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öffentlicher Nahverkehr

Der öffentliche Nahverkehr nutzt vernetzte Technologien seit geraumer Zeit, beispielsweise Telemetriedaten, Videoüberwachungsdaten, Digital-Signage-Anzeigen, Fahrer-Tablets oder GPS-Informationen für Routenstatus-Apps.

Im Zuge der Coronavirus-Pandemie nutzen Verkehrsbetriebe Sensor- und Videodaten auch, um sicherzustellen, dass die Fahrgäste Hygienevorschriften einhalten, etwa Abstandsregeln und Maskengebote.

Der neue Mobilfunkstandard 5G öffnet im Hinblick auf Uptime und Performance ein neues Fenster für diese vernetzten Technologien, denn Daten wandern nun in Echtzeit ins Rechenzentrum oder die Cloud und können dort verarbeitet werden. So die Theorie. Schnelle mobile Netzwerke mit geringerer Latenz und höheren Bandbreiten denn je sind allein noch keine Garantie für eine sichere, unterbrechungsfreie Konnektivität. Besonders nicht in großen Nahverkehrssystemen, wo es eine gewisse Komplexität und Interoperabilität zu bedenken gilt.

Ja, aber… Die drei größten Herausforderungen beim Einsatz von 5G im ÖPNV

Verantwortliche in Nahverkehrsbetrieben sollten die Vorteile von 5G eruieren. Ein besonderes Augenmerk sollten sie dabei auf die folgenden drei Punkte setzen.

Unterschiedliche Anwendungen, verschiedene Bandbreiten

Je nach Einsatzweck und verwendeter Bordtechnologie kann die notwendige Bandbreite zur Übertragung der erfassten Daten unterschiedlich sein. Kapazitätssensoren messen zum Beispiel die Anzahl der zu- und ausgestiegenen Fahrgäste und schließen daraus, ob die Anzahl der Fahrgäste sich innerhalb der sozialen Abstandsgrenzen bewegt. Solche Sensoren übertragen wesentlich geringere Datenmengen und benötigen damit eine geringere Bandbreite als das Streaming von Videoüberwachungsdaten, die Kameras an Bord erfassen.

Eine konsistente Verbindung

Sensoren, Kameras, Kassensysteme, Displays mit Haltestelleninformationen – alle diese vernetzten Geräte müssen ununterbrochene Konnektivität zum Rechenzentrum und in die Cloud haben. Für die Übertragung von Echtzeitdaten, wie Videoüberwachungsmaterial oder Transit-Signal-Priority-Daten (TSP), ist dies unabdingbar. Genau hier liegt die Herausforderung im öffentlichen Nahverkehr: Fahrzeuge bewegen sich. Damit verändert sich das verwertbare Mobilfunksignal kontinuierlich. Mitunter verlassen die Fahrzeuge den Empfangsbereich eines Netzanbieters.

Management und Security

Im öffentlichen Nahverkehr sind Fahrzeuge über ein großes Gebiet verstreut. Zwar werden die vernetzten Geräte an Bord zusammen mit der restlichen Fahrzeugtechnik in regelmäßigen Abständen gewartet, adhoc kommen Technik-Verantwortliche aber nicht an die Geräte und Router heran, zum Beispiel bei Ausfall eines Geräts, Verbindungsproblemen oder Schwachstellen in der Cybersicherheit.

Schaltzentrale Mobility-Router

Der Knackpunkt liegt in der im Fahrzeug verbauten Router-Hardware. Spezielle, für den Einsatz in Fahrzeugen konzipierte Mobility-Router beherrschen verschiedene Bandbreiten und, im Hinblick auf den 5G-Mobilfunkstandard, unterschiedliche Frequenzbänder. Somit bedienen diese Router die Anforderungen von Narrowband-IoT-Sensoren genauso gut wie breitbandige Videodaten-Anwendungen.

Router der Enterprise-Klasse haben mehrere SIM-Karten von unterschiedlichen Netzbetreibern verbaut. Das kann ein Dual-Modem mit zwei SIM-Karten eines Netzbetreibers, aber auch ein Dual-Modem mit zwei SIM-Karten unterschiedlicher Carrier sein. Je nach Anforderung werden manchmal auch zwei Dual-Modems mit vier SIM-Karten eingesetzt. So stellen diese Geräte eine ununterbrochene Verbindung zum Mobilfunknetz her, indem sie bei Bedarf ein Failover, also einen nahtlosen Wechsel, auf ein anderes, verfügbares Netz einleiten. Diese so genannte „Dual-Connectivity“, also die dauerhafte Verbindung zu zwei unterschiedlichen Mobilfunknetzen, ist ein essenzieller Baustein in der Konnektivität von Flotten.

Soweit die Konnektivität nach außen. In puncto Anbindung nach innen spannen Mobility-Router der Enterprise-Klasse ein lokales drahtloses Netzwerk innerhalb des Fahrzeuges auf. Auf diese Weise stellen sie Konnektivität für die Bordgeräte her. Für die Passagiere kann ein eigenes Gastnetz abgetrennt werden, so dass die Sicherheit und Performance des Bordsystems gewährleistet sind.

Zudem sind die im Fahrzeug verbauten Router mit aktivem GPS ausgestattet, sodass der Standort eines Fahrzeugs jederzeit nachverfolgt werden kann. In Verbindung mit Informationen zur aktuellen Verkehrslage können Fahrgäste auf digitalen Displays auf die Minute genau sehen, wann sie ihr Ziel erreichen. Gleichzeitig erfahren Wartende an der Haltestelle, wann ihr Bus oder ihre U-Bahn kommt. Außerdem kann durch eine Kombination der GPS-Daten und der Daten eines Personenzählsystems ermittelt werden, an welcher Haltestelle wie viele Personen ein- bzw. ausgestiegen sind. Daraus lassen sich beispielsweise Rückschlüsse ziehen, ob künftig mehr Fahrzeuge auf dieser Strecke eingesetzt werden müssen.

Wartung aus der Ferne

Router, die in Fahrzeugen verbaut sind, sind nicht greifbar und müssen aus der Ferne gewartet werden können. Technik-Verantwortliche im öffentlichen Nahverkehr nutzen daher oft Netzwerkmanagement-Plattformen in der Cloud. Mithilfe solcher Software-Tools können Techniker aus der Ferne umfangreiche Konnektivitäts- und Sicherheitsanalysen durchführen und Probleme des Routers oder angeschlossener Bordgeräte beheben. Verantwortliche spielen Updates ein und konfigurieren neue Router, ohne darauf warten zu müssen, dass das Fahrzeug zur Wartung in die Werkstatt kommt.

Im Hinblick auf die Mobilfunk-Konnektivität des Fahrzeugs behalten Verantwortliche über ein Management-Dashboard wichtige Kennzahlen im Blick und können diese nach Datum, Gerät, Fahrzeug oder Standort filtern. So identifizieren sie beispielsweise Gebiete mit problematischer und einwandfreier Konnektivität und sie behalten den Datenverbrauch auf den eingesetzten SIM-Karten im Blick.

Vernetzten Technologien gehört die Zukunft

Abstandsregeln, Kontaktverfolgung und die Überwachung der Umgebung: Verkehrsbetriebe müssen sich auf allerlei neue Anforderungen einstellen und diese mit neuen vernetzten Technologien umsetzen. Die Voraussetzung dafür ist eine ununterbrochene drahtlose Konnektivität auf Basis von 4G LTE und 5G. Zur Umsetzung von neuen Szenarien werden vor allem die hohe Kapazität und die äußerst geringe Latenz von 5G wesentlich beitragen. Zu diesen Szenarien zählt beispielsweise die Auswertung von Videodaten am Netzwerkrand und die Echtzeit-Übermittlung der Videoanalysedaten in ein Rechenzentrum oder die Cloud über 5G, um Informationen über das Nutzungsverhalten von öffentlichen Verkehrsmitteln zu gewinnen, etwa die Mitnahme von Fahrrädern, Kinderwagen oder Gehhilfen wie Rollstühlen. Auch die Auslastungsanalyse zu bestimmten Tages- und Wochenzeiten zählt dazu.

Jan Willeke, Area Director Central Europe
Jan Willeke
Area Director Central Europe, Cradlepoint
(Bildquelle: Cradlepoint)

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