Wenn Autos sprechen

So viel kann ein LKW bei einer Fahrstrecke von 120.000 Kilometern im Jahr einsparen, wenn er dank ContiConnect und IoT mit optimalem Reifenfülldruck fährt.

Die Herausforderung

Kleine Details, große Auswirkungen 

Logistikunternehmen sind das Kreislaufsystem der Wirtschaft. Sie sorgen nicht nur dafür, dass sämtliche Waren sicher und zuverlässig von ihren Herstellungs- zum Verkaufsort gelangen, sondern versorgen auch produzierende Gewerbe mit den benötigten Maschinen und Materialien. Mit dem Boom des Onlinehandels ist ihr Aufgabenbereich nochmal bedeutend gewachsen. Der Löwenanteil der Transportleistung im deutschen Güterverkehr wird nach wie vor von Lkw gestemmt und betrug 2022 knapp 72 Prozent (Quelle: Statista) – das entspricht über 500 Milliarden Tonnenkilometer (Quelle: Statista).  

Bei Zahlen dieser Größenordnung können kleine Details einen enormen Unterschied machen. Fährt beispielsweise der Reifen eines Lkw mit einem Fülldruck von nur 80 Prozent, werden rund 0,9 Liter Kraftstoff pro 100 Kilometer mehr verbraucht. Das entspricht bei einer Fahrstrecke von 120.000 Kilometern im Jahr einem Mehrverbrauch von 1.080 Litern Kraftstoff. Darüber hinaus trägt ein optimaler Reifendruck auch zur Kraftstoffersparnis und somit zur Reduktion der CO2-Belastung bei.

Das Unternehmen

Global Player in der Reifenbranche

Continental ist einer der größten Autozulieferer weltweit. Das Kerngeschäft des 1871 in Hannover gegründeten Konzerns ist dabei nach wie vor die Reifenproduktion. Neu ist die Lösung ContiConnect, die sich vor allem an Unternehmen wie Speditionen oder öffentliche Verkehrsbetriebe mit Nutzfahrzeugflotten richtet. Die Idee: Ein Sensor soll den Reifenzustand überwachen – dadurch lässt sich unbemerkter Druckverlust vermeiden. So können Nutzer von ContiConnect Stillstandszeiten vermeiden, teure Pannen reduzieren und Sprit sparen.

Dafür suchte Continental einen Partner, der die zur Backend-Anbindung erforderliche Konnektivität weltweit realisieren kann. Nach umfangreicher Marktrecherche und intensivem Vergleich von Angeboten und Leistungen fiel die Entscheidung auf Vodafone.

„Der globale Footprint von Vodafone war ein wichtiges Argument, warum wir uns für diesen Netzbetreiber entschieden haben“, berichtet Michael Neuheisel, Leiter Digitale Lösungen im Geschäftsbereich Continental Nutzfahrzeugreifen. „Vodafone ermöglicht für unsere digitale Reifenmonitoring-Lösung ContiConnect den Zugang zum Internet der Dinge. Dadurch können wir uns voll auf den Mehrwert der Reifendaten konzentrieren, um sämtliche reifenbezogenen Aktivitäten zu optimieren, und dadurch das Geschäft für unsere Kunden im Transportgewerbe verbessern.“

Die Lösung

Auch Reifen können smart werden 

ContiConnect basiert auf einem batteriebetriebenen Sensor, der in jedem Reifen des Fahrzeugs an der Innenseite verbaut wird. Bei bestehenden Reifen lässt er sich bei Bedarf nachrüsten. Dort misst er den aktuellen Luftdruck im Bereich von 0 bis 12 bar sowie die aktuelle Temperatur zwischen –40 und +120 °C. Die erfassten Daten werden alle zwei Minuten über ein 433-MHz-Funksignal ausgesendet. Die Lebensdauer des Sensors beträgt 600.000 Kilometer, beziehungsweise sechs Jahre.

Die Sensordaten werden von sogenannten Yard Reader Stations ausgelesen. Diese können an Stellen installiert werden, an denen die Fahrzeuge regelmäßig vorbeikommen, wie zum Beispiel in Waschhallen, Betriebstankstellen oder im Ladungsbereich. Sie können die Signale der Reifensensoren in einem Umkreis von rund 20 Metern auslesen, der Empfangsbereich lässt sich jedoch über Zusatzantennen erweitern. Für kleinere Betriebe bieten sich Handlesegeräte an, die nicht nur zur Einrichtung und Registrierung der Sensoren in den Fahrzeugen genutzt werden, sondern auch die Daten auslesen können.

An dieser Stelle kommt Vodafone ins Spiel: Über die eingebaute Vodafone-SIM-Karte sendet die Yard Reader Station die Daten über das Mobilfunknetz von Vodafone in das Continental- Backend. Dort werden die Daten analysiert, verarbeitet und aufbereitet. Über das ContiConnect-Webportal kann der Kunde dann Alarm- und Warnmeldungen empfangen, etwa per E-Mail oder SMS. Es lassen sich aber auch die Sensorwerte aller vernetzten Reifen sowie statistische Auswertungen der gesamten Flotte anzeigen.

Die Vorteile

Auf einen Blick 

ContiConnect ist ein gutes Beispiel dafür, wie IoT unmittelbaren Nutzen für den Endverbraucher bringen kann. Die Lösung bietet den Nutzern durch bessere Planbarkeit und längere Einsatzzeiten deutliche Vorteile und ist bereits rund um die Welt verfügbar – neben Deutschland auch in weiteren europäischen Ländern sowie in Amerika und Asien.

Was kann Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X), und was wird sich für Autofahrer mit der neuen Technologie ändern? Das verraten Sten-Olaf Wilkening von Continental und Michael Bösinger von Vodafone im Interview.

Was ist V2X eigentlich?
 

Sten-Olaf Wilkening: V2X bezeichnet eine Technologie, mit der Fahrzeuge sich untereinander, aber auch mit anderen Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur im Straßenverkehr unterhalten können.

Dies funktioniert entweder als Ad-hoc-Kommunikation über eine direkte Verbindung oder über das Mobilfunknetz. Für die zweite Variante braucht es zusätzlich einen V2X-Server, der die Kommunikation zwischen den beteiligten Playern regelt.

Welchen Einfluss hat der 5G-Mobilfunkstandard auf V2X?
 

Sten-Olaf Wilkening: 5G wird massiven Einfluss auf die Mobilität der Zukunft haben. So wird es möglich sein, große Datenmengen der vernetzten Autos extrem schnell auszuwerten. In Ansätzen gibt es diese Technologie schon im 4G-Netz, aber durch 5G wird sie deutlich leistungsfähiger.

Eine weitere spannende Anwendung ist das „See-Through“: Dabei wird beispielsweise vor einem Überholvorgang das Kamerabild des vorausfahrenden Fahrzeugs übertragen, um Gegenverkehr frühzeitig zu erkennen – als würde man durch den Vordermann hindurchschauen. Das ist eine der spannenden neuen Funktionen, die durch die sehr kurze Latenzzeit und die hohe Bandbreite von 5G erst möglich werden.

Welche Technologien lassen sich heute schon einsetzen?
 

Sten-Olaf Wilkening: Informationsaustausch über das Mobilfunknetz findet schon heute statt. Wenn es zum Beispiel darum geht, Ampelphasen zu kommunizieren, ist LTE ausreichend, dieser Vorgang ist ja eher langsam und regelmäßig. Gleiches gilt für Baustellen, diese kann man im Kartensystem festhalten, sodass das Navigationssystem im Auto bereits im Vorfeld die Route entsprechend anpasst. 

Geschieht ein Unfall, besteht die Möglichkeit, eine Rettungsgassenwarnung an die nachfolgenden Autos zu senden, sodass die Hilfskräfte viel schneller an ihren Einsatzort gelangen. Der einfachste Fall, der bereits am Markt existiert, ist die Schlechtwetterwarnung: Wenn die Sensorik eines vorausfahrenden Fahrzeugs irgendwo starken Regen, Glatteis oder Ähnliches feststellt, werden die nachfolgenden Fahrer gewarnt. 

Michael Bösinger: Was sehr wichtig ist: Die verschiedenen Systeme müssen miteinander kompatibel sein. Daran arbeitet die Industrie momentan. Zu dem Thema gibt es den Arbeitskreis 5GAA, 5G Automotive Association. Das ist ein internationales Forum, in dem es nicht nur darum geht, die Technik so abzustimmen, dass sie weltweit kompatibel ist, sondern auch darum, wie man diese Entwicklungen in Businessmodelle übersetzt, um die neue Technik zu finanzieren.

Ist die Sorge berechtigt, dass die ganze Technik das Autofahren furchtbar kompliziert macht?
 

Sten-Olaf Wilkening: Das ist ja genau unser Job: Dafür zu sorgen, dass es nicht komplizierter, sondern einfacher wird. Der Fahrer nutzt heute schon Navigation und Außenspiegel, um sich im Verkehr zurechtzufinden – in Zukunft wird zum Beispiel im Head-Up-Display eine Warnung erscheinen, wenn sich etwa ein Radfahrer im toten Winkel befindet.

Michael Bösinger: Natürlich ist das oberste Ziel bei V2X, die Sicherheit zu erhöhen. Bei einigen der neuen Sicherheitsfunktionen sieht man allerdings, dass sie gewöhnungsbedürftig und anspruchsvoll in der Bedienung sind. Vielleicht fällt den Menschen aber der Zugang über Funktionen leichter, die zunächst den Komfort erhöhen: So wird es V2X-basierte Ampelphasenanzeigen im Fahrzeug geben, die beispielsweise über die Restdauer einer Rotphase informieren oder die optimale Geschwindigkeit anzeigen, um die nächste Ampel bei Grün zu erreichen. Wenn man mehr Informationen hat, was um einen herum los ist, kann man sein Fahrverhalten daran anpassen und entspannter fahren. Das Gleiche gilt für Navigationssysteme: Diese werden mit V2X deutlich zuverlässiger.

Bei V2X wird auch künstliche Intelligenz zum Einsatz kommen. Können Sie sagen, wie sie konkret genutzt wird?
 

Michael Bösinger: Stellen wir uns eine Kreuzung vor: Einerseits senden die Verkehrsteilnehmer Bilder ihrer eingebauten Kameras in eine Edge Cloud, andererseits gibt es in Zukunft auch fest installierte Kameras an der Kreuzung, die das Verkehrsgeschehen aus einer anderen Perspektive betrachten. Aus all diesen Bildern will man nur die Informationen herausfiltern, die für die Autofahrer relevant sind. An dieser Stelle kommt künstliche Intelligenz in der Edge Cloud zum Einsatz: Sie filtert die Informationen, ordnet sie ein und sendet gezielt nur die Informationen an den Verkehrsteilnehmer, die genau für diesen relevant sind.

Sten-Olaf Wilkening: Wir glauben, dass 5G eine ganz spannende Technologie ist, weil wir sehen, dass wir im Auto nur eine begrenzte Rechenleistung zur Verfügung haben. Wenn wir aber komplexe Funktionen wie Bildanalyseverfahren mithilfe künstlicher Intelligenz durchführen wollen, dann kriegen wir das im Auto nicht in Echtzeit hin. Die Mobile Edge Cloud löst dieses Problem. Die wesentlichen Informationen werden dort verarbeitet und dann an das Auto zurückgesendet, das extrem schnell reagieren kann. Diese Technik ermöglicht uns, in der Zukunft weitere innovative Funktionen für V2X zu entwickeln.

Die Mobilitätsbranche befindet sich im Umbruch: Gegenwärtig erlebt die Industrie ihre wohl radikalste Umstrukturierung seit Einführung des Automobils. Ob Elektroautos, autonome Fahrzeuge, Sharing-Dienste oder fliegende Taxis – alles scheint möglich.

Vodafone und Continental nehmen in diesem Prozess eine Vorreiterrolle ein. Um die Sicherheit im Straßenverkehr zu erhöhen und das volle Potenzial von Technologien wie 5G und V2X ausschöpfen, haben die zwei Unternehmen 2018 eine weitreichende Kooperation angekündigt. Der Hintergrund: Obwohl die Anzahl der Verkehrstoten seit Jahren durch immer bessere Sicherheits- und Assistenzsysteme sinkt, steigt die Zahl der Verkehrsunfälle. Besonders betroffen sind schwächere Verkehrsteilnehmer wie Radfahrer und Fußgänger.

Das wollen Vodafone und Continental nun ändern – durch Anwendung modernster Kommunikationstechnologien wie 5G, Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) und Mobile Edge Computing (MEC), die eine Vernetzung aller Verkehrsteilnehmer in Echtzeit und eine Auswertung enormer Datenmengen durch KI ermöglichen. Sämtliche Fahrzeuge werden dabei mit Sensoren und Kameras ausgestattet, die ihre Umgebung andauernd überwachen und Gefahren in Sekundenbruchteile erfassen können.

Das Anwendungsszenario sieht dabei vor, alle Verkehrsteilnehmer mit einem Kommunikationsmodul auszustatten. Fahrradfahrer und Fußgänger beispielsweise nutzen ihr Smartphone, Autos ein spezielles V2X-Modul. Gleichzeitig wird das Netz mit entsprechenden MEC-Fähigkeiten (beispielsweise Geo-Messaging-Server und Edge Cloud Computing Environment) aufgerüstet. 

Über eine Basisstation des Mobilfunknetzes tauschen die Verkehrsteilnehmer ihre Position und Fahrtrichtung aus. Stellt das System fest, dass sich die Wege gefährlich kreuzen, werden die Betroffenen gewarnt. Dieses System ist beispielsweise auch in der Lage, Autofahrer vor anderen Verkehrsteilnehmern zu warnen, die sich im sogenannten „toten Winkel“ befinden, und kann somit gefährliche Unfälle vermeiden.

Ebenfalls für mehr Schutz von Fußgängern und Radfahrern sorgen im Fahrzeug eingebaute Kameras und künstliche Intelligenz auf der Netzwerkseite (Mobile Edge Computing), welche die Intentionen von Fußgängern und Fahrradfahrern erfassen und interpretieren können. So kann ein Fahrzeug beispielsweise ein Kind, das plötzlich einem Ball hinterher auf die Straße läuft, erkennen und entsprechend reagieren.

Damit dies geschehen kann, erfordern die anfallenden Daten neben einer intelligenten Auswertung auch eine blitzschnelle Übertragung im Millisekunden-Bereich. Dies gelingt eben durch den Einsatz von 5G-Technologie und Mobile Edge Computing. 5G-Rechenzentren mit extrem kurzen Zugriffszeiten werden in der Nähe der Mobilfunkmasten positioniert, um nahezu in Echtzeit eine Auswertung der Datenmassen durch künstliche Intelligenz zu ermöglichen.

Zukünftig werden sich die genannten Technologien im Straßenverkehr optimal ergänzen, um die zeitkritische Kommunikation zwischen Fahrzeugen zu ermöglichen – und so der Vision einer Welt ohne Verkehrsunfälle und ohne Stau einen bedeutsamen Schritt näherzukommen.