5G-ConnectedMobility

Auf Achse mit dem Bundesverkehrsminister

| Redakteur: Jürgen Schreier

Alle reden über 5G, in Bayern wird es schon gemacht - an einer Teststrecke, die einen 30 km langen Bereich der Bundesautobahn A9 sowie der Bahnschnellfahrstrecke zwischen Nürnberg-Feucht und Greding umfasst. Bei einer Fahrt mit dem advanced TrainLab der Bahn und in einem "vernetzten" Reisebus informierte sich Bundesverkehrsminister Andreas Scheuer über 5G-Use-Cases im Mobilitätsbereich.

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Das "advanced TrainLab" der Deutschen Bahn AG: ein Innovationslabor auf Schienen
(Bild: Schreier)

"Dutzende Mängel bei neuen Zügen führen zu Verspätungen - Deutsche Bahn entnervt Kunden - Reisende überziehen Deutsche Bahn mit Entschädigungsforderungen" - und so weiter und so so fort. Das sind nur einige der Negativ-Schlagzeilen, die vergangene Wochen durch den Blätterwald und das Internet geisterten. Vor allem die häufigen Verspätungen im Fernverkehr strapazieren die Nerven der der Bahnpassagiere. Und sorgte die Durchsage im ICE 523 (Dortmund-München) am 26. Februar, dass man den Hauptbahnhof Nürnberg mit einer Verfrühung von vier Minuten, also um 8.57 anstatt 9.01 Uhr erreiche, für vernehmliches Raunen im Abteil.

Die Bahn - ein 5G First Mover

Verfrühung: Das Stichwort passt perfekt zu einer ganz anderen Technologie, bei die Bahn nutzerseitig zweifellos zu den First Movern gehört. Die Rede ist vom neuen Mobilfunkstandard 5G. Obwohl die Lizenzen noch gar nicht versteigert sind, hat auf der Schiene das 5G-Zeitalter bereits begonnen - zumindest versuchsweise. Auf dem Testfeld an der Schnellfahrstrecke zwischen Nürnberg und Greding wurden und werden mithilfe der Network-Slicing-Technologie gleichzeitig Funktionen zur Zugsteuerung, Funktionen zur Zugüberwachung und On-Board-Entertainment-Funktionen auf Herz und Nieren getestet, dazu Narrowband-IoT und CAT M1, die uinter anderem zur Überwachung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit dienen.

Für die 5G-ConnectedMobility-Initiative haben zwischen Nürnberg-Fischbach und der Autobahnmeisterei Greding an der A9 das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) sowie der Freistaat Bayern einen Teil des Digitalen Testfelds zur Verfügung gestellt, die nicht die Bahnstrecke, sondern auch einen 30 km langen Abschnitt der Autobahn umfasst. Denn ob auf der Schiene, der Straße und sogar in der Luft: Das 5G-Mobilfunknetz soll, so es denn einmal steht, die Mobilitäts- und Verkehrskonzepte in Zukunft grundlegend verändern.

Und dass die Chancen dafür ganz hervorragend sind, weil 5G tatsächlich funktioniert: Davon konnte sich unlängst Andreas Scheuer, Bundesminister für Verkehr und digitale Infrastruktur, bei einem Trip mit dem advanced TrainLab der Deutschen Bahn überzeugen. Mit an Bord mit munteren 200 Sachen dahin dieselnden ICE: Führungskräfte der Bahn und Telekommunkations(technik)branche sowie der übliche "Journalisten-Tross", inklusive des Schreibers dieser Zeilen.

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Nach der Begrüßung durch den Bundesminister sowie den Vorsitzenden der Geschäftsführung der Ericsson GmbH, Stefan Koetz, und den Vorstand Digitalisierung und Technik bei der Deutschen Bahn AG, Prof. Dr. Sabina Jeschke, demonstrierten die Projektpartner während der Fahrt in Richtung Altmühltal die 5G-Technologie "Network Slicing", die wohl zu den prominentesten und nützlichsten Features der neuen Mobilfunkgeneration gehören dürfte.

Mehr Daten = mehr Transportkapazität auf der Schiene

Die Besonderheit bei dieser Technik ist das Aufteilen eines physikalischen Netzes in verschiedene Teilnetze mit verschiedenen Anforderungen an die Übertragung. So simulierten die Experten im advanced TrainLab kritische (Bahn-)Kommunikation auf einem speziell abgesicherten Teilnetz, während gleichzeitig eine datenintensive Übertragung für Entertainment-Anwendungen das System - konkret zwei Videostreams in Ultra-HD-Auflösung - das Gesamtsystem regelrecht folterten. Fazit: Bei der kritischen Bahnkommunikation gab es selbst im Tunnel null "Gewackel". Lediglich einer der Videostreams (von der IP -Bordkamera) kam ab und an ins Stocken.

"Die fünfte Mobilfunkgeneration markiert einen Meilenstein bei der Digitalisierung des Schienenverkehrs und sorgt für mehr Kapazität und Qualität", erläuterte Bahnvorstand Prof. Jeschke. "Die 5G-Technologie schafft perspektivisch Übertragungsraten, die in großem Umfang Big Data-Analysen, maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz im Bahnbetrieb ermöglichen. Daten aus Sensoren an Zügen und Bahninfrastrukturanlagen können deutlich schneller übermittelt werden, was die Kapazität auf der Schiene signifikant erhöht."

Anders gesagt: Die Züge können künftig in kürzeren Abständen fahren, womit man mehr Transportkapazität auf die Schiene bringt. Außerdem melden die Sensoren in Echtzeit Defekte oder Fehlfunktionen am rollenden Material und an der Infrastruktur, sodass dass schnell Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden können. KI-gestützte Analysen auf Basis der Sensordaten machen schließlich eine vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) möglich.

Stippvisite bei einer Hightech-Autobahnmeisterei

Der nächste Stop der Minister-Tour: die Autobahnmeisterei Greding. Hier steht das Herzstück des Testfeldes - der 5G-Technologie-Container, der die Mobilfunkstationen entlang der A9 an das im Ericsson Eurolab gehostete 5G-Kernetz anbindet. "Schon bei der Gründung des 5G-ConnectedMobility-Konsortiums haben wir den Fokus auf die industrieübergreifende Zusammenarbeit gelegt", erläutert Stefan Koetz, Vorsitzender der Geschäftsführung der Ericsson GmbH. "Als führendes Unternehmen im Bereich der 5G-Entwicklung haben wir die Möglichkeit die neuesten technologischen Innovationen mit unseren Partnern in einer realen Anwendungsumgebung zu testen. Unsere gemeinsamen Demonstrationen umfassen jetzt die Bereiche Schiene, Straße und Luft - das ist weltweit einmalig."

Wie Alexander Saul, Geschäftsführer Firmenkunden des Konsortialpartners Vodafone GmbH, erläuterte, hat der Carrier für das 5G-Testnetz seine Glasfaserinfrastruktur eingebracht und damit Funkmasten mit schnellem Netz versorgt, die die Deutsche Telekom und Telefónica dem Projekt zur Verfügung stellen. "Gemeinsam zeigen wir unter anderem, dass die Bahn in Zukunft mit 5G Züge noch effizienter steuern und Passagieren noch besseres Bordnetz liefern kann. All das zeigt: 5G gelingt am besten gemeinsam. Mit starken Partnern, die in Deutschlands Infrastruktur und Digitalisierung massiv investieren, ob auf der Schiene oder im Netz - im Boden wie in der Luft", so der Vodafone- Manager.

Premiere: eine Drohne geht ins Mobilfunknetz

Autonome Flugtaxen, aus denen heraus der Fluggast telefonieren kann, oder ferngesteuerte Drohnen, die per Video die (Bahn- und Straßen-)Infrastruktur überwachen. Es gibt viele potenzielle Anwendungen für den von Airbus und Ericsson während der Tour weltweit erstmalig demonstrierten 5G-Technologie-Use-Case: Bei der Demonstration - erneut mittels Network Slicing - wurde eine professionelle Drohne in einer Höhe von 300 Metern via Mobilfunk angebunden. Unter anderem wurden Funktionen zur Datenübertragung von der Drohne zur Leitstelle ermöglicht, die künftig eine Steuerung der Drohne oder Videostreaming realisieren könnten.

Airbus stuft den 5G-Standard als eine sehr attraktive Technologie für die Zukunft der Mobilität ein. Schließlich biete 5G Vorteile für den Betrieb kommerzieller Drohnen und sei ein Weg auf dem Weg eine relevante Technologie für Urban Air Mobility (UAM) zu werden. UAM ist ein Ansatz, um aufkommende Verkehrsprobleme in verschiedenen Bereichen - zum Beispiel Paketlieferungen per Drohne und Passagiertransport per Lufttaxi - zu adressieren. Zusammen mit dem 5GConnectedMobility-Konsortium hat Airbus eine kritische Komponente, das Network Slicing, für den zuverlässigen Betrieb erfolgreich getestet.

Ab 2021 sicher autonom auf Level 3 fahren

Zurück in die Frankenmetropole Nürnberg ging es dann mit dem Reisebus: Die Deutsche Telekom demonstrierte Verkehrs- und Infrastrukturminister Scheuer, welche Vorteile 5G für Positionierungsanwendungen von Fahrzeugen mit sich bringt und welche Netzauslastungen bei den verschiedenen Fahrttempi möglich sind.

In dem Zusammenhang erläutert Professor Frank Fitzek, Co-Coordinator des Konsortialpartners 5G Lab Germany: "Das 5G Lab Germany ist das führende akademische Forschungslabor in Deutschland, wenn es um die 5G-Forschung und -Entwicklung geht. Zusammen mit globalen Innovationstreibern der 5G-Technologie, wie zum Beispiel Deutsche Telekom und Ericsson, betreiben wir neben der grundlegenden Forschung in unserem Labor auch erkenntnisreiche Trials in Live-Umgebungen - so zum Beispiel hier bei 5G-ConnectedMobility."

Und auch der Vertreter des Konsortialpartners BMW zeigte sich begeistert. "Das Konsortialprojekt hat heute unter Beweis gestellt, welches Potenzial eine stabile Netzabdeckung mit 5G für den Verkehr der Zukunft bietet", sagte Dr. Michael Würtenberger, Leiter BMW Group Forschung E / E Architekturen und Technologien. "Die BMW Group bringt 2021 mit dem BMW iNext ein Fahrzeug auf die Straße, das sicher autonom auf Level 3 fahren kann. Für den Erfolg des automatisierten Fahrens brauchen wir ergänzend zur Umfelderkennung und hochgenauen Karten die 5G-Technologie - und zwar nicht nur auf Autobahnen, sondern auch auf Bundesstraßen. Daher hoffen wir nun auf einen schnellen Ausbau der Infrastruktur", so der BMW-Technologe. "Aus dem Kooperationsprojekt ziehen wir wichtige Erkenntnisse, die direkt in unsere Vorentwicklungsaktivitäten einfließen und uns unter anderem bei der Erarbeitung von Standards im Rahmen des 5GAA-Konsortiums helfen.

Die Monitore im Bus signalisierten entlang der Teststrecke ordentliche Up- und Downstream-Geschwindigkeiten, die neue Möglichkeiten z.B. für das Car-Entertainment eröffnen - ein Aspekt, auf den auch BMW-Manager Würtenberger hinwies: "Ein konkretes Beispiel ist die Sicherstellung einer hohen Güte bei der Ende-zu-Ende Verbindung für eine unterbrechungsfreie Übertragung von Videodaten vom Backend ins Fahrzeug, um unseren Kunden ein qualitativ hochwertiges Multimediaerlebnis bieten zu können."

Über 5G-ConnectedMobility

5G-ConnectedMobility schafft auf dem "Digitalen Testfeld Autobahn" eine dedizierte Netzinfrastruktur und eine reale Anwendungsumgebung, um insbesondere Tests in den Bereichen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation und Digitalisierung der Eisenbahninfrastruktur mit 5G-Technologie durchzuführen. Die Teststrecke umfasst einen rund 30 Kilometer langen Bereich der Bundesautobahn A9 sowie der Bahnschnellfahrstrecke zwischen den Anschlussstellen Nürnberg-Feucht und Greding.

Mitglieder des 5G-ConnectedMobility-Projektes sind Ericsson, BMW Group, Deutsche Bahn, die drei Mobilfunkanbieter Deutsche Telekom, Telefónica Deutschland und Vodafone, das 5G Lab Germany an der Technischen Universität Dresden sowie die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und die Bundesnetzagentur (BNetzA). Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) sowie die Autobahndirektion Nordbayern unterstützen das Projekt.

Das Ziel von 5G-ConnectedMobility ist die Stärkung der 5G-Forschung und 5G-Entwicklung (F&E) in Deutschland und in Europa, sowie die Einbringung der technischen Anforderungen verschiedener Industrien in Deutschland in die internationalen 5G-Standardisierungsaktivitäten.

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