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„Das vernetzte Auto“: Neue Wege der Konnektivität

| Autor / Redakteur: Guido Dornbusch* / Benjamin Kirchbeck

Eine Studie im Auftrag der 5GAA (5G Automotive Association) fand jüngst heraus, dass der sozioökonomische Nutzen dieser zellulären Verhicle-to-anything Vernetzung (C-V2X) im Jahr 2035 bis zu 43 Milliarden Euro betragen könnte.
Eine Studie im Auftrag der 5GAA (5G Automotive Association) fand jüngst heraus, dass der sozioökonomische Nutzen dieser zellulären Verhicle-to-anything Vernetzung (C-V2X) im Jahr 2035 bis zu 43 Milliarden Euro betragen könnte. (Bild: Laird)

Die Reihe „Das vernetzte Auto“ dreht sich um die Möglichkeiten, die im Rahmen der Konnektivität im Fahrzeug entstehen - gerade im Hinblick auf die Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G. Der dritte und abschließende Teil beleuchtet Chancen und Risiken, die im Zuge der zunehmenden Vernetzung von Fahrzeugen die Debatte bestimmen.

Die Vision, die die Automobilindustrie derzeit hegt, ist relativ einfach: Jeder Verkehrsteilnehmer, vom PKW, über Motorräder, LKWs, Fahrräder bis hin zu Fußgängern und der gesamten Infrastruktur soll vernetzt werden. Die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur ist die Voraussetzung für das autonome Fahren.

Eine Studie im Auftrag der 5GAA (5G Automotive Association) fand jüngst heraus, dass der sozioökonomische Nutzen dieser zellulären Verhicle-to-anything Vernetzung (C-V2X) im Jahr 2035 bis zu 43 Milliarden Euro betragen könnte. Die Fahrzeugkommunikation muss jetzt damit beginnen, die Visionen der Automobilindustrie umzusetzen, um in Zukunft das autonome Fahrzeug zu ermöglichen.

Guido Dornbusch ist Vice President Product Management bei Laird.
Guido Dornbusch ist Vice President Product Management bei Laird. (Bild: Laird)

Vorher gilt es jedoch noch einige Herausforderungen zu bewältigen, die neben der Sicherheit vor allem die Konnektivität, den Energiebedarf und die Frequenzen betreffen. Werden diese gelöst, kann es gelingen, die Evolution der Kommunikationstechnologien auch im Auto zu erleben.

Energieeffizienz im vernetzen Fahrzeug

Die Energieeffizient wird im vernetzten Auto der Zukunft eine wichtige Rolle spielen. Zu den aktuellen Herausforderungen, wie sich das Auto der Umwelt anpassen kann, gehören neben Aerodynamikoptimierungen und Gewichtseinsparung auch Überlegungen, wie der Stromverbrauch im Betrieb und im parkenden Auto verringert werden kann.

Eine Problematik hierbei betrifft die Verbindung der verschiedenen Steuereinheiten im Fahrzeug. Momentan werden Signale von einer Antenne auf dem Dach des Fahrzeugs mithilfe von Kabelverbindungen an die Bordelektronik übermittelt. Diese befindet sich meist im Fahrercockpit. Bei der Ausweitung des Übertragungsspektrums von derzeit 6 GHz auf bis zu 100 GHz führt eine Absetzung von der Antenne zur Elektronik durch Kabel allerdings zu großen Verlusten, was auf Dauer nicht tragbar ist, da das Auto als Bestandteil einer vernetzten Welt hohe mobile Datenraten anbieten muss.

Des Weiteren ist die Verlegung der Kabel aufgrund der geringen Biegsamkeit schwierig und die große Menge führt zudem zu großen Gewichtszunahmen im Fahrzeug. Deshalb muss die Elektronik und damit die Signalverarbeitung möglichst nah an die Antenne gebracht werden. Das heißt, entweder direkt unter das Dach oder in die Antenne selbst. Die schwankenden Witterungsbedingungen, denen die Elektronik dann ausgesetzt ist, erschweren dies jedoch, da sowohl unter dem Dach, als auch in der Antenne hohe Temperaturen und Schwankungen vorherrschen.

Nur wenige Hersteller sind in der Lage, Elektronik und Antenne unter solchen Bedingungen zusammenzubringen. Eine Veränderung der Struktur der Steuereinheit ist auch deshalb notwendig, da immer mehr OEMs Antennen flach bzw. komplett verdeckt einbauen wollen. Davon erhoffen sie sich unter anderem eine Optimierung der Aerodynamik. Eine mögliche Lösung ist die Konsolidierung in wenige Steuergeräte, etwa die Integration „aller“ Radiofrequenz (RF)-Technologien in einer Unit. Hiervon versprechen sich Entwickler eine Reduktion der Kosten und der Komplexität sowie eine Erhöhung der Performance-Anforderungen und der Skalierbarkeit.

Neue Antennentechnik aufgrund höherer Frequenzen erforderlich

Im Rahmen des neuen Mobilfunkstandards 5G werden die Frequenzbereiche von derzeit 6 GHz auf bis zu 100 GHz ausgeweitet. Dies führt zu weiteren Herausforderungen, da so die Dämpfung erhöht wird, was bedeutet, dass Signale nur noch in geringerem Abstand empfangen werden können. Ungerichtete Antennen können so keine bzw. nur noch eingeschränkt in geringem Abstand Signale empfangen.

Zwar kann die Strecke mit einer gezielten Ausrichtung der Antennen vergrößert werden, dazu müssen Devices jedoch mit einer Vielzahl an Antennen bestückt werden. Auf diese Weise können immer die Antennen genutzt werden, die sich in der Richtung des Senders befinden. Auch Road-Side-Units müssen mit gerichteten Antennen ausgestattet werden, um das Signal an Geräte in vorbeifahrenden Fahrzeugen zu übertragen. Derzeit arbeiten erste Antennen- und Automobilhersteller an einer Lösung der Problematik.

Neue Mobilitätskonzepte bringen neue Geschäftsmodelle

Nicht nur Herausforderungen, auch viele neue Möglichkeiten bieten sich durch das vernetzte Auto. Etwa indem neue Mobilitätskonzepte entstehen. So wird erwartet, dass die Anzahl an Privatautos in den kommenden Jahren - gerade in den Großstädten - stark zurückgehen wird: Die Kosten für ein Auto sind hoch, an Platz mangelt es permanent und der öffentliche Nahverkehr bietet eine gute Alternative.

Aufschwung erhalten dann Lösungen, die platzsparende, günstige Konzepte bieten. Einige dieser Geschäftsmodelle wie Car-Sharing-Dienste oder Pay-per-Use-Modelle sind bereits heute erfolgreich und werden zukünftig noch weiter wachsen. Auch der umwelttechnische Aspekt wird, gerade in Zeiten von Klimaerwärmung und Problemen mit der Luftverschmutzung, immer relevanter, was neue Lösungen und Infrastrukturmaßnahmen im Bereich der Elektromobilität erfordert.

Allgemein werden die Mobilitätslösungen der Zukunft den Spagat zwischen Flexibilität und Freiheit und gleichzeitiger Kosten-, und Platzreduzierung schaffen müssen. Neben den Automobilherstellern und -zulieferern sind hier auch andere Gesellschaftsgruppen, wie Politiker und Verbände gefragt. Das vernetzte Auto ist längst keine Zukunftsvision mehr: Dank neuer Mobilitätsstandards und technischer Entwicklungen ist das Fahrzeug auf dem Weg, immer mehr zum mobilen Device zu werden. Auch die Vision des autonomen Fahrens rückt dadurch immer näher.

„Das vernetzte Auto“: Die Bedeutung von 5G im Connected Car

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04.12.17 - Der erste Teil der Serie „Das vernetzte Auto“ beleuchtet die Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G und dessen Bedeutung für die Automobilindustrie und gibt einen Ausblick auf aktuelle Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze, die in den nächsten Serienteilen ausführlich behandelt werden. lesen

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31.12.17 - Der erste Teil der Serie beleuchtete die Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G und dessen Bedeutung für die Automobilindustrie. Der zweite Teil beschäftigt sich mit einer der Herausforderungen beim vernetzten Auto: Der Sicherheit. Dabei wird herausgestellt, warum der Schutz vor Cyberkriminellen gerade im vernetzten Auto essentiell ist und wie dieser erreicht werden soll. lesen

* Guido Dornbusch ist Vice President Product Management bei Laird

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