Wenn Autos sprechen könnten … M2M-Kommunikation im Strassenverkehr

Der Trend geht zum »intelligenten« Auto. Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M) wird heute bereits in den verschiedensten Industriezweigen erfolgreich eingesetzt; bald könnten diese Systeme auch zur Standardausstattung der meisten Fahrzeuge gehören und ihnen ermöglichen, selbstständig und »intelligent« miteinander zu kommunizieren. Dann wird das Auto den Fahrer in Echtzeit über Verkehrsbedingungen oder die aktuelle Wetterlage informieren und viele neue Optionen in punkto Sicherheit bieten können.

Während Beratungsunternehmen in der Telekommunikations- und Mobilfunkbranche in der M2M-Kommunikation schon seit Jahren einen riesigen Wachstumsmarkt sehen, erhält die Technologie nun durch die Entwicklungen in den Bereichen Energie, Umwelt, Automobil und Verkehr einen weiteren Schub. Die Automobilindustrie zählt in diesem Umfeld zu den größten Nutzern der M2M-Kommunikation: Die Analysten von Berg Insight haben sie mit vierzig Prozent aller Netzwerkverbindungen im Jahr 2009 als weltweit größten vertikalen Markt für drahtlose M2M-Kommunikation identifiziert und bezeichnen diesen Trend in ihrem aktuellen Marktbericht als stabil.

Immer mehr Pkw-Modelle werden mit Telematiksystemen ausgestattet, sodass die Technologie auch für Verbraucher zunehmend interessant wird. Voraussetzung für die »intelligenten« Autos sind so genannte In-Vehicle-Systeme (IVS): Unterschiedliche Embedded-Module und Serviceplattformen unterstützen die M2M-Kommunikation. Schwerpunkt und Bindeglied dieser Kombination von Hard- und Software ist die Software-Architektur, denn für eine M2M-Lösung im Fahrzeug ist eine robuste und erweiterbare Infrastruktur notwendig, um auch neue Dienste einfach integrieren zu können.

Damit die IVS für den standardmäßigen Einsatz im Pkw interessant werden, müssen Architektur und Design bestimmte Voraussetzungen erfüllen. So sollte im Bereich der privaten Nutzung beispielsweise die Reduktion der Kosten Priorität haben. Diese lässt sich erreichen, indem alle Anwendungen (eCall, GSM, GPS, In-Band-Modem, CAN-Konnektivität, etc.) auf einer CPU zusammengelegt werden, denn jeder Prozessor weniger spart auch Geld. Ähnliches gilt für den Energieverbrauch: Vor allem im Standby-Modus muss das IVS einen niedrigen Stromverbrauch haben, um die Batterie während der Standzeit des Autos nicht unnötig zu belasten.

Damit sich der Fahrer stets auf die Technologie seines Fahrzeugs verlassen kann, ist außerdem die Empfangsempfindlichkeit des IVS von höchster Bedeutung. Nur so ist sichergestellt, dass die Funkverbindung jederzeit zuverlässig bestehen bleibt: Das System muss an einer geschützten Stelle im Auto platziert werden und ist unter Umständen auf eine eingebettete Antenne angewiesen.

Die zuverlässige Verbindung spielt auch für die Echtzeit-Kapazität eine Rolle, denn das IVS sammelt Informationen über den Fahrzeug-CAN-Bus, der unter Umständen auf Unterbrechungen mit Latenzzeiten reagiert. Für Hersteller und Serviceanbieter sind vor allem die einfache Integration von Software sowie die Möglichkeit zum Over-the-Air-Device-Management wichtig.

So müssen sich beispielsweise Softwarekomponenten von Modulzulieferern, Herstellern, Tier-1- oder Drittanbietern leicht integrieren lassen. Außerdem sollte der sichere Download von Software und Patches drahtlos möglich sein: Im Lauf der Zeit werden immer wieder neue Anwendungen hinzukommen. Möglicher Host ist die so genannte »eCall«-Plattform, die neben mobiler Kommunikation und den Möglichkeiten für die Wartung eines Fahrzeuges momentan wohl das interessanteste Projekt für die M2M-Kommunikation in der Automobilbranche ist.

Schnelle Hilfe mit M2M

Konkret soll das eCall-System das Einleiten von Rettungsmaßnahmen bei einem Verkehrsunfall beschleunigen (Bild 1): Der Notruf (eCall) wird automatisch ausgelöst und setzt einen so genannten Minimaldatensatz direkt an die Notrufzentrale ab. Gleichzeitig erfolgt der Aufbau einer Sprachverbindung für den Fall, dass ein Insasse des Unfallautos noch sprechen kann.

Der übermittelte Minimaldatensatz enthält unter anderem den Unfallzeitpunkt, die genauen Koordinaten des Unfallorts, die Fahrtrichtung sowie die ID des Fahrzeugs und des Service-Providers.

Voraussetzung für die eCall-Funktion ist, dass die Fahrzeuge mit einem GPS- und GSM-Modul und einer Antenne ausgestattet sind. Für höchste Sicherheit im Falle eines Unfalls ist es speziell in diesem Zusammenhang wichtig, robuste Embedded-GSM-Module und Embedded-SIM-Karten einzusetzen.

Zusätzlich benötigt jedes Auto ein Steuergerät, in dem die eCall-Funktion implementiert ist. »Sichere Intelligente Mobilität - Testfeld Deutschland« (SIM-TD) heißt ein weiteres Projekt, das im September 2008 im Großraum Frankfurt angelaufen und auf eine Laufzeit von vier Jahren ausgelegt ist. SIM-TD wendet Forschungsergebnisse an und testet unter realen Bedingungen, wie sich Fahrzeuge mit Hilfe von Car-to-Car- oder Car-to-Infrastructure-Technologien miteinander vernetzen lassen.

Die nötige WLAN-Infrastruktur wird neben der Straße an Ampeln oder Laternenmasten angebracht und ermöglicht den Fahrzeugen, untereinander Daten auszutauschen. Die Reichweite der Sender beträgt jeweils 500 m, alternativ ist auch die Nutzung des Mobilfunknetzes zur Kommunikation möglich. Die Fahrzeuge sollen sich gegenseitig und möglichst in Echtzeit informieren, wenn beispielsweise hinter der nächsten Kurve ein Unfallwagen auf der Straße steht oder ein Stau hinter einer Kuppe beginnt.

Das eingebaute IVS könnte die darauf zufahrenden Autos dann automatisch abbremsen. Auch könnten die betreffenden Fahrzeuge Daten wie Ansprechen des ABS, Lenkwinkel, Position, Richtung und Geschwindigkeit sammeln, auswerten, sie über Funk an die anderen Verkehrsteilnehmer weitergeben und dadurch die »Sichtweite« des Fahrers mit elektronischen Mitteln verlängern.

Das Kommunikationssystem könnte beispielsweise Notbremsungen, Eis und Aquaplaning im Umkreis von 300 m melden sowie beim Spurwechsel und Einfädeln helfen, vor Einsatzfahrzeugen mit Blaulicht warnen und Unfälle und Baustellen anzeigen. Der erste Test unter realen Verkehrsbedingungen und mit einer großen Anzahl ausgerüsteter Fahrzeuge ist für Oktober 2011 geplant.

Geschäftsfeld Telematik

Besonders die eCall-Technologie gilt als Wegbereiter für die Verkehrstelematik bei privaten Verbrauchern: Viele der dort verwendeten Module und Lösungen sind dieselben, die auch für andere telematische Anwendungen benötigt werden. Neue Geschäftsfelder ergeben sich hier nicht nur für Automobilindustrie und Softwarespezialisten, sondern auch für Mobilfunkanbieter, denn sie könnten über die für eCall nötige Embedded-SIM-Karte auch kostenpflichtige Telematikdienste liefern. Die Module ermöglichen verbraucherorientierte Funktionen wie Navigation, Fahrerunterstützung oder die Ferndiagnose im Fall eines Defektes.

Der Zulieferer Magneti Marelli etwa bietet sein Telematik-Produktangebot mit dem integrierten Embedded-Modul »MC5727V« von Sierra Wireless für Ford-Kunden als Teil des »Ford-Work-Solutions-Systems« an (Bild 2). Dieses System stellt einen High-Speed-Internetzugang sowie standortbezogene Dienstleis-tungen bereit und ermöglicht die Kontrolle der Fahrzeugposition.

In Zukunft soll es beispielsweise möglich sein, Radio-Streaming auch im Auto über das Internet zu empfangen oder Google-Maps-Angebote in 3D-Darstellung zu nutzen. Noch ist die komplexe Technologie eine der größten Herausforderungen für das Wachstum im M2M-Markt: Auf der einen Seite benötigen Netzbetreiber und Serviceanbieter innovative und einfach einzusetzende M2M-Lösungen, die den Anforderungen von Kunden aus Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlicher Hand gerecht werden - auf der anderen Seite müssen die Gerätehersteller zuverlässige Produkte liefern, die problemlos in den Netzwerken der Betreiber funktionieren.

Serviceorientierte Komplettlösungen, die die Expertise von Mobilfunkbetreibern und M2M-Lösungsanbietern kombinieren und gleichzeitig die Komplexität minimieren, können enorm zu einer vereinfachten Wertschöpfungskette beitragen: Die Unternehmen erhalten auf ihrer Basis eine schnelle und unkomplizierte M2M-Konnektivität. Darüber hinaus lassen sich Ferndiagnosen und Software-Upgrades der Modems über die Software-as-a-Service-Plattformen (SaaS) abwickeln. Netzwerkbetreiber, Systemintegratoren und M2M-Lösungsanbieter erhalten dadurch eine einfache und kosteneffiziente Möglichkeit, M2M-Lösungen zu entwickeln, einzusetzen und zu verwalten.

Über den Autor:

Joachim Dressler ist Vice President EMEA Sales bei Sierra Wireless.