Bei der Kommunikation zwischen Fahrzeugen ist eine WLAN-Verbindung eigentlich ideal. Sie ist so schnell, dass beispielsweise Gefahrenwarnungen innerhalb von wenigen Millisekunden an nachfolgende Verkehrsteilnehmer weitergegeben werden können. Das Problem ist die hohe Störanfälligkeit eines »fahrenden« WLAN-Netzes. Forscher am Fraunhofer ESK arbeiten deshalb an einer deutlichen Verbesserung der Übertragung mit Hilfe des Mobilfunks.

»Es kommt immer drauf an, was drin ist!« Was für Geschenke, Nahrungsmittel und sogar Streaming-Angebote gilt, hat seine Gültigkeit auch auf ganz grundsätzlichem Terrain: dem der Kommunikation. Bei jeder Form des Informationsaustausches kommt es auf den Inhalt an und auch darauf, wie die einzelnen Informationseinheiten verstanden werden. Dieses Axiom vom Paul Watzlawick ist grundlegend, auch für die digitale und rein technische Kommunikation. Hier aber spielt vermehrt noch ein dritter Aspekt eine wesentliche Rolle: Die in Sekunden zu bemessende Geschwindigkeit, mit der eine Botschaft den Empfänger erreicht und verstanden wird. Gerade wenn Daten zu Warninformationen transportiert werden sollen, kommt es im digitalen Zeitalter auf jede Sekunde an. Oder genauer: jeden Bruchteil einer Sekunde.

Ein Beispiel dafür ist die Mobilität. Wenn alle notwenigen Daten zur Verfügung stehen sollen, muss der Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen, Verkehrsinfrastruktur und den informationsverarbeitenden Rechenzentren reibungslos, sicher und schnell funktionieren. Bei Fahrzeugen werden dafür zwei verschiedene Kommunikationssysteme genutzt. Zum einen ein Austausch über WLAN nach den Protokollen IEEE 802.11p (in den Vereinigten Staaten) und ETSI ITS-G5 (in Europa). Und zum anderen der klassische Mobilfunk wie 3G oder LTE, um allgemeine Informationen wie Straßenkarten, Wetterberichte oder Nachrichten zu empfangen oder den eigenen Standort zu senden. Vor allem der Austausch über WLAN hat dabei einen enormen Vorteil: »Wenn das WLAN-Netz aufgebaut ist, dann ist seine Latenzzeit mit wenigen Millisekunden so gering, dass beispielsweise Gefahrenmeldungen nahezu gleichzeitig bei allen Fahrzeugen innerhalb des WLAN-Netzes ankommen«, erklärt Karsten Roscher vom Fraunhofer-Institut für Eingebettete Systeme und Kommunikationstechnik ESK. Das Problem dabei ist das „Wenn“. Denn im Gegensatz zu einem Firmennetzwerk mit stationären Routern und Verstärkern ist das WLAN-Netz bei Fahrzeugen deutlich fragiler. Was ist, wenn der Abstand zwischen den Fahrzeugen zu groß wird? Oder wenn sich ein alter Lastwagen in die WLAN-Kette schiebt und das Signal abschirmt? Oder – was in den kommenden Jahren noch die Regel sein dürfte – wenn einige der hintereinanderfahrenden Fahrzeuge überhaupt nicht über die notwendige Technik verfügen, die Informationen also nicht weiterreichen und der digitale Staffelstab sozusagen verloren geht?

Informations-Kette knüpfen

Eine naheliegende Lösung wäre es, auch in diesem Fall die in modernen Fahrzeugen vorhanden 3G und LTE-Mobilfunksender und -empfänger zu nutzen, um Informationen sozusagen »über Bande« zu senden: Weil ein Gegenstand auf der Straße liegt, wird eine Vollbremsung ausgelöst und diese Information wird – wenn ein WLAN-System nicht sicher zur Verfügung steht – nun an den nächsten Mobilfunkmast gesendet, in den angeschlossenen Rechenzentren der Mobilfunkanbieter verarbeitet und geht dann an die Mobilfunkempfänger anderer Fahrzeuge. »Das«, so Roscher, »ist eine der wesentlichen Ausgangsideen für das Projekt Car2MEC, dass wir am ESK gemeinsam mit Projektpartnern durchführen«. Zu Car2MEC (das MEC steht für »Mobile Edge Computing«) gehört deshalb unter anderem die Frage, anhand welcher Kriterien ein Fahrzeug – in diesem Fall der Sender – entscheiden soll, ob er sein Umfeld nun über das schnelle WLAN oder über die verbindungssichere Variante Mobilfunk informieren soll, was aber unter Umständen fünf bis zehnmal länger dauert.

Datenaustausch beschleunigen

Aber die Forscher verfolgen mit Car2MEC noch eine weitere Idee: Was, wenn ein Spiel über die »LTE-Bande« nötig ist, es aber gelänge, die Geschwindigkeit des Informationsflusses deutlich zu erhöhen? Dabei machen sich Roscher und sein Team einen zunächst einfach klingenden Umstand zunutze: Gefahren-Informationen wie beispielsweise ein Gegenstand auf der Fahrbahn oder eine Fahrbahnvereisung an einer Stelle im Wald sind lediglich für all diejenigen relevant, die sich im unmittelbaren Umfeld befinden. »Warum muss eine Information über einen Schaden auf einer Straße bei Dresden in München zugänglich sein?«, fragt Roscher. Die Forscher arbeiten deshalb daran, eine Art regionale Sub-Cloud aufzubauen. Informationen werden zwar weiter via Mobilfunk an die Mobilfunkmasten gesendet, von dort aber nicht an überregionale Rechenzentren weitergeleitet, sondern vor Ort verarbeitet und nur an umliegende Sendemasten weitergegeben. Dafür allerdings müssen die Empfangseinheiten der Mobilfunkanbieter in der Regel mit einer eigenen Rechenstation ausgestattet werden. Falls die dafür nötigen Investitionen aber getätigt werden, ist der Vorteil essentiell: »Weil der Umweg über die Weitergabe und die Verarbeitung an die überregionale Cloud vermieden und die Information lediglich in einem vergleichsweise kleinen Umfeld weitergesendet wird, sparen wir rund vier Fünftel der Übermittlungszeit ein. Und wir brauchen statt 100 Millisekunden oftmals nur noch 15 bis 20 Millisekunden, um eine Gefahrenmeldung an andere Fahrzeuge zu übermitteln«, erklärt Roscher. Das sei zwar »langsamer« als eine Übertragung via WLAN, dafür aber deutlich ausfallsicherer und beeindruckend schneller als der Informationsfluss über die klassische Mobilfunk-Kommunikation.

Um das System zu testen, werden die Forscher gemeinsam mit dem Projektpartner Deutsche Telekom ab Herbst 2017 einen Abschnitt der A9 nutzen, um konkrete Erfahrungswerte zu sammeln. Sollten die Versuche erfolgreich abgeschlossen werden, sind – so Roscher – die Chancen auf ein marktreifes Produkt sehr realistisch. (aku)

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