Innovationen der Zukunft

Wie uns 5G voranbringt

5G und Mobilität – das ist mehr als nur autonomes Fahren. Der neue Mobilfunkstandard wird den Personen- und Güterverkehr auf vielfältige Weise voranbringen. Pilotprojekte ermöglichen schon heute einen Ausblick: Was verändert sich auf der Schiene, der Straße und auf dem Wasser? So viel ist klar: Es wird sich einiges bewegen.

Schiene

Können Lokführerinnen und Lokführer bald aus dem Homeoffice arbeiten?

Im Jahr 2019 fuhr das erste Mal in Deutschland ein via 5G ferngesteuerter Zug. Der Lokführer lenkte den „Geisterzug“ nicht aus dem Führerstand, sondern von einer Steuerzentrale aus. „Geisterzug“ ist allerdings nicht ganz richtig: Im Führerstand filmten Kameras live und in hoher Qualität die Sicht auf die knapp 400 Meter lange Teststrecke durch das Erzgebirge. Zeitgleich konnte der Lokführer seinen Zug mithilfe eines genauen Nachbaus der Steuerungssysteme sicher über die Schienen führen. Eine Veränderung, die künftig Lokführerinnen und Lokführern das Arbeiten von zu Hause aus ermöglichen könnte. Das Projekt wurde auf dem „Smart Rail Connectivity Campus“ umgesetzt. Die TU Chemnitz und mehr als 100 Partner arbeiten hier, finanziert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, an Ideen für die Mobilität der Zukunft.

Ferngesteuerte Züge könnten Güter transportieren

Die Bilder der Kamera erreichten die Kabine des Lokführers dank der Network-Slicing-Technologie und der Mobile-Edge-Cloud (MEC) in weniger als zehn Millisekunden, also schneller als das menschliche Auge Bewegungen erfassen kann. Durch das Network-Slicing können unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise in Bezug auf die Datenübertragung oder Latenz, gleichzeitig erfüllt werden. Denn jeder Anwendung kann eine unterschiedliche "Netzscheibe" ("Network Slice") zugeordnet werden. Die unterschiedlichen virtuellen Netzwerke kommen in einer zentralen Netzwerkstruktur zusammen. Mit der Mobile-Edge-Cloud können die Daten in einem nahegelegenen Rechenzentrum schnell verarbeitet werden. Sie müssen nicht über das Netzwerk des Mobilfunknetzbetreibers erst zu einer zentralen Stelle hin und wieder zurück transportiert werden. Somit ergeben sich erhebliche Freiheitsgrade beim Angebot von (anwenderspezifischer) Konnektivität.

Wie wahrscheinlich ist es, dass bald die ersten Zugreisenden auf diese Art durch Deutschland fahren? Vermutlich wäre die Technologie zumindest für kürzere Strecken schon bereit. Doch viele Bürgerinnen und Bürger wollen lieber langsam in die ferngesteuerte Zukunft starten. Daher rechnen die Projektverantwortlichen eher damit, dass diese Technik zunächst im Güterverkehr Einzug hält. Die Entwicklung im Erzgebirge geht weiter: Mit bis zu 15 Millionen Euro will der Bund eine Infrastruktur für Funkanwendungen des Bahnsektors entlang der Bahnstrecke zwischen Schwarzenberg und Annaberg-Buchholz teilfinanzieren. Den Forschungsschwerpunkt werden insbesondere 5G und hierdurch mögliche Innovationen im Bahnverkehr bilden.

Fahrgäste erleben besseren Empfang an Bord

5G ermöglicht jedoch nicht nur Innovationen bei der Erbringung von effizienten Fahrdiensten sowie der Sicherung und Leitung des Fahrbetriebs auf der Strecke. Vielmehr ist 5G als ein in der öffentlichen Mobilfunkversorgung eingesetzter Standard natürlich auch für das Bahnkundenerlebnis von Bedeutung.

5G bietet die Option, eine schnellere Internetverbindung für Kunden und den Zugriff auf Betriebsdaten in Echtzeit zu kombinieren. Die Internetverbindung ist durch 5G stark und stabil genug, damit der Zug und die Fahrgäste sie nutzen können. Ein Praxistest in Spanien zeigt, dass dabei auch kritische Kommunikationsverbindungen sicher gehalten werden können. Das garantieren Sendemasten mit besonderer Funktechnologie entlang der Stecke: Diese richten sich automatisch nach dem passierenden Zug aus und bieten so die schnellste und sicherste Verbindung.

Die Anstrengungen des Bahnsektors, aber auch die Lösungsansätze der Telekommunikationsanbieter und -ausrüster lassen hier in den nächste Jahren spannende und innovative Lösungen erwarten.

Straße

Müssen Fahrerinnen und Fahrer im Auto bald gar nichts mehr machen?

Lenken und Verkehrszeichen beachten: Autos können immer mehr Aufgaben selbst übernehmen. Künftige Fahrzeuge werden auch zusätzlich untereinander kommunizieren. Diese Kommunikation geschieht durch Sensoren oder Kameras: Sie messen permanent Geschwindigkeit und Distanz zu anderen Objekten. Der Einsatz dieser Technik kann die Verkehrssicherheit enorm steigern, da mehr als 90 Prozent aller Unfälle in Deutschland auf menschliche Fehler zurückzuführen sind. 

Das Auto wird zur Datendrehscheibe

Ein Navi kennt künftig nicht nur Straßenplan, Staus und die beste Ausweichroute. Auch Infos zu Nässe und Eis fließen zunehmend mit in die Systeme ein. Immer mehr Fahrzeuge sammeln zusätzlich Informationen über freie Parkplätze und Hindernisse. Schon heute sammelt die Software eines Fahrzeugs Daten über den Zustand des Autos und benachrichtigt, wenn nötig, die Fahrerin oder den Fahrer. 5G ermöglicht den reibungslosen Liveaustausch dieser Informationen. Fahrerin oder Fahrer müssen sich darum nicht mehr kümmern.

Bessere Kommunikation erhöht die Sicherheit

Damit sich Fahrzeuge untereinander koordinieren können, ist eine Internetverbindung in Echtzeit notwendig. So können sie Informationen zu Beschleunigungs-, Lenk- und Bremsmanövern austauschen. Bei der Notbremsung eines Lkw werden so die Fahrzeuge in der näheren Umgebung informiert, die Bordcomputer können reagieren und einen Unfall verhindern.

Im vernetzten Verkehr ermöglicht die kontinuierliche Kommunikation einen besseren Verkehrsfluss. Gefährliche oder nervige Situationen entfallen: Reaktionszeiten beim Bremsen, Ablenkungen, das Suchen nach einem Parkplatz. Die Abstände zwischen den einzelnen Fahrzeugen könnten reduziert werden, Fahrzeuge optimal entsprechend dem Verkehrsaufkommen im Netz verteilt werden. So müssten Straßen nicht ausgebaut werden, sondern würden effizienter genutzt. Die verbesserte Verkehrskoordinierung verringert außerdem die Anzahl an Staus.

Vier schnelle Fakten zum Fahren mit 5G:

  1. 1Autonome oder vollautomatisierte Taxis, Kleinbusse und Busse können die Mobilität besonders im ländlichen Bereich deutlich verbessern.
  2. 2Automatisierte Hub2Hub-Lastwagen-Verkehre würden den Güterverkehr effizienter machen.
  3. 3Per „Tele-Operation“ können Menschen Autos aus einem Steuerzentrum in der Ferne so kontrollieren, als säßen sie im Fahrzeug – etwa, wenn die Technik an Bord Probleme hat. Nach Angaben des ADAC kommen 52 Prozent aller weltweiten Patente im Bereich des automatisierten Fahrens aus Deutschland.
  4. 4Intelligente Ampelschaltungen können sekundengenau auf Rettungsfahrzeuge oder dichtes Verkehrsaufkommen reagieren. Optimierte Grünphasen können den Verkehrsfluss verbessern. So kann der Verkehr besser gesteuert werden, die Sicherheit steigt.

Wasser

Kann 5G auch auf See Wellen schlagen?

Gerade an den großen Umschlagplätzen der Seefahrt wird 5G eine wichtige Rolle spielen. Ein erster Test im Hamburger Hafen fand zwischen Januar 2018 und Juni 2019 statt. Dabei wurde eine 8.000 Hektar großes Areal mit der modernen Technik vernetzt. Von zentraler Bedeutung war dabei das Network-Slicing. Diese Technologie erlaubt es, Netzwerke dynamisch und flexibel für unterschiedliche Anforderungen zu optimieren. So hat ein Netzwerk eine besonders geringe Reaktionszeit, ein anderes paralleles Netzwerk bietet einen besonders hohen Datendurchsatz.

Im Hafen wurden dann unter anderem Schiffe mit Sensoren ausgestattet, um Bewegungs- und Umweltdaten zu sammeln. Die Schiffe versendeten diese Daten über 5G. Sie konnten so in Echtzeit angeschaut und analysiert werden.

Schlaue Brillen helfen Hafenarbeitern

Zudem hielt die erweiterte Realität, Augmented Reality, Einzug in die Arbeit im Hafen. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bekamen AR-Brillen, über die sie Informationen über Projekte und Gebäude abrufen oder Experten per Videoanruf kontaktieren konnten. Reale Objekte und digitale Darstellung verschmelzen so. An Land wurden Ampeln durch intelligente Schaltungen miteinander vernetzt. So konnten Lkw sicher und schneller durch die Anlage fahren, was zu optimaleren Lieferzeiten führte.

Das Beispiel Hamburger Hafen zeigt, welche Potenziale für die Seefahrt in 5G schlummern. Auch auf See ist ein 5G-Netz denkbar. Im Umkreis von mehreren Kilometern um Offshore-Windparks herum stellen Mobilfunkanbieter schon heute schnelles Internet zur Verfügung. Die Technik könnte auf 5G aufgerüstet werden.

Links und weiterführende Informationen

  1. TU Chemnitz. Weltpremiere: Vodafone steuert führerlosen Zug per 5G. [27.07.2020].
  2. Vodafone online. Weltpremiere: Fahrerloser Zug meistert Testfahrt im 5G-Netz von Vodafone. [23.07.2020].
  3. Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur. Erforschung digitaler Bahntechnologie im Erzgebirge geplant. [31.07.2020].
  4. ip insider online. 5G-Einsatz im Schienennetz. [23.07.2020].
  5. Telefónica Deutschland Holding AG. Bundesminister Andreas Scheuer besucht „5G ConnectedMobility“-Testfeld in Bayern. [23.07.2020].
  6. ip insider online. 5G-Einsatz im Schienennetz. [23.07.2020].
  7. Runter vom Gas (RvG). Die häufigsten Unfallursachen. [30.07.2020].
  8. Springer professional online. 5G als Voraussetzung für Mobilität der Zukunft. [23.07.2020].
  9. 5G NRW. 5x5G-Wettbewerb: Zehn Konzepte aus Sachsen, Sachsen-Anhalt und Schleswig-Holstein gefördert, Abschnitt Gemeinde Rietschen.) [28.07.2020].
  10. Gründerszene online. Wie 5G die Mobilität von morgen auf den Kopf stellt. [23.07.2020].
  11. ADAC. Motorwelt, S.14. [27.07.2020].
  12. Hamburg Port Authority online. Startschuss für das Projekt „Giganetz 5G-Monarch". [23.07.2020].
  13. Edison online. Positive Bilanz: 5G-Mobilnetz im Hamburger Hafen stabil. [23.07.2020].
  14. Heise online. 5G-Mobilfunk: Feldversuch im Hamburger Hafen abgeschlossen. [23.07.2020]
  15. Hafen Hamburg online. Hamburger Hafen ist bereit für 5G. [23.07.2020].
  16. 5G Mobile Network Architecture. 5G-MoNArch project summary, S.10. [28.07.2020].
  17. Abendblatt online. 5G: Wie der Hamburger Hafen Standards für die EU setzt. [23.07.2020].

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