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LTE im Fahrzeug – Anwendungsfälle und Möglichkeiten für das vernetzte und autonome Auto

opportunities for the connected and autonomous car

Im Januar 1886 meldete Karl Benz beim Deutschen Patentamt das Patent 37435 an, das im November erteilt wurde. Es handelte sich um den Motorwagen mit 954 ccm, der weniger als ein PS leisten konnte und mit nur einem Vorderrad betrieben wurde. Im Vergleich dazu erreicht ein 1.0 l Ford Fiesta bis zu 138 PS. Kurz gesagt, die Bedienung des Motorwagens war schrecklich, seine Fahrt war noch schlechter, ganz zu schweigen von seiner Fähigkeit, Berge hochzufahren (das konnte er nämlich überhaupt nicht).

Obwohl es mehrere Rivalen gibt, wird Karl Benz' Motorwagen in der Regel als „erstes Auto“ angesehen. Das bedeutet, dass die Automobilindustrie später in diesem Jahr ihr 130‑jähriges Bestehen feiern wird!

Solide 130 Jahre Innovation haben alles stark verändert. In den letzten Jahren gab es immense Veränderungen durch die Einführung hochentwickelter elektronischer Steuerungs- und Wireless‑Kommunikationssysteme. Eine der wichtigsten Antriebkräfte für diese Art von Innovationen ist derzeit die Kommunikation, genauer gesagt LTE.

LTE im Auto – Erweiterung und Sicherung der Funktionalität
BMW gehörte zu den ersten, die die LTE‑Integration in ihre Fahrzeuge ankündigten (2012). Seitdem haben eine Vielzahl von Autobauern – von Audi bis Vauxhall (GM) – Fahrzeuge auf den Markt gebracht, die diese Technologie nutzen.

Eine der treibenden Kräfte hinter LTE war die Verbreitung des Smartphones. Da immer mehr Menschen ihre Telefone ins Auto mitnahmen, um Karten und Unterhaltung zu verwalten, konnten die Autofirmen nicht sicherstellen, dass die Benutzeroberfläche sicher zu bedienen war. Zahlen der US‑Regierung zufolge führte die Ablenkung des Fahrers 2012 zu 25 % aller Unfälle und 16 % der Todesfälle (ca. 6'400). Diese Zahlen wurden auch durch den Blackberry‑Ausfall 2011 in den VAE bestätigt, der mit einem Rückgang der Unfälle in Dubai um 20 % und in Abu Dhabi (wo das Unternehmen 44 % Marktanteil hatte) um 40 % korrelierte. Es ist auch zu beachten, dass das Eröffnen eines Wireless‑Kommunikationskanals im Fahrzeug erfordert, dass dieser Kanal sicher und zuverlässig geschützt ist, um Hacks sowie andere Cyberangriffe auf das Fahrzeug selbst zu verhindern.

Die direkte Integration von LTE in das Fahrzeug ermöglicht es den Benutzern nicht nur, Telefonfunktionen und Unterhaltung (einschliesslich Video- und Audio‑Streaming‑Anwendungen) in eine speziell für die Nutzung während der Fahrt entwickelte Benutzeroberfläche zu integrieren, sondern auch, dass jedes Fahrzeug nach den individuellen Präferenzen des Fahrers eingerichtet werden kann. Die Routen können in Echtzeit aktualisiert werden, um Strassenarbeiten, Gefahren und Verkehr zu vermeiden und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Tank-/Ladestationen in die Route integriert werden, basierend auf der Menge an Kraftstoff/Energie im Fahrzeug. In vielen Fällen können auch der Verbrauch pro 100 km an verschiedenen Tankstellen (oder KWh pro 100 km) berechnet werden. Tatsächlich benötigen die Kunden diese Art von Funktionalität und Konnektivität in allen Elektroautos, da jede Unsicherheit häufig zu „Reichweitenangst“ führt.

Es gibt noch grössere Möglichkeiten, von der allgegenwärtigen Echtzeit‑Konnektivität zu profitieren. Ein Beispiel ist das Parken in städtischen Umgebungen, wo die Parkplatzsuche erheblich zu den gefahrenen Kilometern (was wiederum die Schadstoffbelastung beeinflusst) und der im Fahrzeug verbrachten Zeit, beiträgt. Und der Fahrer ärgert sich zudem darüber. In einigen Bereichen wird die Zeit für die Parkplatzsuche auf bis zu 30 % der gesamten Fahrzeit geschätzt.

Connected Car‑Anwendungen für PKW und Flottenfahrzeuge
Während LTE mögliche Einnahmequellen durch im Fahrzeug verbautes Infotainment ermöglicht, können Apps für Flottenmanager in der Tat grössere Summen einbringen – und das nicht nur für Logistikflotten. Laut Automobilanalyst Nick Ford von ABI steht das Konzept, das gefahrene Fahrzeug tatsächlich zu besitzen, in krassem Gegensatz zu den Vorstellungen einer schnell wachsenden Anzahl junger, stadtbasierter Autofahrer. Car Clubs und Car‑Sharing‑Plattformen sind entstanden, um diesem Bedürfnis gerecht zu werden. Fleet News geht davon aus, dass jedes Flottenfahrzeug 24 private Fahrzeuge von der Strasse holen dürfte und einem Fahrer bis zu 3'500 englische Pfund spart, der weniger als 7'000 Meilen pro Jahr unterwegs ist.

Dies führte zur Entwicklung verschiedener Carsharing‑Anwendungen, die die LTE‑Konnektivität und Internet of Things (IoT) in den Mittelpunkt stellen. Dazu gehören Systeme zur Fahrerüberwachung, die die Versicherungsprämien und die Nutzung für Fahrer, die Car Sharing nutzen, anpassen können. Ausserdem sind auch Wartungs- und Überwachungssysteme zu nennen, die den Zustand wichtiger Komponenten überprüfen – von der einfachen Kilometererfassung über die Sicherstellung der korrekten Abrechnung für die Kunden und der regelmässigen Wartung des Fahrzeugs bis hin zur Überwachung der Reifenprofiltiefe, des Ölstands und der Emissionen. Alle diese Datenpunkte tragen dazu bei, die Kosten für die Entsendung eines Technikers zur regelmässigen Überprüfung der Fahrzeuge zu senken.

Berichterstattung über Kraftstoffeffizienz und Emissionen
Der Emissionsskandal des vergangenen Jahres, bei dem sich herausstellte, dass VW mit Hilfe von Software die Wirkungsgrade seiner Fahrzeuge falsch darstellte, hat gezeigt, dass wir zu sehr auf die ehrliche Angabe von Automobilherstellern zu solchen Daten vertrauen. Die Verwendung eines Kommunikationsstandards wie LTE‑M würde es den lokalen Behörden ermöglichen, reale Daten genau zu erfassen und Kfz‑Steuern entsprechend anzupassen.

So erhalten beispielsweise in China alle Elektroautos erhebliche Steuervergünstigungen und müssen über Konnektivität verfügen, um die im vollelektrischen Modus verbrachte Zeit zu überprüfen.

Autonome Autos
Von Apple bis Volvo konzentrieren sich viele grosse Unternehmen angeblich auf die Entwicklung komplett autonomer Fahrzeuge, die für weniger Unfälle und Staus sorgen und gleichzeitig die Umweltbelastung durch optimiertes Fahren verbessern.

Obwohl sie noch Jahre von einer breiten Verfügbarkeit entfernt sind, sind Systeme zur Unfallvermeidung derzeit in der Entwicklung oder in der Erstproduktion, und Kommunikation spielt an dieser Stelle eine wichtige Rolle. Angesichts der Risiken gehören Latenzzeiten zu den wichtigsten Aspekten eines derartigen Kommunikationssystems (mit einem erforderlichen Maximum von ca. 20 ms)

Die Omnipräsenz von LTE (da es bereits in viele Autos und Millionen von Smartphones integriert ist, was die weitere Einführung relativ kostengünstig macht), gepaart mit seiner geringen Latenzzeit (LTE‑M hat eine Latenzzeit von nur 10 ms), dürfte hier eine Schlüsselrolle spielen, sowohl für die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen als auch für die Strasseninfrastruktur (Alarmierung von Fahrzeugen bei Staus oder anderen gefährlichen Bedingungen weiter vorne).

Diese Rolle ist wahrscheinlich komplementär zu anderen V2X‑Technologien für lokalisierte oder V2V‑Kommunikation (z. B. 802.11p/DSRC). Zukünftige LTE‑Standards erweitern diese Möglichkeiten auch durch die direkte Kommunikation zwischen LTE‑Modulen, sogar ohne Netzwerkbeteiligung.

LTE‑Module werden auch mit der Genauigkeit auf Fahrspurebene GPS- (GNSS-) Funktionalität gekoppelt, einschliesslich 3D Automotive Dead Reckoning‑Technologien, um eine kontinuierliche Positionierung zu ermöglichen, selbst wenn das GPS‑Signal durch Tunnel blockiert wird oder wenn sich ein Fahrzeug in einer Garage oder in einer Strassenschlucht befindet.

Zusammenfassung
Die Konnektivität wird auf absehbare Zeit das Herzstück jeder grossen Automobilinnovation sein. LTE wird viel mehr leisten als nur Infotainmentsysteme zu ermöglichen, sondern auch eine Schlüsselrolle bei der Bereitstellung eines sicheren, autonomen Fahrerlebnisses übernehmen. Das vernetzte Auto integriert Kommunikationstechnologien, um potenziell tödliche Ablenkungen zu vermeiden. Autos können dabei mit anderen Fahrzeugen und Geräten sowie der umliegenden Infrastruktur kommunizieren, um die Fahrumgebung zu optimieren. LTE spielt bereits eine wichtige Rolle in dieser Vision, und mit zunehmendem Grad der Vernetzung wird auch die Rolle, die diese spielt, immer wichtiger.

Weitere interessante Informationen finden Sie in Englisch unter Vehicular Position Tracking Using LTE Signals.