Connected Vehicles

In Zukunft sind die Verkehrsteilnehmer miteinander vernetzt. - Bild: Laird

Das Thema 5G ist gerade in aller Munde. Der neue Mobilfunkstandard, der das noch nicht so alte LTE (4G) ablösen wird, ist noch nicht eingeführt, aber beschäftigt Industrie und Telekommunikationsbranche bereits heute schon massiv. Auch die Autoindustrie ist beim Thema 5G involviert – bietet der neue Mobilfunkstandard doch die Möglichkeit, bisherige Zukunftsvisionen wie das vernetzte Auto für autonomes Fahren zu realisieren.

5G wird zu einer Verbesserung der Latenzen und einer hohen Verfügbarkeit führen und durch höhere Performance die Grundlage für neue Einsatzmöglichkeiten schaffen. Vor allem in drei Bereichen eröffnet 5G neue Horizonte. Zum einen in der Consumer Experience (enhanced mobile Broadband -eMBB).

Hier soll die Möglichkeit geschaffen werden, viele Devices gleichzeitig ohne Netzverluste zu benutzen, was vor allem bei großen Menschenansammlungen, wie Veranstaltungen, den Nutzerkomfort erhöhen soll. Ein zweites Einsatzgebiet ist die sogenannte massive Machine Type Communication (mMTC), die gerade in Hinblick auf die Vernetzung von Geräten im Zuge des Internet of Things relevant wird. Ziel ist es hier, eine Kommunikation von bis zu einer Million vernetzter Geräte pro Quadratkilometer zu ermöglichen.

Diese beiden Bereiche sind für Industrie und Telekommunikation vielversprechend. Es ist jedoch die dritte Einsatzmöglichkeit, die das Interesse der Automobilindustrie an 5G geweckt hat: Durch Ultra Reliable Low Latency (URLL) werden zuverlässige Verbindungen und kurze Übertragungszeiten gesichert. Eine wichtige Voraussetzung für die Komforterhöhung beim autonomen Fahren.

Standardisierung und smarte Antennen

Derzeit laufen die Vorbereitungen für die Einführung von 5G auf Hochtouren. Die Anforderungen an den neuen Mobilfunkstandard wurden gesetzt, jetzt startet die schrittweise Umsetzung. Dabei wird es mehrere Entwicklungslevel – sogenannte Releases – geben. Das erste 5G Entwicklungslevel (Release 15) wird für Herbst 2018 erwartet und soll hauptsächlich das neue 5G Funkinterface (New Radio NR) festschreiben. In einem zweiten Release, geplant für 2020, sollen dann unter anderem die höheren Frequenzbereiche erweitert werden.

Bei bisherigen Kommunikationsstandards wie UMTS und LTE wurden die Standards von bekannten Playern der Kommunikationsbranche definiert. Da mit 5G die Einbeziehung von Maschinen und Autos in den Mobilfunk startet, sind bei der Definition der 5G Standards mehr Interessensgruppen beteiligt. Die Automobilindustrie etwa hat eigens dafür die 5GAA gegründet, ein Gremium zur Definition der Anforderungen der Automobilindustrie an die 5G Standardisierung. Dies ist wichtig, damit später zum Beispiel im Straßenverkehr eine reibungslose Kommunikation von Devices verschiedener Hersteller möglich wird.

Bevor es soweit ist, müssen Automobilhersteller und Zulieferer jedoch noch einige Herausforderungen meistern. Etwa den Mobilfunk auch in die Antennentechnik zu integrieren und somit „smarte“ Antennen zu schaffen. Derzeit werden Signale von einer Antenne auf dem Dach eines Fahrzeugs mithilfe von Kabelverbindungen an die Bordelektronik übermittelt, die sich oft im Fahrercockpit befindet.

Bei der Ausweitung des Übertragungsspektrums von derzeit 6GHz auf bis zu 100GHz führt eine Absetzung von der Antenne zur Elektronik durch Kabel allerdings zu großen Verlusten. Deswegen muss die Elektronik und damit die Signalverarbeitung nah an die Antenne gebracht werden – entweder direkt unter das Dach oder in die Antenne selbst.

Jedoch ist die Antenne starken Witterungsbedingungen ausgesetzt, da sowohl unter dem Dach als auch in der Antenne hohe Temperaturen und starke Schwankungen vorherrschen, was der Elektronik enorm zusetzt. Nur wenige Hersteller sind in der Lage Elektronik und Antenne unter solchen Bedingungen zusammen zu bringen.

Die Zukunft von 5G

5G wird schon bald den aktuellen Mobilfunkstandard LTE ablösen. Das ist gerade im Hinblick auf das Internet of Things sowie den Wunsch, das autonome Fahren voranzutreiben auch notwendig.

Deshalb bietet 5G als erster Mobilfunkstandard auch Möglichkeiten für Automobilhersteller und Zulieferer. Bevor Endanwender jedoch in autonom fahrenden, vernetzten Autos unterwegs sind, gilt es für die Hersteller noch einige Herausforderungen zu lösen.