GM: WiFi Direct soll Fußgänger schützen

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10. August 2012 – Forscher bei General Motors (GM) arbeiten an einer neuen Art der Fußgängererkennung, die auf dem relativ jungen Standard "WiFi Direct" aufsetzt. WiFi Direct ist eine WLAN-Erweiterung, die eine Peer-to-Peer-Kommunikation erlaubt – also eine Kommunikation ohne zentralen Hotspot. WiFi Direct ist laut GM auch für die Fahrzeugkommunikation und den Fußgängerschutz interessant, weil die Smartphones von Fußgängern mit den Autos kommunizieren können.

WiFi vs. WLAN

Zunächst zur Präzisierung der Begrifflichkeiten: Das drahtlose Netzwerk WLAN (Wireless Local Area Network) ist nach IEEE-Standards spezifiziert. Das IEEE ist der weltweite Verband von Ingenieuren der Elektrotechnik und Informatik. In der Normenfamilie 802.11 sind WLAN-Standards wie a, b, g und n definiert – und der geplante Standard 802.11p für die Car-to-Car-Kommunikation, der sich aber noch nicht im kommerziellen Einsatz befindet. Der Begriff WiFi wird im englischen Sprachraum gerne als Synonym für WLAN verwendet, steht aber auch für die WiFi Alliance, die zum Beispiel Verschlüsselungsstandards wie WPA entwickelt (WiFi Protected Access). Die WiFi Alliance hat auch den Standard WiFi Direct entworfen. Es handelt sich dabei um eine Erweiterung des Infrastruktur-Modus, der per Hotspot eine Anbindung zum Netz schafft. Demnach kann ein Gerät gleichzeitig Verbindungen im Infrastruktur- und Peer-to-Peer-Netzwerk aufrechterhalten.

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Mitgeführte Smartphones verraten die Nähe von Personen - und vielleicht sogar, ob es sich zum Beispiel um Kinder, Bauarbeiter usw. handelt.

Hallo, hier bin ich

Nach GMs Idee bauen Smartphones und Autos bei Annäherung spontan WLAN-Verbindungen zueinander auf. So könnten Autofahrer zum Beispiel gewarnt werden, wenn Fußgänger hinter einem parkenden Auto hervortreten oder Fahrradfahrer im toten Winkel des Fahrzeugs unterwegs sind. WiFi Direct ist nach Einschätzung von GM für solche Anwendungen gut geeignet, weil der Aufbau der Peer-to-Peer-Kommunikation nur etwa eine Sekunde benötige und die Reichweite immerhin "der eines Fußballfeldes entspricht" – die WiFi-Alliance nennt eine durchschnittliche Reichweite von etwa 200 Metern im Freien. Auch sei es möglich, die Position der Fußgänger oder Fahrradfahrer zu ermitteln, sodass das Auto eine Warnung ausgeben kann, wenn ein Unfall droht. Die Ermittlung der Position könnte erfolgen, indem die Smartphones ihre Koordinaten übermitteln, die ihnen per GPS und/oder die Lokalisierung innerhalb der GSM-Funkzellen bekannt ist – GM beschreibt diesen Aspekt nicht näher.

Datenfusion

GM will WiFi Direct außerdem mit weiterer Sensorik im Fahrzeug zu verknüpfen. So ließen sich Schwächen der anderen Systeme kompensieren oder ergänzen. Eine Kamera – sofern sie nicht das Stereoprinzip nutzt – hat zum Beispiel den Nachteil, Entfernungen so gut wie gar nicht erkennen zu können. Infrarot braucht einen sehr guten Bilderkennungsalgorithmus um zu erkennen, welcher Art eine entdeckte Wärmequelle ist. Dieses Problem hat WiFi überhaupt nicht – und das Prinzip erlaubt zudem eine eindeutige Identifizierung, weil die Information "Ich bin ein Fußgänger" einfach mitgeschickt wird. Das Verfahren geht nur dann fehl, wenn wie im Film "Total Recall" jemand auf die Idee kommt, eine Maus mit seinem Telefon zu speisen – ein Grund mehr, mit zusätzlicher Sensorik Redundanz zu erzeugen. Streiche dieser Art wird es so sicher geben, wie Kinder es lustig finden, Geldmünzen von der Straßenbahn platt drücken zu lassen.

Achtung, Bauarbeiter

Die Differenzierung von Verkehrsteilnehmern scheint GM mithilfe von speziellen Apps für Smartphones sicherstellen zu wollen. Als Beispiel nennt der Automobilhersteller Apps wie "Bike Messenger" oder "Road Worker", die dann im Prinzip auch für eine Priorisierung von Informationen sorgen können. Bei einer Baustelle ist natürlich immer Vorsicht angebracht und bei eiligen Fahrradboten sowieso. Andererseits wäre es ziemlich inflationär, vor jedem Fußgänger in einer Großstadt zu warnen, der am Rande Bürgersteigs unterwegs ist – man würde von Warnungen erschlagen. Eine App für "ABC-Schützen" dagegen wäre naheliegend, weil in Pausen oder bei Schulschluss ein erhöhtes Risiko besteht, dass Schüler es an Aufmerksamkeit fehlen lassen.

Hauptsache WLAN

Ein Vorteil der WiFi-Direct-Technik besteht laut GM in der Kompatibilität der Standards untereinander. Im Prinzip muss ein Smartphone demnach nicht einmal die neueste Spezifikation erfüllen, sondern es genügt, wenn es nach irgendeinem 802.11-Standard funken kann. Bis GM sein Projekt in ein Produkt umsetzen kann, werden allerdings ältere 802.11-Varianten ohnehin keine Rolle mehr spielen. Das ist auch gut so, denn schon b und g haben eine deutlich geringere Reichweite als 802.11n.

Verknüpfung von Positionsdaten

Ohnehin ist es eine interessante Rechenaufgabe, welche Reaktionszeit bei der Latenzzeit von einer Sekunde und einer Reichweite von 200 Metern bleibt – zumal diese mit einigen Lkws vor der Nase auch weiter schrumpfen kann. Das gilt umso mehr, als auch die Positionsangaben der Gehilfen GPS oder GSM nicht ganz genau sind. Sofern es GM nicht bei eine ungefähren Erkennung belassen will – "irgendwo da vorne fährt ein Fahrradbote" – wird WiFi also wohl erst in Verbindung mit anderer Sensorik zu einer präzisen Hilfe. Beispielsweise könnte die App-basierte WiFi-Meldung eine der Infrarot-Kamera nachgeschaltete Bildverarbeitung ergänzen. So würde die Kamera ein Lebewesen erkennen und die WiFi-Nachricht bestätigen, dass es sich hier um einen Fahrradfahrer handelt.

Zu einige technischen Details sagt GM bisher recht wenig, Wir haben zum Beispiel nachgefragt, ob WiFi Direct als eine Erweiterung von WLAN 802.11p zu sehen ist. Beispielsweise ist die periodische Meldung "Hier bin ich" ja bereits in 802.11p vorgesehen – das würde allerdings nicht mit der versprochenen Abwärtskompatibilität zusammen passen, denn es sind ja die Smartphones, welche die Meldung absetzen. Muss also 802.11p so erweitert werden, dass es Meldungen der Standards g und n versteht? Oder handelt es sich hier um eine WiFi-Erweiterung für WLAN 802.11g/n? Schließlich: Gibt es bei WiFi Direct eine automatische Verschlüsselung per Zertifikat? Oder fließen tatsächlich unverschlüsselte Informationen, während man sich mit seinem Smartphone gleichzeitig im Internet bewegt. Eine Anfrage in den USA läuft, bisher gibt es noch keine Antwort.

Der Charme des Faktischen

Die offenen Fragen sollen nicht über den Charme der Lösung hinwegtäuschen: GMs Lösungsansatz bedient sich einer Technik, die sich längst abermillionenfach im Einsatz befindet. Ein weiterer Vorteil liegt in der Kompatibilität über mehrere Generationen hinweg. So ließe sich mit relativ geringem Aufwand ein Kommunikationsnetz mit vielen Teilnehmern aufbauen. Zudem erfordert der Ansatz keinerlei straßenseitige Infrastruktur. All dies zusammen genommen bedeutet, dass sich ein kostengünstiges System aufbauen lässt, das vom Start weg eine Wirkung zeigt.

Konkurrenz zu simTD?

Die Kombination von GMs Idee mit einer auf UMTS/LTE beruhenden Kommunikation mit der Infrastruktur wäre möglicherweise ein ernst zu nehmender Konkurrent zu einem Ansatz wie simTD. Abfragen von Daten, die von Verkehrszentralen stammen, könnten ebenfalls nach dem Peer-to-Peer-Verfahren weitergegeben werden, was im Vergleich zu Einzelsendern im Form von Roadstations sogar eine redundante Lösung wäre. Der grundlegende Vorteil eines solchen Aufbaus ist, dass Technik genutzt werden, welche die Anwender ohnehin mit sich führen. Mindestens zwei Fragen müssen dabei geklärt werden: Würden die Behörden das wollen? Und wie sicher ist die gleichzeitige Peer-to-Peer- und Infrastruktur-Kommunikation per WiFi Direct? Zur Beantwortung von Frage 2 müsste GM noch ein paar mehr Details offenlegen. (ggo)