C V2X: Qualcomm verankert 5G im Auto

0

Der Hersteller Qualcomm setzt voll auf C V2X und sieht darin die Zukunft der Mobilität. C V2X soll den Verkehr sicherer und effizienter gestalten.

Mit C V2X von Qualcomm die Mobilität der Zukunft gestalten

Die Fortschritte beim autonomen Fahren werden immer größer. Längst sind in vielen Ländern der Welt umfangreiche Versuchsfahrzeuge im öffentlichen Straßenverkehr unterwegs, beispielsweise die Uber Self Driving Cars. Das belegt, dass diese Technik bereits so weit fortgeschritten ist, dass man sie auch in der Praxis einsetzen kann. Autonomes Fahren beruht bislang im Wesentlichen auf Kameras und Sensoren, die direkt am Fahrzeug angebracht sind.

Eine weitere Dimension spielt dabei jedoch eine immer wichtigere Rolle: Die Kommunikation. Indem Fahrzeuge mit der Verkehrsinfrastruktur, beispielsweise mit Ampeln, kommunizieren, können sie Gefahren oder Behinderungen wahrnehmen, noch bevor diese ins Blickfeld geraten.

Indem die Fahrzeuge direkt miteinander kommunizieren, können sie sich gegenseitig frühzeitig auf Gefahren aufmerksam machen. Darüber hinaus gibt es noch die V2N-Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem Netzwerk. Diese ermöglicht es beispielsweise, Informationen über Staus weiterzugeben, um die Route entsprechend anzupassen.

All diese Aspekte werden unter dem Begriff V2X – vehicle to everything – zusammengefasst. (#01)

All diese Aspekte werden unter dem Begriff V2X – vehicle to everything – zusammengefasst. (#01)

Diese Technik soll folgende Vorteile bieten:

  • Höhere Sicherheit
  • Geringere Fahrzeiten
  • Geringerer Kraftstoffverbrauch
  • Weniger Staus

Qualcomm: Bei C V2X der Vorreiter

Das Jahr 2019 bringt viele neue Entwicklungen in diesem Bereich mit sich. Doch welche Projekte werden umgesetzt gerade und welche Möglichkeiten bieten die dabei verwendeten neuen Techniken? Speziell der Hersteller Qualcomm, der insbesondere bei C V2X, einer spezifischen Umsetzung der V2X-Technik, eine Vorreiterrolle einnimmt, ist hier von Interesse.

Das folgende Video erklärt die Vorteile, die V2X im Straßenverkehr bietet, nochmals anschaulich. Dabei bezieht es sich zwar nicht auf die Produkte des Herstellers Qualcomm, mit denen sich dieser Artikel befasst. Die Grundprinzipien sind jedoch die gleichen:

Vodafone & Continental mit V2V, V2X Auto Teststrecke

C V2X und IEEE 802.11p: Zwei konkurrierende Techniken

Für die Kommunikation eines Fahrzeugs sind feste Vorgaben erforderlich. Nur wenn die Teilnehmer die gleichen Regeln anwenden, können sie die Informationen reibungslos austauschen. Hierfür können unterschiedliche Techniken zum Einsatz kommen.

Die ersten Versuche in diesem Bereich fanden mit dem Standard IEEE 802.11p statt. Allerdings gibt es mittlerweile eine weitere Alternative: C V2X. Diese Abkürzung steht für Cellular Vehicle to everything. Dieses Protokoll wurde vom 3 GPP – dem 3rd Generation Partnership Project entworfen.

Dabei handelt es sich um einen internationalen Zusammenschluss verschiedener Behörden, die für die Normung und für technische Standards in verschiedenen Ländern oder Regionen zuständig sind. Der EU-Vertreter in dieser Organisation ist beispielsweise das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen. Ihr Ziel ist es, weltweit einheitliche Standards zu schaffen. Das Besondere an C V2X ist, dass diese Technik ohne ein steuerndes Netzwerk auskommt. Die Kommunikation findet direkt zwischen den einzelnen Teilnehmern statt.

Die 3 GPP Technologie stellte sich in Praxisversuchen gegenüber IEEE 802.11p als überlegen heraus. (#02)

Die 3 GPP Technologie stellte sich in Praxisversuchen gegenüber IEEE 802.11p als überlegen heraus. (#02)

Als entscheidender Vorteil erwies sich dabei die höhere Zuverlässigkeit bei einem sehr hohen Aufkommen an interferierendem Funkverkehr, wie das beispielsweise auf einer stark befahrenen Straße mit mehreren Autos, die diese Technik verwenden, der Fall wäre.

Pilotprojekte für C V2X in Europa, China und in den USA

Weltweit haben mehrere Pilotprojekte bereits damit begonnen, diese Technik in der Praxis umzusetzen – unter anderem auch in Deutschland. Im Rahmen des Connected Vehicle to Everything of Tomorrow (ConVeX) Konsortiums arbeitet der Hersteller Qualcomm mit verschiedenen Unternehmen und Forschungsinstituten zusammen, beispielsweise mit Audi und mit der Technischen Universität Kaiserslautern.

Bereits 2018 demonstrierte das Konsortium in einem Praxisversuch, dass die direkte Kommunikation zwischen verschiedenen Fahrzeugen und der Infrastruktur möglich ist. Auch in China sind die Versuche mit dieser Technik bereits weit fortgeschritten. C V2X kommt hier bereits in einem intelligenten Transportsystem zum Einsatz.

Außerdem haben die chinesischen Behörden für 2020 das Ziel ausgegeben, eine 90-prozentige Abdeckung mit dieser Technologie zu erreichen. In den USA gab es ebenfalls groß angelegte Versuche, die insbesondere die Leistung von C V2X und der bisherigen Technik IEEE 802.11p vergleichen sollten. Dabei überzeugte die neue Technologie durch eine höhere Verlässlichkeit, eine bessere Reichweite und eine stärkere Robustheit gegenüber Interferenzen.

C V2X: Mehr Sicherheit bei der Fahrt im Auto

Die C V2X-Technik erlaubt vielfältige Anwendungen, die die Sicherheit erhöhen. Insbesondere bei unvorhergesehenen Gefahrensituationen ist dies sehr hilfreich. (#03)

Die C V2X-Technik erlaubt vielfältige Anwendungen, die die Sicherheit erhöhen. Insbesondere bei unvorhergesehenen Gefahrensituationen ist dies sehr hilfreich. (#03)

Wenn beispielsweise ein Fußgänger die Straße an einer unpassenden Stelle überquert, kann das schwere Unfälle verursachen. Bisher erkennt lediglich der Fahrer, der sich direkt an der entsprechenden Stelle befindet, dieses Problem. Die Fahrer der Fahrzeuge hinter ihm können es hingegen nicht erkennen. Wenn das erste Auto aufgrund der Gefahrensituation scharf abbremst, kann das zu einem Auffahrunfall führen. C V2X sorgt jedoch dafür, dass das erste Fahrzeug diese Information direkt an die anderen Autos in der Umgebung übermittelt.

Auf diese Weise können sie frühzeitig abbremsen und dadurch einen Unfall vermeiden. C V2X sorgt dabei für eine deutlich schnellere und zuverlässigere Kommunikation als die bisherige Technologie. Das führt zu mehr Sicherheit im Straßenverkehr.

C V2X: Höhere Effizienz und geringere Fahrzeiten

Auch hinsichtlich der Effizienz bietet C V2X viele Vorteile. Insbesondere bei der Bildung von Kolonnen verbessert diese neue Technik die Performance erheblich. Ihre Aufgabe besteht darin, die Informationen zwischen den einzelnen Fahrzeugen zu übertragen und auf diese Weise ihre Geschwindigkeit zu koordinieren.

Insbesondere bei der Bildung von Kolonnen verbessert diese neue Technik die Performance erheblich. (#04)

Insbesondere bei der Bildung von Kolonnen verbessert diese neue Technik die Performance erheblich. (#04)

Die höhere Zuverlässigkeit und die schnellere Datenübertragung erlaubt es, die Abstände zwischen den Fahrzeugen zu reduzieren. Dennoch leidet darunter die Sicherheit nicht. Das sorgt für eine effizientere Nutzung der Straßen und kann dabei helfen, Staus zu vermeiden. Das hat geringere Fahrzeiten zur Folge, sodass die Anwender auf diese Weise schneller an ihr Ziel gelangen. Die Fahrt in der Kolonne führt außerdem zu einer gleichmäßigen Geschwindigkeit, die den Kraftstoffverbrauch senken kann.

C V2X: Die neue Snapdragon 5G-Plattform von Qualcomm

Der Marktführer im Bereich der C-V2X-Technik ist der US-amerikanische Chiphersteller Qualcomm. Das Unternehmen mit Sitz in San Diego, Kalifornien, entwickelte in diesem Bereich bereits mehrere Anwendungen, mit denen sich dieser Kommunikationsstandard in die Praxis umsetzen lässt. Darüber hinaus ist Qualcomm an mehreren internationalen Forschungs- und Entwicklungsprojekten beteiligt, die das autonome Fahren in der Praxis umsetzen.

Die herausragende Stellung, die Qualcomm in diesem Bereich einnimmt, wurde im Februar 2019 nochmals deutlich. Zu diesem Zeitpunkt stellte das Unternehmen zwei neue Produkte vor, die es den Autoherstellern erleichtern sollen, C V2X in die Fahrzeugarchitektur zu integrieren: Qualcomm® Snapdragon™ Automotive 4G Platform und Qualcomm® Snapdragon™ Automotive 5G Platform.

Dabei handelt es sich jeweils um einen Chipsatz, der die Kommunikation zwischen Fahrzeugen, Infrastruktur und Netzwerk erleichtert. Beide Produkte ermöglichen die direkt Kommunikation über C V2X. Der Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass die Qualcomm® Snapdragon™ Automotive 4G Platform dafür das LTE Advanced Netz verwendet – die letzte Ausführung des 4G-Mobilfunkstandards.

Die Qualcomm® Snapdragon™ Automotive 5G Platform nutzt hingegen bereits den neuen 5G-Standard, der sich im Moment in vielen Ländern der Welt im Aufbau befindet. Dabei handelt es sich jedoch nicht um die einzige Aufgabe, die dieser Chipsatz erfüllt. Darüber hinaus ermöglicht es eine präzise Positionsbestimmung über die Satellitennetze GPS, Galileo, GLONASS, BDS und QZSS.

Die Qualcomm® Snapdragon™ Automotive 5G Platform nutzt hingegen bereits den neuen 5G-Standard, der sich im Moment in vielen Ländern der Welt im Aufbau befindet. (#05)

Die Qualcomm® Snapdragon™ Automotive 5G Platform nutzt hingegen bereits den neuen 5G-Standard, der sich im Moment in vielen Ländern der Welt im Aufbau befindet. (#05)

Außerdem lassen sich damit vielfältige Cloud-Anwendungen umsetzen. Der Chipsatz lässt sich einfach in die E/E-Architektur des Fahrzeugs integrieren. Qualcomm kündigte an, dass die Technik bereits ab 2021 bei der Serienfertigung von Fahrzeugen zum Einsatz kommen kann.

5G: Welche Vorteile bietet die neue Technik für C V2X?

Der vorherige Abschnitt hat bereits gezeigt, dass sich C V2X mit unterschiedlichen Mobilfunkstandards umsetzen lässt. Qualcomm bietet sowohl Hardware für 4G als auch für 5G an. Das ist notwendig, da der 5G-Standard bislang noch nicht flächendeckend umgesetzt ist.

Um eine breite Anwendung zu ermöglichen, muss daher auch die Kommunikation über den 4G-Standard möglich sein. 5G bietet diesbezüglich jedoch eine Menge Vorteile. Dabei ist insbesondere die deutlich höhere Geschwindigkeit zu nennen. Die folgende Tabelle zeigt, wie sich die Datenübertragungsrate bei den verschiedenen Mobilfunktechnologien entwickelt hat.

Mobilfunkstandards im Vergleich

Standard Jahr der Einführung Geschwindigkeit (Mbit/s)
2G (GSM) 1992 0,01
3G (UMTS) 2004 0,38
3.5G (HSPA/HSPA+) 2006 42
3.9G (LTE) 2010 150
4G (LTE Advanced) 2011 600
4.5G (LTE Advanced Pro) 2016 1.000
5G 2020 10.000

Quelle

Die große Steigerung der Datenübertragungsrate führt dazu, dass die Zahl der Nutzer wahrscheinlich in den nächsten fünf Jahren stark zunehmen wird. Prognosen gehen davon aus, dass in fünf Jahren rund 1,5 Milliarden Menschen über einen 5G-Anschluss verfügen werden.

Prognose zur Zahl der 5G-Anschlüsse weltweit (in Millionen)

2019 4
2020 54
2021 191
2022 551
2023 1.031
2024 1.479

Quelle

Darüber hinaus bietet 5G jedoch noch viele weitere Vorteile, die sich insbesondere auf die C-V2X-Kommunikation sehr positiv auswirken werden. Hierzu zählt beispielsweise die deutlich geringere Latenzzeit, die eine unmittelbare Übertragung der Daten begünstigt. Darüber hinaus funktioniert 5G auch sehr gut, wenn sich der Sender schnell bewegt. LTE-Geräte haben bei hohen Geschwindigkeiten hingegen Probleme. Des Weiteren ermöglicht 5G deutlich mehr Geräte und ein erheblich höheres Datenvolumen pro Mobilfunkstation. All diese Vorteile wirken sich bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen besonders stark aus. Daher ist davon auszugehen, dass sich die neue Technik in diesem Bereich sehr schnell durchsetzen wird.

5G und C V2X: Ein wichtiger Schritt zum autonomen Fahren

Weltweit arbeiten unzählige Forscher daran, autonom fahrende Fahrzeuge zu entwickeln. Was sich die Anwender davon versprechen, zeigt folgende Umfrage:

Umfrage: Was erwarten Sie vom autonomen Fahren? (zwei Punkte pro Person)

Komfortabler 66 %
Kostengünstiger 42 %
Umweltfreundlicher 41 %
Sicherer 41 %
Schneller 30 %

Quelle

Die Einführung von C V2X und 5G hilft dabei, viele dieser Ziele zu erreichen. Die vorherigen Abschnitte haben beschrieben, dass diese Techniken die Sicherheit deutlich erhöhen können. Der Kraftstoffverbrauch und die Fahrtzeiten sinken hingegen. Daher stellt diese Technologie einen wichtigen Baustein dar, um dem autonomen Fahren zum Durchbruch zu verhelfen.

Das folgende Video ist leider nur in englischer Sprache verfügbar. Da es jedoch sehr interessante Einsichten bietet, welche Rolle Qualcomm der 5G-Technologie zuschreibt, soll es an dieser Stelle dennoch vorgestellt werden:

Qualcomm’s 5G Vision

Neue Möglichkeiten für das Ride Hailing

Auch für das Ride Hailing können C V2X und 5G eine Schlüsselrolle einnehmen. Bei Diensten für Rideshare, bei denen private Fahrzeugbesitzer anderen Menschen gegen Bezahlung eine Mitfahrgelegenheit anbieten, entstehen bislang insbesondere durch die menschlichen Fahrer hohe Kosten. Das führt dazu, dass diese Dienste nach wie vor recht teuer sind. Autonome Fahrzeuge, die dank C V2X und 5G miteinander kommunizieren, können die Kosten jedoch erheblich reduzieren. Eine erhebliche Kostenreduktion kann dabei dazu führen, dass immer mehr Menschen diesen Service als Alternative zum eigenen Auto betrachten und sich auf diese Weise fortbewegen.


Bildnachweis: ©Shutterstock-Titelbild: Pavel Chagochkin, #01 & #03: temp-64GTX, #02: S_Photo, #04: Ico Maker, #05: nayuki.wong

Über Marius Beilhammer

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

Leave A Reply