Kfz-Elektronik
Car-to-X wird den Straßenverkehr prägen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Mehrwegeempfang und mobiler Betrieb
Die wichtigsten Voraussetzungen für einen erfolgreichen Einsatz der C2X-Technologie in der Praxis liegen bei Zuverlässigkeit und Kommunikationsgeschwindigkeit. Innerhalb einer C2X-Kommunikationsarchitektur werden die Signale zwischen Sender und Empfänger auf unterschiedlichen Signalwegen verschiedener Länge übertragen und können dabei auch von Gebäuden, anderen Fahrzeugen und größeren Objekten jeder Art reflektiert werden. Aber das ist längst noch nicht alles: Die Signalwege verändern sich auch durch das sich in Bewegung befindliche Fahrzeug. Diese Kombination aus Mehrwegeempfang und mobilem Betrieb kann durch einen standardmäßigen WLAN-Chipsatz nicht zuverlässig unterstützt werden, der – innerhalb gewisser Grenzen – entweder Störungen durch Mehrwegeempfang oder Mobilbetrieb ausgleichen kann, keinesfalls jedoch beide gleichzeitig.
Ein WLAN-Chipsatz geht während der Dauer der Paketübertragung von einem statischen Kanal aus innerhalb einer C2X-Architektur können sich die Signalwege durch das fahrende Fahrzeug jedoch in erheblichem Maße verändern. Die Performance verschlechtert sich auch bei längeren Datenpaketen, da ihre Übertragung einen größeren Zeitraum in Anspruch nimmt und damit die Wahrscheinlichkeit steigt, dass die Abschätzung zu Beginn der Signalübertragung vor Erreichen des Paketendes nicht mehr gültig ist. Um solchen Phänomenen entgegenzuwirken, wurde die von den beiden Firmen gemeinsam entwickelte Lösung von Anfang an für einen gleichzeitigen Ausgleich von Störungen durch Laufzeitunterschiede bei Mehrwegeempfang und Mobilbetrieb ausgelegt.
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Zu diesem Zweck kommen proprietäre Techniken zum Einsatz, die die Kanalcharakteristik vor Beginn des Sendevorgangs abschätzen und auftretende Veränderungen während einer laufenden Paketübertragung nachverfolgen.
Als Ergebnis dieses Verfahrens kann das Fahrzeug auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten, bei reflektierten Signalanteilen durch Objekte und Hindernisse jeder Art und auch beim Durchfahren von Kurven zuverlässig Signale senden und empfangen. Der Fahrer erhält somit – selbst wenn keine Sichtverbindung besteht – wesentlich präzisere Meldungen und hat mehr Zeit zum Reagieren: Systeme auf Basis modifizierter WLAN-Module geben Warnungen vor einer bevorstehenden Kollision mit einer Vorlaufzeit von 3 bis 5 s aus, während die NXP/Cohda-Lösung dem Fahrer eine wesentlich längere Reaktionszeit von typischerweise 20 bis 25 s zur Verfügung stellt (Bild 2).
Antenna Diversity schafft Abhilfe
Eine weitere Herausforderung bestand für die Automobilhersteller bisher auch in der möglichst optimalen Anordnung und Konfiguration von Modem und Antenne, um notwendige Kompromisse in Sachen Empfangsqualität auf ein Minimum zu beschränken. Die Verwendung einer einzelnen Antenne bietet hier zwar die kostengünstigste Lösung, sie stellt jedoch auch nur einen Datenpfad zur Verfügung. Für eine Integration in das Fahrzeugdach muss die Dachfläche möglichst eben sein. Systeme mit zwei Antennen (Dual Remote Antennas) kosten mehr, sind jedoch für alle Dachformen geeignet und bieten beste Empfangsleistung. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von zwei Antennen, die zur Verbesserung der Datenkommunikation in geringem Abstand zueinander in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut werden; derartige Lösungen bieten jedoch im Normalfall keinerlei Abhilfe gegen auftretende Abschattungseffekte, wie sie durch sehr ausgeprägte Dachrundungen oder Glasdächer verursacht werden können. Die meisten Hersteller werden aus diesem Grund innerhalb ihrer jeweiligen Fahrzeugplattformen entsprechende Dual-Antenna-Lösungen mit zwei Antenneneinheiten vorsehen, um unabhängig von möglichen Abschattungseffekten, Dachgrößen, -materialien und -krümmungen einen möglichst optimalen Signalempfang zu gewährleisten.
Herausforderung Datensicherheit
Wo immer wichtige Informationen über drahtlose Netze übertragen werden, steigt die Möglichkeit bösartiger Attacken. Und C2X-Kommunikation macht da keine Ausnahme. So könnten Eindringlinge zum Beispiel die Identität geschützter Einsatzfahrzeuge annehmen, um damit bestimmte Sonderrechte für sich in Anspruch zu nehmen und andere Verkehrsteilnehmer zu blockieren. Hacker könnten an einem bestimmten Straßenabschnitt Falschwarnungen zu einer stattgefundenen Notbremsung absetzen und damit den nachfolgenden Verkehrsfluss verlangsamen.
Um hier Abhilfe zu schaffen, nutzt die Lösung von NXP und Cohda NXPs langjährige Expertise bei Krypto-Controllern für Bankkartenanwendungen und digitale Ausweise. Dieses Know-how bildet die Grundlage zur Einhaltung hoher Sicherheitsanforderungen durch Funktionen zur Authentifizierung und den Austausch von Zertifikaten. Das von den beiden Firmen entwickelte System ist zudem auch in der Lage, die große Zahl an erforderlichen Nachrichtenverifizierungen zuverlässig zu verarbeiten. Wenn man bedenkt, dass ein Fahrzeug bis zu zehn Nachrichten pro Sekunde absetzt, dann können von den in der Nähe befindlichen Fahrzeugen in jeder Sekunde viele Hunderte von Nachrichten gesendet werden, die verifiziert werden müssen. Die benötigten Sicherheitsstandards stehen also zur Verfügung
Wann kommt C2X auf die Straße?
Die Frage, wann und wo sich C2X branchenweit durchsetzen wird, lässt sich nicht definitiv beantworten. Vieles spricht für die USA. Im August 2014 hat die National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) des US-Verkehrsministeriums angekündigt, dass sie Autos standardmäßig untereinander kommunikationsfähig machen will. Sie plant dazu eine Vorschrift, nach der eine technische Norm für die Auto-zu-Auto-Kommunikation entwickelt und für neue Pkw und Transporter verbindlich gemacht werden soll. Durch diesen Regierungsschub ist Bewegung in das Thema C2X gekommen. In Europa planen die im „CAR 2 CAR Consortium“ vertretenen Automobilhersteller ebenfalls eine Umsetzung in den nächsten Jahren. Für Japan gehen Experten von ersten Implementierungen im Jahr 2017 aus. Es sind vor allem die Sicherheitsapplikationen, die eine frühzeitige Übernahme der Technologie vorantreiben, am Ende können es aber auch neue technische Möglichkeiten sein, die den Deal perfekt machen: beispielsweise erweiterte Möglichkeiten für neue Dienste auf freien 5,9-GHz-Servicekanälen oder die Möglichkeit einer Nutzung von externem WLAN.
- Car-to-X wird den Straßenverkehr prägen
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