In den letzten Jahren haben große Automobilhersteller die Vernetzung ihrer Fahrzeuge intensiv vorangetrieben und bieten den Kunden damit nicht nur permanente Erreichbarkeit, sondern noch eine Vielzahl weiterer Dienstleistungen. Einhergehend mit verbesserter Konnektivität steigt die Genauigkeit des Lagebildes im Fahrzeug über die Umgebung, speziell über die Verkehrs-, Straßen- und Wetterverhältnisse. Davon profitiert der menschliche Fahrer, aber auch autonome und automatisierte Fahrzeuge, deren Effizienz, Leistungsfähigkeit und Sicherheit durch permanente und kontinuierliche Verbindung zur Anbindung deutlich steigt.

Gegenwärtig vernetzen sich Fahrzeuge über konventionelle, kommerzielle Mobilfunktechnologie, wobei für neue Modellreihen die Umstellung auf 5G weitestgehend abgeschlossen ist. Da insbesondere im ländlichen Bereich die Mobilfunk-Abdeckung nicht flächendeckend gewährleistet ist, wird in den letzten Jahren zunehmend die Vernetzung über Satelliten als Ergänzung zur terrestrischen Konnektivität untersucht. Im Rahmen der 5G Standardisierung hat die dafür zuständige 3GPP (3rd Generation Partnership Project) in ihrem Release 17 erstmals Spezifikationen zum „Satellite Access“ für 5G Systeme erstellt. Damit ist eine stabile und verlässliche Basis für die kombinierte Anbindung von Fahrzeugen über terrestrische Mobilfunknetze und nicht-terrestrische Satellitennetze gegeben.

Das wesentliche Ziel des geplanten Vorhabens besteht darin – aufbauend auf den Ergebnissen des Verbundprojektes 5G-AUTOSAT (https://www.dlr-innospace.de/gefoerderte-projekte/5g-autosat/) – die Anwendungsreife des Konzeptes der Satellitenkonnektivität für Fahrzeuge zu erhöhen. Damit kann Vehicle2Satellite (V2S) bzw. Car2Satellite (C2S) als weiteres Element der Fahrzeugkonnektivität Vehicle2Everything (V2X) bzw. Vehicle2Network (V2N) zu einer verbesserten Anbindung immer und überall beitragen. Um optimale Leistungsfähigkeit – insbesondere Latenz – für die identifizierten Automobil-Anwendungsfälle zu ermöglichen, wird eine regenerative Architekturlösung mit einer Basisstation (gNB) im Satelliten untersucht. Diese erlaubt es bereits im Satelliten entsprechende Berechnungskapazitäten zur Verfügung zu stellen, die für die Optimierung der Abläufe im Netzwerk als auch zur Bearbeitung der automobilen Anwendungsfälle verwendet werden können. Dabei soll im Projekt auch untersucht werden, inwieweit Methoden der Künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens dafür unterstützend, zielorientiert und effizienzsteigernd eingesetzt werden können.

Ein wichtiger Teilaspekt ist die Weiterentwicklung des Konzeptes für ein 5G-TN-NTN-fähiges Kommunikationsmodul für Automobile. Dieses soll die wesentlichen Charakteristika der in der Entwicklung befindlichen relevanten Komponenten – wie etwa Chipsätze – berücksichtigen und die Basis für eine nahtlose 5G-Konnektivität des Fahrzeugs sowohl über Kommunikationssatelliten, als auch über terrestrische Mobilfunkstationen bilden. Im Kommunikationsmodul könnte eine ergänzende KI-Einheit sowohl die Vorverarbeitung der Anwendungsfälle als auch die Orchestrierung der Datenflüsse unterstützen. Zum Nachweis der Machbarkeit soll ein Echtzeit-Demonstrator im Labormaßstab erstellt werden, an dem wesentliche Funktionen getestet und die erreichbare Leistungsfähigkeit von KI-Unterstützter 5G-Kommunikation überprüft werden kann. Aus der Bewertung der Testergebnisse leiten sich der Verwertungsplan und die notwendigen nächsten Schritte zur weiteren Entwicklung des Moduls ab.

Die Partner Airbus Defence and Space GmbH (Schwerpunkt Satellitenkonnektivität), Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (5G-Konnektivität, Demonstrator), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (Simulationsmodelle, Netzwerkprotokolle, Einbindung von KI-Algorithmen) und ZF AG (Automobile Randbedingungen, Kommunikationsmodul) führen die Arbeiten im Rahmen eines Verbundprojektes in enger Kooperation durch.