Wie funktioniert V2X-Kommunikation beim autonomen Fahren?

Wie funktioniert V2X-Kommunikation beim autonomen Fahren?
shutterstock / 1662873121

V2X-Kommunikation: Was ist das überhaupt?

Die Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit ihrer Umgebung spielt eine entscheidende Rolle in der Entwicklung des autonomen Fahrens. Die Schlüsseltechnologie in diesem Bereich ist die sogenannte V2X-Kommunikation, was für „Vehicle-to-Everything“ steht. Sie ermöglicht es Fahrzeugen, Informationen in Echtzeit auszutauschen und somit sicherer und effizienter zu navigieren.

Die Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit ihrer Umgebung spielt eine entscheidende Rolle in der Entwicklung des autonomen Fahrens. Die Schlüsseltechnologie in diesem Bereich ist die sogenannte V2X-Kommunikation, was für „Vehicle-to-Everything“ steht. Sie ermöglicht es Fahrzeugen, Informationen in Echtzeit auszutauschen und somit sicherer und effizienter zu navigieren. Doch wie funktioniert V2X-Kommunikation, wo liegt der Unterschied zwischen WLAN und Mobilfunk in diesem Kontext und was sind die aktuellen Entwicklungen dieser aufregenden Technologie?

Drahtlose Vernetzung: Funktionsweise von V2X

Die V2X-Kommunikation ermöglicht es Fahrzeugen, Informationen drahtlos an andere Fahrzeuge, Verkehrsinfrastruktur und Fußgänger:innen zu senden und von diesen Informationen zu empfangen. Dies geschieht in Echtzeit und kann dazu beitragen, Unfälle zu vermeiden, den Verkehrsfluss zu optimieren und die Umweltbelastung zu reduzieren. Ausgewertet werden diese Informationen dabei von einem neuronalen System von künstlicher Intelligenz.

Um Fahrzeuge drahtlos untereinander zu verbinden, gibt es zwei verschiedene technische Konzepte: Die Vernetzung mit der WLAN-Variante 802.11p, die als Basis für Dedicated Short Range Communication (DSRC) genutzt wird, oder die Nutzung von Mobilfunk nach dem Standard C-V2X (C = cellular).

V2I-, V2P- und V2N-Kommunikation

Die V2X-Vernetzung umfasst verschiedene Teilbereiche der Kommunikation, u. a. zwischen Fahrzeug und Infrastruktur V2I (= Vehicle-to-Infrastructure), zwischen Fahrzeug und Fußgänger:innen V2P (= Vehicle-to-Passenger) und zwischen Fahrzeug und Netzwerk V2N (= Vehicle-to-Network).

Während die Vernetzung mit der Infrastruktur beispielsweise den Austausch mit Ampelsystemen umfasst, meint V2N-Kommunikation den Online-Datenaustausch, z. B. mit Cloud-, Karten- oder Navigationssystemen. Die Kommunikation von Fahrzeug und Fußgänger:innen ist ebenfalls grundlegend für das autonome Fahren, bietet jedoch neben zentralen Sicherheitsvorteilen auch Anlass für Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes, sofern bei dem Austausch auf persönliche Daten zurückgegriffen wird.

V2V-Kommunikation

Ein weiterer Teilbereich der V2X-Kommunikation ist die Vernetzung der Fahrzeuge untereinander, die auch als V2V- oder C2C-Kommunikation (= Vehicle-to-Vehicle oder Car-to-Car) bezeichnet wird.

Um Fahrzeuge drahtlos untereinander zu verbinden, gibt es zwei verschiedene technische Konzepte: Die Vernetzung mit der WLAN-Variante 802.11p, die als Basis für Dedicated Short Range Communication (= DSRC) genutzt wird, oder die Nutzung von Mobilfunk nach dem Standard C-V2X (= Cellular V2X).

WLAN und Mobilfunk bei Fahrzeugkommunikation

DSRC: WLAN-basiert

DSRC basiert auf WLAN-Technologie und verwendet 802.11p nach IEEE-Standard, wobei IEEE die Kurzform ist für „Institute of Electrical and Electronics Engineers“. Das System, was auf die V2X-Kommunikation zugeschnitten wurde, ermöglicht schnelle Reaktionszeiten sowie eine hohe Zuverlässigkeit in der Verbindung. Die stabile, schnelle Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur ist schließlich zentral für sicherheitskritische Anwendungen.

Bereits seit 2010 gibt es diese Technologie und lange war das System in einigen Regionen im Einsatz, wie beispielsweise in den USA. Dort haben einige Hersteller auf die Technologie gesetzt. Es gibt jedoch auch Nachteile der WLAN-basierten Methode, wie z. B. die begrenzte Reichweite. Entlang der Straße müssen Router installiert werden, die die Verbindung herstellen und deren Reichweite von Hindernissen blockiert werden kann. Dadurch ist die Technologie auch nur begrenzt skalierbar, weshalb 802.11p nicht zu einer flächendeckenden V2X-Form wurde.

C-V2X: Mobilfunk-basiert

Der auf Mobilfunktechnologie basierende Ansatz C-V2X, der jünger ist als die WLAN-basierte Technologie, nutzt 4G- und 5G-Netzwerke. Damit ist sowohl die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur, als auch die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Fußgänger:innen über Smartphones möglich.

Durch diese technologische Grundlage hat C-V2X eine größere Reichweite und breitere Abdeckung. Außerdem ist das System flexibel skalierbar und die Datenübertragung ausreichend schnell für die Anwendung im Automobilbereich.

Aktueller Stand der V2X-Technologie

Verschiedene Länder und Hersteller, beispielsweise Porsche, sind aktiv an der Entwicklung und Implementierung von V2X-Technologien beteiligt. Um die Vernetzung auch länderübergreifend weiterzuentwickeln, bedarf es einheitlicher, internationaler Standards. 

USA

Wie bereits beschrieben, hat die 802.11p-Variante einige Nachteile, die schließlich dazu führten, dass die US-Regulierungsbehörde „Federal Communications Commission“ (= FCC) 2019 das Funkspektrum für die WLAN-basierte Vernetzung entzog. Auch der Leiter des Fachbereichs Connectivity bei Porsche Engineering, Thomas Pretsch, geht davon aus, dass sich ein auf Mobilfunk basierendes System durchsetze.

China

Die Volksrepublik China als einer der Vorreiter in Sachen V2X-Kommunikation setzt inzwischen auf C-V2X und Mobilfunk in Form von LTE und 5G. Das Land hat große Ambitionen im Bereich autonomes Fahren und investiert stark in die Technologie. Unternehmen wie Huawei und Xiaomi sind dabei führend in der Entwicklung.

Europa

Während sich China und die USA weitgehend auf die zukünftige Technologie festgelegt haben, ist Europa noch immer gespalten zwischen den Varianten, was zu einer Verzögerung des Fortschritts führt. Während Volkswagen beispielsweise auf DSRC setzt, sind BMW und Daimler eher im Bereich C-V2X unterwegs. Auch die Deutsche Telekom unterstützt den Ansatz über Mobilfunk. Lösungen, die mit beiden Systemen kompatibel sind, sind außerdem in Arbeit.

In Deutschland gab es in den vergangenen Jahren Projekte, die die V2X-Kommunikation auch im öffentlichen Raum erprobten. Beispielhaft dafür ist das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderte Projekt „Kooperative Mobilität im digitalen Testfeld Düsseldorf“, bei dem seit 2020 V2X-Kommunikation auf Autobahnen und in städtischen Gebieten getestet wurde.

V2X: Schlüsseltechnologie für die Zukunft der Mobilität

Insgesamt wird die V2X-Kommunikation beim autonomen Fahren immer wichtiger, da sie die Sicherheit und Effizienz auf den Straßen erhöht. Ob DSRC oder C-V2X letztendlich dominieren werden, hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Verfügbarkeit von 5G-Netzen und die regulatorischen Entscheidungen in verschiedenen Ländern. Eines ist jedoch sicher: Die Zukunft der Mobilität wird immer stärker von V2X-Kommunikation abhängig und geprägt sein.

Are you sure want to unlock this post?
Unlock left : 0
Are you sure want to cancel subscription?