Studie Mobilität 2025+. Koexistenz oder Konvergenz von IKT...

Studie Mobilitt 2025: Koexistenz oder Konvergenz von IKT fr Automotive?

im BMWi Frderprogramm IKT fr Elektromobilitt II: Smart Car Smart Grid Smart Traffic

Anforderungen der vernetzten Mobilitt von morgen an Fahrzeuge, Verkehrs- und Mobilfunkinfrastruktur

Stand: Januar 2016

Verzeichnisse

Verzeichnisse I

Verzeichnisse

Verzeichnisse ............................................................................................ IAbbildungsverzeichnis ............................................................................................................. IIITabellenverzeichnis .................................................................................................................. IVAbkrzungsverzeichnis .............................................................................................................. V

Kurzfassung ............................................................................................. 1

1. Einleitung ................................................................................................ 41.1 Hintergrund und Zielsetzung .................................................................................................... 51.2 Abgrenzung des Untersuchungsbereiches ................................................................................ 61.3 MethodikundAufbauderStudie ............................................................................................. 6

2. Mobilittsszenarien 2025+ .....................................................................102.1 Trends und Treiber des Makroumfeldes ................................................................................. 112.2 Relevante Deskriptoren der Mobilittsszenarien .................................................................... 122.3 Szenariobergreifende Entwicklungen ................................................................................... 142.4 Szenario Koexistenz ............................................................................................................. 172.5 Szenario Konvergenz ............................................................................................................ 202.6 Vergleich der Mobilittsszenarien 2025+ ................................................................................ 23

3. AnalysezuknftigerAnwendungen .......................................................263.1 berblick und Kategorisierung................................................................................................ 273.2 Priorisierung und Auswahl ...................................................................................................... 283.3 Use Cases ................................................................................................................................ 29

3.3.1 UseCase:KartierungundhochgenaueLokalisierung ................................................ 303.3.2 UseCase:Gefahrenbewltigung/SchutzdesFahrzeugsundseinerInsassen ........... 333.3.3 UseCase:SmartTraffic-Anwendungen ..................................................................... 373.3.4 Use Case: Cloud-Zugang und Cloud-Anwendungen .................................................. 40

3.4 Abgeleitete Anforderungen und Folgerungen ........................................................................ 43

4. Anforderungen an die Sicherheit und Verfgbarkeit der Netze .............444.1 IT-Sicherheit im Kontext von IVS ............................................................................................. 45

4.1.1 Beispiele aus der Mobilitt ........................................................................................ 454.1.2 Konzepte der IT- Sicherheit ........................................................................................ 484.1.3 IT-Sicherheitsverfahren .............................................................................................. 494.1.4 Sicherheitsinfrastrukturen von Mobilittsanwendungen .......................................... 51

4.2 VerfgbarkeitvonDatenundKommunikationsinfrastruktur .................................................. 534.2.1 EinordnungundBegriffe ............................................................................................ 534.2.2 VerfgbarkeitimKontextmobilerKommunikationsnetze ........................................ 534.2.3 Anforderungen an die Funktechnologien und Netzabdeckung ................................. 544.2.4 Zeitliche Anforderungen ............................................................................................ 544.2.5 Anforderungen nach Sicherheitsrelevanz der Daten ................................................. 55

4.3 TechnologielckenundEntwicklungspotentiale ..................................................................... 56

Inhaltsverzeichnis

II Verzeichnisse

5. Kommunikationstechnologienund-netzstrukturen ..............................585.1 Stand der Technik .................................................................................................................... 59

5.1.1 berblick ................................................................................................................... 595.1.2 WLAN ......................................................................................................................... 605.1.3 Mobilfunk .................................................................................................................. 615.1.4 Broadcast ................................................................................................................... 645.1.5 VergleichderprimrenKommunikationstechnologienfrMobilitts-

anwendungen ............................................................................................................ 655.1.6 WeitereKommunikationstechnologien ..................................................................... 665.1.7 AnalyseexistierenderNetzstrukturen ....................................................................... 67

5.2 NeueAnforderungenanKommunikationstechnologienund-netzstrukturen ....................... 695.3 Kommunikationstechnologienund-netzstrukturen2025+ .................................................... 72

5.3.1 WLAN ......................................................................................................................... 725.3.2 Mobilfunk .................................................................................................................. 735.3.3 Broadcast ................................................................................................................... 755.3.4 Technologieszenarien ................................................................................................ 76

5.4 TechnologielckenundEntwicklungspotentiale ..................................................................... 79

6. ImplikationenfrdieStandardisierung ..................................................826.1 Relevanz von Standards .......................................................................................................... 836.2 Standardisierungsgremien,IndustriekonsortienundandereOrganisationen ........................ 836.3 berblick aktueller Standards und Standardisierungstrends .................................................. 866.4 StandardisierungsbedarffrMobilittsszenarien2025+undzuknftigeAnwendungen ....... 87

7. Hemmnisse und Handlungsfelder ..........................................................927.1 berblick ................................................................................................................................. 937.2 GesellschaftundRecht............................................................................................................ 957.3 WertschpfungundInnovation .............................................................................................. 977.4 Sicherheit und Verfgbarkeit ................................................................................................ 1007.5 Kommunikationstechnologienund-netzstrukturen ............................................................. 1037.6 Standardisierung ................................................................................................................... 104

8. Fazit und Ausblick ................................................................................ 106

Anhang ................................................................................................ A01

A Danksagung ........................................................................................................................... A01B Use Cases .............................................................................................................................. A02C AbschtzungdesDatenvolumenszuknftigerFahrzeugkommunikation .............................. A10D Glossar .................................................................................................................................. A13E Literatur ................................................................................................................................ A17

Impressum ............................................................................................................................ A26

Verzeichnisse III

Abbildung 01: Untersuchungsdesign der Studie ......................................................................... 9

Abbildung 02: Trends und Treiber des Makroumfeldes ............................................................ 11

Abbildung03: EinflussbereicheundDeskriptorenderMobilittsszenarien2025+ ..................13

Abbildung 04: Technologievarianten fr Use Cases .................................................................. 27

Abbildung05: UseCaseKartierungundhochgenaueLokalisierung ......................................... 30

Abbildung06: UseCaseKartierungundhochgenaueLokalisierungimSzenario Koexistenz ....................................................................................................... 31

Abbildung07: UseCaseKartierungundhochgenaueLokalisierungimSzenarioKonvergenz .................................................................................................... 32

Abbildung08: UseCaseGefahrenbewltigung/SchutzdesFahrzeugsundseinerInsassen .....33

Abbildung09: UseCaseGefahrenbewltigung/SchutzdesFahrzeugsundseinerInsassen im Szenario Koexistenz .................................................................... 34

Abbildung10: UseCaseGefahrenbewltigung/SchutzdesFahrzeugsundseinerInsassen im Szenario Konvergenz ................................................................... 35

Abbildung11: UseCaseSmartTraffic-Anwendungen ............................................................... 37

Abbildung12: UseCaseSmartTraffic-AnwendungenimSzenarioKoexistenz ......................38

Abbildung13: UseCaseSmartTraffic-AnwendungenimSzenarioKonvergenz .....................39

Abbildung 14: Use Case Cloud-Zugang und Cloud-Anwendungen ............................................ 40

Abbildung 15: Use Case Cloud-Zugang und Cloud-Anwendungen im Szenario Koexistenz ...41

Abbildung 16: Use Case Cloud-Zugang, Cloud-Anwendungen im Szenario Konvergenz ........42

Abbildung 17: Konzepte der IT-Sicherheit ................................................................................. 48

Abbildung18: PublicKeyInfrastrukturfrCar-to-X-Kommunikation ....................................... 52

Abbildung19: bersichtdrahtloserKommunikationstechnologienfrMobilittsanwendungen .................................................................................... 60

Abbildung20: HhererDurchsatzalsHauptzielbisherigerMobilfunkgenerationen ................62

Abbildung21: HhererDurchsatzalsHauptzielbisherigerMobilfunkgenerationen ................68

Abbildung22: TechnologietrendVirtualisierungundCloud-Computing ............................ 69

Abbildung 23: Technologietrend Big Data .............................................................................. 70

Abbildung24: TechnologietrendFahrzeugautomatisierung .................................................. 71

Abbildung 25: KPI fr 5G Mobilfunk Vergleich von IMT Advanced (4G) und IMT-2020 (5G) .....74

Abbildung 26: Erweiterung des Mobilfunkspektrums fr 5G .................................................... 75

Abbildung27: EntwicklungvonKommunikationstechnologienindenMobilittsszenarien 2025+ ................................................................................. 78

Abbildung28: RelevanteStandardisierungsgremien,IndustriekonsortienundandereOrganisationenimaktuellenIVSStandardisierungsprozess ..............................84

Abbildung 29: IVS Referenzmodell ............................................................................................ 86

Abbildung 30: Standardisierung im Szenario Konvergenz: Mehr Player fhren zu komplexeren Standardisierungsprozessen ......................................................... 88

Abbildung 31: bergeordnete Bereiche fr Hemmnisse und Handlungsfelder ........................93

Abbildung32: UmgangmitderExistenzalternativerZukunftsbilder ........................................ 94

Abbildungsverzeichnis

IV Verzeichnisse

Tabelle01: EinflussbereicheundDeskriptorenderMobilittsszenarien2025+ ..................16

Tabelle 02: Basisvergleich der Szenarien Koexistenz und Konvergenz ........................... 25

Tabelle 03: Annahmen fr Umsetzungsvarianten Koexistenz vs. Konvergenz ...............30

Tabelle04: AbgeleiteteHighLevel-AnforderungenfrdenUseCaseKartierungundhochgenaueLokalisierung ................................................................................. 33

Tabelle05: AbgeleiteteHighLevel-AnforderungenfrUseCaseGefahrenbewltigung/SchutzdesFahrzeugsundseinerInsassen ...................36

Tabelle06: AbgeleiteteHighLevel-AnforderungenfrUseCaseSmartTraffic-Anwendungen .................................................................................................... 39

Tabelle07: AbgeleiteteHighLevel-AnforderungenfrUseCaseCloud-ZugangundCloud-Anwendungen ......................................................................................... 42

Tabelle08: HighLevel-AnforderungenderfunktionalentechnischenAspektederKommunikationstechnologienimMobilittssektor ........................................... 43

Tabelle09: VergleichderprimrenexistierendenKommunikationstechnologien ..............66

Tabelle 10: Vergleich der Technologieszenarien Koexistenz und Konvergenz ...............76

Tabelle 11: Relevante aktuelle Standardisierungsgremien (Stand 2016) ............................. 85

Tabelle12: RelevanteIndustriekonsortienundandereOrganisationen(Stand2016) .........85

Tabelle13: StandardisierungsimplikationenindenSzenarienKoexistenzundKonvergenz ..................................................................................................... 88

Tabelle14: HemmnisseundHandlungsfelderimBereichGesellschaftundRecht ..............97

Tabelle 15: Hemmnisse und Handlungsfelder im Bereich Wertschpfung undInnovation ................................................................................................. 100

Tabelle 16: Hemmnisse und Handlungsfelder im Bereich Sicherheit ................................. 102

Tabelle 17: Hemmnisse und Handlungsfelder im Bereich Verfgbarkeit ...........................102

Tabelle 18: Hemmnisse und Handlungsfelder im Bereich Technologien und Netze .........104

Tabelle 19: Hemmnisse und Handlungsfelder im Bereich Standardisierung ......................105

Tabelle 20: Szenarien fr die Analyse des Datenvolumens ................................................A11

Tabelle 21: Typische Datenraten fr ausgewhlte Sensoren ..............................................A12

Tabellenverzeichnis

Verzeichnisse V

3G 3. Generation Mobilfunksysteme

3GPP Third Generation Partnership Program



5GPPP 5G Infrastructure Public Private Partnership

ADAS Advanced Driver Assistance System

BSA Basic Set of Applications

BSS Basic Service Set

BWS Broadcast Web Sites

CA Certification Authority

CEN Comit Europen de Normalisation

C-ITS Cooperative ITS

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

D2D Device-to-Device Communication

DAB Digital Audio Broadcasting

DCC Decentralized Congestion Control

DIN Deutsches Institut fr Normung

DMB Digital Multimedia Broadcasting

DSRC Dedicated Short Range Communication

EDCA Enhanced Distributed Channel Access

eMBMS Enhanced Multimedia Broadcast Multicast Services

ETSI European Telecommunication Standards Institute

EWS Emergency Warning System

FCD Floating Car Data

FIG Fast Information Group

HSPA+ (E-HSPA) Evolved High-Speed Packet Access

HTC Human Type Communication

ICIC Inter-Cell Interference Coordination

IETF Internet Engineering Task Force

IKT Informations- und Kommunikationstechnologie

IMS IP Multimedia Subsystem

IMT International Mobile Telecommunications

IoT Internet of Things

IP Internet Protocol

IPv4 Internet Protocol Version 4

Abkrzungsverzeichnis

VI Verzeichnisse

IPv6 Internet Protocol Version 6

ISM Industrial, Scientific, Medical

IT Informationstechnologie

ITS Intelligent Transport Systems

ITS-G5 Intelligent Transport Systems im 5GHz Frequenzbereich

ITU International Telecommunication Union

KMU Kleine und mittlere Unternehmen

KPI Key Performance Indicator

LIDAR Light detection and ranging

LPWA Low Power Wide Area

LTCA Long-Term Certificate Authority

LTE Long Term Evolution

LTE-A Long Term Evolution - Advanced

LTE-V Long Term Evolution - Vehicular

M2M Machine-to-Machine

MBMS Multimedia Broadcast Multicast Services

MDM Mobilittsdatenmarktplatz

MIMO Multiple Input Multiple Output

MIV Motorisierter Individualverkehr

mmWave Millimeter Wave

MOT Multimedia Object Transfer

MTC Machine Type Communication

NFC Near Field Communication

NFV Network Function Virtualization

NGNM Next Generation Mobile Networks

NoSQL Not only SQL (Structured Query Language)

OCA Open Traffic Systems City Association

OCB Outside the Context of a BSS

OCIT Open Communication Interface for Traffic Control Systems

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OTS Open Traffic Systems

PNV ffentlicher Personennahverkehr

P2MP Point-to-Multipoint

P2P Point-to-Point

PCA Pseudonym Certificate Authority

PGP Pretty Good Privacy

PLMN Public Land Mobile Network

Verzeichnisse VII

PKI Parking Information

PKI Public Key Infrastructure

POI Point of Interest

ProSe Proximity Services

PTI Public Transport Information

Radar Radio Detection and Ranging

RDS Radio Data System

RFID Radio Frequency Identification

RSU Road Side Units

RTM Road Traffic Message

SAE Society of Automotive Engineers

SDN Software-Defined Networking

SPAT Signal Phase and Timing

SPCA Service Provider Certificate Authority

TAP TPEG Automotive Profile

TCP Transmission Control Protocol

TDS Transparent Data Channel

TFP Traffic Flow and Prediction

TISA Traveller Information Services Association

TMC Traffic Message Channel

TPEG Transport Protocol Experts Group

UKW Ultra-Kurzwelle

UMTS Universal Mobile Telecommunication Systems

WG Working Group

WoT Web of Trust

V2X Vehicle-to-X

VLC Visible Light Communication

VMZ Verkehrsmanagementzentrale

VRU Vulnerable Road User

Kurzfassung

1

Die Fortbewegung ist ein menschliches Grundbedrfnis und der Transport das Rckgrat unserer Wirtschaft.DasAutomobilstelltdenInbegriffderMobilittvonheutedar.DabeisinddieBedrf-nisse an die Mobilitt und die Anforderungen an den Transport stndigem Wandel unterworfen. Einflsseauskonomie,Technologie,PolitikundRecht,GesellschaftundkologiewerdendieMobilittderZukunfttiefgreifendverndern.InsbesondereInformations-undKommunikations-technologien(IKT)werdendieLeistungsfhigkeitunddieEffizienzderVerkehrssystemenachhaltigverbessern. Die hochgradige Vernetzung in Intelligenten Verkehrssystemen (IVS) ist die Basis fr eineVielzahlvonAnwendungenimBereichSicherheit,NachhaltigkeitundKomfort.DabeiwerdenIKTselbstzumInnovationstreiberinIVS:SieuntersttzendiezunehmendeAutomatisierungdesVerkehrsunderlaubenneuartigedatengetriebeneDiensteundGeschftsmodelle.

DieGrundlage frdenbreitenEinsatzvon IKT frMobilitt sindKommunikationstechnologienund -netze, die auch in den nchsten Jahren eine dynamische Entwicklung nehmen werden. Wel-cheAnforderungenwerdenzuknftigeIVSanIKTstellen?InwelchenUseCaseswirdIKTrelevantsein?DievorliegendeStudieuntersuchtTechnologieanforderungeneinersteigendenFahrzeug-vernetzung,leitetwesentlicheHemmnissefrdenEinsatzvonIKTfrMobilittabundidentifi-ziert die prioritren Handlungsfelder fr die Vernetzte Mobilitt von morgen.

DieKomplexitt,DynamikundUnsicherheitbeiderzuknftigenEntwicklungvonIVS lssteineeinfache,einwertigePrognosenichtzu.AuseinerAnalysevonheutebeobachtbarenTrendsundTreiberndesMakroumfeldeswerdendeshalbzweialternativeZukunftsbilderhinsichtlichdesEinsatzes von IKT fr Mobilitt mit einem Zeithorizont von 10 bis 15 Jahren (2025+) entwickelt. Die beiden Szenarien Koexistenz und Konvergenz stellen divergierende und durchaus realis-tischeEntwicklungendar,wobeibeideSzenarieneinendeutlichenInnovationsprunggegenberheute aufweisen.

DasersteSzenarioKoexistenzistvonderKoexistenzmehrererInformations-undKommunikati-onstechnologien fr Mobilittsanwendungen gekennzeichnet, die in parallelen Strukturen neben-einanderexistierenundeinengeringenIntegrations-undInteroperabilittsgradaufweisen,aberanwendungsspezifisch ihre jeweiligen Vorteile ausspielen. Im zweiten Szenario Konvergenzkonvergieren die Technologien in Richtung hochgradig integrierter Netze, die zuvor vorhandene undsichinEntwicklungbefindlicheSysteme,Komponenten,Verfahren,ProtokolleundStandardszusammenfhrenodersubstituieren.

AusgangspunktderStudieisteineSzenarioanalyse,dierelevanteEinflussfaktorenundDeskripto-renbestimmtundindenbeidenSzenarienKoexistenzundKonvergenzbndelt.Einersyste-morientiertenHerangehensweisefolgendwerdenfrdiegrundlegendenAnwendungsfeldervonIKTfrMobilittSicherheit,NachhaltigkeitundKomfortjeweiligeUseCaseskategorisiertundgrundlegende Anforderungen an die IKT vor dem Hintergrund der beiden Szenarien anhand vonreprsentativenUsesCasesherausgearbeitet.DaraufaufbauendwerdenAspektederSicher-heitundVerfgbarkeitderKommunikationsnetzeanalysiert,Kommunikationstechnologienund-netzstrukturenbewertetsowieTechnologiepfadeskizziert.WeiterhinwerdenImplikationenfrStandardsundStandardisierungsprozessehinsichtlichder IKT frMobilittdiskutiert.AusdenAnalysenwerdenjeweilsHemmnissefrdasErreichenderskizziertenSzenarienabgeleitetundzugehrigeHandlungsfelder identifiziert.Nebenden technologiegetriebenenThemenfeldernSicherheitundVerfgbarkeit,Kommunikationstechnologienund-netzstrukturensowieStandar-disierungwerdenzustzlichdiegrundlegendwirkendenBereicheGesellschaftundRechtsowieWertschpfungundInnovationthematisiert.

Kurzfassung

2

Die wichtigsten Handlungsfelder umfassen:

Kurzfassung

Im Bereich Gesellschaft und Recht:

DiegemeinsameBewltigungkomplexer,disziplin-undbranchenbergreifenderHer-ausforderungen durch einen strategischen Dialog aller Stakeholder.

DieErarbeitungeinerklarenpolitischenGesamtstrategiefrIVSmiteinemZielsystem,Prioritten und Umsetzungs-Roadmaps.

DieAnpassungundHarmonisierungrechtlicherBestimmungenimVerkehrsrecht.

DieSchaffungvonKlarheit imUmgangmitMobilittsdatendurchAnpassungenundHarmonisierungen im Datenschutzrecht sowie

DerffentlicheDialogberdieVor-undNachteilevonIVS,umeinermglichenTechnologie- skepsis zu begegnen.

Im Bereich Wertschpfung und Innovation:

Die gemeinschaftliche Erarbeitung funktionsfhiger Geschftsmodelle durch privat-wirtschaftlicheAkteureunddieffentlicheHand.

VolkswirtschaftlicheAnalysenderWirkungendesWandelsderMobilittsweltaufdieWertschpfungundBeschftigungsowieindustriepolitischeFrhaufklrung.

Die Koordination der Forschungs- und Entwicklungsttigkeiten von Wirtschaft, For-schungseinrichtungen und Hochschulen sowie die Bndelung in Spitzenforschungs-clustern.

Die Verbesserung der Grndungsbedingungen fr Mobilitts-Start-ups und eine strke-reFokussierungderInnovationsfrderungaufKMUssowie

DieUntersttzungdesSprungsvonInventionenzuInnovationendurcheinehumanwis-senschaftliche, rechtswissenschaftliche und wirtschaftswissenschaftliche BegleitungvonProjekteninInnovationstestfeldern.

Im Bereich Sicherheit und Verfgbarkeit:

Technologie- und netzbergreifende Sicherheitskonzepte.

LeistungsfhigePKI(PublicKeyInfrastructure)-SystememitBercksichtigungderspezifi-schen IVS-Anforderungen.

EffektiveNutzungredundanterKommunikationssysteme.

AnonymittinderKommunikationbzw.VerschlsselungvertraulicherInformationenund

SchutzkritischerKommunikationsinfrastruktur.

3Kurzfassung

Im Bereich Kommunikationstechnologien und -netzstrukturen:

ImSzenarioKoexistenzeinekomplementreNutzungvonKommunikationstech-nologien(AusbauvonWLANfrdieKommunikationzwischenFahrzeugen,mitInf-rastrukturelementen und anderen Verkehrsteilnehmern; Ausbau von Mobilfunk fr die infrastrukturelle breitbandige Basisvernetzung und fr digitalen Broadcast zur effektivenVerteilungvonVerkehrsdaten).

ImSzenarioKonvergenzAusbauvon5Galsflexibles,integriertesKommunikations-systemmitsehrniedrigerLatenzsowiesehrhoherDatenrateundZuverlssigkeit.

Schaffeneinesskalierbaren,flexiblenundbetreiberunabhngigenSystemverbundsmitoffenenSchnittstellen.

Konsistente, technologiebergreifende Datenspeicherung und -haltung, Nutzung offener,standardisierterundtechnologieunabhngigerSchnittstellen,Daten-undNachrichtenformate sowie

Bercksichtigung relevanter Technologietrends wie Virtualisierung der Ver- kehrsinfrastruktur, cloudbasierte Anwendungen, Big Data und Fahrzeugautoma-tisierung.

Und im Bereich Standardisierung:

Kontinuierliche(Weiter-)EntwicklungvonexistierendenStandardsfrIVSbasierendaufexistierendenStandardReleasesunterBercksichtigungvonAspektenderVor-wrts-undRckwrtskompatibilitt.

Technologiebergreifende Standardisierung fr IVS, insbesondere die Spezifi-kation von Nachrichtenformaten unabhngig von der Kommunikationstechno-logie, sowie Harmonisierung der Standards aus verschiedenen Domnen und Technologiebereichen.

Vorwettbewerbliche Entwicklung von Spezifikationen bzw. deren AnforderungendurchBeteiligungallerInteressengruppen;aktiveMitgestaltungdesStandardisie-rungsprozesses und Koordinierung sowie

StandardisierungalsRahmenfrinnovativeProdukteundDienste.

AufGrundlagederErgebnissedieserStudieknnendiePolitikunddieStakeholderderMobi-littsweltvonmorgenersteMigrationsschrittesowiekonkreteHandlungsempfehlungenab-leiten, die der Erreichung eines gewnschten Zielszenarios dienen. Dieses Zielszenario muss nicht notwendigerweise mit einem der beiden hier als denkbar beschriebenen Mobilittssze-narienbereinstimmen,sondernkannauchdazwischenliegen.

1. Einleitung

Einleitung 5

1.1 Hintergrund und Zielsetzung

IKT fr Mobilitt dieNutzung von Informations- undKommunikationstechnologien (IKT) frden Transport von Menschen und Gtern ist ein extrem weites und komplexes Themenfeld. Es berhrt zahllose Technologiebereiche, Verkehrssegmente, Verkehrstrger, Mobilittsanbieter, UseCasesundProdukte[A4].DieGesamtheitbildetfrdieTelekommunikationsanbietereinenneuen Markt fr Mobilitt, der noch am Anfang seiner Entwicklung steht und dem groe Zu-wchsevorhergesagtwerden.RichtenwirdenBlickaufdenInbegriffderMobilittinquasiallenIndustriestaaten das Automobil so ist derzeit eine klare Entwicklungsrichtung zu erkennen: DieFahrzeugvernetzungschreitetimmerweitervoran.ImmermehrInformationenwerdenvonFahrzeugsensorenerfasstund verarbeitetund immermehr vondiesen Informationenwerdenzuknftignachauenkommuniziert.DieanfallendenDatenmengenknnenjenachZahlundArtder verwendeten Sensoren schnell bis in den dreistelligen Megabyte-Bereich pro Sekunde reichen ([S23], Anhang D). Im Gegenzug werden Fahrzeuge auch immer grere Datenvolumen aus dem wachsenden verfgbaren Datenpool von auen abrufen sei es fr Zwecke der Sicherheit, der NachhaltigkeitoderdesKomforts.Diedahinter liegendenNutzungsmglichkeitenundAnwen-dungensindvielfltigundinihrerGnzeheutenochnichtabsehbar.

Mgliche Anwendungsfelder reichen von der Bereitstellung eines Internet-Zugangs fr die Passa-giere von Fahrzeugen zur Nutzung diverser Webinhalte und (Streaming-)Dienste ber die Ver-besserungderFahrerassistenzunddiegezielteVerkehrsbeeinflussungbishinzurmageblichenUntersttzunghochautomatisiertenundautonomenFahrens.Die Einbeziehungextern verfg-barer(Echtzeit-)InformationenberdieVerkehrslage,HindernisseundGefahrenetc.ermglichtein prziseres und vorausschauenderes Bild von der Fahrzeugumgebung als das alleinige Sttzen auf die selbst erzeugten Daten der im Fahrzeug verbauten Sensoren mit beschrnkter Reichweite (wiez.B.Kameras,Radar-undLidar-Systeme).ProzessederDatenaggregationund-veredelungknnenmitHilfevonKommunikationauchvomFahrzeugindieInfrastrukturoderineineweitentfernteCloudverlagertwerden.

FrdiedrahtloseKommunikationvonFahrzeugenmiteinerDaten-undDienste-Cloud,mitInf-rastrukturanlagensowiemitanderenFahrzeugenundVerkehrsteilnehmernexistiertheuteeineVielzahlvonverschiedenenTechnologien(IEEE802.11OCB/ETSIITS-G5,UMTS,LTE,DAB,DVB-Tetc.).ImWesentlichenlassensichdieTechnologienfrdrahtloseKommunikationindieKatego-rienWLAN,MobilfunkundBroadcasteinteilen.DurchdiegroeAnzahlderzuknftigzuintegrie-renden Fahrzeuge, den enormen Umfang der zu verarbeitenden Daten und vor allem aufgrund derhohenAnforderungenanLatenzzeitenunddieZuverlssigkeitderKommunikationstoendiebestehendenTechnologienjedochschnellanihreGrenzen.Anforderungen,diesichauszuknf-tig erwartetenMobilittsanwendungen ergeben, flieendaher in die Entwicklungs- und Stan-dardisierungsprozesse neuer Technologien, wie z.B. der fnften Mobilfunkgeneration (5G),ein.Dabeiistheuteabernochnichteindeutigabsehbar,welcheFunktionsumfngezuknftigeTechnologienerlaubenundwiesichverschiedeneTechnologiengegenseitigergnzenodersub-stituierenwerden.

Antworten auf einige grundlegende Fragen, die diese Studie adressiert, werden den tatschlichen Entwicklungspfadmageblichbestimmen.Dazuzhlen:

Wie entwickeln sich allgemeine Bestimmungsfaktoren (wie Bevlkerungsentwicklung,Wirtschaftswachstum,lpreisetc.)undRahmenbedingungen(wieTechnologieakzeptanz,Verkehrspolitiketc.)derMobilittinDeutschlandundinanderenMrkten?

WievieleFahrzeugewerdeninZukunftvernetztundautomatisiertsein?

WelcheAnwendungsszenarienwerdenrelevantsein?

6 Einleitung

WievielundwelcheDatenfallenan?WelchedavonwerdenaufwelcheWeisekommuni-ziert?Undwowerdensieverarbeitet?

Ziel der Studie ist es, die Technologieanforderungen einer steigenden Fahrzeugvernetzung (an die Fahrzeuge,dieVerkehrs-undKommunikationsinfrastrukturundderenZusammenwirken)unterBercksichtigungvonverschiedenenZukunfts-undAnwendungsszenarienzuuntersuchen.Dar-aus sind die wesentlichen Hemmnisse fr eine zunehmende Verbreitung von IKT-Anwendungen unddieprioritrenHandlungsfelderfrdieVernetzteMobilittvonmorgenzuidentifizieren.AufdieserGrundlageknnendannEntscheidungstrgerersteMigrationsschritteaufdemWegindieZukunftableiten.

1.2 Abgrenzung des Untersuchungsbereiches

Die Bedeutung von IKT fr die Erfllung von Mobilittsbedrfnissen ist bereits heute enorm und wird in den kommenden Jahren noch betrchtlich zunehmen. Es ist daher ntig, im RahmendieserStudieeineEingrenzungundSchwerpunktsetzungfrdiebetrachtetenFacettenderMo-bilittsweltvorzunehmen.DieFokussierungderStudieliegtaufdemprivatenPersonen-/moto-risierten Individualverkehr auf dem Verkehrstrger Strae (Fokus: Auto). Andere Verkehrsmodi (Wirtschaftsverkehr,Gterverkehr,ffentlicherVerkehr)werdennurinsoweitbetrachtet,wiesiefrdieweitereEntwicklungderIKTwichtigeImpulseundAnwendungsbereichehervorbringen,diespezifischeTechnologieanforderungenstellen.

Der rumliche Betrachtungsbereich der Studie umfasst hinsichtlich neuer Technologien und Trends dieweltweitenEntwicklungensowiedieinternationale,europischeundnationaleRechtsetzung.In Bezug auf die analysierten Verkehrsrume und Mobilittsmrkte liegt eine gewisse Fokussie-rung auf Deutschland vor.

DerzeitlicheZielhorizontderzuentwickelndenZukunftsbildererstrecktsichaufdenungefhrenBereich der nchsten 10 bis 15 Jahre (Mobilittsszenarien 2025+). Hierbei sollen insbesondere die sich fr diesen Zeitraum schon heute abzeichnenden Entwicklungslinien Fahrzeugvernetzung, AutomatisiertesFahren,KooperativeSystemeundVerkehrsmanagement(SmartTraffic)einen-hereBetrachtungerfahren.DieTrendszualternativenFahrzeugantrieben(insbesondereElektro-mobilitt) und zu neuen Nutzungsformen und Mobilittsdienstleistungen, die ebenfalls eigene AnforderungenandieIKTstellen,werdennuramRandethematisiert.

Umdie groeAnzahl von verschiedenenKommunikationstechnologien einzuschrnken, fokus-siert sich die Studie auf die drei primren Technologiefamilien WLAN, Mobilfunk und Broadcast, dievoraussichtlicheinestarkeVerbreitung in zuknftigen IntelligentenVerkehrssystemen (IVS)findenwerden.AndereKommunikationstechnologienwerdenals sekundrbetrachtetundge-nannt,abernichtweiteranalysiert.VondenEigenschaftenderprimrenKommunikationstech-nologien werden grundlegende Aussagen zu Netzstrukturen und deren Nutzung fr Mobilitts-anwendungen abgeleitet.

1.3 MethodikundAufbauderStudie

DieheuteexistierendemobileDatenkommunikationsweltwarindervorliegendenFormvor15Jahren kaum absehbar. Auch die Vernetzte Mobilitt von morgen ist fr einen vergleichbaren ZeitraumamheutigenTagnichtprzisevorhersehbar.DafrweisendiemagebendenFaktorenfr die weitere Entwicklung von Technologien, Verkehrssystemen und Mobilittsmrkten eine zu

Einleitung 7

hohe Komplexitt, Dynamik und Unsicherheit auf. In diesem Sinne erscheint es nicht zielfhrend, entsprechendeTechnologie-undAnforderungsanalysenaufeinwertigePrognosenzusttzen.

Um spter eine Bandbreite mglicher Entwicklungen bercksichtigen und damit verbundeneUnterschiede aufzeigen zu knnen, wurde daher eine Szenarioanalyse an den Anfang der vor-liegenden Untersuchung gestellt. In Abschnitt 2 werden ausgehend von heute beobachtbaren TrendsundTreiberndesMakroumfeldeszweialternativeZukunftsbilderentwickelt,aufdieindennachfolgendenAbschnittenderStudieimmerwiederinFormszenariospezifischerAussagenundWirkungsanalysen Bezug genommen wird. Um zu diesen Szenarien zu gelangen, wurden die sich momentanvollziehendenMarktentwicklungenundeineVielzahl existierenderMobilittsstudi-en([S8][S9][S14][S19][S28][S22][S21][S24][S29]u.a.)analysiertundanschlieendaufdenvorliegendenUntersuchungsgegenstandIKTfrMobilittadaptiert.Dasbedeutet,eswurdenrelevanteEinflussbereicheundDeskriptorenfestgelegt,diegeeigneterscheinen,entsprechendeZukunftsbilderzucharakterisieren.AnschlieendwurdenmehrwertigePrognosenfrdieeinzel-nenDeskriptorausprgungenbestimmtundzueinanderpassendeEntwicklungenzustimmigenGesamtbildern gebndelt. Die letztlich vorgenommene Auswahl von zwei sich gegenber stehen-den Szenarien erhebt den Anspruch, zwei in sich konsistente, ausreichend voneinander zu unter-scheidendeundhinsichtlichihresEintreffensdurchausdenkbareZukunftsbilderaufzuzeigen.EswerdenjedochbewusstkeineAussagenberdieWahrscheinlichkeitihresEintretensgetroffen.Neben den sie kennzeichnenden divergierenden Entwicklungen, die an den Ausprgungen der sog.kritischenDeskriptorensichtbarwerden,weisenbeideSzenarienauchetlichegemeinsameEntwicklungenauf(vgl.Abschnitt2.2).DieErarbeitungderSzenarienwurdeinzweiWorkshopsdurch die Beirte dieser Studie untersttzt.

In Abschnitt 3 werdenzunchsteinersystemorientiertenHerangehensweisefolgendundlitera-turgesttzt die grundlegenden Anwendungsfelder und zugehrige Use Cases fr den Einsatz von IKT imKontextdesUntersuchungsbereicheskategorisiert.DieSystematisierungerfolgtanhandder verfolgten Hauptzwecke von Mobilittsanwendungen sowie mglicher Technologievarianten. Anschlieendwerden reprsentativeUseCasesausgewhltundvordemHintergrundderbei-den Szenarien analysiert, um die grundlegenden Anforderungen an die IKT herauszuarbeiten. Die identifiziertenAnforderungenwerdenindennachfolgendenAbschnittenderStudievertieft.DieKategorisierungundAuswahlvonUseCaseserfolgteinAbstimmungmitdenBeirtendieserStu-dieundwurdedurcheineOnline-Befragunguntersttzt.

Abschnitt 4 widmet sich umfassend dem hochrelevanten und brisanten Thema der Sicherheit undVerfgbarkeitvonKommunikationsnetzen frMobilittsanwendungen.DabeiwirdaufdieeinzelnenAspektederSicherheit(Safety,Securityetc.),aufdieauftretendenGefahrensowieaufverfgbare Methoden und Verfahren fr den Umgang mit diesen Risiken eingegangen. Anforde-rungenanSicherheitundVerfgbarkeitwerdenszenariospezifischkonkretisiertundentsprechen-de Handlungsbedarfe aufgezeigt.

In Abschnitt 5 werdendieinFragekommendenKommunikationstechnologienund-netzstruktu-renfrMobilittsanwendungeneinertiefergehendenAnalyseunterzogenundbewertet.DabeispieleninsbesonderedietechnologischeLeistungsfhigkeitunddiezuerwartenden(Weiter-)Ent-wicklungspotentialeeinegroeRolle.FrdiebeidenSzenarienwerden,ausgehendvonsichab-zeichnenden Technologietrends fr den Betrachtungshorizont der Studie, zwei unterschiedliche Technologiepfade mit zugehrigen Handlungsfeldern skizziert.

Abschnitt 6stelltmiteinergesondertenAnalysediewichtigeRollevonStandards,Standardset-zernundStandardisierungsprozessenheraus.Herausforderungen,EntwicklungenundImplikati-onen fr die Standardisierung der IKT im Zusammenhang mit Mobilittsanwendungen werden herausgearbeitetundszenariospezifischkonkretisiert.

8 Einleitung

Aus den vorangegangenen Analysen werden in Abschnitt 7 Schlussfolgerungen abgeleitet und die wesentlichen Hemmnisse und die prioritren Handlungsfelder fr die Vernetzte Mobilitt von morgen zusammengefasst. Neben den drei technologischen Themenfeldern, zu denen entspre-chendeGrundaussagenundSchwerpunktebereitsindenvorangegangenenAbschnittenabgelei-tetwurden,werdenhierauchHemmnisseundHandlungsfelderausdenBereichenGesellschaftundRechtsowieWertschpfungundInnovationthematisiert.

DieArbeitenderAbschnitte4bis7basierenmethodischaufLiteraturanalysenundBestandsauf-nahmenaktuellerForschungs-undEntwicklungsprojekte([P1][P23]),AktivittenvonStandar-disierungsgremien,IndustriekonsortienundandererOrganisation([O1][O17])sowiepolitischerStrategienundRoadmaps([S1][S31]).Dabeiwurdennationale,europischeundinternationaleForschungsberichte, Tagungs- und Kongressliteratur sowie Standardisierungsdokumente berck-sichtigt.NebendenEinschtzungenderBeirtesindauchErkenntnisseausergnzendenGespr-chenmitweiterenExperteneingeflossen.

Das Untersuchungsdesign der Studie wird in der folgenden Abbildung visualisiert:

Einleitung 9

Abbildung 01: Untersuchungsdesign der Studie

ABSCHNITT 4Anforderungen

an die Sicherheit und Verfgbarkeit der Netze

Sicherheit &Verfgbarkeit

Gesellscha& Recht

Wertschpfung & Innovaon

konomie Technologie Polik/Recht

TRENDS & TREIBER DES MAKROUMFELDES

PROJEKTIONEN FR KRITISCHE DESKRIPTOREN (divergierende Entwicklungen)

ANWENDUNGSFELDER & USE CASES

Gesellscha kologie

Nach-halgkeit

Technologien& Netze

Komfort

Basis-funkonen

Standar-disierung

ABSCHNITT 3Analyse

zukniger Anwendungen

ABSCHNITT 2Mobilittsszenarien

2025+

ABSCHNITT 7Hemmnisse &

Handlungsfelder

ABSCHNITT 5Kommunikaons-technologien und -netzstrukturen

ABSCHNITT 6Implikaonen

fr die Standardisierung

Sicherheit

PROJEKTIONEN FR UNKRITISCHE DESKRIPTOREN(szenariobergreifende Entwicklungen)

Szenario Koexistenz Szenario Konvergenz

2. Mobilittsszenarien 2025+

Mobilittsszenarien 2025+ 11

2.1 Trends und Treiber des Makroumfeldes

Die Entwicklungen auf dem Feld der Mobilitt in der kommenden Dekade und darber hinaus werdenvoneinigengrundlegendenTrendsundEinflussfaktorenvorangetrieben,dieesbeiderEr-stellungvonMobilittsszenarienzubercksichtigengilt.Dabeiistzunchstfestzustellen,dassessichsowohlbeiderrumlichenMobilittalsauchbeiderKommunikationumelementareGrund-bedrfnissedesMenschenhandelt,welcheseinezivilisatorischeEntfaltungbishinzurGegenwartprgtenundauchzuknftigweiterbestimmenwerden.SieermglichenwirtschaftlicheTransak-tionenundsozialeInteraktionen,dienenderWissensgenerierungundderSelbstverwirklichung.Nie zuvor war der Mensch so mobil wie heute. Nie zuvor wurde so viel kommuniziert. Und diese TendenzwirdsichmiteinerneuenQualittfortsetzen:MobilittundKommunikationfindenzu-nehmendintegriertstatt.

Sogenannte Megatrends, also solche mit globaler Geltung und einer hohen Robustheit gegenber diametralenEntwicklungen,erzeugeneinenhohenInnovationsdruck,derdenzunehmendenEin-satz von IKT fr Mobilitt vorantreibt. In Abbildung 02 sind wesentliche Faktoren dargestellt.

Abbildung 02: Trends und Treiber des Makroumfeldes

DerGradder internationalenWirtschaftsverflechtungenhateineneueDimensionerreicht. ImZuge der Globalisierung 2.0 gehen nach der klassischen Groindustrie nunmehr auch verstrkt mittelstndische Unternehmen und solche der Dienstleistungswirtschaft, insbesondere in derInformationstechnologie(IT)-Branche,denWegder Internationalisierung.GleichzeitigbefindensichasiatischeSchwellenlnderwieChinaineinemWandelvomFertigungsstandortbilligerMas-senprodukteundvomattraktivenAbsatzmarktfrwestlicheUnternehmenhinzurHeimatwelt-weiterfolgreicherTechnologieunternehmen(wiedasBeispielderTelekommunikationsausrsterHuaweiundZTEzeigt).AufdieseWeiseentstehenneuewirtschaftlicheMachtzentren,diezuneh-mendalsglobaleInvestorenundInnovationstreiberauftreten.

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konomie

12 Mobilittsszenarien 2025+

Individuelle und kollektive Kenntnisse und Fhigkeitenwerden in derWissensgesellschaft im-mermehr zur entscheidenden Ressource von Volkswirtschaften,was exponentiellwachsendeKommunikationsbedarfenachsichzieht.UnterdessenzeichnetsichunterderBezeichnungShare Economy einverstrkterTrendzueinergemeinschaftlichenNutzungvorhandenerRessourcenab(NutzenstattBesitzen).DiesumfasstauchdasfreieTeilenunddiekollaborativeVerwertungvonWissenundInformationen,umdenWohlstandallerzuerhhen.

Die zunehmende Individualisierung als weltweites Phnomen lsst das Streben nach Selbstver-wirklichung(unddamitnachMobilittundKommunikation)weiterhochschnellen.Durchsiewer-denneueFreirumegeschaffen,bestehendeKonventionenverlierenanBedeutungundkleintei-lige, nutzergetriebene Mikromrkte entstehen. Der demografische Wandel sowohl hinsichtlich der Altersstruktur als auch der regionalen Bevlkerungsentwicklung und die rasant voranschrei-tende Urbanisierung stellen die Infrastrukturversorgung generell (und Verkehrsinfrastrukturen im Besonderen) vor groe Herausforderungen. Whrend der klassische motorisierte Individual-verkehr in urbanen Zentren immer grere Probleme verursacht, haben schrumpfende lndliche RumemitAnpassungsschwierigkeitenunddermangelndenwirtschaftlichenTragfhigkeitver-kehrlicher und digitaler Infrastrukturen zu kmpfen.

Der Klimawandel und die Verknappung natrlicher Ressourcen sind globale Herausforderungen, fr die das Feld der Mobilitt einen wesentlichen Ursachenkomplex und damit auch einen zent-ralenAktionsraumfrPolitik,RechtundGesellschaftdarstellt.ImengenZusammenhangdamitstehtdiepolitischvorangetriebeneEnergiewende,diesichimVerkehrssektorkonsequenterweisealskomplementrwirkendeMobilittswendefortsetzt.NebenneuartigenVerkehrs-,Fahrzeug-und Antriebskonzepten sowie vernderten Einstellungen und Verhaltensmustern bei den Mobi-littsnutzernversprichthiervorallemderEinsatzvonIKTenormePotentiale,dieMobilittener-gieeffizienterundkologischnachhaltigerzugestalten.

DiegenanntenTreiberausdenBereichenkonomie,kologie,Gesellschaft,PolitikundRechtfin-den ihren Niederschlag auch in den mageblichen Technologietrends. Im bergang zum digitalen Zeitalter wchst die Bedeutung der elektronischen Speicherung und Verarbeitung von Informa-tionenundihresAustauschesjederzeitundberallfrdieProzessederWertschpfungge-waltig.AuchMobilittsdaten(Verkehrsdaten,Fahrzeugdaten,Nutzerdaten)werdenimmermehrzurGrundlageundRessourcefrneuartigeGeschftsmodelle.DabeihandeltessichumgroeDatenvolumenmiteinerhohenVielgestaltigkeitundVernderungsdynamik.DeshalbgewinnenTechnologien,diedaswirtschaftlicheSammelnundAuswertensolcherMassendaten(BigData)bezwecken, einen enormen Stellenwert. Konzepte der Virtualisierung und die Delokalisierung vonDatenundihrerVerarbeitunginentfernteRechenzentren(Cloud-Computing)sindwichtigeLsungsvariantenfrdenUmgangmitBigData.EinwesentlicherTreiberderVernetzungimVer-kehrssystemistauerdemdieFahrzeugautomatisierung.AuchwennheutebereitsexistierendeSystemebeweisen,dassKommunikationnachauen frdieVisionvomselbstfahrendenAutonicht zwingend erforderlich ist, so besitzt eine umfassende Vernetzung mit anderen Fahrzeugen undderVerkehrsinfrastrukturdochdasPotential,diesetechnischeHerausforderungwesentlichzuerleichtern[S31][SO10].

2.2 Relevante Deskriptoren der Mobilittsszenarien

Ausgehend von den soeben beschriebenen Trends und Treibern des Makroumfeldes wurden von denAutoren der Studie unter Bercksichtigung der typischerweise inMobilittsprog-nosen undMobilittsszenarien einbezogenen Faktoren ([S8][S28][S29]) und in AbstimmungmitdenExpertendesBeiratsderStudieEinflussbereicheundDeskriptorenfrdieCharak-


terisierungderSzenarien2025+bestimmt.Dabeikamesinsbesonderedaraufan,nebendenzentralenEinflussgrenfrdasAusmaunddasWesenderknftigenMobilittgenausolcheFaktoreneinzubeziehen,dieRckschlsseaufdenzuknftigenEinsatzvonIKTunddiedamitverbundenen Anforderungen zulassen.

Das Ergebnis der vorgenommenen Strukturierung und Auswahl insgesamt 28 Deskriptoren in siebenEinflussbereichenistinAbbildung03dargestellt.

Abbildung 03: EinflussbereicheundDeskriptorenderMobilittsszenarien2025+ (Deskriptorenmitunter-schiedlichenAusprgungeninbeidenSzenariensindfettmarkiert.)

KollektiveundindividuelleEinstellungensowieVerhaltensweisenbesitzeneinenentscheidendenEinflussdarauf,wiedieMobilittvonmorgenaussehenundwelcheRolledarinIKTspielenwird.AuchdiedemografischenundwirtschaftlichenEntwicklungen,diepolitisch-rechtlichenRahmen-bedingungenunddie zubewltigendenVerkehrsleistungenbeeinflussendieRichtungundDy-namikvonInnovationsprozessensowiedieAdoptionundDiffusionneuerTechnologienwesent-lich. Welche Technologielsungen sich durchsetzen knnen und werden, hngt nicht zuletzt auch

Gesellscha & Nutzer Demografie & Wirtscha

Einstellungen zur kologie und zum Pkw-BesitzMobilittsverhalten Verkehrsmielwahl Einstellung zur Vernetzung und AutomasierungUmgang mit eigenen Mobilittsdaten

GesamtbevlkerungBevlkerungsstrukturreales BIP-Wachstuml- und KrastoffpreiseMobilittskosten

Verkehrspolik & Verkehrsrecht Verkehrsleistung & Pkw-Markt

Nachhalgkeit und Modal SplitPNV-AngebotStraeninfrastrukturpolikVerhaltens- und Zulassungsrecht (Strae)

Wertschpfung

Verschiebung von WertschpfungsanteilenWertschpfungsstruktur in der FahrzeugprodukonWertschpfungsbeziehung zwischen Automobil- & IT-BrancheGeschsmodelle fr Konnekvitt und AutomasierungInter- und Mulmodalitt des Verkehrs

PersonenverkehrsleistungGterverkehrsleistungPkw-Absatz

IKT Fahrzeuge

Schwerpunkt der FahrzeugkommunikaonKooperaon im VerkehrssystemOrt der Entscheidungsfindung

Ausstaungsgrade Anteile von ElektrofahrzeugenAnbindung an das Smart Grid

Verk

Personenverkeerverkehrs

Pkw-Absatz

nl- & IT-B

omas

ungg


mageblichvondenzuknftigexistierendenWertschpfungsgefgenundGeschftsmodellenab.EntsprechendeDeskriptorendeckendiehierbeirelevantenEinflussgrenab.

ImBereichderIKTselbstwurdenderSchwerpunktderFahrzeugkommunikation,dieKooperati-on imVerkehrssystemundderOrtderEntscheidungsfindungautomatisierterSystemealsent-scheidendeDeskriptoren identifiziert.Auch innerhalbderFahrzeugefindenfrden IKT-Einsatzbedeutsame technologische Entwicklungen letztlich ihren Ausdruck. Dabei ist zum einen an die AusstattungmitKonnektivittsfunktionenundautomatisiertenFahrfunktionenzudenken.Zumanderen spielt auch die Verbreitung von Elektrofahrzeugen (und deren Anbindungsmglichkeiten an Smart Grids) eine gewisse Rolle, da Fahrzeugvernetzung und Elektromobilitt komplementre Technologietrendsdarstellen,diegegenseitigalsInkubatorenwirkenknnen[A5][S14][S19].

FretwazweiDrittelderfestgelegtenDeskriptorenwurdenalternativeEntwicklungenbis2025alsplausibelerachtetunddementsprechendmehrereProjektionenfrdiejeweiligenDeskriptor-ausprgungengebildet.DiesewurdendannunterBercksichtigungdergegenseitigenAbhngig-keitenzwischendenDeskriptorenzuzweiinsichstimmigenundwiderspruchsfreienProjektions-bndelnzusammengefgt.DieAlternativenbndelungunddieKonsistenzbewertungenerfolgtendabeilogisch-intuitivinDiskussionenundmitklaremFokusaufdemUntersuchungsgegenstandIKT fr Mobilitt.

Die beiden im Ergebnis entstandenen Szenarien weisen 14 gemeinsame und 14 divergieren-deEntwicklungenauf.DiekritischenDeskriptorenmitunterschiedlichenAusprgungen indenbeiden Szenarien sind in Abbildung 03 fettmarkiert.Bevor indenAbschnitten2.4bis2.6eineausfhrliche Beschreibung und Gegenberstellung der beiden Mobilittsszenarien anhand ihrer Unterschiede erfolgt, werden nachfolgend zunchst die gemeinsamen Entwicklungen in beiden Zukunftsbildernskizziert.

2.3 Szenariobergreifende Entwicklungen

DieMobilittswelt 2025+ ist geprgt von der kontinuierlichen Fortsetzung der sich bereits imJahr 2016 deutlich abgezeichneten Trends ber eine Dekade hinweg. Am deutlichsten wird dies amgraduellerfolgtenWandelindenKpfendereinzelnenNutzerundderGesellschaftalsGan-zes. Auch wenn hier keine radikalen Vernderungen gegenber den 2010er-Jahren zu verzeich-nensind,sospielennunbestimmteEinstellungs-undVerhaltensaspekteeinesignifikantstrkereRolle als zuvor. Die Umweltvertrglichkeit des eigenen Mobilittsverhaltens und das konkurrie-renderMobilittsangeboteistfrvieleMenscheneinwichtigerMastabbeimTreffenvonEnt-scheidungen geworden. Zudem hat der private Besitz eines Autos in den Grostdten vor allem frjngereLeutesprbaranBedeutungverloren.BedingtdurchdieallmhlicheVerschiebungvonWertepriorittenundNormensowiederenEinflussaufdenLebens-undArbeitsstildes21.JahrhundertsistauchdasMobilittsverhalten(noch)flexibler,spontanerundsituativeralszuvor.DieDigitalisierungdesArbeitsalltagsfhrtenichtzueinemschlagartigenBoomvonHomeOfficeundeinersignifikantenReduzierungdesPendlerverkehrs,sondernzumvermehrtenArbeitenvonunterwegs (Mobile Working), auch in Fahrzeugen. Viele ltere sind lnger krperlich agil und bleibenbisinshoheLebensaltermobilsowohlmitalsauchohneeigenenPkw.DerNutzerkreisvonCarsharingundMitfahrgelegenheitenistgewachsen,sodassdiesemodernenDienstleistun-genmittlerweileeinenbedeutsamenAnteilamMobilittsmarktausmachen.SiestellenzudemnebenanderenklassischenundinnovativenDienstenvonMobilittsunternehmenelementareAngebote innerhalbvonmultimodalenund intermodalenSystemendar.DiesituativeVariationunddieflexibleAuswahlzwischenverfgbarenVerkehrsmittelnsowiedieVerkettungverschiede-nerVerkehrsmittelfreinzelneWegstreckenhabeneinenBedeutungszuwachserfahren.


DiedemografischenundwirtschaftlichenEntwicklungenverliefenohneschwerwiegendeVerwer-fungen oder gravierende Trendbrche und sind hinsichtlich sozialkonomischer Aspekte alles in allemals recht positiv anzusehen.DieAlterungderBevlkerung, dieVerkleinerungderHaus-haltsgrenunddieMigration inurbaneZentrenhabensichweiter fortgesetzt.VorallemdieasiatischenSchwellenlnderund inabgeschwchterFormauchdieUSAbesitzennachwievorgrereWachstumsraten(hinsichtlichBevlkerungundWirtschaft)alsEuropaundDeutschland.VielederneuenEinsatzfeldervonIKTfrMobilitt,z.B.dieVerkehrssteuerungzurVerbesserungvonVerkehrsflssen,wurdenzunchst indengroenMegacitiesderWeltdringlichundhabendortdeshalb ihreersteVerbreitunggefunden.Diel-undKraftstoffpreiseunterlagen (ebensowiedasWirtschaftswachstum)zwargrerentemporrenSchwankungen,sindaufgrundeinessignifikantenNachfrageanstiegs(v.a.ausdenSchwellenlndern)letztendlichjedochsprbarge-stiegen[S30].Dieshatdazubeigetragen,dassdieMobilittskostensowohlimMIV(MotorisierterIndividualverkehr)alsauchimPNVberdurchschnittlichgestiegensind,istjedochnichtdieal-leinigeUrsachedafr.ffentlicheVerkehrsangebotewurdenindenurbanenWachstumszentrenausgeweitet und verbessert und in den schrumpfenden lndlichen Regionen ausgednnt. Dort wodieRationalisierungder festenLinienbedienungan ihreGrenzengestoen ist,musstendieanfallenden Kosten auf weniger Kpfe verteilt oder andere Auswege (wie die Flexibilisierung der Angebote) gesucht werden. All das fhrte dazu, dass Mobilitt teurer wurde. Auch wenn sich die FahrzeugausstattungenindenbeidenentwickeltenSzenarienunterscheiden,sobleibtalsber-greifende Entwicklung festzuhalten, dass die Fahrzeugvernetzung generell stark zugenommen hat. Vor allem umfassende Infotainment- und Konnektivittsfunktionen gehren mittlerweilezumStandardinallenPkws,ebensowieSystemederEchtzeit-FahrgastinformationimPNV.DerbergangvomassistiertenFahrenzuhherenStufenderFahrzeugautomatisierungisterfolgtundentsprechendeFahrfunktionensindzumMassenphnomengeworden.DerverstrkteIKT-Einsatztrug ebenfalls zu den Kostensteigerungen im Bereich Mobilitt bei, war aber auch mit einem deut-lichen Zugewinn an Komfort und weiteren Mehrwerten fr die Nutzer verbunden.

DieVerkehrspolitikrichteteeinverstrktesAugenmerkaufdieNachhaltigkeitderMobilitt.DieszielteeinerseitsaufdieErreichungumwelt-undklimapolitischerZieleundandererseitsaufdieErhhung der Verkehrssicherheit, um Verkehrstote und Schwerverletzte nach Mglichkeit ganz zu verhindern (Vision Zero). Folgen dieser Ausrichtung waren die weitere Verschrfung und konse-quenteDurchsetzungvonUmweltauflagen,neueSicherheitsvorschriftenfrFahrzeugesowiediestaatlicheUntersttzungmulti-undintermodalerVerkehrskonzepte.IKTkambeidiesenManah-meneineSchlsselrollezu.DeshalbwurdennachderEU-weitenEinfhrungdesautomatischenNotrufsystemseCallimJahr2018auchweitereSchritteinRichtungverbindlicherVorgabenfrdieAusstattungvonFahrzeugenmitIKTgemacht.

Gemessen an der Verkehrsleistung hat der Gterverkehr in Deutschland und weltweit 2025 sehr starkzugenommennichtzuletztwegender immerweitervoranschreitenden internationalenArbeitsteilung und des nicht abebbenden Booms des Online-Versandhandels. Das verschrftebereits zuvor bestehende Probleme an den Knotenpunkten und Hauptachsen des Verkehrs wei-terundmachte innovativeLsungenfreineeffizienteundnachhaltigeMobilitterforderlich,bei denen IKT eine entscheidende Rolle spielt. Auch die Personenverkehrsleistung ist weltweit gestiegen.InDeutschlandstagniertsiejedoch,wasvorallemandemografiebedingtenEffektenliegt. Auch der Pkw-Absatz in Deutschland stagnierte (nach zunchst noch kleinen Zuwchsen in denerstenJahrennach2016)undistmittlerweilesogarmarginalrcklufig.WeltweitgesehenistderPkw-Absatzstarkgestiegen,auchwenndieDynamikdergroenWachstumsmrkte(wiedieBRIC-Staaten)nichtmehrdasNiveauvergangenerBltejahreerreicht.

Der sich vollziehende und in den 2010er-Jahren begonnene Umbruch auf den Mobilittsmrkten ist noch lngst nicht abgeschlossen. Er uert sich aber bereits unmissverstndlich in verschobe-nen Wertschpfungsanteilen. Ein Groteil der Wertschpfung im Verkehrssektor sowohl die


FahrzeugealsauchdieInfrastrukturbetreffendstecktmittlerweileinElektronikundIKT.Neuist darber hinaus vor allem die herausragende Bedeutung, die Mobilittsdaten fr Wertschp-fungsprozesse gewonnen haben. Gewinner dieser Entwicklungen sind Unternehmen mit ausge-prgtenIntegrations-undSystemfhrungskompetenzen.Dazuzhlenz.B.dieSystemlieferantender Automobilindustrie.

In Tabelle 01 werden die szenariobergreifenden Entwicklungen noch einmal zusammengefasst dargestellt.

Deskriptor Projektion fr 2025+

Einstellungen zur kologie und zum Pkw-Besitz weiter zunehmendes Umweltbewusstsein im Verkehr; sinkende Bedeutung des Pkw-Besitzes in Grostdten

Mobilittsverhalten Verhalten wird Lifestyle-bedingt flexibler, spontaner & situativer; steigende Mobilitt im Alter; Zunahme von Mobile Working

Verkehrsmittelwahl Zunahme der Multi- und Intermodalitt; vermehrte Nutzung von Carsharing und Mitfahrgelegenheiten

Gesamtbevlkerung Deutschland: (ca. 81 Mio.), EU-28: (ca. 515 Mio.), USA: (ca. 350 Mio.), Asien: (ca. 4,8 Mrd.)

Bevlkerungsstruktur alternde Bevlkerung; durchschnittliche Haushalt-gre sinkt; Migration vom Land in die Agglomera-tionen

reales BIP-Wachstum Deutschland/EU-28: 1,2 % p. a., USA: 2,0 % p. a., Asien: 4,0 % p. a.

l- und Kraftstoffpreise langfristiger Preisanstieg (l: ca. 100 USD/bbl, Benzin: ca. 1,65 EUR/l), aber temporre Schwan-kungen

Mobilittskosten steigen im MIV und im PNV strker als der Ver-braucherpreisindex energiepreisbedingt sowie wegen Verbesserungen der Angebote (bzw. zu deren Erhalt)

Nachhaltigkeit und Modal Split weitere Verschrfung von Umwelt- und Sicherheits-vorschriften fr Fahrzeuge; staatliche Frderung multi- und intermodaler Verkehrskonzepte

PNV-Angebot Ausdnnung auf dem Land, Verbesserung in den Metropolen, Flexibilisierung der Angebote

Personenverkehrsleistung Deutschland , USA/Asien

Gterverkehrsleistung Deutschland , USA/Asien

Pkw-Absatz Deutschland , USA/Asien

Verschiebung von Wertschpfungsanteilen Verschiebung in Richtung IKT und Fahrzeugelek-tronik; Mobilittsdaten entwickeln sich zu einer wichtigen Ressource; Bedeutungszuwachs von Systemlieferanten

Tabelle 01: EinflussbereicheundDeskriptorenderMobilittsszenarien2025+


IndenbeidennachfolgendenAbschnittenwerdendiebeidenentwickeltenundausgearbeitetenMobilittsszenarien anhand der Deskriptoren mit sich voneinander unterscheidenden Auspr-gungen beschrieben. Die voneinander abweichenden Entwicklungen sollen dabei als klare Ten-denzaussagen verstanden werden, nicht aber als Extremszenarien, wie beispielsweise eines in [A13]dargestelltwird.Dasheit,auchdieimjeweilsanderenZukunftsbildbeschriebenenCha-rakteristika knnen in gewissemUmfangeineRolle spielen, rcken in derWahrnehmungundBedeutung aber klar in den Hintergrund. In den folgenden Teilen der Studie wird immer wieder aufdieseSzenarienzurckgegriffen,wennIKT-bezogeneAussagenundSchlussfolgerungendavonabhngen,welchesderbeidenskizziertenZukunftsbilderderRealittbiszumZeithorizont2025+amnchstenkommt.ZunchstwerdendiebeidenSzenarienjeweilszusammenhngendbeschrie-ben, bevor sie am Ende noch einmal kurz und knapp gegenbergestellt werden.

2.4 Szenario Koexistenz

Das erste Bild der Mobilittswelt 2025+ ist von der Koexistenz mehrerer Informations-undKommunikationstechnologienfrMobilittsanwendun-gengekennzeichnet,dieinparallelenStrukturennebeneinanderexistierenundkeinenodernureinensehrgeringenGradder Integrationund Inter- operabilitt aufweisen. Die Technologien knnen anwendungsspezifischihrejeweiligenVorteileausspielen.

Der Pfad, der zu diesem Zustand gefhrt hat, liegt im kausalen Zusammenwirken verschiedener Faktorenbegrndet,dieandieserStelleinGrundzgenumrissenundderenImplikationenindennachfolgendenAbschnittenderStudiegenauerdargelegtwerden.

GeprgtvondenEnthllungenderglobalenberwachungs-undSpionageaffre,einerganzenReihevonHackerangriffenaufDaten-Cloudsunddemzunehmenden InteressevonStaatenanpersonenbezogenenInformationenseitBeginndes21.JahrhundertshatsichindenKpfenvielerMenscheneinegewisseGrundskepsisgegendieinformationstechnischeVernetzungvonObjek-ten, die Rckschlsse auf persnliche Eigenarten und Verhaltensweisen zulassen, festgesetzt. ObgleichdieVernetzunginvielenLebensbereichennichtmehraufzuhaltenwar,wirddasAutovonvielenKonsumentenundDatenschtzernweiterhinalseine letzteBastionderPrivatsph-reangesehenundverteidigt.DasThemaDatenschutz (Privacy)bestimmtdieffentlicheDis-kussion ber IKT im Bereich der Mobilitt. Die Menschen sind grundstzlich zurckhaltender im Umgang mit ihren Mobilittsdaten und die Angst vorm glsernen Fahrer bzw. Fahrgast ist keine Randerscheinung. Dennoch werden zumindest fr Sicherheitsanwendungen berall Mobilitts-daten geteilt und es gibt selbstredend auch Anwendergruppen, die darber hinaus eigene Daten zur Nutzung diverser Dienste zur Verfgung stellen. Die Skepsis ist auerdem auch gegenber der Fahrzeugautomatisierungnochrechtgro.VieleMenschenlehnengenerellautonomeFahrzeugeab,weilsiederneuenTechniknichtvertrauen,weilsiedasRisikoderManipulationvonauenalszu hoch ansehen oder sie gar grundstzliche ethische Bedenken haben. Die (auch teilweise) Abgabe von Verantwortung an das Fahrzeug wird von sehr vielen als Kontrollverlust wahrgenommen.

ImBereichvonVerkehrspolitikundVerkehrsrechthabensichinkrementelleWeiterentwicklungenvollzogen.Mittlerweile sind auchhoch- und vollautomatisierte Fahrzeuge zulassungsfhig unddrfennachNovellierungendesinternationalenVerkehrsrechts(undentsprechendenUmsetzun-geninnationalesRecht)zumindestinTeilendesffentlichenStraennetzesbzw.beiEinhaltunggewisserRandbedingungen(wieStraenkategorie,Maximalgeschwindigkeit,Wetterverhltnisseetc.)fahren.DieWienerStraenverkehrskonvention[S17]siehtaberweiterhinzwingendeinenmenschlichenFahrerfrjedesStraenfahrzeugvor,sodassindenVertragsstaatenvollkommen


autonome Systeme noch nicht zulssig sind. Was die Straeninfrastruktur anbelangt, wurden an besondersprdestiniertenStellenundAbschnittendesVerkehrsnetzeszunehmendtelematischeAnlagen und Systeme verbaut. Bezogen auf das gesamte Straennetz ist der Einsatz von Verkehr-stelematik jedochnuralspunktuellanzusehenundderdeutlicheSchwerpunktderPolitik liegtweiterhin im klassischen Infrastrukturausbau und -erhalt.

AuchimBereichderWertschpfungwarendieVernderungeneherkontinuierlich.NeueMarkt-rollen und Player haben sich in bestehende Wertschpfungsstrukturen eingefgt. Die klassische HierarchiederWertschpfungspyramidederFahrzeugproduktionbliebaberweitgehenderhal-ten. Die Beziehung zwischen der Automobilindustrie und der IT-Branche ist nach wie vor von ei-nemKooperationswettbewerb(Coopetition) bestimmt.Dasbedeutet,einerseitskooperiertman,um aus der IT-Branche stammende Produkte und Dienstleistungen ins Fahrzeug zu integrieren undsodenKundennutzenzuerhhen,andererseitsstehtmanjedochauchinKonkurrenzzuein-ander, wenn es um den Zugang zum Endkunden fr diverse Mehrwertdienste und dessen Bindung andaseigeneUnternehmengeht [SO11].DeshalbentwickelndiemeistenAutomobilherstellerauch weiterhin proprietre IT-Systeme fr das Fahrzeug und gewhren den groen Playern aus der IT-Branche keinen umfassenden Zugang zum Auto. Ein weiterer Grund fr dieses Verhalten ist in den geforderten hohen Sicherheitsstandards fr die in Fahrzeugen verbauten elektronischen Komponentenzusuchen,wasdieIntegrationvonDrittsystemenoderdieImplementierungmo-derner, aus dem Consumer-Bereich bekannter und dadurch auch erwarteter Nutzeranwendungen erschwert. In diesem Sinne herrschen auch eine Koexistenz der Branchen und ein Nebeneinan-dervonverschiedenen(herstellerspezifischen)IT-Architekturenvor.FrKonnektivittsfunktionenundautomatisierteFahrfunktionendominierenklassischeproduktbasierteErlsmodelle.Dasbe-deutet,diedafrnotwendigeHard-undSoftwarewirdberwiegendinentsprechendenPaketenalsaufpreispflichtigeSonderausstattungverkauft.DieVerknpfungverschiedenerVerkehrstrgerdurchMulti-undIntermodalitthatstarkzugenommen,bleibtjedochhinterihrenMglichkeitenzurck. Eine Vielzahl von Mobilittskarten ermglicht die Nutzung ausgewhlter Mobilittsan-gebotebeteiligterUnternehmen.MeistbeschrnkensichdieAuswahlmglichkeitenjeVerkehr-strgerjedochaufeinenoderwenigePartner.VorallemintermodaleDienstesindnochimmereinNischenmarkt.DasliegtvorallemanweiterhinbestehendenSchnittstellenproblemen,diedieEtablierungprofitablerGeschftsmodelleerschweren.

Im Bereich des IKT-Einsatzes fr Mobilittszwecke liegt der Schwerpunkt der Fahrzeugkommunika-tioninderErmglichungwebbasierterAnwendungenunddesKonsumsdigitalerGter(Internet der Dienste).DermobileZugangzuDaten-Clouds(Car-to-CloudCommunication)wirdumfnglichgenutzt,umaufWeb-undMedieninhaltezuzugreifen(FilehostingundStreaming-Dienste),umaktuelleVerkehrs-undStandortinformationenzuerhaltensowiefrUpdatesvonSystemsoftwareundKartendaten.DarberhinausfindetimBereichausgewhlterAnwendungenauchKommuni-kationzwischenFahrzeugenundmitderVerkehrsinfrastruktur(Car-to-Car&Car-to-InfrastructureCommunication)statt.DieseNahbereichskommunikationspieltjedochgemessenamNutzerkreisunddemDatenvolumennureineuntergeordneteRolle.Frdiesichmittlerweileherausgebilde-tenundamMarkterhltlichenautomatisiertenFahrfunktionenisteineKommunikationdesFahr-zeugsnachauenimPrinzipnichterforderlich.DieFahrzeugautomatisierungsetztvorallemaufdieErfassungundVerarbeitungvonSensordaten.KommunikationmitderFahrzeugumweltwirdzwargenutzt,umentsprechendeFunktionalittenz.B.beimEinordneninVerkehrsstrmeoderan Ampelkreuzungen zu untersttzen, doch die Fahrzeugsysteme kommen bei der Erfllung ihrer GrundfunktionenauchgnzlichohneKommunikationaus.Dasbedeutetauch,dassessichbeidiesen Systemen um extrem hochentwickelte Gefge aus anspruchsvoller Sensorik, Aktorik, leis-tungsfhigenSoftwarealgorithmenundmodernsterRechentechnikhandelt.Dahersindsieauchnoch recht teuer. Interaktionund Kooperation zwischen technischenAgenten imVerkehrssys-temfindenimSzenarioKoexistenznuraufniedrigerenEntwicklungsstufenstatt.VorallemdiekollektiveErhebungvonaktuellenKarten-undVerkehrsdatenundderenEinspeisunginzentrale


Datenpools sindhier vongroerRelevanz.Die Informationsverarbeitung ist jedochganzber-wiegendnicht-kooperativundgeschiehtdurchautonomeAgenten.DieEntscheidungsfindungfrautomatisierteFahraufgabenfindetz.B.alleinimFahrzeugstatt.

Hinsichtlich der Ausstattungsgrade von Neufahrzeugen mit IKT und Automatisierungstechniksind gegenberdem Jahr2016groeSchrittegelungen.DiedeutlichberwiegendeMehrzahlder neu zugelassenen Fahrzeuge besitzt nicht nur schnelle Internetverbindungen (ber Mobil-funk)undWLAN-HotspotsfrdieFahrzeuginsassen,sondernistdarberhinausauchinderLage,mit anderen Fahrzeugen und der Verkehrsinfrastruktur zu kommunizieren. So wie ausgewhlte Assistenzsysteme (wie z.B. Einparkhilfen und Tempomaten) eineDekade zuvor fast schon zurStandardausstattunggehrten,gibtesmittlerweilekaumnochneueFahrzeuge,dieohneteilau-tomatisierteFahrfunktionenverkauftwerden.AuchwenndieseAusstattungenaufgrundderweitverbreitetenSkepsisgegenberautomatisiertenFahrzeugennochimmerunterderBezeichnungAssistent vermarktet werden, werden sie doch von der breiten Masse der Konsumenten ak-zeptiertundauchgenutzt.Damit istschoneinwichtigerSchrittaufdemWegzumfahrerlosenFahrzeuggegangen.HochautomatisierteFahrfunktionenbesitzenaufgrundderangesprochenenFaktorenzwarnureinensehrgeringenMarktanteil,dochauchsiesindalsSonderausstattungenam Markt erhltlich und erfreuen sich einer groen Beliebtheit bei einer noch kleinen Gruppe enthusiastischerEarlyAdopter.VollautomatisierteundfahrerloseSystemehingegenspielenaufdem Automobilmarkt noch gar keine Rolle. In abgegrenzten Umgebungen und im Rahmen von Forschungs-undPilotprojekten sind zwarberall autonomeTestfahrzeugeunterwegs,einEin-satzaufffentlichenStraenimNormalbetriebbleibt ihnenaufgrundvonProblemenmitdergesellschaftlichenAkzeptanz,derrechtlichenZulssigkeitundderBezahlbarkeitsolcherFahr-zeugenochverwehrt.DiegenanntenFahrzeugausstattungenbezogensichaufNeufahrzeuge.BishnlicheAusstattungsgradeauchimFahrzeugbestandangekommensind,werdennochvieleJahre vergehen. Es ist daher noch sehr lang mit Mischverkehren aus hochgradig vernetzten undautomatisiertenFahrzeugeneinerseitsundtaubstummen,ganzvomFahrerabhngigenAutos andererseits zu rechnen, was es sowohl bei der Verkehrsinfrastruktur als auch bei neuen Mobilittskonzeptenzubercksichtigengilt.

Im Bereich der Antriebstechnologien ist der Elektromobilitt nach anfnglich sehr groen Schwie-rigkeiten nun doch ein erster Durchbruch gelungen. Das Ziel der Bundesregierung, bis 2020 eine Million Elektroautos auf Deutschlands Straen zu bringen, wurde zwar erst ein paar Jahre spter erreicht,batterieelektrischeFahrzeugeundPlug-In-Hybridestelleninzwischenabereinewichti-ge und tendenziell stark wachsende Kategorie im Antriebsmix der Neuzulassungen dar. Dies ist insofern relevant, da zwischen der Elektromobilitt und der Fahrzeugvernetzung gewisse Syner-gie-undKonvergenzpotentialebestehen.NichtohneGrundsindElektroautoshufigschonseri-enmigmitdenmodernstenAssistenz-undInfotainmentsystemenausgestattet.DieseerlaubenesauchdurchdieEinbettunginmulti-undintermodaleSystemeundinVerbindungmitinfor-mationstechnischvernetztenundflexibelsteuerbarenElektroenergienetzen(SmartGrids),dienochimZusammenhangmitElektrofahrzeugenbestehendenNachteile(Reichweitenangst,Lade-dauer etc.) zu adressieren. In diesem Sinne kann die Fahrzeugvernetzung zum Wegbereiter der Elektromobilitt werden und umgekehrt.


2.5 Szenario Konvergenz

Der zweite Entwurf einer mglichen Mobilittswelt von morgen steht ganz imZeichendesBegriffes Konvergenz.Die Informations-undKommuni-kationstechnologienfrMobilittsanwendungenkonvergiereninRichtunghochgradig integrierter Netze, die zuvor vorhandene und sich in Entwick-lungbefindlicheSysteme,Komponenten,Verfahren,ProtokolleundStan-dards zusammenfhren.

AufdemWeg,derzudiesemZukunftsbildgefhrthat,wirkteeineVielzahlvonverschiedenenFaktoren, die in komplexen Ursache-Wirkungs-Beziehungen miteinander verbunden sind, zusam-men. Im Folgenden werden diese Entwicklungen im Grundsatz skizziert und in den nachfolgenden AbschnittenderStudiehinsichtlichihrerKonsequenzenfrdieIKTgenaueranalysiert.

Trotzderimmerwiederzutagetretendenberwachungsskandale,HackerangriffeundIT-Sicher-heitslcken ist die Mehrheit der Menschen sehr aufgeschlossen gegenber der Vernetzung von Fahrzeugen und Verkehrsteilnehmern in der Mobilittswelt von morgen. Es werden in der Ab-wgung mit den Risiken vor allem die Vorteile fr die Gefahrenvermeidung, den Komfort beim ReisenunddieNachhaltigkeitderMobilittgesehen.DiesgiltauchfrdieEntwicklunghinzurzunehmendenFahrzeugautomatisierung.DasThemaVerkehrssicherheit(Safety)bestimmtdieffentlicheDiskussionberIKTimBereichderMobilitt.DerEnthusiasmusdersog.DigitalNa-tivesfrbtenachundnachauchaufltereGenerationenab.DiegroeMehrzahlderMenschenwill nicht mehr darauf verzichten, auch im Fahrzeug stndig online zu sein und viele technolo-gieaffineKundenknneneskaumerwarten,einesTagesineinemvlligautonomenFahrzeugzureisen. Die Abgabe von Verantwortung an das Fahrzeug wird von ihnen als Gewinn an Freiheit und LebenszeitundnichtalsKontrollverlustangesehen.DerUmgangmitdeneigenenMobilitts-datenistbeidenmeistenLeutensehrfreizgigundunbedarft,wieindenJahrenzuvorschondieOffenheitvielerNutzermit ihrenprivatenInformationeninsozialenNetzwerkenzeigte.EigeneMobilittsdaten werden fr eine breite Vielfalt an neuen Dienstleistungen preisgegeben. Nichtdes-totrotzgibtesaucheinenichtzuvernachlssigendeMinderheitvonSkeptikern,dieweiterhinvorallemGefahrensowohlineinerumfassendenVernetzungalsauchinderAutomatisierungsehen.

ImBereichvonVerkehrspolitikundVerkehrsrechthaben sicheinigedisruptiveVernderungenvollzogen. Weitere Novellierungen des Wiener bereinkommens ber den Straenverkehr [S17] sowiedesnationalenVerkehrsrechtsunddesZulassungsrechtserlaubennungrundstzlichsogarfahrerlose Systeme auf ffentlichen Straen, auchwenn es hinsichtlich der Randbedingungennoch einige Einschrnkungen dafr gibt. Diese nach zhem Ringen durchgesetzte rechtliche Zuls-sigkeitisteinenormerSchrittineinevlligneueraderMobilitt,wenngleichfahrerloseSystemeinderpraktischenUmsetzungnocheineselteneAusnahmeerscheinungsindundvonderenor-men Tragweite dieser Entscheidung bisher noch kaum etwas zu erahnen ist. Nicht minder weit-tragendwareineVerschiebungderPrioritteninderStraeninfrastrukturpolitik.DerAusbauundErhalt klassischer Infrastruktur (Asphalt und Beton) rckte immer mehr in den Hintergrund. Integ-raler Bestandteil der Verkehrsinfrastruktur und darauf gerichteter staatlicher Strategien und Ma-nahmenistnundieTelekommunikationsinfrastruktur.DieErtchtigungderbereitsvorhandenenVerkehrswegezuintelligentenInfrastrukturenstandimMittelpunktderInfrastrukturpolitikdervergangenen Jahre. Begonnen wurde damit im Fernstraennetz und den groen Ballungszentren. DiedamitverbundeneeffizientereNutzungderbestehendenInfrastrukturermglichteKostener-sparnisse im Vergleich zum Ausbau einzelner Straen bzw. der Erweiterung des Straennetzes um neueStrecken.DerEinsatzvonVerkehrstelematikistbereitsweitvorangeschrittenunderreichtnach und nach auch das niederrangige Straennetz. Zudem ist bereits ein Trend zur Virtualisie-rung von Verkehrsinfrastruktur (in Gestalt virtueller Verkehrszeichen zum Zwecke der Verkehrsbe-einflussung)zuverzeichnen,derjedochnochamAnfangseinerEntwicklungsteht.


DerBereichderWertschpfungistvoneinemAufbrechenlangeZeitbestehenderStrukturenge-kennzeichnet. Das Konstrukt der klassischen Wertschpfungspyramide in der Automobilindustrie bildetnachdemHinzukommenvielerneuerMarktrollenundPlayerunddemAufkommenvlligneuer Geschftsmodelle die tatschlichen Verhltnisse und Beziehungen zwischen denWert-schpfungspartnernimmerunzutreffenderab.VielmehrbildensichanvielenStellentendenzielleherheterarchischeUnternehmensnetzwerkeheraus,innerhalbdererdieKoordinationdeutlichgleichberechtigtervonstattengehtundnichtmehreineinzelnerPartneralleineineherausragen-de Dominanz besitzt. Die Beziehung zwischen der Automobilindustrie und der IT-Branche steht ebensowiedieKommunikationstechnologienimZeicheneinerKonvergenz,welchedieGrenzenzwischen beiden Branchen zunehmend verschwimmen lsst. Diese Annherung zeigt sich auf zwei Wegen. Auf der einen Seite entstanden aus dem in den vergangenen Jahren vorherrschenden Ko-operationswettbewerbzwischendenBranchenmittlerweileechteKooperationenmiteinerstar-kenundumfassendenffnunggegenberderjeweilsandereSeite(Cooperation). Es herrschen klare Zustndigkeiten und Verantwortungsbereiche zwischen den Partnern, etwa hinsichtlich des ZugangszumEndkunden.AufderanderenSeitesinddurcheinenanstrengungsreichenAufbauneuer eigener Kompetenzen sowie durch branchenbergreifende Fusionen und bernahmen in-tegrierte Technologiekonzerne entstanden, die sowohl der Automobil- als auch IT-Branche zuge-rechnet werden knnen (Consolidation).

FrKonnektivittsfunktionenundautomatisierteFahrfunktionenhabensichneuedienstleistungs-basierteErlsmodelle,dieursprnglichausderIT-undKommunikationsweltstammen,durchge-setzt. Ausdruck dieser Entwicklung sind gegen Entgelt (Abo oder Nutzungsgebhr) freischaltbare SoftwareupdatesundFahrzeugfunktionen,dieausderimFahrzeugverbautenHardwarenutze-rindividuelle LeistungenganznachdenWnschenderKundenkonfigurieren.DieVerknpfungverschiedenerVerkehrstrgerdurchmulti-undintermodaleKonzepteundPlattformenhateinenenormen Bedeutungszuwachs erfahren. Mobility as a Service ist zum Massenphnomen gewor-den und nicht nur auf die groen urbanen Zentren beschrnkt. Auch Wechsel der Verkehrsmodi (z.B.vomFahrradzurBahnunddannzumElektroauto)unddamitverbundeneUnterbrechungenaufeinzelnenWegstreckenwerdenzunehmendinKaufgenommen,wenndadurchz.B.dieMo-bilittskostensignifikantgesenktwerdenknnen.RegionaleundberregionaleMobilitts-Appsermglichen einehochflexible, preislich attraktiveund vllig unkomplizierteNutzung vonVer-kehrs-undMobilittsleistungenausumfangreichenAngebotspools,indenendieLeistungenei-nergroenAnzahlvon(auchkonkurrierenden)Unternehmenzufindensind.DahinterstehendeMobilittsplattformenund-vermittlerkonntenprofitableGeschftsmodelleetablieren.Diestar-keVerknpfungundengeKooperationzwischendenVerkehrstrgernhatneuefunktionierendeWertschpfungsnetze entstehen lassen.

Hinsichtlich des Einsatzes von IKT fr Mobilittszwecke liegt der Schwerpunkt der Fahrzeugkom-munikation imInformationsaustauschzwischentechnischenSystemenuntereinander (Internet der Dinge). Fahrzeugeund Infrastrukturelementewie Lichtsignalanlagenkommunizieren in ih-rem nahen Umfeld in sehr groem Umfang Sensordaten und bereits verarbeitete Daten, um eine breite Vielfalt neuer Anwendungen zu ermglichen. Der Nutzerkreis und das kommunizierte Da-tenvolumen fr diese Anwendungen sind bereits sehr gro, auch wenn letzteres aufgrund der typischenUmfngevonNachrichtenformatenvonCar-to-X-Kommunikationnichtnotwendiger-weisedasDatenvolumendesmobilenInternetsderMenschen(z.B.frAudio-undVideo-Stre-aming)bertrifft.NebenderCar-to-CarundCar-to-Infrastructure(Car-to-X)CommunicationimNahbereichtauschensichFahrzeugeundVerkehrsinfrastrukturelementeauchmitentferntenDa-ten-Cloudsaus.EinwichtigerTreiberdieserEntwicklungenwardieRichtung,indiesichdieFahr-zeugautomatisierungbewegte.DieAutomatisierungvonFahrfunktionensetztenmlichverstrktaufdieVernetzungdesFahrzeugsmitderInfrastrukturundseinerUmwelt.AuchwennsichjedesFahrzeug immer noch selbst in einen risikominimalen Zustand berfhren knnen muss, sobald Kommunikationnachauennichtmehrmglichist,sosinddochvieleFunktionalittenautoma-


tisierterFahrzeugedaraufausgelegt,dasseineKommunikationmitderUmwelt stattfindet. Istdiesenichtmglichodergestrt,istmiterheblichenFunktionseinschrnkungenzurechnen.

SystemederFahrzeugautomatisierungknnenaufgrundderumfangreichenVernetzungmitan-derentechnischenSystemenetwaseinfachergestaltetwerdenalswennsieallihreFunktionsum-fnge mit der alleinigen Verarbeitung selbst erfasster Daten erreichen mssten. Auf der anderen SeitefindenimSzenarioKonvergenzInteraktionundKooperationzwischentechnischenAgen-tenimVerkehrssystembereitsaufsehrhohenEntwicklungsstufenstatt.NichtnurdieDatenerhe-bunggeschiehtkollektivdurcheineVielzahlvonFahrzeugen,sondernauchdieInformationsver-arbeitung erfolgt in Zusammenarbeit vernetzter Agenten. Das reicht bis hin zum Aushandeln von Fahrmanvern zwischen sich begegnenden Fahrzeugen und dem Koordinieren groer Fahrzeug-pulks.InsofernfindetaucheineverteilteEntscheidungsfindungfrautomatisierteFahraufgaben(auchauerhalbdesFahrzeugs)statt.

HinsichtlichderAusstattungsgradevonNeufahrzeugenmitIKTundAutomatisierungstechniksindgegenberdemJahr2016gewaltigeSchrittegelungen.NahezujedesneuzugelasseneFahrzeugistinderLage,mitanderenFahrzeugenundderVerkehrsinfrastrukturzukommunizieren.Auchdie tatschliche Nutzung dieser Fhigkeiten ist keine Randerscheinung mehr. Fr Fahrzeuge, die nichtzumindestteilautomatisierteFahrfunktionenbesitzen,existiertinDeutschlandunddenUSAnur noch ein sehr kleiner Nischenmarkt von Billigautos. Fr die meisten Menschen ist die Tei-lautomatisierungihrerFahrzeugezurSelbstverstndlichkeitgeworden.Aufgrundderenthusiasti-schen Einstellung der Mehrheit der Fahrzeugnutzer ist es zudem nicht mehr erforderlich, solche SystemeunterderBezeichnungAssistentzuvermarkten.AuchFahrzeugemithochautomati-sierten Fahrfunktionenbesitzenbereits einenbetrchtlichenundweiterhin starkwachsendenMarktanteil.DerRckgriffaufdieumfassendeVernetzungmit anderenFahrzeugenund Infra-strukturelementen erlaubte es, auch hhere Automatisierungsstufenmit vergleichsweise ver-tretbaren technischen Aufwnden und Kosten zu erreichen. Auch die frhe und die spte Mehr-heit der Konsumenten (und nicht nur die Early Adopter) zeigen groes Interesse an hoch- und vollautomatisiertenSystemen.LetzterespielenzwaraufdemAutomobilmarktnocheinefastzuvernachlssigende Rolle, da sie immer noch nur in sehr beschrnkten Einsatzbereichen wirklich sinnvoll sind. Eine Trendwende zum Massenphnomen zeichnet sich aber schon ab und scheint unmittelbarbevorzustehen.DamitwrenletztlichauchvollumfnglichautonomeundfahrerloseSysteme im normalen Straenverkehr (auf dem gesamten Straennetz und bei allen Geschwin-digkeitsbereichen und Umfeldbedingungen) keine vllig ferne Utopie mehr, sondern stnden in greifbarerNhe.DadiegenanntenFahrzeugausstattungenaufNeufahrzeugebezogensind, istnoch fr eine lange Zeit mit Mischverkehren aus Fahrzeugen mit sehr unterschiedlicher Intel-ligenz, d. h. sehr unterschiedlichenGraden anVernetzung undAutomatisierung, zu rechnen.Dies gilt es bei der Planung und Realisierung von Infrastrukturvorhaben und Mobilittskonzepten sowiebeiderAnpassungdesVerkehrsrechtszubercksichtigen.BeispielsweiseliegtesimBereichdesDenkbaren,FahrzeugenohneFhigkeitzurCar-to-XKommunikationdieTeilnahmeamffent-lichenStraenverkehrzuknftigzuverwehren.

ImBereichderAntriebstechnologienistderElektromobilittmittlerweilederDurchbruchgelun-gen.EtwajedesvierteAuto,dasneuzugelassenwird,istbereitseinbatterieelektrischesFahrzeugoder ein Plug-In-Hybrid. Die Mehrheit dieser Fahrzeuge besitzt auch eine Anbindung an das Smart Grid. Diese Entwicklungen im Bereich der Energieversorgung fr Mobilittszwecke haben die schnelle und umfassende Verbreitung von IKT im Fahrzeug ganz wesentlich mitbefeuert. Dadurch dassvielederVernetzungsfunktionenspeziellfrElektroautosentwickeltwurdenundvielezuerst(serienmig)inElektrofahrzeugenverfgbarwaren,hatdererfolgreicheAufstiegderElektromo-bilitt auch dafr gesorgt, dass eine weitreichende Vernetzung auch bei klassisch angetriebenen Fahrzeugen von den Kunden erwartet wird und zum Standard gehrt.


2.6 Vergleich der Mobilittsszenarien 2025+

Tabelle 02 stellt die beiden Szenarien Koexistenz und Konvergenz vergleichend anhand ihrer wesentlichen Unterschiede in den Deskriptorenausprgungen gegenber. Die im unteren Teil der TabelleorangemarkiertenSegmentesollendieanteilmigeVerbreitungderAusstattungenbzw.derAntriebstechnologienimjeweiligenSzenariovisualisieren.Dabeihandeltessichwieauchbei den anderen Angaben zu den Deskriptorenausprgungen um Tendenzaussagen und nicht umquantitativePrognosewertefrkonkreteMarktanteile.Zusammenfassendkannfestgehaltenwerden, dass es sich beim Szenario Koexistenz eher um ein an der Fortschreibung der Gegen-wartindieFolgezeitorientiertesZukunftsbildhandeltundbeimSzenarioKonvergenzumeines,dasdisruptiveEntwicklungenaufweist.ImSzenarioKonvergenzspieltKommunikationfrdieMobilittswelteinenochgrereRollealsimSzenarioKoexistenz.DieseErkenntnislsstjedochkeinenobjektivenSchlussderartzu,dasseinesderbeidenSzenarienfortschrittlicheroderwn-schenswerter ist. AuchwenndieVerbreitungsgradehochautomatisierter Systeme im SzenarioKonvergenz aufgrund der Vorteile, die eine umfassende Fahrzeugvernetzung mit sich bringt hher sind, so sind die vergleichbaren Systeme im Szenario Koexistenz doch technologisch leistungsfhiger und hher entwickelt, denn sie vermeiden (mglicherweise gefhrliche) Abhn-gigkeitenvonKommunikationsinfrastrukturen.

Deskriptor Koexistenz Konvergenz

Einstellung zur Vernetzung und Automatisierung

Skepsis weit verbreitet Enthusiasmus berwiegt

Umgang mit eigenen Mobilittsdaten

eher zurckhaltend eher freizgig

Straeninfrastrukturpolitik

Schwerpunkt im klassischen Infra- strukturausbau und -erhalt;

nur punktueller Einsatz von Verkehrs- telematik

Aufrstung zu intelligenten Infrastrukturen im Fernstraennetz

und in Ballungsrumen

Verhaltens- und Zulassungsrecht (Strae)

erlauben autonome (fahrerlose) Systeme nicht

erlauben autonome (fahrerlose) Systeme



Wertschpfungsstruktur in der Fahrzeugproduktion

hierarchische Wertschpfungs- strukturen bleiben weitgehend

erhalten

Aufbrechen der Wertschpfungs- pyramide, gleichberechtige Koordina-tion in heterarchischen Netzwerken

Wertschpfungsbeziehung zwischen Automobil- und IT-Branche

Coopetition Consolidation & Cooperation

Geschftsmodelle fr Konnektivitt und Automatisierung

klassische produktbasierte Erlsmodelle dominieren

dienstleistungsbasierte Erlsmodelle dominieren

Inter- und Multimodalitt des Verkehrs

moderate Verknpfung und Kooperation zwischen den Ver-

kehrstrgern; intermodale Dienste bleiben in der Nische (ungelste

Schnittstellenprobleme)

starke Verknpfung und enge Kooperation zwischen den Verkehrs- trgern; Konzepte und Plattformen

fr Mobility as a Service als Massenphnomen

Schwerpunkt der Fahrzeug- kommunikation

Internet der Dienste (Kommunikation fr webbasierte

Nutzeranwendungen und digitale Gter)

Internet der Dinge (Kommunikation zwischen techni-schen Systemen untereinander);

auch fr Fahrzeugautomatisierung

Kooperation im Verkehrssystem

kollektive Datenerfassung; Informationsverarbeitung durch

autonome Agenten

kooperative Informationsverarbei-tung durch vernetzte Agenten

Ort der Entscheidungs- findung

nur im Fahrzeug auch verteilte Entscheidungsfindung



Ausstattungsgrade von Neufahrzeugen

Car-to-X-Konnektivitt

teilautomatisierte Fahrfunktionen

hochautomatisierte Fahrfunktionen

vollautomatisierte Fahrfunktionen

Anteile von Elektrofahr- zeugen (BEV und PHEV)* an den Neuzulassungen

Anbindung an das Smart Grid

*BEV Battery Electric Vehicle; PHEV Plug-In Hybrid Electric VehicleOrange: anteilmige Verbreitung der Ausstattungen bzw. der Antriebstechnologien im jeweiligen Szenario

Tabelle 02: Basisvergleich der Szenarien Koexistenz und Konvergenz

3. Analyse zuknftiger Anwendungen

AnalysezuknftigerAnwendungen 27

AlsBasisfrdieSchlussfolgerungenderfolgendenAbschnittederStudiewerdenzunchstdenk-bare Anwendungsfelder und zugehrige Anwendungsflle (Use Cases) fr den Einsatz von IKT im BereichderMobilittidentifiziert.DieresultierendeAuflistungvonAnwendungenerhebtkeinenAnspruch aufVollstndigkeit. Ihr vorrangiges Ziel ist vielmehrdie ErmittlungundAnalyse ein-schlgiger und fr die Mobilitt 2025+ voraussichtlich hochrelevanter Use Cases in verschiedenen Bereichen und hinsichtlich verschiedener Anforderungskriterien. Durch die Analyse reprsenta-tiverUse Cases aus verschiedenenAnwendungsfeldern knnen grundstzliche AnforderungenandieSicherheitundVerfgbarkeit,anKommunikationstechnologienund -netzesowieandieStandardisierungidentifiziertwerden.IndenweiterenAbschnittenderStudiewerdendieseAn-forderungenaufgegriffenundmitdemZielderErmittlungimmanenterundaktuellbestehenderTechnologielckenundHandlungsfelderweitervertieft.

DieAnalysederAnwendungensttztesichaufeineliteraturbasierteRechercheundorientiertesichaneinerdaraufaufbauendenKategorisierung.DieaufdieseWeiseermitteltenAnwendungs-fllewurdenmitHilfeeinerOnline-BefragungundeinerbegleitendenDiskussionmitdemBeiratder Studie priorisiert. Anschlieend wurden die priorisierten Anwendungsflle genauer analy-siert, wobei in Verbindung mit den Szenarien Koexistenz und Konvergenz unterschiedliche UmsetzungsvariantenaufeinemhohenAbstraktionslevelbetrachtetwurden.

3.1 berblick und Kategorisierung

AusgehendvoneinerumfassendenRechercheaktuellerStudien,Forschungsprojekte,Standardi-sierungsaktivittenund-dokumentesowieallgemeinerForschungsaktivittenzurThematikderVernetztenMobilittwurdenzunchstrelevanteundzukunftsorientierteUseCaseszusammen-getragen. Dabei stehen viele Use Cases in engem Zusammenhang mit der Automatisierung von Fahrfunktionen.HierfrwurdenbereitsAutomatisierungsgradedefiniert(beispielsweise[S17]).In der vorliegenden Studie soll eine einfache Unterscheidung zwischen lediglich warnenden und informierenden Systemen einerseits und tatschlich steuernden bzw. eingreifenden Systemen andererseits ausreichen. Die Use Cases beider Ausprgungsformen knnen auch mit unterschied-lichen Stufen der Kooperation realisiert werden. Hier gengt eine einfache Unterscheidung zwi-schen nicht-kooperativen Systemen, also solchen bei denen fahrzeugexterne KommunikationzurErreichungdergewnschtenFunktionenobsoletist

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