Was V2X eigentlich bedeutet
Wer sich mit autonomem Fahren beschäftigt, stößt früher oder später auf den Begriff Vehicle-to-Everything, kurz V2X. Gemeint ist damit die Fähigkeit eines Fahrzeugs, sich nicht nur auf seine eigenen Sensoren zu verlassen, sondern aktiv mit seiner Umgebung zu kommunizieren: mit anderen Autos, mit Ampeln und Verkehrsschildern, mit Fußgängern und mit dem Mobilfunknetz. V2X ist damit kein einzelnes Bauteil, sondern ein Sammelbegriff für mehrere Kommunikationskanäle, die zusammen eine zusätzliche Wahrnehmungsebene für das Fahrzeug schaffen.
Für heutige Elektroautos ist das Thema besonders relevant, weil viele der fortschrittlichsten Assistenzsysteme und autonomen Funktionen zuerst in E-Fahrzeugen verbaut werden. Wer sich fragt, warum das so ist, findet Hintergründe dazu im Beitrag Warum selbstfahrende Autos (fast) immer elektrisch sind. Die eigentliche Sensorik eines autonomen Autos, also Kamera, Radar und Lidar, liefert dabei nur ein begrenztes Bild der Umgebung: Sie sieht das, was sich im direkten Sichtfeld befindet, und stößt bei Verdeckungen, schlechtem Wetter oder größerer Entfernung an ihre Grenzen. Mehr zu dieser klassischen Sensorik gibt es unter LiDAR, Radar & Kamera: Wie selbstfahrende Autos ihre Umgebung erkennen. V2X setzt genau hier an und ergänzt diese Wahrnehmung durch direkt übermittelte Informationen von anderen Verkehrsteilnehmern und der Infrastruktur, die anschließend gemeinsam mit den Sensordaten verarbeitet werden, wie es auch im Beitrag zur Sensorfusion erklärt: So verschmelzen selbstfahrende Autos ihre Sinne beschrieben wird.
Quelle: Engineer's Academy: Understanding Vehicle-to-everything (V2X) Communication
Die fünf Bausteine der V2X-Kommunikation
Das Video von Engineer's Academy erklärt V2X anschaulich als Oberbegriff für mehrere Teilbereiche, die jeweils einen anderen Kommunikationspartner des Fahrzeugs adressieren. Zusammen ergeben sie ein Netz aus Informationen, das weit über das hinausgeht, was ein einzelnes Auto mit eigenen Sensoren erfassen kann.
V2V: Fahrzeug spricht mit Fahrzeug
Bei Vehicle-to-Vehicle (V2V) tauschen Fahrzeuge in Echtzeit Position, Geschwindigkeit und Fahrtrichtung untereinander aus. Dadurch erkennt ein Auto potenzielle Kollisionsrisiken oder ein plötzliches Bremsen des Vordermanns oft schon, bevor die eigene Kamera oder das Radar die Situation überhaupt erfasst haben. Gerade bei dichtem Verkehr oder in Kolonnenfahrten ist dieser Zeitgewinn entscheidend für die Sicherheit. In der Praxis bedeutet das zum Beispiel: Bremst ein Fahrzeug drei Autos weiter vorn abrupt, kann diese Information per V2V in Millisekunden an alle nachfolgenden Fahrzeuge weitergereicht werden, noch bevor die Bremslichter überhaupt in Sichtweite kommen.
V2I: Fahrzeug spricht mit Infrastruktur
Vehicle-to-Infrastructure (V2I) verbindet das Auto mit Ampeln, Verkehrsschildern und Sensoren am Straßenrand. Ein autonomes Fahrzeug kann so beispielsweise vorhersehen, wann eine Ampel auf Rot schaltet, und seine Geschwindigkeit vorausschauend anpassen, statt erst im letzten Moment zu reagieren. Das spart Energie, reduziert unnötiges Bremsen und Beschleunigen und macht den Verkehrsfluss insgesamt gleichmäßiger. In Pilotprojekten, etwa in einigen deutschen Modellstädten, werden bereits einzelne Ampelanlagen mit entsprechender Sendetechnik ausgerüstet, sodass ausgestattete Fahrzeuge Restzeiten von Grün- und Rotphasen direkt empfangen können.
V2P: Fahrzeug spricht mit Fußgängern
Vehicle-to-Pedestrian (V2P) erkennt Fußgänger und Radfahrer, unter anderem über deren Smartphones oder Wearables. Besonders an Kreuzungen ohne direkte Sichtlinie, etwa hinter parkenden Autos oder Gebäuden, kann diese Verbindung Unfälle verhindern, die eine Kamera allein nicht rechtzeitig erfassen würde. Gerade für Kinder, Radfahrer oder Menschen mit Sehbehinderung, die im Straßenverkehr besonders gefährdet sind, gilt V2P als eine der vielversprechendsten Ergänzungen zur klassischen Sensorik.
V2N: Fahrzeug spricht mit dem Netz
Vehicle-to-Network (V2N) bindet das Fahrzeug per Mobilfunk an Cloud-Dienste an. Darüber laufen Echtzeit-Verkehrsdaten, Navigationsinformationen und Software-Updates, die das Auto laufend mit aktuellem Wissen über seine Umgebung versorgen, auch außerhalb der unmittelbaren Reichweite von V2V, V2I oder V2P. Anders als die anderen drei Kanäle ist V2N nicht auf eine direkte, kurze Distanz zum Kommunikationspartner beschränkt, sondern funktioniert grundsätzlich überall dort, wo Mobilfunkempfang besteht, was V2N zum am weitesten verbreiteten V2X-Baustein in heutigen Fahrzeugen macht.
- V2V: Position, Geschwindigkeit, Richtung zwischen Fahrzeugen
- V2I: Kommunikation mit Ampeln und Straßensensorik
- V2P: Erkennung von Fußgängern und Radfahrern
- V2N: Cloud-Anbindung für Verkehrsdaten und Updates
- Gemeinsames Ziel: zusätzliche Wahrnehmung jenseits der eigenen Sensoren
DSRC gegen C-V2X: Zwei Wege zum gleichen Ziel
Damit diese Datenströme überhaupt fließen können, braucht es einen technischen Übertragungsstandard, und hier stehen sich derzeit zwei Ansätze gegenüber. DSRC, technisch als IEEE 802.11p spezifiziert, funktioniert ähnlich wie WLAN und arbeitet im 5,9-GHz-Frequenzband. Es wurde lange als Standard für V2X-Kommunikation gehandelt, verliert aber zunehmend an Bedeutung gegenüber C-V2X.
C-V2X setzt auf zellulare Mobilfunktechnik, also auf 4G und zunehmend auf 5G, und wird von immer mehr Herstellern und Städten als künftiger Industriestandard bevorzugt. Der Vorteil liegt vor allem darin, dass C-V2X auf bereits bestehende Mobilfunknetze und deren Weiterentwicklung aufsetzen kann, während DSRC eine eigene, dedizierte Infrastruktur braucht. Für Autofahrer in Deutschland bedeutet das in der Praxis: Je mehr Städte und Fahrzeughersteller auf C-V2X setzen, desto realistischer wird eine flächendeckende V2X-Anbindung im Alltag, gekoppelt an den ohnehin fortschreitenden 5G-Ausbau. Einige Branchenverbände rechnen damit, dass sich C-V2X in Europa in den kommenden Jahren als de-facto-Standard etabliert, während DSRC vor allem in wenigen bereits bestehenden Testfeldern weiterlebt.
Warum V2X für autonomes Fahren so wichtig ist
Autonome Fahrzeuge werden üblicherweise nach den SAE-Leveln eingeteilt, die den Grad der Automatisierung beschreiben, nachzulesen im Beitrag Autonomes Fahren: Die 5 SAE-Level erklärt (Level 0 bis 5). Je höher das Level, desto mehr Verantwortung übernimmt das System, und desto wichtiger wird eine zuverlässige, redundante Wahrnehmung. Genau hier setzt V2X an: Es liefert Informationen, die kein bordeigener Sensor erfassen kann, etwa was hinter der nächsten Kurve passiert oder welche Ampelphase in wenigen Sekunden beginnt.
Auch bei Systemen wie dem Mercedes Drive Pilot: Der erste Level-3-Autopilot in Deutschland spielt eine zunehmend vernetzte Umgebung eine Rolle, weil höhere Automatisierungslevel auf mehr abgesicherte Information angewiesen sind, nicht weniger. V2X ersetzt dabei nicht Kamera, Radar oder Lidar, sondern ergänzt sie um eine Kommunikationsebene, die Informationen liefert, bevor sie überhaupt sichtbar oder messbar wären. Wie diese unterschiedlichen Datenquellen im Fahrzeug zusammengeführt werden, erklärt ausführlich der bereits erwähnte Beitrag zur Sensorfusion, während die Frage, wie stark ein System überhaupt selbst entscheidet, eng mit dem Unterschied zwischen klassischen Assistenzsystemen und echtem autonomem Fahren zusammenhängt, den der Beitrag ADAS vs. autonomes Fahren: Der Unterschied einfach erklärt einordnet.
Ausblick: V2X als Grundlage der Smart City
Die eigentliche Tragweite von V2X zeigt sich erst im größeren Maßstab. Wenn nicht nur einzelne Fahrzeuge, sondern ganze Flotten kontinuierlich Daten mit Ampeln, Sensoren und untereinander austauschen, entsteht die technische Grundlage für koordinierten, optimierten Stadtverkehr. Wie sich das auf Städte auswirken kann, beschreibt der Beitrag Städte der Zukunft: Wie autonome Autos den Verkehr verändern. Besonders relevant wird das dort, wo autonome Flotten im großen Stil unterwegs sind, etwa bei Robotaxis, wo Ladeinfrastruktur und Verkehrssteuerung eng zusammenspielen müssen, wie im Beitrag Robotaxi-Flotten & Ladeinfrastruktur: Die Herausforderung für Städte gezeigt wird.
Für Elektroauto-Besitzer ergibt sich daraus ein interessanter Nebeneffekt: Die gleiche Vernetzungsinfrastruktur, die V2X ermöglicht, ist auch die Grundlage für weiterführende Konzepte wie bidirektionales Laden, bei dem das Fahrzeug nicht nur Strom bezieht, sondern auch ins Netz zurückspeisen kann. Mehr dazu im Beitrag Bidirektionales Laden (V2G). Denkbar ist außerdem, dass vernetzte Fahrzeuge künftig selbstständig freie Ladepunkte finden und ansteuern, ein Thema, das im Beitrag Autonomes Laden: Wenn das Auto selbst zur Ladesäule fährt näher beleuchtet wird.
Bis eine flächendeckende V2X-Infrastruktur in deutschen Städten Realität wird, sind allerdings noch einige Hürden zu überwinden: einheitliche Standards zwischen Herstellern, der Ausbau der 5G-Netze auch in ländlichen Regionen und nicht zuletzt Fragen des Datenschutzes, wenn Fahrzeuge kontinuierlich Positions- und Bewegungsdaten austauschen. Klar ist aber schon heute: V2X ist keine Zukunftsvision mehr, sondern wird schrittweise Teil der Fahrzeuge, die bereits jetzt auf deutschen Straßen unterwegs sind, und damit ein zentraler Baustein auf dem Weg zu sichererem, vernetztem und effizienterem Verkehr.
Ergänzendes Video
Während das erste Video die technischen Grundlagen von V2X erklärt, zeigt dieser Beitrag der US-Verkehrsbehörde FHWA die Infrastruktur-Perspektive: wie Städte und Verkehrsbehörden V2X und kooperative Fahrautomatisierung (CDA) konkret in die Verkehrsplanung einbinden.
Quelle: Federal Highway Administration (USDOTFHWA) – The Future Of Transportation - V2X, Automation, and CDA
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen V2X und den klassischen Sensoren eines autonomen Autos?
Kamera, Radar und Lidar erfassen nur das direkte Sichtfeld des Fahrzeugs. V2X ergänzt diese Wahrnehmung durch Informationen, die andere Fahrzeuge, Ampeln oder Fußgänger direkt übermitteln, also auch Dinge außerhalb der eigenen Sichtlinie.
Brauchen aktuelle Elektroautos in Deutschland bereits V2X?
Nein, die meisten heute erhältlichen Modelle nutzen V2X noch nicht flächendeckend. Einzelne Funktionen wie V2N über Mobilfunk sind bereits verbreitet, vollständige V2V- und V2I-Vernetzung setzt aber eine entsprechende Infrastruktur voraus, die erst schrittweise entsteht.
Setzt sich DSRC oder C-V2X als Standard durch?
Der Trend geht klar in Richtung C-V2X, weil es auf bestehende und wachsende 4G- und 5G-Mobilfunknetze aufsetzt, während DSRC eine eigene dedizierte Infrastruktur benötigt.
Wie hängt V2X mit dem Laden von Elektroautos zusammen?
Die gleiche Vernetzungstechnik, die V2X ermöglicht, ist auch Grundlage für Konzepte wie bidirektionales Laden oder autonomes Anfahren von Ladesäulen, bei denen Fahrzeuge kontinuierlich mit ihrer Umgebung kommunizieren.
