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So kommt 5G an die Straße

Wie der neue Mobilfunkstandard automatisiertes Fahren ermöglicht

2018.08.15
Huawei

Im Bereich Digitalisierung hat sich die neue Bundesregierung im Koalitionsvertrag hohe Ziele gesteckt. Nicht weniger als eine „flächendeckende digitale Struktur von Weltklasse“ soll Deutschland fit für die Zukunft machen. Dazu gehört nach den Plänen der Bundesregierung auch, dass die Mobilfunkanbieter die für den Aufbau der 5G-Netze erforderlichen Frequenzen ersteigern und sich in der Folge verpflichten, das Netz flächendeckend auszubauen.

5G, der Mobilfunkstandard der nächsten Generation, wird auch unter Experten und in der Industrie als einer der wichtigsten Technologieschritte für die Digitalisierung Deutschlands angesehen. Neben dem Wunsch nach Weiterentwicklung des mobilen Breitbandes werden u.a. auch insbesondere Erwartungen an die Erhöhung der Sicherheit, Automatisierung und Effizienzsteigerung im Verkehrsbereich gestellt. Im Koalitionsvertrag ist in diesem Zusammenhang davon die Rede, in Zukunft autonomes Fahren „von der Autobahn bis zur Kreisstraße“ zu ermöglichen. Aber auch die Wirtschaft erhofft sich durch 5G einen Quantensprung im Bereich Logistik und Mobilitätsdienstleistungen.

Fernsteuerung und „Platooning“: Erste Schritte zur neuen Mobilität

Anwendungen wie das sogenannte „Platooning“, das elektronisch unterstützte Hintereinanderfahren mehrerer Fahrzeuge in geringem Abstand, versprechen durch das Fahren im Windschatten hohes Energieeinsparpotential und sollen die Verkehrssicherheit erhöhen. Das dahinterstehende Prinzip der Automatisierung und Vernetzung basiert auf Technologien, die sowohl eine funktionierende Car-to-Car-Kommunikation als auch einen hohen Grad an genereller Netzverfügbarkeit voraussetzen – z.B. um zwischen den Fahrzeugen Informationen auszutauschen und entlang der Verkehrswege unterstützende Straßenzustandsinformationen abzurufen. Beim ersten Schritt in diese Richtung, dem teleoperierten Fahren, kommt die Videoübertragung vom Fahrzeug in eine Leitzentrale hinzu, damit diese in komplexen Verkehrssituationen auf die Fahrzeuge zugreifen und diese steuern kann.

Bessere Netzversorgung, mehr Möglichkeiten

Es sind zwei Beispiele, wie sie heute diskutiert werden. Blicken wir auf die Erfahrungen mit der bisherigen Digitalisierung von Wirtschaft und Gesellschaft, können wir davon ausgehen, dass noch viele Anwendungsszenarien dazu kommen, sobald die flächendeckende Netzversorgung existiert. Denn die zukünftigen Einsatzgebiete benötigen eine immer bessere Abdeckung entlang der Autobahnen und Bundesstraßen. Diese wiederum erfordert eine konsequente Aufrüstung der existierenden Mobilfunkstandorte zur Absicherung der allgemeinen Netzabdeckung – beispielsweise mit 700 MHz-Basisstationen. Die ersten Schritte zu diesem Ausbau hat die Politik durch die Versteigerung der durch die Umstellung von DVB-T auf DVB-T2 frei werdenden Frequenzbänder bereits getan (die sogenannte „Digitale Dividende II“). Das Ziel im nächsten Schritt ist die Erhöhung der Netzkapazität sowie die Errichtung neuer Basisstationsstandorte, um beispielsweise mit den Frequenzen im C-Band – einem der 5G-Pionierbänder – höhere Datenraten für die intensivere Internetnutzung zu ermöglichen, z.B. innerhalb der Fahrzeuge insbesondere in Verkehrsballungsräumen.

Existierende Standorte aus- und 5G-Basisstandorte aufbauen

Um die technischen Voraussetzungen für automatisiertes Fahren zu schaffen, ist es notwendig, den Ausbau existierender Mobilfunkstandorte und den Aufbau neuer Standorte voranzutreiben. Beim Aufbau des Mobilfunks der fünften Generation ergeben sich die verschiedensten Anforderungen. Dies beginnt beispielsweise bei der Identifizierung von bereits vorhandenen, wiederbenutzbaren Installationsorten (zum Beispiel Brücken, Trägern von Verkehrsüberwachungs- bzw. -leitanlagen, Straßenbeleuchtungen, Schildern oder Werbetafeln), setzt sich mit der Frage nach der Versorgung der Stationen mit glasfaserbasiertem Breitbandnetz (der sogenannte „Backhaul“, also die Anbindung an einen zentralen Netzknoten) fort und umfasst nicht zuletzt auch die Frage nach der unterbrechungsfreien Stromversorgung der Standorte. Möglicherweise lassen sich sogar Nutzungsarten kombinieren, wie sie sich durch die Elektrifizierung des Individualverkehrs ergeben oder auch durch weitere Anforderungen der Digitalisierung in den Städten entstehen. Entsprechende integrierte Lösungen von Straßenbeleuchtung, 5G-Versorgung, Straßenzustandsmonitoring und Ladestationen für Elektromobile werden von der Industrie bereits zur Verfügung gestellt.

Die letzte Bundesregierung hat im Januar 2016 mit dem Gesetz zur Erleichterung des Ausbaus digitaler Hochgeschwindigkeitsnetze (DigiNetz-Gesetz) die Grundlage für den Ausbau der Festnetz-Breitbandversorgung gelegt. Das Digi-Netz-Gesetz schafft die Voraussetzungen für die Mitnutzung passiver Glasfaser-Infrastrukturen. Für den beschleunigten Ausbau der Mobilfunknetze ist es allerdings notwendig, auch die Anforderungen von Mobilfunknetzen (4G/5G) in das Digi-Netz-Gesetz aufzunehmen. Mit einem solchen Schritt würde die Bundesregierung auch für den Mobilfunkbereich einen entscheidenden Entwicklungsimpuls setzen, von dem die Digitalisierung aller Bereiche und insbesondere auch des Verkehrssektors enorm profitieren würde.

Wirtschaftlichkeit als Schlüssel zum 5G-Netzaufbau

Für die Automobilnation Deutschland ist die Weiterentwicklung und Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit ihrer Verkehrsbranche von elementarer Bedeutung. Es ist selbstverständlich, dass Industrie, Politik und Öffentlichkeit hohe Erwartungen an Deutschland als Führungsbeispiel für das Thema automatisiertes Fahren haben. Die Herausforderung besteht darin, alle Beteiligten an Kosten und Nutzen gleichermaßen zu beteiligen – dies bedeutet unter anderem, dass die Industrie Geschäftsmodelle entwickelt, die ihren Interessen entsprechen, aber auch, dass der Öffentlichkeit vermittelt wird, dass mithilfe von automatisiertem und autonomem Fahren auf der Basis der mobilen Vernetzung und 5G die verbesserte Verkehrssicherheit als gesellschaftlich hohes Ziel umgesetzt werden kann.

Um die Wirtschaftlichkeit der Aufrüstung der bestehenden Netze und den Neubau von weiteren Standorten abbilden zu können, diskutiert die Industrie in diesem Zusammenhang auch das Konzept „Slicing“. Dies bedeutet die Bereitstellung verschiedener Subnetze mit speziellen Eigenschaften aus einer physikalischen Netzinfrastruktur heraus. Diese Herangehensweise hat großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit von Infrastrukturinvestments, denn mit Hilfe des Slicings kann beispielsweise das mobile Breitbandangebot gleichzeitig mit dedizierten Spezialnetzen bereitgestellt werden – z.B. für die verkehrssicherheitsrelevante Kommunikation. Mit dieser Herangehensweise sichert man die Ressourcen für die verschiedenen Einsatzszenarien und verbessert die Effizienz der zukünftigen 5G-Mobilnetze gegenüber dem heutigen Verfahren, in dem sich alle Nutzungsarten gleichzeitig eine einzige Mobilfunknetz-Ressource teilen.