Autonomes Fahren z?hlt zu den meistgenannten Anwendungsszenarien für den neuen 5G-Mobilfunk. Einige Anwendungen lassen sich zwar auch mit LTE realisieren, für andere jedoch ist 5G unerl?sslich – vor allem wenn es um Latenz und Bandbreite geht.

Ein autonomes Fahrzeug f?hrt durch eine Baustelle. Ausgerechnet an der engsten Stelle, an der nur eine Fahrspur zur Verfügung steht, bleibt vor ihm ein Lkw liegen. Das selbstfahrende Auto steht nun vor der Wahl: stehen bleiben und warten oder über die durchgezogene Linie auf die Gegenfahrbahn rüberziehen und überholen. Die L?sung: Es überl?sst die Entscheidung einem Teleoperator. Dieser sitzt irgendwo in einer Einsatzzentrale an einer Steuerstation mit Monitoren, Lenkrad und Pedalen. Erh?lt er eine Warnmeldung des Fahrzeugs, greift er ein und steuert das Auto aus der Ferne um die Gefahrenstelle herum.

Per LTE ferngesteuert durch die Baustelle

Ein ?hnliches Szenario demonstrierte . Für den Test auf einem Berliner übungsgel?nde bestückten die Forscher ein Fahrzeug des Partners Daimler mit Huawei-Technologie. Zur Sicherheit sa? da noch ein Fahrer hinterm Steuer, um die Zentrale per Knopfdruck über die Situation zu informieren. Zukünftig soll die On-Board-Unit des autonomen Autos alle notwendigen Daten von Sensoren und Kameras eigenst?ndig über das Mobilfunknetz an den Teleoperator schicken. Dieser sieht auf seinem Monitor sowohl andere Fahrzeuge in der Umgebung als auch Baustellenabsperrungen, Ampeln oder Leitplanken. So kann er das Auto per Fernsteuerung sicher um das Hindernis herumman?vrieren. Die übertragung hochaufl?sender Videosignale und Sensordaten erfordert jedoch eine hohe Bandbreite im Upload vom Fahrzeug über das Mobilfunknetz zum Teleoperator.

Autonomes Fahren – Mobilit?t der Zukunft

Im Test – in kontrollierter Umgebung und mit Schrittgeschwindigkeit – funktionierte das schon gut via LTE. Anders sieht das in einer Livesituation bei h?herem Tempo aus. Damit die Lenk-, Brems- und Beschleunigungsbewegungen des Teleoperators nahezu in Echtzeit auf das ferngesteuerte Auto übertragen werden k?nnen, ist eine Mobilfunkverbindung mit deutlich geringerer und – besonders wichtig für die Zuverl?ssigkeit solcher Systeme – garantierter Latenzzeit erforderlich. Das soll in Zukunft der neue Mobilfunkstandard 5G leisten.

Dicht an dicht sicher im Platoon unterwegs

Wie dieses Beispiel zeigt, sind einige Szenarien des autonomen und automatisierten Fahrens bereits heute mit dem vorhandenen Mobilfunk LTE oder, wo verfügbar, mit der Ausbaustufe LTE-Advanced (siehe Infobox) umsetzbar. Vor allem dort, wo es um kurze Reaktionszeiten geht, wird allerdings 5G die Funktechnologie der Wahl sein. Wie etwa beim Platooning.

Per V2X direkt mit der Umgebung vernetzt

Autonome Fahrzeuge müssen nicht nur mit anderen Fahrzeugen, sondern auch mit der Infrastruktur Daten austauschen k?nnen. Diese V2X-Kommunikation (siehe Infobox) kann inzwischen auch über Mobilfunk laufen: Bereits 2018 hatten getestet. So ist ohne den Umweg über Mobilfunkmasten und ein Backend eine direkte und noch schnellere Verbindung m?glich, um Autos im flie?enden Verkehr eines anderen Autos zu warnen.

Im dichten Stadtverkehr spielt vor allem die Zuverl?ssigkeit der Funkverbindung eine wesentliche Rolle. Hier hat der Mobilfunk aufgrund seiner deterministischen Art der Frequenznutzung einen Vorteil gegenüber dem WLAN, das sich anf?llig zeigt gegenüber St?rungen und überlagerungen. Der 5G-Funk bringt weitere Eigenschaften mit, die ihn zur bevorzugten Technologie machen: 5G ist darauf ausgelegt, bis zu eine Million Ger?te pro Quadratkilometer zuverl?ssig miteinander zu verbinden. Das k?nnen Fahrzeuge mit SIM-Karte an Bord sein, aber auch Sensoren, Kameras, Funkmodule in Ampeln und Zebrastreifen oder Smartphones von Fu?g?ngern und Radfahrern. Au?erdem kommen beim Mobilfunkstandard der fünften Generation zwei neue Features zum Einsatz: Network Slicing und Mobile Edge Computing.

Network Slicing und Edge Computing

Die Technik des Network Slicing unterteilt das Netz in verschiedene unabh?ngige, virtuelle Netzebenen. So lassen sich unterschiedliche Leistungsmerkmale je nach Anwendungsszenario realisieren, etwa eine definierte übertragungsqualit?t (Quality of Service, QoS), hohe Bandbreiten für datenintensive Kommmunikation oder niedrige Latenz für reaktionskritische Anwendungen. Autonomem Fahren in der Stadt k?nnte also eine eigene virtuelle Netzschicht mit der erforderlichen Priorisierung zugewiesen werden.

wiederum bringt die Datenverarbeitung n?her an die Datenproduktion. So werden beispielsweise Sensordaten eines Fahrzeugs nicht erst in der Cloud – also in einem fernen Rechenzentrum – verarbeitet, sondern bereits in einer Recheneinheit, die maximal 50 Kilometer von der n?chsten Basisstation entfernt steht. Das bringt deutliche Geschwindigkeitsvorteile bei der Kommunikation.
 Diese beiden Features des 5G-Kernnetzes werden auch 4G-Verbindungen schneller und zuverl?ssiger machen: ein weiterer Grund, die Netzinfrastruktur für das vernetzte Fahren so schnell wie m?glich auszubauen.

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