Immer grüne Welle: V2X - Vehicle-to-Everything

V2X – Vehicle-to-Everything: Die Kommunikation des Fahrzeuges zu allem in seiner Umgebung ist in aller Munde – bei Siemens aber teils schon Realität.

Kreativ: Zum Christopher Street Day hat Siemens zehn Fußgängersignale in München mit schwulen, lesbischen und hetero­sexuellen Pärchen aus­gestattet und forscht an der Zukunft intelligenter Verkehrsleitsysteme. | Bild: G. Soller
Kreativ: Zum Christopher Street Day hat Siemens zehn Fußgängersignale in München mit schwulen, lesbischen und hetero­sexuellen Pärchen aus­gestattet und forscht an der Zukunft intelligenter Verkehrsleitsysteme. | Bild: G. Soller
Gregor Soller

Sitraffic statt Ampel oder Sitraffic ESCoS digitalisiert die Straße – so könnte man die Entwicklung der Siemens Verkehrstechnik kurz auf den Punkt bringen. Doch „kurz“ können die Siemensianer in der Verkehrstechnik eher nicht – dafür sind die Systeme viel zu komplex. Das unterstreicht auch das Gelände der Siemens Verkehrstechnik mit zeitgeistigem 80er-Jahre-Charme. Die typische Architektur und viele vermeintlich klassische Ampelanlagen kennzeichnen das Areal in München-Neuperlach. Hier plant man in anderen, für heute ungewöhnlich langen Zyklen, wie Franz Schober, Product Manager Life Cycle Management der Mobility Division, erklärt, denn: Wenn man über Kommunikation „von Fahrzeug zu Fahrzeug“ (V2V – Vehicle-to-Vehicle) oder gar von „Fahrzeug zu allem“ (V2X – Vehicle-to-Everything) spreche, müsse man regionale Gegebenheiten, Entwicklungen und Verantwortlichkeiten ebenso berücksichtigen wie technische Fortschritte. Entsprechend zurückhaltend reagiert der kompetente Bayer, wenn wieder einmal Start-ups oder Autohersteller anfragen, warum manche Lösungen so „lange“ dauerten – wo man heute doch alles binnen Monaten programmieren könne. Markus Schlitt, CEO der Siemens Verkehrstechnik, pflichtet Schober bei, denn komplexe Entwicklungen, die die Infrastruktur und damit auch die Gesetz­gebung miteinbeziehen, können nicht binnen Monatsfrist umgesetzt werden.


Er sieht die vier Haupttrends: Shared Economy, Kommunikation V2X, autonomes Fahren und elektrische Antriebe. Letztere werden sich am ehesten durchsetzen. Das größte Risiko sieht Schlitt allerdings darin, dass all diese Trends sich frei entwickeln, was im schlechtesten Fall zu einem Kollabieren des Gesamtsystems führt. Insofern plädiert er für ein „Mobilitätsbetriebssystem“ der Städte, das viel mehr sein muss als nur eine Datenplattform. So müsse die Technik künftig Vorhersagen treffen, dass zum Beispiel Grenzwerte in fünf Tagen zu hoch sein können, um vorher entsprechende Maßnahmen treffen zu können. Sei es, den Menschen über eine intermodale Mobilitätsapp Alternativen anzubieten oder die Zahl der öffentlichen Nahverkehrsmittel prophylaktisch zu erhöhen.

Martin Birkner, Head of Strategy and Business Development, setzt die Verkehrs­wende schon praktisch um: Er kam per Fahrrad und entwickelt neue Geschäftsmodelle. Denn Dynamik geht auch umgekehrt: „Blockbuster“, ein 1985 gegründeter US-Videoverleih, reduziert seine Filialen gerade um 66 Prozent – von drei auf eine (letzte). In der Boomzeit waren es über 8.000! Siemens entwickelt Verkehrstechnik seit über 102 Jahren. Wobei man oft die Verantwortlichkeit übersieht, die im öffentlichen Raum auf die Stadt respektive deren Verkehrsleitsysteme zurückfällt. Und damit auch auf Siemens, womit wir mittendrin wären im Thema Cyber Security und redundanter Absicherung. Darunter versteht Schober wirkliche Redundanz – sprich, dass ein zweites System beim Ausfall des ersten vollumfänglich einspringt und übernimmt. Er nennt hier die Vierfach-Redundanz, wie sie Siemens beispielsweise seit Jahrzehnten bei der Bahntechnik praktiziert. Im Gegensatz zum Datenabgleich beim autonomen Fahren: Zwar nutzen die Fahrzeuge hier viele Sensoren (23 und mehr), doch die seien nicht exakt redundant, sondern unterstützen einander. Man spricht dann vom Sensor-Matching: Wenn ein Laser ausfällt, „erblindet“ das Fahrzeug auf diesem Auge respektive es sieht nur noch mit Lidar und Kamera, hat aber nicht mehr den vollen Erkennungsumfang.


Womit Schober gleich tiefer ins Thema V2X-Kommunikation einsteigt, für das Siemens 2.400 Use Cases sieht. Die Technik existiert: Der Volkswagen-Konzern plane, ab 2019 flächendeckend das ganze Fahrzeugprogramm mit dem Technikpotenzial auszurüsten, was mit dem Ausrollen der neuen Plattformen einhergeht – konkret zum Beispiel Golf 8 oder I.D. Die Kosten dafür hielten sich in Grenzen, denn Siemens investiert seit Jahrzehnten in Mobilitätsplattformen, die mehr können müssen, als man es per 3G, 4G oder mit einer Fritz-Box kann. Mittlerweile können die Systeme alle 100 Millisekunden Daten versenden und beispielsweise den Road Side Units erklären, wer sie sind. In zehn Klassen können sich die Fahrzeuge samt ihren Daten eindeutig „anmelden“, was vor allem bei Nutzfahrzeugen (Gewicht und Abmessungen) wichtig ist. Aktuell kumuliert Siemens die eingegangenen Daten im Minutentakt. Auch das ist ein langfristig ermittelter Wert, der genug Exaktheit, aber keine Hektik in die Verkehrsberechnung bringt.

Das Hauptziel muss laut Schober aber eine offene Mobilitätsplattform sein, die alle nutzen können. Ist die auch sicher gegen Cyberattacken? Ist sie! Laut Schober ist die Road Side Unit das erste Device seit 102 Jahren, das man nicht mehr aufschrauben kann, um ans Innenleben zu kommen. Wollte man sie hacken, muss man sie aufbrechen und das kostet Zeit. Außerdem kann man zusätzlich eine Sicherheitsschnittstelle integrieren, die eine solche Beschädigung merkt und reagiert. Gleiches gilt für die Software. Hier kommt NXP ins Spiel. Der niederländische Chiphersteller ist bekannt für seine hochsicheren Elemente, die auch bei Pässen und Ausweisen verwendet werden.
Außerdem testen bei Siemens interne White-Head-Hacker permanent die eigene Software auf Sicherheit. Die Car-to-X-Kommunikation in Echtzeit ist mittlerweile weit fortgeschritten und soll laut Schober künftig von fast allen Volumenherstellern genutzt werden, womit die gleiche Technik in rund 70 Prozent aller weltweit fahrenden Pkw verbaut wäre (siehe auch Kasten NXP).


In Zukunft wird das Ganze über eine PKI-Verschlüsselung laufen. Diese Public-Key-Infrastruktur bezeichnet ein System, das digitale Zertifikate ausstellen, verteilen und prüfen kann. Die innerhalb einer PKI ausgestellten Zertifikate werden zur Absicherung rechnergestützter Kommunikation verwendet. Die sollen künftig im 30-Minuten-Takt versandt werden, um nicht gehackt werden zu können. Die Echtzeit-Kommunikation kann per Glasfaser oder via 3G respektive 4G übers Backoffice laufen, 5G ist in Vorbereitung. Wichtig sei laut Schober, dass es eine freie Schnittstelle für Cellular V2X-Kommunikation gibt und dass die Technik technologieneutral ist.

Potenzielle Kunden machen Birkner und Schober auch schon aus: Uber hat ermittelt, dass der Fahrer der teuerste Teil des Systems ist. Wenn man den spart und noch einen extra Platz frei hat, gewinnt man gleich doppelt. Abgesehen davon, dass die kostengünstigen oder künftig vielleicht kostenfreien Systeme autonomen Fahrens eher für mehr als für weniger Verkehr sorgen. „Warum soll man in eine volle U-Bahn steigen, wenn man das Ziel bequemer allein im autonomen Fahrzeug erreichen kann?“, fragt Birkner. So könnte der Verkehr durch neue Systeme eher zu- als abnehmen, womit sich Siemens klar gegen die vorherrschende Idee stellt, dass es umgekehrt sei. Darum müsse man die Kapazitäten optimaler nutzen und Verkehr besser steuern. Und weil Siemens auch Bahn- und Tramtechnik hat, berührt das natürlich auch eigene Interessen, heißt: Auch der öffentliche Nahverkehr muss attraktiver werden und soll mit weniger Stop-and-go zu kämpfen haben. Nicht immer stehen zu müssen, ist auch eine Qualität. Zumal Bus oder die Tram immer noch die Verkehrsmittel sind, die am wenigsten Raum brauchen. Ende 2018 erwartet Schober erste Tender im Markt – ausgerollt werden soll zuerst in 18 EU-Staaten, Australien, Neuseeland und Israel. Und als Bahn-OEM plant Siemens natürlich auch eine Rail2X-Kommunikation. Und weil man schon dabei ist, auch eine Airplane2X- und eine Ship2X-Kommunikation.


Greifbarer ist dagegen der Einsatz an 4.000 Warnleitanhängern, von denen in Deutschland rund 70 Prozent (!) beschädigt werden. Wenn die weit vor ihrem Standort mit dem fließenden Verkehr kommunizieren würden, hälfe das. Ganz andere Dimensionen hat die Verkehrsleittechnik der Zukunft in den Niederlanden: Dort sollen von den 17.700 LED-Warntafeln binnen sieben Jahren rund 14.400 getauscht werden, da die mittlerweile zu lichtschwach sind. Pro Brücke sind laut Schober gut 300.000 Euro zu veranschlagen, im Vergleich zu einer Road Side Unit, die für rund 15.000 Euro zu haben ist und viel mehr kann. Die Überlegungen der Niederlande gehen nun dahin, dass ältere Fahrzeuge per Black Box nachgerüstet werden müssen. Eine solche Lösung wäre auch für Einreisende geplant: An der Grenze müssten sie die Kommunikationsbox fürs intelligente Straßenma­nagement kaufen – ähnlich wie Lkw-Fahrer, die sich in diversen Ländern „Mautkästchen“ besorgen und hinter die Scheibe hängen. Das Argument, dass die Kosten für die neue Technik der Allgemeinheit aufgebürdet werden, möchte man bei Siemens mit Mehrwerten „gegenfinanzieren“: Die Systeme sollen mehr Sicherheit bieten, die Luft sauberer machen und den Verkehrsfluss und damit den Verbrauch merklich verbessern. Die Kommunen planen neue Konnektivität unterschiedlich: Vor allem dort, wo Handlungsbedarf ist: Wie in Stuttgart oder London will man die Infrastruktur fit machen. Die Provinz Nordholland soll großflächig auf Car2X-Kommunikation umgestellt werden und Singapur möchte bis 2023 autonom fahrende Busse einsetzen. New York plant für Manhattan die Einführung der Car-to-X-Kommunikation. Wozu gar nicht viel Hardware nötig sei, wie Schober erklärt. Die Kritik, vergleichsweise große zeitlose Kästen zu installieren, weist er zurück: Erstens seien diese auch für lange Lebenszeiten konzipiert, zweitens müsse man über diesen Zyklus jederzeit nachrüsten können. Auch deshalb plädiert Schober für offene, upgradefähige Systeme. So könne man beispielsweise bei Bedarf einfach eine Platine tauschen, um die doppelte Rechenleistung zu haben: „Innovationen müssen immer bezahlbar bleiben“, mahnt Schober in diesem Zusammenhang. Deshalb investiert Siemens mit seinen Partnern auch in einen „Data-Lake“, einen systemoffenen Datensee, aus dem sich künftig alle Beteiligten ihre Daten herausfischen können. Wie gesagt: Allein bei Siemens hat man über 2.400 Use Cases ausgemacht.

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