriebs des vernetzten Fahrens im Straßengüterverkehr bedarf es aus heutiger Sicht neben der Erprobung der zukünftigen Technologien auch dem Ausbau der Zusammenarbeit zwischen den Akteuren und der Anpassung rechtlicher Rahmenbedingungen für die Vernetzung von Fahrzeugen sowie dem Bau einer geeigneten Infrastruktur.
Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Verkehrsplanung und Logistik, Prof. Dr.-Ing. H. Flämig
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Nutzen und Herausforderungen der digitalen Vernetzung in Güterverkehr und Logistik (Stand des Wissens: 21.08.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?478030
Literatur
[Bous16] Thomas Bousonville Logistik 4.0: die digitale Transformation der Wertschöpfungskette, Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH / Wiesbaden, 2016
[CC5G21] Competence Center 5G.NRW (Hrsg.) Erstes 5G-vernetztes Fahrzeug soll bis Mitte 2021 auf den Markt, 2021/02
[Fill16] Fillenberg, Sebastian Ausgezeichnetes Projekt zur Fahrzeugvernetzung: 'Echtzeitkommunikation über das LTE-Mobilfunknetz' gewinnt Best-Practice Wettbewerb, 2016
[Haus14] Hausladen, Iris IT-gestützte Logistik: Systeme - Prozesse - Anwendungen, Springer Gabler / Wiesbaden, 2014
[IAA22] Verband der Automobilindustrie e. V. (Hrsg.) Platooning im Realitätscheck, 2022/08
[JoMi15b] Johanning, Volker, Mildner, Roman Car IT kompakt: das Auto der Zukunft -- vernetzt und autonom fahren, Springer Vieweg / Wiesbaden, 2015
Glossar
Global System for Mobile Communication
Der GSM-Standard (Global System for Mobile Communication) - ursprünglich ein rein europäisches Mobilfunkkonzept - hat inzwischen weltweite Verbreitung gefunden. In Deutschland nutzen die Mobilfunknetzanbieter Deutsche Telekom, Vodafone und Telefonica mit ihren Mobilfunknetzen gegenwärtig die Frequenzbereiche GSM 900 und GSM 1800.
WLAN
Als Wireless Local Area Network (WLAN, deutsch: drahtloses lokales Netzwerk) wird ein lokales Funknetz und dessen verschiedene Techniken und Standards bezeichnet.
Platooning
Der Begriff Platooning beschreibt die Organisationform von mehreren fahrerlosen Fahrzeugen als Konvoi. Dabei befindet sich lediglich im führenden Vehikel ein Fahrer. Die Fahrzeuge sind mittels digitaler Datenverbindung miteinander verknüpft. Mit Hilfe verschiedenster Softwaresysteme wird versucht, das Betreten und Verlassen dieser Konvois so flexibel wie möglich zu gestalten.
5G Als 5G wird die fünfte Generation von Mobilfunknetzen nach LTE (4G), UMTS (3G), GSM (2G) und dem analogen Mobilfunknetz bezeichnet, an der gegenwärtig geforscht wird. Innerhalb dieser Netze werden Mobilfunkgeräte innerhalb einer Funkzelle direkt miteinander kommunizieren und so die jeweilige Basisstation entlasten.
Geschäftsmodell
Ein Geschäftsmodell besteht allgemein aus den drei Hauptkomponenten Nutzenversprechen (value proposition), Architektur der Wertschöpfung und Ertragsmodell.
UMTS Abkürzung für Universal Mobile Telecommunications System. Internationaler Standard für zellulare Mobilfunknetze, der bei einer Datenübertragungsrate von bis zu 2 Megabit pro Sekunde neben den klassischen Mobilfunkdiensten auch mobile Multimediaanwendungen und einen Internetzugang ermöglicht.
LTE
Long-Term-Evolution (LTE) ist nach dem analogen Mobilfunknetz, dem GSM-Standard (2G) und dem UMTS-Standard (3G) der inzwischen vierte Mobilfunkstandard (4G), der deutlich höhere Downloadraten mit bis zu 300 Megabit pro Sekunde erreichen kann.
LTE-Advanced, kurz LTE-A, ist eine Erweiterung von LTE und soll Datenraten bis zu einem Gigabit pro Sekunde beim Herunterladen von Inhalten erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen, muss das klassische LTE Netz mit der neuen Technologie aufgerüstet werden.
Szenarien Ein Szenario ist ein Bild der Zukunft, das sich aus einer bestimmten Kombination von relevanten Einflussfaktoren und Rahmenbedingungen entwickelt. Das grundsätzliche Anliegen von Szenarien besteht darin, verschiedene Handlungsoptionen zu verdeutlichen und ihre Folgewirkungen transparent zu machen.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?478000

Gedruckt am Freitag, 19. April 2024 02:45:40