Kfz-Elektronik Car-to-X wird den Straßenverkehr prägen

Europäische Systemlieferanten der Kfz-Industrie unterstützen, lenken und sichern die Verkehrsflüsse
Europäische Systemlieferanten der Kfz-Industrie unterstützen, lenken und sichern die Verkehrsflüsse

Kryptisch klingende Schlagwörter wie Car-to-X werden im Straßenverkehr von morgen helfen, Verkehrsflüsse lenken und damit auch sicherer zu gestalten. Bislang gibt es dafür erst verschiedene Konzeptvorschläge und wenige konkrete Produktlösungen.

Die Automobilhersteller, führende IT-Firmen und Regierungen in aller Welt haben mittlerweile das große Potenzial der Car-to-X-Kommunikation (C2X) zur Erhöhung der Verkehrssicherheit, Verbesserung des Verkehrsflusses und Reduzierung des Energieverbrauchs erkannt, insbesondere im Zusammenspiel mit infrastrukturbasierten Diensten. Die Abkürzung „C2X“ steht für Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (C2C) und Fahrzeug-zu-Infrastruktur-Kommunikation (C2I). Langfristig wird die C2X-Kommunikation auch als einer der Schlüsselfaktoren für autonomes Fahren angesehen, wobei das Fahrzeug selbsttätig auf wechselnde Fahrsituationen reagiert.

Aktuelle Architekturentwicklungen haben mittlerweile viele der Herausforderungen in den Griff bekommen, mit denen die Car-to-X-Technologie in der Vergangenheit noch zu kämpfen hatte – insbesondere die geringe Standardisierungsreife, fehlende Performance und die nur schwer an die Anforderungen der Automobilhersteller adaptierbaren Systeme. Eine neue Lösung von NXP und seinem Partner Cohda Wireless gibt Antworten auf diese Herausforderungen, und zwar mit einem marktreifen System, das nicht nur unterschiedliche regionale Anforderungen erfüllt, sondern auch andere Standards wie normales WLAN und sogar Mautdienste mit einer einheitlichen Hardware-Plattform und entsprechender Software-Konfigurierung unterstützt.

C2X ist reif für den Markt

Nach einer Studie des US-amerikanischen Verkehrsministeriums ließen sich die Unfallzahlen mit C2X-Sicherheitsfunktionen wie Kollisionswarnungen an Kreuzungen und Notbremsassistenten um mehr als 80 Prozent reduzieren. Bei weltweit pro Jahr geschätzten 1,2 Millionen Verkehrstoten und 50 Millionen Verletzten bei Verkehrsunfällen sind das viele Leben, die mit dieser Technologie gerettet werden könnten. Und wenn man bedenkt, wie viele Billionen an Dollar die täglichen Verkehrsstaus in den Megastädten rund um den Globus verschlingen und welche Umweltkosten die in die Höhe schießenden CO2-Emissionen verursachen, wird klar, warum C2X-Technologien besser heute als morgen auf unsere Straßen gebracht werden müssten.

Feldversuche wie SPITS (Niederlande), simTD (Deutschland), score@ F (Frankreich) und Safety Pilot (USA) belegen die neuen Impulse für diese Technologie. Und C2X ist dabei nachweislich fit für die Straße: Das belegen die veröffentlichten Ergebnisse der simTD-Feldversuche in Deutschland. Dabei wurden durch 120 Fahrzeuge insgesamt 1.650.000 Testkilometer zurückgelegt. Angesichts dieser Erfolge werden jetzt konkretere Pläne zur Realisierung der Technologie laut. Die vertretenen Automobilhersteller im CAR 2 CAR Communication Consortium setzen sich für eine weltweite Harmonisierung der Netzstandards zum drahtlosen Austausch von Daten und Informationen zwischen Fahrzeugen, Verkehrsinfrastruktur und Service-Providern ein; sie sichern eine Umsetzung bereits ab 2015/2016 zu.

NXP and Cohda: Flexible Standards für Car-to-X

Dank der flexiblen Skalierbarkeit der von NXP und Cohda entwickelten Lösung (Bild 1) lässt sich die neue Architektur weltweit auf breiter Ebene einsetzen. Der neue RoadLINK-Chipsatz enthält NXPs aktuelle SDR-Technologie (Software-Defined Radio) und deckt damit eine Vielzahl an unterschiedlichen Anwendungsfällen auf Basis einer einheitlichen, global einsetzbaren Hardware-Plattform ab.

Die Chiplösung unterstützt sogar beide Ausprägungen von C2X: „Sicherheit“ (Car-to-Car-Kommunikation, C2C) plus „intelligentes Verkehrsmanagement“ (C2I, beinhaltet Kommunikation zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur) sowie externes WLAN.

Eine der hierzu verfügbaren Konfigurierungsoptionen umfasst eine Antenneneinheit mit zwei AEC-Q100-Grade-3-zertifizierten Chips, welche die im Automotive-Bereich geforderten Anforderungen in puncto Zuverlässigkeit und Temperaturbeständigkeit erfüllen. Der Dual-Channel-SDR-Prozessor SAF5100 nutzt NXPs bewährte Multistandard-SDR-Technologie und verarbeitet die 802.11p-Firmware von Cohda – sie unterstützt internationale Standards wie IEEE 802.11p/1609.x für den Betrieb in den USA, die entsprechende ETSI-Äquivalente für die Nutzung in Europa sowie den japanischen Standard für den 760-MHz-Betrieb. Diese Standards wurden ausschließlich zur Nutzung im Fahrzeugbereich mit oftmals sehr schnell wechselnden Signalumgebungen entwickelt, bei denen die erforderlichen Transaktionen wesentlich schneller verarbeitet werden müssen, als dies heute mit den konventionellen 802.11-Ad-hoc-Netzen möglich ist. Die Firmware unterstützt aber auch alle wichtigen 802.11a-/b-/g-/n-Protokolle für das allgemeine WLAN, so dass Daten über das WLANdaheim oder Hotspots hochgeladen und genutzt werden können. Der Multiband-Dual-Channel-Trans­ceiver TEF5100 (s. Kasten RoadLINK-­Lösung von NXP) wurde überdies zur Nutzung in den weltweit eingesetzten Plattformen konzipiert und unterstützt neben 802.11p auch die 802.11a-/b-/g-/n-Bänder. Diese hohe Flexibilität bei den unterstützten Standards zeigt, wo die C2X-Welt heute steht, und macht es den Automobilherstellern leichter, diese Technologie in ihren Fahrzeugen einzusetzen.

RoadLINK-Lösung von NXP

 
NXP Semiconductors (www.nxp.com) hat mit seinem Chipsatz TEF510x (Bild) ein zweites Produkt seiner RoadLINK-Familie für OEMs (Original Equipment Manufacturers) und Tier‑1-Lieferanten entwickelt. Dieser Dual-Radio Multiband RF Transceiver unterstützt weltweit C2X- und WiFi-Standards und bietet dem OEM eine optimierte Lösung zur Bereitstellung einer 802.11p-Modemfunktion auf einem Chip. Der RF Trans­ceiver erfüllt sowohl die Anforderungen des japanischen C2X-Marktes (760-MHz-Betrieb), unterstützt aber auch das 5,9-GHz-Band für die Nutzung in Europa und den USA sowie die 5,8-GHz-Frequenz für WiFi- und DSRC-Anwendungen. In Kombination mit dem Basisband-Prozessor SAF510x von NXP/Cohda Wireless und der zum Einsatz kommenden SDR-Technologie (Software Defined Radio) unterstützt der RoadLINK-Chipsatz eine schnelle, präzise und zuverlässige Kommunikation zum und vom Fahrzeug.
Kasten

Eine interessante Rolle könnte dabei auch die SDR-/RF-Multistandardlösung von NXP/Cohda spielen: Sie versetzt den Automobilhersteller in die Lage, jedes seiner Fahrzeuge mit einem baugleichen System auszustatten und die entsprechenden regionalen Varianten per Programmierung am Band­ende umzusetzen. Die Vorteile liegen auf der Hand: einmalige Investition in Hardware und F&E, einmalige Validierung und Qualifizierung der eingesetzten Hardware sowie wesentlich schlankere Logistik- und Montageprozesse. Derzeit gibt es Standards für die Regionen EU, USA und Japan; weitere Ableitungen sind zu erwarten.

Die Dual-Channel-Architektur der beiden Firmen kann – abhängig von den jeweiligen Konfigurationen – Kontroll- und Servicekanäle gleichzeitig unterstützen und somit C2C und C2I gleichzeitig bedienen; sie ist aber auch zur Implementierung einer Antenna-Diversity-Funktion verwendbar, um potenziellen Einschränkungen bei der Antennenverfügbarkeit aufgrund der genutzten Bauorte Rechnung zu tragen. Obwohl erste Projekte sich auf den Bereich der Sicherheitsanwendungen konzentrieren und daher nur einen Kanal benötigen, kann davon ausgegangen werden, dass weitere Dienste auf Basis des vorhandenen freien Kanals in nicht allzu ferner Zukunft folgen werden. Die beiden im Transceiver implementierten Synthesizer können dabei entweder auf eine identische Frequenz abgestimmt werden (Single-Channel Diversity) oder unterschiedliche Frequenzen nutzen (Dual-Channel-Empfang). Für eine elektronische Mauterfassung kann darüber hinaus auch die DSRC-Frequenz von 5,8 GHz unterstützt werden.