Image: 5G-Netz in Fahrzeugen – Datenabgleich in MillisekundenM PlanM PlanVom kommenden Mobilfunkstandard 5G profitiert auch das autonome Fahren. | Shaxiaozi
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5G-Netz in Fahr­zeugen – Daten­ab­gleich in Milli­se­kunden

Lesezeit ca.: 3 Minuten

Das 5G-Netz gilt als Grundvor­aus­set­zung, um eine Car-to-Car- und Car-to-Infrastruc­ture-Kommunika­tion per Mobilfunk zu ermöglichen. 2020 soll der neue Standard an den Start gehen. Was kann das Supernetz leisten und wie erreichen sicherheits­re­le­vante Informationen das Auto, wenn die Bandbreite ausgelastet ist?

21. August 2018

Eine vielbefah­rene Kreuzung in der Stadt: Ein Fußgänger steht am Straßenrand, schaut nur halbherzig nach rechts und links und beginnt die Straße zu überqueren. Seine Bewegungen werden von intelligenten Kameras erfasst und blitzschnell an die autonomen Autos in der Nähe übermittelt. Je nachdem, wie nah die Fahrzeuge bereits sind, wird das Signal als Warnung ausgegeben oder löst sogar automatisch die Bremsen aus. Ein Szenario, das Dr. Stanislav Mudriievskyi gerne anführt, wenn es um vernetzte Fahrzeuge der Zukunft geht. Der Experte für Kommunika­ti­ons­netze an der TU Dresden ist Teil des 5G Labs Germany, ein Zusammen­schluss aus Wissenschaft­lern und Partnern aus der Industrie. Ihr Ziel ist es, die Entwicklung des 5G-Mobilfunk­stan­dards voranzutreiben.

Kurze Wege von „Edge Clouds“ zum Fahrzeug

Wesentli­cher Unterschied zum bisherigen LTE-Netz sind höhere Datenüber­tra­gungs­raten und geringere Verzögerungs­zeiten. Die Latenz, Fachleute sprechen von Ultra Reliable Low Latency (URLL), soll nur noch eine Millisekunde oder weniger betragen. Zum Vergleich: Aktuell dauert die Signalüber­tra­gung 80 Millisekunden und mehr.

Im Gegensatz zu derzeitigen Mobilfunk­netzen mit zentralen Rechenzen­tren und teilweise langen Wegen bis zu den Funktürmen innerhalb einer Mobilfunk­zelle, sollen die Daten zukünftig in dezentralen „Edge-Clouds“ vorgehalten werden. Das bedeutet: Anstelle einer „zentralen“ Cloud, wird es jeweils eigene Rechenzen­tren für die zahlreichen Funktürme geben, um lokal benötigte Daten abzuglei­chen. Relevante Informationen aus einer Funkzelle müssen dann für bestimmte Anwendungen nicht mehr weit verschickt werden, sondern können direkt in der entsprechenden Basissta­tion verarbeitet werden. Etwa wenn sich Fahrzeuge in der entsprechenden Funkzelle zu Überholvor­haben oder Fahrtwegen austauschen oder im Verbund vernetzt und autonom zusammen­fahren. Werden Informationen benötigt, die auf weiter entfernten Servern liegen, beispiels­weise Stauvorher­sagen, sollen Algorithmen die Daten in der entsprechenden Edge-Cloud bereitstellen, bevor sie von einem 5G-vernetzten Auto abgerufen werden.

Mit Network Slicing Prioritäten setzen

Was aber, wenn die Bandbreite anderweitig ausgelastet ist, etwa durch Video-Streaming auf der Rückbank? Um verschie­dene Prioritäten zu berücksich­tigen, wird das 5G-Netz per Software in Unternetze aufgeteilt. Man spricht hier auch vom Network Slicing. Für unterschied­liche Anwendungen können individuell zugeschnit­tene Datenraten, Geschwin­dig­keiten und Kapazitäten berücksich­tigt und garantiert werden. „Konkret könnte das so aussehen: Für autonomes Fahren werden beispiels­weise fünf Millisekunden Verzögerungs­zeit und fünf Megabit Datendurch­satz beansprucht. Für Polizei, Feuerwehr oder andere Einsatzfahr­zeuge würden ebenfalls gewisse Datenmengen und Latenzzeiten bereitge­stellt. Verbleibende Kapazitäten könnten für YouTube-Videos genutzt werden. Käme es zu einem Unfall, würde das Netz entsprechende Ressourcen schnellst­mög­lich freigeben. Die Videos von YouTube würden eventuell etwas wackeln, aber die Feuerwehr oder die Polizei bekämen ihre Informationen und die vernetzt fahrenden Fahrzeuge könnten weiterhin sicher bewegt werden“, erläutert der Ingenieur der TU Dresden.

Neue Funklizenzen und Sendemasten

Ein wichtiger Schritt auf dem Weg dorthin ist das vom Bundesmi­nis­te­rium für Bildung und Forschung geförderte 5G NetMobil Projekt. Mit Partnern aus Industrie und Mittelstand entwickeln die Dresdner Forscher 5G-Lösungen für taktil vernetzte Mobilität. Bis 2020 läuft das Projekt. Dann soll die neue Mobilfunk­ge­ne­ra­tion marktreif sein, so die Prognose des 5GLabs Germany. Die Bundesre­gie­rung will die neue Mobilfunk­ge­ne­ra­tion bis 2025 bereitstellen. Bis dahin steht noch einiges an: Neue Funklizenzen müssen versteigert und Sendemasten gebaut werden. Die Autohersteller sollten die entsprechende Technik, wie 5G-Chips, implemen­tieren, um die Daten via Funk übertragen zu können. Spannend bleibt, wer letztlich die Einteilung der Netze übernimmt. „Es muss entschieden werden, welche Slices es gibt und innerhalb der Slices muss Netzneutra­lität gewährleistet werden. Das heißt: Es wird keinen Unterschied zwischen VW und BMW oder Mercedes geben“, gibt Mudriievskyi zu Bedenken.