Learnings aus dem „Car2MEC“-Projekt Multi-Access Edge Computing verringert die Latenz im Netz

| Redakteur: Jürgen Schreier

Continental, Deutsche Telekom, Fraunhofer ESK, MHP und Nokia haben die Technologietests auf dem Versuchsfeld für autonomes Fahren auf der Autobahn A9 erfolgreich abgeschlossen. Dabei erwies sich die Multi-Access-Edge-Computing-Technologie (MEC) von Nokia als entscheidend für die Fahrsicherheit.

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Ziel des Projekts Car2MEC war es, Erkenntnisse zur Tauglichkeit von MEC für vernetztes Fahren unter besonderer Berücksichtigung von Technologie, Netzarchitektur und Wirtschaftlichkeit zu gewinnen. Die Projektpartner testeten auf der A9 verschiedene konkrete Anwendungsfälle.
Ziel des Projekts Car2MEC war es, Erkenntnisse zur Tauglichkeit von MEC für vernetztes Fahren unter besonderer Berücksichtigung von Technologie, Netzarchitektur und Wirtschaftlichkeit zu gewinnen. Die Projektpartner testeten auf der A9 verschiedene konkrete Anwendungsfälle.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Lokales Cloud-Computing (Multi-Access Edge Computing – MEC) ist eine Schlüsseltechnologie, um vernetztes Fahren, insbesondere sicheres vernetztes Fahren möglich zu machen. Zudem ist es von größter Bedeutung, dass die am vernetzten Fahren beteiligten Branchen eng zusammenarbeiten, damit aus Konzepten nachhaltige Wertschöpfung erwachsen kann. Das sind die wesentlichen Learnings aus dem „Car2MEC“-Projekt nach einer zweijährigen Phase mit intensiven Tests und Feldversuchen durch Continental, Deutsche Telekom, Fraunhofer ESK, MHP und Nokia auf dem digitalen Testfeld Autobahn A9.

Multi-Access Edge Computing ist die Technik der Wahl

Car2MEC wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Wirtschaft gefördert. Ziel des Projekts war es, Erkenntnisse zur Tauglichkeit von MEC für vernetztes Fahren unter besonderer Berücksichtigung von Technologie, Netzarchitektur und Wirtschaftlichkeit zu gewinnen. Die Projektpartner testeten auf der A9 verschiedene konkrete Anwendungsfälle wie eine „Notfallwarnung“, eine „Stauendewarnung“, einen „Assistenten für variable Geschwindigkeitsbegrenzungen“ sowie „HD-Karten“. Der vollständige Abschlussbericht des Projekts steht hier zum Download bereit.

MEC ergänzt das LTE‐Netz mit einer verteilten IT-Plattform mit den typischen flexiblen IT-Eigenschaften. Die zentralisierte Cloud wird durch eine hochverteilte „Edge Cloud“ komplementiert. Damit können Applikationsfunktionen nicht nur im Fahrzeug und der zentralen Cloud implementiert werden, sondern zusätzlich auch auf der hochverteilten Edge Cloud, die sich natürlicherweise in der Nähe der Fahrzeuge befindet.
MEC ergänzt das LTE‐Netz mit einer verteilten IT-Plattform mit den typischen flexiblen IT-Eigenschaften. Die zentralisierte Cloud wird durch eine hochverteilte „Edge Cloud“ komplementiert. Damit können Applikationsfunktionen nicht nur im Fahrzeug und der zentralen Cloud implementiert werden, sondern zusätzlich auch auf der hochverteilten Edge Cloud, die sich natürlicherweise in der Nähe der Fahrzeuge befindet.
(Bild: Nokia)

„Multi-Access Edge Computing wird in Zukunft eine sehr wichtige Kommunikationstechnologie für das vernetzte Fahrzeug sein“, sagt Ronald Hain, Leiter der Backend-Entwicklung bei Continental. „Die Schließung der Lücke zwischen lokalen Echtzeitanwendungen und Cloud-Diensten wird es uns ermöglichen, automatisiertes Fahren zu verbessern und zu erreichen, dass Fahrzeuge miteinander kooperieren. Darüber hinaus können lokale Dienste die Datenrate von LTE- oder 5G-Netzen effektiv nutzen. Continental arbeitet derzeit an einer Fahrzeugarchitektur, die auf dieser Kommunikationstechnologie basiert.“

Testumgebung nutzt das vorhandene LTE-Netz

Die Deutsche Telekom baute eine projektspezifische Infrastruktur mit zwei räumlich getrennten MEC-Ressourcen in dem Testgebiet an der A9 auf. Die Testumgebung nutzte dabei auch das vorhandene LTE-Netz und wurde zwölf Monate betrieben, um umfangreiche Testfahrten zu ermöglichen. Dadurch bot sich eine einmalige Gelegenheit, die MEC-Technologie unter realen Bedingungen zu analysieren: auf einer öffentlichen Straße und in einem kommerziellen Mobilfunknetz mit vielen parallelen Nutzern.

„Die Projektergebnisse bestätigen die Leistungsfähigkeit von Edge Computing in unseren 4G-Netzen und die Eignung dieser Technologie für Anwendungen im Automobilbereich, die niedrige Latenz und extrem hohe Zuverlässigkeit benötigten“, erklärt Alexander Lautz, Senior Vice President 5G der Deutschen Telekom. „Wir werden die Zusammenarbeit mit Partnern im Automobilsektor fortsetzen, um die Technologie weiterzuentwickeln und in Lösungen für vernetztes und automatisiertes Fahren umzusetzen, die das Fahren weiter verbessern.“

4G-Funkzugangsnetz bleibt der begrenzende Faktor

In dem Projekt ermöglichten die hybriden Kommunikationseinheiten von Fraunhofer ESK zeitkritische Anwendungen für vernetzte Fahrzeuge mit bewährten, standardisierten Protokollen und Nachrichtenformate. Ein auf den Multi-Access Edge-Knoten implementierter hocheffizienter, verteilter Messaging-Dienst (GeoService) stellte Low-Latency-Konnektivität zwischen den Fahrzeugen und eine direkte Verbindung zu lokalisierten Diensten bereit.

In Kombination mit den adaptiven Netzalgorithmen von Fraunhofer ESK, die in Laufzeit den am besten geeigneten Kommunikationspfad auswählen, können die komplementären Stärken unterschiedlicher Technologien genutzt werden, um für jede Anwendung und jeden Kontext eine optimierte Dienstgüte (Quality of Service, QoS) zu bieten.

„Dieses Projekt gab uns die Gelegenheit, unsere ETSI ITS-konforme Hybridlösung in einem kommerziellen Mobilfunknetz zu evaluieren und unter Berücksichtigung neuer Möglichkeiten durch 5G zu optimieren“, so Karsten Roscher, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer ESK. „Zwar verbesserte die Edge-Cloud die Ende-zu-Ende-Latenz um mehr als 20 ms, doch das 4G-Funkzugangsnetz ist weiterhin ein begrenzender Faktor für anspruchsvollere zukünftige Dienste. Dennoch sind wir überzeugt, dass die Kombination von Edge-Cloud und 5G völlig neue vernetzte und verteilte Anwendungen schaffen wird.“

Chancen von MEC für die Automobilbranche noch unklar

MHP lieferte Erkenntnisse zum Wert von MEC für vernetztes Fahren aus betriebswirtschaftlicher Sicht. Das Beratungsunternehmen identifizierte kritische Erfolgsfaktoren für potenzielle kommerzielle Ökosysteme auf Basis der neuen Technologie. Die wirtschaftlichen Möglichkeiten, die MEC der Automobilbranche eröffnet, sind unklar und vielversprechend zugleich. Mehrere mögliche Handlungsfelder wurden in dem Projekt identifiziert. Neben Standardisierung und einem eindeutigen Wertversprechen für das Engagement jedes einzelnen Investors werden Kooperation und Partnerschaften als für die künftige Entwicklung entscheidend angesehen.

Olaf Kleindienst, Partner bei MHP, merkt an: „Alle sprechen vom vernetzten Auto und in gewisser Weise gibt es das vernetzte Auto schon. Doch bis zum vollständig vernetzten Automobil bleibt noch einiges zu tun und viele Fragen müssen noch beantwortet werden. Das vollständig vernetzte Automobil ist ein neues Umfeld für die Automobilindustrie und die großen, etablierten Player müssen sich ein gutes Stück weit neu erfinden, auch mit neuen Geschäftsmodellen. Wir betrachten Projekte wie Car2MEC als hervorragende Möglichkeit, vorauszudenken, frühzeitig Fragen rund um diese neue Umgebung zu diskutieren und das Thema aus unterschiedlichen Perspektiven zu beleuchten.“

MEC bringt Cloud-Computing-Ressourcen näher an die Straße

Die Multi-Access Edge Computing-Technologie (MEC) von Nokia bringt Cloud-Computing-Ressourcen näher an die Straße und ermöglicht so schnellere Reaktionszeiten (Latenz) im Netz im Vergleich mit zentralisierten Cloud-Architekturen. Dies ist sehr wichtig für Anwendungen wie Notfall- oder Stauendewarnung, wo Millisekunden einen großen Unterschied ausmachen können.

Die Tests haben bestätigt, dass zeitkritische Informationen in einem LTE-Netz mit MEC-basierter Edge-Cloud in weniger als 30 ms von einem Fahrzeug an ein anderes übermittelt werden können. Auch die Leistung latenzkritischer und datenintensiver Anwendungen wie HD-Positionsbestimmung und HD-Karten verbesserte sich bei Unterstützung durch eine Edge-Cloud-Infrastruktur erheblich.

„Die Ergebnisse aus diesem Projekt markieren einen großen Schritt vorwärts auf dem Weg zu sicherem und automatisiertem Fahren“, erläutert Uwe Puetzschler, Leiter des Car2MEC-Projekts und Head of Car2X bei Nokia. „Wir haben gezeigt, dass die auf 4G- und 5G-Netzen aufsetzende Edge-Cloud die Implementierung verteilter Anwendungen ermöglicht, die die Anforderungen der Automobilindustrie in Bezug auf Latenz und Zuverlässigkeit erfüllen. Das wird den kommerziellen Einsatz dieser Technologie beschleunigen.“

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