V2X

Wofür steht V2X?

V2X steht für „Vehicle-to-everything“ und beschreibt die kabellose Echtzeit-Kommunikation eines zu betrachtenden Fahrzeugs mit allen möglichen umliegenden Kommunikationspartnern. Hierbei ist der Datentransfer in beide Richtungen möglich, d.h. sowohl ausgehend vom Fahrzeug als auch von der Umgebung. Innerhalb der V2X-Kommunikation kann unterschieden werden in die Kommunikation zwischen einzelnen Fahrzeugen im Verkehr (V2V – „Vehicle-to-Vehicle“), der Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und Fußgängern bzw. Fahrradfahrern (V2P – „Vehicle-to-Pedestrian“) sowie mit intelligenter Infrastruktur (V2I – „Vehicle-to-Infrastructure“). Intelligente Infrastruktur bezeichnet beispielsweise intelligente Kreuzungen, die mit Hilfe von angebrachten Kameras Informationen zu Verkehrsteilnehmern aufzeichnen, verarbeiten und verbreiten.

Im deutschen Sprachraum wird statt V2X der Begriff C2X verwendet. C2X steht für „Car-to-everything“.

Wozu wird V2X benötigt und welche Vorteile lassen sich hiermit erzielen?

Die Kommunikation mit der Umgebung über die V2X-Technologie bildet neben den bereits existierenden Radar- oder Lidarsensoren sowie Kamerasystemen einen wesentlichen Bestandteil in der Umgebungswahrnehmung des Fahrzeugs. Während die Sensorik und Kameras lediglich Informationen in nur eine Richtung aufnehmen, ermöglicht V2X eine 360°-Kommunikation mit Verkehrsteilnehmern, Ampeln, Baustellen und weiterer Infrastruktur. Mit Hilfe dieser umfassenden Informationen wird der Weg für die steigende Autonomie der Fahrzeuge geebnet. Im Allgemeinen kann in Folge der V2X-Technologie die Sicherheit der einzelnen Verkehrsteilnehmer durch Vermeidung von Zusammenstößen erheblich gesteigert werden. Des Weiteren kann mittels der Echtzeit-Kommunikation frühzeitige Informationen zu Verkehrsstörungen bis hin zu Empfehlungen von Alternativrouten auf Basis von Wetterdiensten, Verkehrskameras, Baustellen, Schildern uvm. gegeben werden, sodass ein stark verbessertes Verkehrsmanagement mit einhergehend erhöhter Energieeffizienz sowie geringerer Umweltbelastung erzielt werden kann. Ferner findet mit Hilfe von V2X speziell im Lkw-Fernverkehr das Platooning Anwendung. Dieses ermöglicht, dass ein Fahrer mehrere Fahrzeuge in unmittelbarerer Nähe zueinander in einem Konvoi steuert. Zuzüglich lässt sich durch V2X kooperatives Fahren realisieren, das es den Fahrzeugen ermöglicht, sich an den umgebenden Verkehr anzupassen. Ein mögliches Szenario ist, dass sich während eines Überholvorgangs die Geschwindigkeit des zu überholenden Fahrzeugs automatisch anpasst und dieses somit kooperativ handelt.

Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Vorteile einer V2X-Kommunikation in vier Klassen unterteilen:

• Sicherheit – Anwendungsfälle zur Reduzierung der Häufigkeit und Schwere von Fahrzeugunfällen durch entsprechende, frühzeitige Warnungen
• Bequemlichkeit – Anwendungsfälle, die den Zustand des Fahrzeugs verwalten
• Vulnerable Road User (VRU, ungeschützte Verkehrsteilnehmer) – Anwendungsfälle zur verbesserten Interaktion zwischen Fahrzeugen und nicht motorisierten Verkehrsteilnehmern
• Fahrassistenzsysteme (ADAS) – Anwendungsfälle, die sich mit der Verbesserung des Verkehrsaufkommens, das Voraussehen von Ampelschaltungen und Geschwindigkeitsbeschränkungen, Wetterwarnungen etc. beschäftigen

Wie lässt sich ein V2X realisieren und was sind die fundamentalen Anforderungen an die Technologie?

Grundsätzlich lässt sich eine V2X-Kommunikation mit Hilfe einer Vielzahl möglicher Technologien umsetzen. Allerdings bedarf es hierbei einer Technologie, die ausfallsicher, schnell und möglichst universell ist. Der Datentransfer, unabhängig der Art der Kommunikation (V2V, V2I, V2X), muss zu jeder Zeit ohne Verständigungsprobleme gewährleistet sein. Für eine derartige Kommunikation mit beliebigen Objekten existieren aktuell zwei führende Technologien: DSRC („Dedicated Short Range Communication“) und C-V2X („Cellular Vehicle-to-X-Communication“). Die Wahl der Technologie basiert neben den entsprechenden technischen Vor- und Nachteilen auf der Region des einzusetzenden Fahrzeugs (EU, USA, Japan) sowie der persönlichen Präferenzen der einzelnen Fahrzeughersteller. Allerdings verlagert sich in den letzten Jahren der Trend stark in Richtung des C-V2X-Ansatzes.

Wo liegen die wesentlichen Unterschiede zwischen den Technologien DSRC und C-V2X?

DSRC ist ein WLAN-System, das auf den Standard IEEE 802.11p basiert und gezielt auf die Anforderungen von Automobilanwendungen zugeschnitten wurde. Das Netzwerk operiert grundsätzlich im 5,9 GHz Spektrum bei einer effektiven Reichweite von etwa 1km für Sicht- und 300m für Nicht-Sichtverbindungen. C-V2X hingegen bettet die neuesten Technologien der Mobilfunkkommunikation in die Fahrzeugumgebung ein. Das Netzwerk wird im 75 MHz Spektrum betrieben, wobei 5,9 GHz für intelligente Transportsysteme vorgesehen sind und andere Frequenzen zur Ergänzung der Netzwerkleistung verwendet werden. Dieser Spektrumsbereich ist wichtig, da die Signalausbreitung bei 5,9 GHz kürzere Reichweiten abdeckt und stärker durch hochfrequente hemmende Hindernisse beeinflusst wird. Die wichtigsten Voraussetzungen zur erfolgreichen Einführung von C-V2X sind: die Harmonisierung mit mehr als 800 Mobilfunkanbietern auf der ganzen Welt, die Entwicklung der Technologie basierend auf einheitlichen Standards, die Entwicklung von 4G- zu 5G-Fähigkeiten sowie die vereinfachte Verwaltung durch Technologie-Roadmaps für Mobilfunkstandards innerhalb der 3GPP („Third Generation Partnership Project“).

Bei DSRC gibt es noch keinen einheitlichen Plan zur „nächsten Generation“.

C-V2X ermöglicht bessere Konnektivität, bessere Robustheit, größere Reichweite und höhere Energieeffizienz oder geringere Latenz als DSRC. Allerdings wird es bei C-V2X unumgänglich sein, ein zweites LTE Modem zu integrieren, um die sicherheitsrelevante Kommunikation vom unkritischen Datenverkehr zu separieren. Innerhalb des C-V2X-Ansatzes gibt es zwei grundlegende Übertragungsmodi: Direkt Access (Sidelink) und Vehicle-to-Network (V2N). Der direkte Zugriff ermöglicht es Fahrzeugen aller Art und der Infrastruktur unabhängig von einer Mobilfunknetzverbindung miteinander zu kommunizieren. Der Modus V2N oder C-V2N ermöglicht es Fahrzeugen und Infrastruktur über das herkömmliche Mobilfunknetz miteinander zu kommunizieren um nahezu in Echtzeit Informationen über Straßenbedingungen und Verkehr bereitzustellen. Dieser Modus kann für Anwendungen wie Infotainment nützlich sein, die keine sicherheitsrelevanten Anforderungen besitzen.