Du bist unterwegs und lädst mit deinem Handy ein Video herunter. Du drückst den Download-Button und das Video ist sofort da, ohne dass du warten musst. Deine Internetverbindung ist superschnell, völlig egal, ob du gerade in der Stadt, auf dem Land oder in den Bergen bist. Das soll mit dem neuen mobilen Internet 5G bald Realität werden. 

5G – die bisher schnellste Internetverbindung

Wenn von 3G, 4G oder 5G die Rede ist, dann sind damit Namen von Mobilfunknetzen gemeint. Das G in den Namen bezeichnet dabei die jeweilige Generation. 5G steht also für die fünfte Generation des Mobilfunks. Und mit jeder neuen Generation sind die Verbindungen noch besser und schneller geworden. Im Moment können wir mit 4G sehr große Datenmengen innerhalb von Sekunden herunterladen. 5G soll sogar so schnell sein, dass Übertragungen in Echtzeit möglich werden. Das bedeutet, dass es keine zeitlichen Unterschiede mehr gibt: Nachrichten können in ein und demselben Moment versendet und empfangen werden. Live-Streams zeigen auf dem Bildschirm genau das, was in dem Moment auch in der Realität passiert. Aber wie funktioniert das?

So funktioniert 5G

Das Wort „Netz“ in der Bezeichnung Mobilfunknetz verrät uns schon, wie 5G aufgebaut ist. Es ist ein riesiges und größtenteils unsichtbares Netz. Hast du dir das Netz einer Spinne schon einmal genauer angeschaut? Es gibt viele Punkte, an denen sich einzelne Fäden kreuzen und ein stabiles Netz aufbauen. Ein Mobilfunknetz sieht ähnlich aus. Viele Sendemasten dienen als sogenannte „Knotenpunkte“ und senden Frequenzen aus. Der Mobilfunk braucht die Frequenzen, um Daten von den Sendemasten an die Handys übermitteln und wieder empfangen zu können. Die Frequenzen sind sozusagen die Autobahnen der Daten, über die große Datenmengen rasend schnell an ihr Ziel gelangen. Das Netz aus Sendemasten und Frequenzen funktioniert für alle Generationen des Mobilfunks. Aber warum ist 5G dann so viel schneller? Die neue Technik von 5G erweitert den bisherigen Frequenzbereich und nutzt mehr Frequenzen. Dadurch können größere Datenmengen schneller übertragen werden.

Warum brauchen Autos 5G?

Das mobile Internet 5G ist grundlegend für das autonome Fahren. Die Autos der Zukunft fahren selbstständig und ohne jegliche Einwirkungen des Fahrers. Sie lenken, bremsen und beschleunigen ganz von alleine. Damit das funktioniert, müssen die Autos sehr schnell miteinander kommunizieren können. Sie müssen miteinander vernetzt sein und Daten in Echtzeit austauschen. Dadurch kann ein Auto zum Beispiel wissen, was hinter der nächsten Kurve passiert. Wenn sich dort ein Stau gebildet hat, wird das Auto schon davor abbremsen, weil ein vorausfahrendes Auto die Stauinformation bereits per 5G übermittelt hat. Die Kommunikation muss also extrem schnell sein und problemlos funktionieren, damit keine Unfälle passieren. Den schnellen Austausch kann 5G ermöglichen. Experten sagen, dass wir mit dem Ausbau von 5G-Netzen dem autonomen Fahren einen großen Schritt näher kommen werden.

 

Autonome Fahrzeuge vernetzen sich mittels 5G
5G – Das neue Mobilfunknetz vernetzt die Autos der Zukunft

 

Beitragsfoto: Daimler AG

Das Internet heißt nicht umsonst auch „World Wide Web“. Du musst es dir vorstellen, wie ein großes Netz, das sich über die ganze Erde spannt. Seine Aufgabe ist es, Daten von einem Ort zum anderen zu transportieren. Was das für Daten sind, fragst du dich jetzt? Ganz einfach. Das sind zum Beispiel die Inhalte einer Webseite wie Genius. Du kannst diese Daten auf unterschiedlichen Geräten ansehen, zum Beispiel auf einem Computer, einem Tablet oder einem Smartphone.

Internet Service Provider und Router

Möglicherweise habt ihr Zuhause nicht nur eins dieser Geräte, sondern mehrere. Der Computer deines Vaters, das Tablet deiner Mutter und all eure Handys sind höchstwahrscheinlich alle mit einem sogenannten Router verbunden. Den Router benötigt ihr, um mit eurem Gerät ins Internet zu gehen. Der Router ist bei einem Internet Service Provider registriert – da gibt es viele Anbieter auf dem Markt. Euer Router bildet mit allen den Endgeräten, die mit ihm verbunden sind, ein sogenanntes lokales Netzwerk.

Wie funktioniert das Internet?
Der Router bildet mit allen seinen verbundenen Geräten ein lokales Netzwerk

Ein Netz aus Glasfaserkabeln und Routern

Stell dir vor: Nicht nur euer Haushalt hat ein lokales Netzwerk. Auch die Menschen in deiner Nachbarschaft nutzen das Internet und bilden mit ihren Routern lokale Netzwerke. Alle diese Netzwerke sind zu einem großen Netzwerk zusammengeschlossen und mit Glasfaserkabeln und Routern verbunden. Um die ganze Welt möglichst gut zu vernetzen, wurden überall Land- und auch Seekabel verlegt. Das riesige Netz, das dadurch entstanden ist, läuft an sogenannten Internet-Knoten zusammen. An diesen Knoten kommen auch die Daten zusammen. Auf der Welt gibt es mehr als 300 solcher Knoten. Das Netz bietet außerdem viele Wege zum Ziel. Falls ein Weg mal ausfällt, gibt es immer eine andere Möglichkeit, um die Daten von Sender zu Empfänger zu bringen.

Von IP-Adresse zu IP-Adresse

Und wie werden die Daten nun übertragen? Du kannst dir den Prozess so vorstellen, wie wenn du ein Geburtstagsgeschenk für einen Freund bestellst. Nur läuft das Ganze sehr viel schneller ab.

Wenn man ein Paket verschicken will, braucht man eine Adresse. Mithilfe dieser Adresse weiß der Postbote, wohin er das Paket liefern soll. Genauso ist das im Internet auch. Die Adresse besteht hier aus einer langen Ziffernkombination, der sogenannten IP-Adresse. Damit lässt sich ein Gerät, also zum Beispiel dein Computer, identifizieren.  Der Router weist jedem Gerät innerhalb des lokalen Netzwerks eine IP-Adresse zu.  Jeder Gegenstand im Internet oder jede Webseite hat ebenfalls eine IP-Adresse.

Wie funktioniert das Internet?
Die genaue IP-Adresse stellt sicher, dass die Daten auf deinem Endgerät ankommen

Der Postbote liefert die Datenpakete

Wenn du jetzt eine bestimmte Webseite im Internet aufrufen möchtest, musst du erst einmal die IP-Adresse der Webseite ermitteln. Genauso musst du auch die Adresse des Ladens kennen, bei dem du das Geschenk bestellen möchtest. In diesem Fall macht das der Router für dich. Er sendet dem Internet Service Provider Absenderadresse und Empfängernamen. In diesem Fall ist das der Name der Webseite, die du aufrufen möchtest – wie zum Beispiel www.genius-community.com. Der Provider schaut dann wiederum  beim „Domain Name System“ nach. Das ist ein Server, auf dem alle Domain-Namen von Webseiten gespeichert und mit IP-Adressen hinterlegt sind.

Wenn der Service Provider die IP-Adresse der Webseite herausgefunden hat, fragt er dort die Daten an – also die Inhalte der Seite, die du ansehen willst. Jetzt kommt der Postbote, der deine Bestellung überbringt, zum Einsatz: Das ist wiederum der Router. Er erkundigt sich nach der genauen IP-Adresse des Empfänger-Gerätes (deiner Adresse) und weiß nun, welchen Weg die Datenpakete nehmen müssen, um bei dir anzukommen. Es kann ja sein, dass mit dem Router bei dir Zuhause mehrere Geräte verbunden sind. Die genaue IP-Adresse stellt aber sicher, dass die Daten nicht auf dem Tablet deiner Mutter, sondern auf deinem Computer erscheinen.

Soweit verstanden? Nun ist noch eine Frage zu klären: Wie unterhalten sich Router und Internet Service Provider eigentlich? Diese Sprache heißt Internet-Protokoll. Das Internetprotokoll verschickt die Daten – und zwar in kleinen Datenpaketen. Ein Paket enthält dabei immer einerseits die Daten von Absender und Empfänger und andererseits die Daten, die übersendet werden sollen.

Wie funktioniert das Internet?
Mit dem Internet können Autos vernetzt werden und sich gegenseitig Warnmeldungen senden / Foto: Daimler AG

Internet heißt Vernetzung

Ganz schön genial, wie das Internet funktioniert. Das weiß auch der Autobauer Daimler und versucht deshalb, sich das Internet für seine Fahrzeuge zu nutzen. Nicht mehr nur Handy, Tablet und Computer sollen mit dem Internet verbunden sein, sondern auch Autos, Ampeln und andere Gegenstände im Straßenverkehr. So soll der Straßenverkehr in Zukunft viel sicherer und das Autofahren komfortabler und umweltschonender werden. Und wie geht das genau?  Daimler will mithilfe des Internets auch Autos und Straßenverkehr untereinander vernetzen. So sollen sich Autos in Zukunft austauschen können und sich gegenseitig Bescheid geben, wo noch freie Parkplätze sind. Über das Internet können Autos und Fahrer bald Verkehrsinformationen in Echtzeit erhalten und somit durch andere Autos vor Gefahren auf der Straße gewarnt werden.

 

Was ist Carsharing?

„Share“ ist Englisch und heißt „Teilen“. Beim Carsharing geht es also darum, dass mehrere Menschen Autos gemeinsam nutzen. Meistens sind es große Carsharing-Firmen, die in Großstädten ganze Autoflotten anbieten. Über eine Plattform im Internet oder eine App kann man sich als Nutzer anmelden und ein freies Auto in seiner Umgebung orten. Pro gefahrenem Kilometer bezahlt man dann einen bestimmten Geldbetrag.

Dabei gibt es verschiedene Arten des Carsharings: Beim „stationsbasierten Carsharing“ muss man die Autos an speziellen Stellplätzen abholen und sie nach der Fahrt wieder dorthin zurückbringen, damit andere sie auch nutzen können. Beim „free-floating Carsharing“ stehen die Autos innerhalb eines Gebiets zufällig verteilt und man sucht mit dem Handy nach dem nächstgelegenen freien Fahrzeug.

Carsharing-Dienste werden von vielen verschiedenen Autofirmen angeboten. Car2go von der Daimler AG ist ein Beispiel für ein sehr erfolgreiches free-floating Angebot. Insgesamt hat car2go weltweit mehr als zwei Millionen Nutzer. Durchschnittlich wird alle 1,3 Sekunden eins der insgesamt 14.000 car2go-Fahrzeuge angemietet.

Car2go bietet sogenanntes „free-floating Carsharing“ – das nutzen über zwei Millionen Menschen weltweit

Carsharing ist umweltfreundlich

Besonders bei jungen Menschen ist das Carsharing-Prinzip sehr beliebt. Deshalb gehen die Anbieter davon aus, dass Carsharing in Zukunft noch populärer wird. Bis 2025 rechnen sie weltweit mit mehr als viermal so vielen Kunden. Dass viele Menschen das Angebot nutzen, ist sehr wichtig für die Zukunft. Weniger eigene Autos und mehr Carsharing bedeutet, dass weniger Autos auf der Straße sein werden. Die Leistung jedes Autos wird dafür aber viel mehr ausgenutzt.

Um diese Entwicklung zu unterstützen, hat sich die Daimler AG das Ziel gesetzt, Carsharing mit weiterzuentwickeln. Der Autobauer möchte das Modell mit anderen Ansätzen verbinden, die die künftige Situation auf der Straße auch weiter verbessern.

Durch Elektromotoren kann ein großer Beitrag für die Umwelt geleistet werden. In Stuttgart, Amsterdam und Madrid sind heute schon mehr als 1.000 car2go-Fahrzeuge mit Elektroantrieb unterwegs. Auch das autonome Fahren wirkt sich positiv auf den Straßenverkehr aus: Durch gleichmäßigeres Fahren wird einerseits die Umwelt geschont, andererseits wird autonomes Carsharing für die Menschen deutlich bequemer und sicherer.

Durch die Vernetzung über Apps und digitale Plattformen kann man außerdem schon jetzt abschätzen, wann und wo Carsharing-Autos in Zukunft gebraucht werden. So lässt sich aus jedem einzelnen Auto viel mehr herausholen, da man es zeitlich besser und genauer planen kann. Daimler geht deshalb davon aus, dass in Zukunft nur noch die Hälfte der Carsharing-Autos auf der Straße stehen. Und das, obwohl mehr Menschen das Angebot nutzen.

Seit Dezember 2016 gibt es die App „Croove“ für privates Carsharing

Privates Carsharing

Es gibt außerdem noch eine ganz neue Art des Autoteilens: das private Carsharing. Nach und nach kommt dieses Modell gerade nach Deutschland. Auf einer Online-Plattform oder in einer App können private Autobesitzer ihre Fahrzeuge für eine bestimmte Zeit und eine bestimmte Summe Geld vermieten. Seit Anfang Dezember 2016 bietet auch Daimler eine private Carsharing-App mit dem Namen „Croove“ an. Besitzer aller Fahrzeugmarken können sie nutzen.

Bilder: Daimler AG

Unsere Welt wird immer vernetzter. Auch in der Automobilbranche ist Vernetzung ein zentrales Thema, wenn es beispielsweise um Sicherheit und autonomes Fahren geht. Genius stellt Ihnen ab sofort ein neues Arbeitsheft und einen Experimentierbausatz zum Thema „Vernetzte Welt“ zur Verfügung.

Der neue Band beschäftigt sich mit der Vernetzung der Welt in der Produktion, der Mobilität und im privaten Bereich. Möglich macht diese Vernetzung die Digitaltechnik, deren Grundlagen breit dargestellt werden. Alles ist modular aufgebaut mit Angeboten zur Differenzierung, sodass Sie für Ihre spezifische Klassensituation sicher und schnell das Richtige finden werden.

Als besonderes Highlight verfügt der Titel „Vernetzte Welt“ über digitale Zusatzinhalte für einen abwechslungsreichen und modernen Unterricht.

Mit dem Experimentierbausatz können Ihre Schülerinnen und Schüler im Unterricht Schaltungen nachbauen, die in modernen Fahrzeugen beispielsweise bei Fahrassistenzsystemen, der Start-Stopp- Automatik oder einer digitalen Tankanzeige zum Einsatz kommen. Alle Informationen, Arbeitshefte und Unterrichtsmaterialien zu dem neuen Band aus der Reihe „Mobilität der Zukunft“ mit kostenlosen Downloads finden Sie hier.

Die aktuellen Termine für diese Seminarreihe und alle weiteren Fortbildungsangebote finden Sie hier. Interessierte Lehrer können sich direkt online anmelden.

Genius bietet Bausätze, Arbeitshefte, Arbeitsblätter und Informationen zu weiteren Themen wie Sicherheitstechnik, Antriebstechnik oder Design, Aerodynamik & Produktionstechnik. Die Unterrichtsmaterialien stehen kostenlos zum Download zur Verfügung.

 

Jeder Autofahrer, der oft in der Stadt auf Parkplatz-Suche ist, kennt das nur zu gut: Es will und will einfach kein freier Stellplatz auftauchen, schon gar nicht, wenn man es eilig hat. Eine lange Suche kann dann nicht nur ganz schön ärgerlich sein, sondern ist auch ein unglaublicher Benzinfresser. Die allgemeine Suche nach Parkplätzen macht einen großen Anteil am Verkehr in der Innenstadt aus und ist dadurch auch eine große Umweltbelastung.

Gleichzeitig fahren viele Autos aber auch aus der Stadt raus und an vielen freien Parklücken vorbei – brauchen sie aber nicht. Um die Umwelt zu schonen und suchende Autofahrer direkt zu freien Lücken zu lotsen, arbeiten Daimler und Bosch gerade an einer neuen Technologie namens „Community based Parking“.

Parkplatzsuche leicht gemacht

Daimler baut in die neuen Autos Parksensoren ein. Sie scannen die Straße nach freien Plätzen ab, auch wenn sie gerade keinen Parkplatz brauchen. Die Daten, die sie dabei sammeln, geben sie mithilfe eines Vernetzungsgeräts an den Bosch-Server weiter. Der sammelt diese Daten und wertet sie aus. Wenn beispielsweise eine Lücke am Straßenrand besonders oft übermittelt wird, ist es sehr wahrscheinlich, dass es sich gar nicht um einen Parkplatz handelt, sondern um eine Ein- oder Ausfahrt.

Über die freien Parkplätze, die dabei ermittelt werden, freuen sich die suchenden Autofahrer. Über die App „Mercedes me“ oder über das eingebaute Navi wird den Fahrern angezeigt, wo sie einen freien Parkplatz finden können.

Community based Parking
Autos sammeln Informationen über freie Parklücken und geben sie an andere Autofahrer weiter

Je mehr Daten, desto besser

Wichtig ist dabei natürlich, dass die Daten ständig aktualisiert werden. Denn nichts wäre für die Autofahrer ärgerlicher, als ein Parkplatz der in der Zwischenzeit schon wieder belegt ist. Je mehr Autos mit der Zeit die neue Technologie nutzen, desto mehr Daten gibt es über die Parkmöglichkeiten in der Stadt und desto aktueller ist das System. Die neue Technik funktioniert also nur über eine Gemeinschaft oder auch Community – daher auch der Begriff „Community based Parking“. Die Autos erstellen sogenannte Parkraumkarten, die immer genauer darstellen können, wo etwas frei ist und wo nicht. Du kannst dir das vorstellen wie ein Park-Navigationssystem, das alle aktuellen Informationen über die Parksituationen in der Stadt kennt und dich darüber informiert.

Community based Parking
Freie Parklücken werden künftig nicht nur in der Mercedes-App angezeigt, sondern auch über das Navi

Zukunftsmusik? 

Gerade wird die neue Technologie noch in Stuttgart getestet. Anfang 2017 sollen die ersten Mercedes-Autofahrer die Park-App schon nutzen können. Im ersten Schritt zeigt die App den Fahrern, wie wahrscheinlich es ist, dass sie in ihrer Umgebung einen Parkplatz finden. In Zukunft sollen die Infos immer genauer und über das Navigationssystem im Auto angezeigt werden. Außerdem sollen auch andere Autobauer künftig miteinbezogen werden. So arbeiten alle gemeinsam daran, etwas für unsere Umwelt zu tun.

Bilder: Daimler AG