Shuttle2X - Sicherer Einsatz von automatisierten Shuttle-Fahrzeugen im städtischen Verkehr durch unterstützende Infrastruktur-Vernetzung (Teilvorhaben: 5G-basierte Fahrzeugvernetzung für automatisierte Shuttle-Fahrzeuge)

Abstract

Das BMWE-Verbundprojekt Shuttle2X untersuchte den sicheren Einsatz automatisierter Shuttle-Fahrzeuge in komplexen urbanen Verkehrsumgebungen mittels eines hybriden Systemkonzepts, das Fahrzeugautomatisierung mit intelligenter, vernetzter Infrastruktur kombiniert. Fraunhofer HHI leistete einen Beitrag durch die Konzeption, Implementierung und experimentelle Validierung einer softwaredefinierten Funkplattform (SDR) für 5G NR-V2X Sidelink-Kommunikation gemäß 3GPP Release 16, die einen zuverlässigen und latenzarmen Datenaustausch zwischen Straßeninfrastruktur und automatisierten Shuttles ermöglicht. Auf Grundlage systemischer Sicherheitsziele leitete HHI kommunikationsspezifische Robustheits- und Leistungsanforderungen ab, darunter Latenzgrenzen, Paketfehlerraten und -empfangsraten, Synchronisationsqualität sowie Verfügbarkeitsziele. Ein standardkonformer PHY/MAC-Sidelink-Stack wurde auf Basis von OpenAirInterface implementiert und zur Unterstützung von Unicast- und Groupcast-Übertragungen, sensing-basierter Ressourcenallokation (Mode 2), HARQ-Feedback-Mechanismen sowie der Integration höherer V2X-Dienste erweitert. Die Plattform wurde durch HF-Simulationen, Over-the-Air-Labormessungen und Kanalemulator-Kampagnen unter realistischen vehikulären Kanalmodellen validiert. Leistungskennzahlen wie Paketfehlerrate (PER), Latenzverteilungen, Kollisionswahrscheinlichkeit und Ressourcenauslastung wurden unter verschiedenen Last- und Kanalbedingungen bewertet. Die Hardwareintegration auf Basis von USRP-SDR-Plattformen ermöglichte demonstratorreife Fahrzeug- und Roadside-Unit-Konfigurationen. Die Ergebnisse zeigen, dass 5G NR-V2X Sidelink-Kommunikation eine robuste und skalierbare Grundlage für infrastrukturgestütztes automatisiertes Fahren bietet. Die entwickelte Plattform unterstützt den Austausch kollektiver Wahrnehmungsdaten, verbessert die Kommunikationszuverlässigkeit unter dichten Verkehrsbedingungen und trägt zu einer erhöhten Systemverfügbarkeit bei. Das Projekt unterstützte zudem Standardisierungsaktivitäten innerhalb von 3GPP und ETSI und liefert validierte technische Grundlagen für zukünftige infrastrukturgestützte Level-4-Systeme autonomer Mobilität.