lassedesignen

Analyse der technischen
Voraussetzungen und
Entwicklungen für
hochautomatisiertes Fahren auf
Autobahnen
Mobilfunk: UMTS/LTE/5G (Car-2-Backend)
Derzeit werden die bestehenden Mobilfunknetze zur Datenübertragung zwischen
Fahrzeugen und Backends/Drittanbietern genutzt, um z.B. Statusinformationen der
Fahrzeuge zu übertragen, Infotainment anzubieten oder für gelegentliche
Kartenaktualisierungen und Verkehrshinweise. Die Begriffe UMTS, LTE und 5G stehen
für verschiedene Evolutionsstufen der infrastrukturbasierten
Datenmobilfunkkommunikation. Verschiedene kommerzielle Mobilfunknetzanbieter
betreiben Netze, die in Deutschland und Europa eine hohe Dichte aufweisen. Über
diese Netze können Datenverbindungen ins Internet und zu den OEM-Backends
hergestellt werden. Für den heutigen Funktionsumfang vernetzter Fahrzeuge, welcher
bezüglich der Datenraten weit unter den Werten durch die Nutzung mobiler
Kommunikationsgeräte liegt, steht eine ausreichende Netzabdeckung und -kapazität
mit Mobilfunk auf Basis von LTE weitestgehend zur Verfügung. Die beiden größten
Netzanbieter versorgen etwa 77% der Bevölkerung, wobei zu beachten ist, dass sich
die Abdeckung auf Siedlungsräume konzentriert. 82 Autobahnstücke, welche in dünn
besiedeltem Gebiet liegen, weisen daher noch häufig eine unterdurchschnittliche
Versorgung mit leistungsfähigen Mobilfunkstandards auf. Der LTE-Standard bietet – ein
guter Mobilfunk-Empfang und die entsprechende Hardware vorausgesetzt – mit einer
maximalen Übertragungsleistung von derzeit bis zu 100 Mbit/s generell die Möglichkeit
große Datenvolumen auszutauschen. Mit MIMO-Antennen (multiple-input multipleoutput)
sind theoretisch sogar Download-Geschwindigkeiten von 300 Mbit/s möglich.
Entscheidend ist jedoch immer auch die lokale Verfügbarkeit und
Übertragungsleistung. Welche Daten im Zusammenhang mit HAF-Funktionen genau
übermittelt werden und wie häufig, ist noch nicht exakt definiert. Es wird jedoch eine
Unterscheidung nach Relevanzkategorien in der Taktung der an Fahrzeuge gesendeten
Daten erwartet. Sicherheitskritische Informationen sollten möglichst zeitnah
bereitgestellt werden, während andere, weniger echtzeitrelevante Datenpakete (z.B.
Kartenupdate für ein nicht im Fahrzeugpfad befindliches Streckenstück) in geringeren
Takten versendet oder bei Bedarf vom Fahrzeug abgefragt werden können.
Eine Eigenschaft, die es bei einer Nutzung des LTE-Netzes in schnell bewegten
Fahrzeugen noch zu berücksichtigen gilt, ist die Art und Weise des Funkzellenwechsels
und damit potentiell einhergehenden Verbindungsunterbrechungen. Im LTE-Netz wird
ausschließlich ein „Hard Handover“-Verfahren verwendet, welches nach dem „Breakbefore-Make“-Prinzip
funktioniert, d.h. die Verbindung zur Zielzelle wird erst
aufgebaut, nachdem die Verbindung zur Ursprungszelle abgebrochen wurde. Derartige
Unterbrechungen sind jedoch bei guter Synchronisierung nur von kurzer Dauer und
stellen für eine Anwendung bei Autobahngeschwindigkeit eine zu beachtende, aber
technisch lösbare Problematik dar.
Neben dem Datenbedarf im Zusammenhang mit der Automatisierungsfunktion erzeugt
ein weiterer Anwendungsfall im Kontext des HAF den Bedarf nach einem schnellen und
leistungsfähigen Mobilfunknetz: Durch die gewonnene Freiheit für fahrfremde
Tätigkeiten während der hochautomatisierten Fahrt wird ein gesteigerter Bedarf nach
Unterhaltungsdiensten (z.B. Infotainment-Funktionen) erwartet. So erfordert die
reibungslose Nutzung medialer Inhalte, wie z.B. das Streaming von Musik und Filmen
oder das Führen von Videotelefonaten, ebenfalls ein leistungsfähiges Mobilfunknetz.
Durch die von vernetzten Fahrzeugen künftig produzierte Datenmenge ist daher ein
weiterer Ausbau der Mobilfunknetze entlang der BAB sowie der baldige Wechsel hin
82
Die Verfügbarkeit der drei größten Netzbetreiber liegt im Mai 2015 zwischen 60 und 78 %. LTE Anbieter
Info (Hrsg.), LTE Verfügbarkeit testen, abrufbar unter: http://www.lte-anbieter.info/verfuegbarkeit/lteverfuegbarkeit-testen.php.
96 | 358 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.
HAF auf Autobahnen – Industriepolitische Schlussfolgerungen