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Anforderungen der Digitalisierung an die Netzinfrastruktur

Erstellt am: 12.01.2018 | Stand des Wissens: 21.08.2023
Synthesebericht gehört zu:

Vernetzte Logistikketten setzen eine leistungsstarke digitale Infrastruktur voraus. Die Interaktion von Fahrzeugen und Infrastruktur erfolgt durch die Erhebung, Verarbeitung und intelligente Verknüpfung von Daten. Es müssen Mobilitäts- und Geodaten gebündelt zur Verfügung gestellt und Verkehrszeichen wie Straßenschilder oder Signalanlagen intelligent vernetzt werden, um Verkehrsflüsse dauerhaft zu optimieren [BMVI15r]. Die Grundvoraussetzung stellt hierbei die Generierung einer sicheren und schnellen Datenübertragung dar, woraus sich hohe funktionale und qualitative Anforderungen an die Kommunikationstechnik und -infrastruktur ergeben. Zu den funktionalen Anforderungen zählen die Möglichkeit zur uni- und bidirektionalen Kommunikation, die Informationsverteilung in unterschiedlichen geografischen Gebieten und die Datensicherheit. Besonders wichtig bei der Kommunikationstechnologie ist außerdem eine hohe Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit und Reichweite der Datenübertragung [TUDr16].

Eine große Herausforderung besteht dabei in der Bewältigung des zunehmenden Datenvolumens. Ein vernetztes Fahrzeug sammelt derzeit etwa 25 Gigabyte an Daten pro gefahrener Stunde, die zahlreiche Informationen über Wetter, Routen, Staus und Risikosituationen beinhalten. Durch die Vernetzung der Fahrzeuge und neue mobile Dienste werden deutlich mehr Daten generiert, die von der Infrastruktur sicher und schnell übertragen werden müssen. Dabei kommen in einem Fahrzeug rund 40 Mikroprozessoren und Dutzende Sensoren zum Einsatz, die die Daten aufnehmen und auswerten [Hita15].

Auch im Schienenverkehr wächst das Datenvolumen durch moderne Steuerungs- und Assistenzsysteme sowie durch die mediale Nutzung der Passagiere in ähnlichen Dimensionen. Aufgrund dieser zunehmend individuellen Kommunikationsmuster im Verkehr ist insbesondere ein ausreichendes Mobilfunkspektrum notwendig [NaIT14]. Insbesondere entlang von Autobahnen und Schienen ist ein solches, ausreichendes Mobilfunkspektrum unverzichtbar. Es stellen sich jedoch Fragen nach der flächendeckenden Verfügbarkeit, der notwendigen Harmonisierung des Spektrums auf nationaler und europäischer Ebene sowie nach dem Umgang mit Datendiensten, die Qualitätsdifferenzen aufweisen.

Somit entsteht dringender Klärungsbedarf hinsichtlich der Frage, wie mit Engpasssituationen umgegangen wird. Insbesondere muss die Übertragung von zeitkritischen Datenpaketen (wie zum Beispiel Falschfahrerwarnungen) nach Forderungen der Arbeitsgruppe 8 "Digitale Netze und Mobilität" des nationalen IT-Gipfels 2014 auch bei hoher Netzauslastung und mit garantierter Übertragungsqualität (QoS) gewährleistet sein, sodass Datenpakete zuverlässig und mit sehr geringer Verzögerung übertragen werden können. Im Anwendungsfall müssen Informationen über Fahrmanöver zuverlässig und mit minimaler Verzögerung übertragen werden [NaIT14]. Bis zum Jahr 2025 plant die Bundesregierung daher den flächendeckenden Ausbau mit Gigabit-Netzen abzuschließen. Erreicht werden soll diese Ziel bspw. durch die Breitbandförderung des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr mit den Namen Gigabitförderung 2.0. Neben öffentlichen Einrichtungen wie Schulen, Behörden oder Krankenhäusern sind auch kleine und mittlere Unternehmen durch das Programm förderfähig. Der Bundesverband Breitbandkommunikation (BREKO) rechnet bis dahin mit einer fünf- bis sechsfach so hohen Nachfrage der Anschlüsse im Vergleich zum Jahr 2021 [DBR21].


Im Hinblick auf intermodale Lieferketten sind die Vernetzung der einzelnen Akteure und die koordinierte, zügige Weitergabe von Informationen die großen Aufgabenbereiche, die durch eine leistungsfähige Kommunikationsinfrastruktur erfüllt werden können [NaIT14]. Eine Breitbandanbindung an das Internet wird mehr und mehr zur Voraussetzung, um Informationen schnell an die eigene Flotte und die Partner senden zu können. Sowohl die Empfänger als auch die Lieferanten profitieren hierbei von detaillierten Mitteilungen über Status und Ort der Lieferungen. Bei einer Verladung auf andere Transportmittel wie dem Schiff, den Zug oder das Flugzeug kann zum Beispiel durch eine entsprechende Information auch auf Verspätungen reagiert und die Lieferung umgeleitet werden. So können alle Akteure der intermodalen Lieferkette die Vernetzung durch die Netzinfrastruktur mit breitbandigen Anschlüssen zur Optimierung ihres Dienstleistungsbereiches sowie der Lieferkette insgesamt nutzen (siehe Abbildung 1).
Akteure in der integrierten Lieferkette mit multimodaler Logistik.pngAbb. 1: Akteure in der integrierten Lieferkette mit multimodaler Logistik [nach NaIT14] (Grafik zum Vergrößern bitte anklicken)

Die übertragene Datenmenge erhöht sich in der intermodalen Lieferkette durch Echtzeitinformationen aus der Flotte und von Dienstleistern. Eine hohe Abdeckungsrate mit Breitbandinternet ist somit notwendig, um intelligente Mobilität zu ermöglichen, sodass eine weitere finanzielle Förderung des Breitbandausbaus außerhalb von Ballungsräumen notwendig erscheint. Darüber hinaus sind jedoch auch Herausforderungen hinsichtlich des Schutzes von sensiblen Informationen wie personenbezogenen oder sicherheitskritischen Daten oder hinsichtlich der Transparenz der Daten zu bewältigen [NaIT14].

Zur Stärkung der Netzinfrastruktur sind Zuverlässigkeit und Qualität der Daten letztlich die Grundaspekte, die sich hinsichtlich der Wettbewerbsfähigkeit des Standortes Deutschland auswirken. Des Weiteren wirkt sich die Entwicklung einheitlicher europäischer Rahmenbedingungen auf die weitere Optimierung des Datennetzes aus. So wird für den Schienengüterverkehr ein europaweites Steuerungsmodell angestrebt, das den technischen Anforderungen wie Kompatibilität der Auswertungseinheiten, aber auch dem modernen Management gerecht wird. Die Deutsche Bahn setzt den "European Asset Control Tower" hierfür ein, bei dem alle Daten in Echtzeit zusammenlaufen [Obre15].

Ansprechpartner
Technische Universität Hamburg, Institut für Verkehrsplanung und Logistik, Prof. Dr.-Ing. H. Flämig
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Nutzen und Herausforderungen der digitalen Vernetzung in Güterverkehr und Logistik (Stand des Wissens: 21.08.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?478030
Literatur
[BMVI15r] Bundesministerium für Digitales und Verkehr (Hrsg.) Strategie automatisiertes und vernetztes Fahren -
Leitanbieter bleiben, Leitmarkt werden, Regelbetrieb einleiten, 2015/09
[DBR21] Deutsche Bundesregierung (Hrsg.) Breitbandausbau, 2021/05
[Hita15] Hitachi Data Systems (Hrsg.) The Internet on Wheels and Hitachi, Ltd., 2014/12
[NaIT14] Nationaler IT Gipfel, Arbeitsgruppe 8 (Hrsg.) Anforderungen an die digitale Infrastruktur für intelligente Mobilität, 2014/10
[Obre15] Obrenovic, Miroslav Digitalisierung? Wir sind mittendrin!, veröffentlicht in Railway Interview DB Cargo AG, 2015
[TUDr16] Festag, A., Rehme, M., Krause, J. Studie Mobilität 2025: Koexistenz oder Konvergenz von IKT für Automotive?, 2016/01/15
Glossar
Schienengüterverkehr
Unter Schienengüterverkehr (SGV) wird der Transport von Gütern mit der Eisenbahn verstanden. Diese werden in Güterzügen unter Verwendung (spezieller) Güterwagen befördert. Diese Verkehre können entweder auf gesonderten Güterverkehrsstrecken oder im Mischverkehr, auf gemeinsam durch den Güter- und Personenverkehr genutzten Strecken, realisiert werden. Leistungen des Schienengüterverkehrs werden häufig als Teil einer Logistikkette in logistische Gesamtkonzepte eingebunden.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?478012

Gedruckt am Montag, 17. Juni 2024 00:18:41