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14.02.2017 | Car-to-X | Im Fokus | Onlineartikel

Wie sich der Datenfluss bei autonomen Autos sichern lässt

Autor:
Christiane Köllner

Autonome Autos müssen ihre Umwelt präzise erfassen und mit ihr kommunizieren. Dazu bedarf es einer leistungsstarken Vernetzung. Reicht aber die Übertragungsqualität nicht aus, stauen sich nicht nur die Daten.

Die Marktreife vollautonomer Fahrzeuge rückt näher. Tesla kündigte ein erstes Modell für 2018 an, BMW will 2021 den iNext auf die Straßen bringen und Ford entwickelt derzeit ein voll autonomes Fahrzeug, das ab 2021 in Großserie produziert werden soll. Mehrere Automatisierungsphasen müssen bis dahin durchlaufen werden. Ausgangspunkt sind Fahrassistenzsysteme, die seit einigen Jahren immer mehr Aufgaben vom Fahrer übernehmen. Durch die fortschreitende Automatisierung und Vernetzung entstehen zusätzliche Daten- und Informationsströme im Fahrzeug. Von dieser Digitalisierung des Verkehrswesens versprechen sich Experten weniger Schadstoffausstoß und weniger Stau bei mehr Komfort und mehr Sicherheit. 

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Vom Verkehrs- zum Kommunikationsnetz

Doch um diese Wünsche Wirklichkeit werden zu lassen, sind leistungsstarke Netze und optimierte Funkstandards notwendig. Je intensiver die Autos mit ihrer Umwelt in Beziehung treten, desto wichtiger werden funkbasierte Kommunikationslösungen. Sie sammeln Daten über Verkehrsteilnehmer in der Nähe, kennen freie Parkplätze, warnen vor Hindernissen und helfen bei der Koordination von Fahrmanövern mit anderen Verkehrsteilnehmern. Auf diese Weise liefern sie ein detailliertes Gesamtbild der Verkehrslage. Über das Verkehrs- legt sich damit ein Kommunikationsnetz.

An 5G, der fünften Generation des Mobilfunks, und Car-to-X führt deshalb kein Weg vorbei. Die 5G Automotive Association (5GAA), die im vergangenen Herbst gegründet wurde und der Audi, BMW, Daimler, Ericsson, Huawei, Intel, Nokia und Qualcomm angehören, ist daher ein wichtiger Schritt in Richtung eines schnellen Mobilnetzes für die vernetzte Mobilität. Zuletzt ist Vodafone der 5GAA als erster Netzbetreiber beigetreten. 5G soll etwa ab 2020 zur Verfügung stehen und sich unter anderem durch eine vielfach höhere Datenkapazität sowie eine sehr geringe Reaktionszeit (Ziel 1 ms) auszeichnen. 

Ab 2020 Kommerzialisierung der 5G-Technik

Das US-amerikanische Unternehmen Qualcomm, das jüngst den Chiphersteller-Konkurrenten NXP kaufte, erklärt, wie wichtig der Übertragungsstandard 5G ist. Wenn die Zukunft des selbstfahrenden Autos diskutiert wird, sei viel von Algorithmen die Rede. "In Wirklichkeit geht es um Kommunikation. Leistungsstarke Funknetze sowie optimierte Protokolle und Standards sind vonnöten, um dem Fahrsystem alle Informationen zur Verfügung zu stellen, die es benötigt", betont Qualcomm im Artikel 5G und Car-to-X Schlüsseltechniken für den autonomen Straßenverkehr aus der ATZelektronik 6-2016. 5G und Car-to-X haben deshalb eine zentrale Bedeutung:

Der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation wird eine wesentlich größere Bedeutung zukommen als den vielgelobten Automatisierungstechniken", erklären die Autoren von Qualcomm.

Dass erst die Kommunikationstechnik 5G dem selbstfahrenden Auto richtig Schwung verleiht, machen auch Leon He, Präsident von Huawei Technologies, und Dr. Jesse Jijun Luo, verantwortlich für Solution Management bei Huawei, deutlich: "Ich glaube, dass deshalb erst mit dem Übertragungsstandard 5G das selbstfahrende Auto richtig in Fahrt kommt – auch wenn mit dem erweiterten LTE-Standard Vehicle-to-X möglich ist", erläutert Luo im Interview "Fahrzeuge sollten sich auch direkt untereinander unterhalten können" aus der ATZ 1-2016. Allerdings schränkt He ein: "Zwar wird es den Automobilentwicklern nicht gelingen, bis zum Jahr 2020 erste 5G-Module im Fahrzeug einzusetzen. Ab diesem Zeitpunkt erwarten wir aber bereits die Kommerzialisierung der 5G-Technik."

Neue Netzwerkarchitekturen in autonomen Autos

Robuste und sichere Hochgeschwindigkeitskommunikation mit viel höheren Datenraten als heute machen auch neue Architekturansätze für autonome Fahrzeuge nötig, wie TE Connectivity im Artikel Datenverbindungslösungen für das Nervensystem autonomer Fahrzeuge aus der ATZelektronik 6-2016 erklärt. Dies würde ebenfalls neue Steckverbinder für hohe Datenraten für erweiterte Fahrerassistenzsysteme beinhalten, wie für hochauflösende Kameras mit hohem Datenvolumen und hohen Bildwiderholraten. Für Radar-, Lidar - und Ultraschall-Sensoren seien möglicherweise niedrige und mittlere Datenraten weiterhin ausreichend. "Eine wirtschaftliche Lösung für die Systemarchitektur könnte in einer Koexistenz von neuen ultraschnellen Verbindungen und etablierten Datenverbindungen mit niedriger Geschwindigkeit liegen", prognostiziert TE.

Neben der zunehmenden Komplexität der Verkabelung, bedingt durch die steigende Anzahl von Verbindungen innerhalb des Fahrzeugs, sind laut TE zudem die hohen Anforderungen an die funktionale Sicherheit kritisch. Aus diesen Gründen könnten alle sicherheitskritischen Systeme, sogar die gesamte Fahrzeugarchitektur dahingehend ausgelegt werden, einen hohen Grad an Redundanz zu bieten. Und hier kommt 5G wieder ins Spiel: "Diese Redundanz würde es erforderlich machen, die Daten zwischen den Modulen binnen Millisekunden zu synchronisieren. Dazu wären hohe Datenraten und geringe Latenzzeiten, sowie eine Verbindung, die sich durch eine hohe Signalintegrität auszeichnet, erforderlich", so TE.



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