Die Fußball-Bundesliga rüstet mit 5G auf

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Eigentlich ist der Fußball als moderne Entertainment-Industrie längst im ­digitalen Zeitalter angekommen: Internetdienste strahlen Spiele per Stream in die ganze Welt aus. Kameras, Sensoren und Fan-Apps erfassen systematisch Besucherströme auf dem Weg zum Stadion. Und Platzwarte setzen Drohnen ein, um die Rasenqualität per App zu überwachen.

Der Datenhunger der vielen Beteiligten – Vereine, Verbände, TV- und Streamingdienstleister sowie Zuschauer – entfaltet sich aber so richtig erst auf dem Spielfeld. In jedem Stadion der ersten und zweiten Bundesliga ist ein umfangreiches Tracking-System installiert. Alleine 14 verschiedene Kameras und Sensoren sind dafür zuständig, genau zu erfassen, ob ein Ball die Torlinie überquert hat. Weitere 16 bis 20 Kameras sind in den oberen Rängen montiert, die das Spielfeld von jeder Seite im ständigen Blick haben. Dieses System ist komplett unabhängig von den 20 bis 25 Kameras, die die Bilder für Fernsehübertragungen einfangen – die Kameras für das Tracking dienen vielmehr dazu, 25-mal pro Sekunde die Position jedes Spielers und des Balls exakt festzustellen.

Kameras sehen alles

„Mit unseren optischen Systemen können wir die Spielerposition hochgenau orten“, erklärt Hendrik Weber, Geschäftsführer von Sportec Solutions, einem Joint Venture des Ligaverbands Deutsche Fußball-Liga (DFL). Im ganzen Stadion sind zudem Richtmikrofone verteilt, die den Ton zum Spielgeschehen auffangen. Dank der Echtzeit-Positionsdaten lässt sich den Bildern automatisch das richtige Mikrofon zuordnen, sodass die ­Zuschauer vor den Fernsehgeräten immer hören, was um den Ball vor sich geht.

Aus den Daten lässt sich aber noch viel mehr ablesen: Anhand der Entfernung, dem Schusswinkel und der Stellung der gegnerischen Spieler errechnet das System in Echtzeit den xG-Wert – kurz für „Expected goals“, also „erwartete Torerfolge“. Je höher dieser zwischen 0 und 1 ausgeworfene Wert ist, desto wahrscheinlicher ist der Torschuss erfolgreich. Für einen Strafstoß gilt beispielsweise ein xG-Wert von 0,76 – durchschnittlich landen rund drei von vier Versuchen vom Punkt im Netz. Welche Mannschaften auf dem Platz stehen, wer schießt und wer im Tor steht, fließt dabei nicht in die xG-Berechnung ein.

Ganz perfekt ist das System der automatisierten Erfassung aber noch nicht. Obwohl die Kameras per Glasfaser verbunden und mit einem eigenen Serverraum im jeweiligen Stadion vernetzt sind, können die Algorithmen das Spiel in seiner Komplexität noch nicht völlig eigenständig ­erfassen. Deshalb sitzen bei jedem Spiel mehrere Datenoperatoren im Stadion, die zusätzliche Informationen liefern.

Manuelle Nachbearbeitung

Einer der Operatoren kommuniziert mit einem Controller ähnlich dem an einer Playstation, wann der Ball im Aus ist und wann er sich wieder im Spiel befindet. ­Andere Ligamitarbeiter reichern die Daten über Sprachnachrichten an und ­füttern das System mit den jeweiligen Spielzügen oder Schiedsrichterentscheidungen. Alle Daten werden möglichst schnell zusammengeführt: „In weniger als drei Sekunden, nachdem das Tor fällt, ist es bereits in der Datenbank erfasst“, ­erklärt Hendrik Weber. So können Fans per Push-Nachricht informiert werden, noch bevor das Tor im Fernsehen zu sehen ist. Denn auch bei einer Liveübertragung kommt es je nach Übertragungstechnik zu einigen Sekunden Verzögerung.

Die genaue Erfassung von Fußballdaten ist mittlerweile ein Multi-Millionen-Geschäft. So werten auch auf Sportwetten spezialisierte Firmen die Spiel­daten mit eigenen Methoden systematisch aus, um die Quoten zu optimieren. Nicht zuletzt wollen die Vereine die Leistung der Spieler möglichst umfangreich und systematisch erfassen. So können sie Einsätze planen, Verletzungen vermeiden und ­Spieler anderer Mannschaften für spätere Transfers analysieren.

Funktechnik: billiger, aber beschränkt

Da beim Training außerhalb des Stadions bislang keine 20 Kameras und ein Serverraum bereitstehen, nutzen die Vereine hier andere Systeme, etwa das des Münchner Anbieters Kinexon. Das Unternehmen zeigte seine Technik auf der Fachmesse Spobis: Anstelle einer optischen Erfassung setzt man dort auf einen Funksender, der sich in einer kleinen Tasche im Trikot der Spieler befindet.

Die primäre Ortung funktioniert mittels Ultra-Weitband-Funktechnik (UWB). Die ortet die Spieler in der Fläche auf 10 Zentimeter genau, in der Höhe auf 20 Zentimeter. Mit zusätzlichen Lagesensoren wie Gyroskop und Magnetometer lässt sich die Genauigkeit bis auf 3 Zentimeter verbessern.

Viele Anwendungen benötigen eine möglichst geringe Latenz von unter 50 Millisekunden. „Bei optischen Systemen ist dazu ein enorm hoher Rechenaufwand notwendig – eine Investition, die sich nur wenige Sportligen leisten können“, erklärt Kinexons Geschäftsführer Maximilian Schmidt. Inzwischen arbeiten sieben ­Bundesligavereine mit dem Unternehmen zusammen. Einige von ihnen haben das System von Kinexon bereits zusätzlich im Stadion installiert.

Trotz der Fortschritte bei den optischen Techniken sieht Kinexon in der Funktechnik weiter Potenzial: „Wir erwarten, dass sich beide Systeme in Zukunft immer mehr ergänzen“, sagt Schmidt. So ist das Kinexon-System heute schon in der Lage, die Positionsdaten aus unterschiedlichen Quellen zu kombinieren.

Der Weltverband FIFA hatte die neuen Tracking-Systeme frühzeitig auf dem Schirm und stellte fest, dass manche kommerziellen Kamerasysteme unter Realbedingungen nur beschränkt einsatzfähig waren. „Kein Platz ist zu 100 Prozent flach“, erklärt Nicolas Evans, der für den Weltverband die digitale Entwicklung vor­antreibt. Auch könne die Optik von Kameras das Bild verzerren. Deshalb definierte die FIFA nicht nur Qualitätskriterien, sondern testet regelmäßig neue Systeme.

Auf die Füße geguckt

Der Ligaverband und die Vereine arbeiten unterdessen am nächsten Schritt in der kameragestützten Technik. Die DFL hat dazu einen Anteil an der israelischen Firma Track160 gekauft. Sie verspricht, noch wesentlich mehr Datenpunkte durch optische Systeme zu erfassen.

Unterstützt von künstlicher Intelligenz und einer neuen Kamerageneration soll künftig das „Limb Tracking“ hinzukommen, also das Tracking einzelner Gliedmaßen. Anstatt pro Spieler nur eine einzige Position zu ermitteln, wird der ­gesamte Körper mit 16 bis 25 Datenpunkten einbezogen. Ergebnis: Die Systeme können das Geschehen auf dem Spielfeld viel genauer erfassen, Spielmanöver ­automatisch erkennen und noch bessere Prognosen treffen. Einsatzfähig soll die neue Technik 2021 oder 2022 werden. ­Gelingt dieser Schritt, dürfte sich die ­optische Technik weiter durchsetzen.

Aufgrund der technischen Grenzen lässt sich aber noch nicht jeder Wunsch erfüllen, beispielsweise zur Unterstützung der Schiedsrichter. So können viele ­Systeme trotz hochgenauer Sensoren keine hinreichend nutzbaren Positionsdaten liefern, um ein Aus oder ein Abseits genau festzustellen. Deshalb startete die FIFA mit verschiedenen Ligen Arbeitsgruppen. Sie sollen die Anforderungen für den weiteren digitalen Ausbau liefern, damit die Systeme bei offiziellen Turnieren eingesetzt werden können. Um die Positionsdaten weltweit nutzen zu können, hat die FIFA außerdem einheitliche Datenaustauschformate geschaffen.

Das hat auch Konsequenzen für den Videobeweis: „Wir gehen weg von einer rein visuellen Entscheidungsfindung zu einer Entscheidung, die auf Daten und Messwerten basiert“, sagt Evans. Stand jetzt, sollen bei der nächsten Klub-Weltmeisterschaft etwa virtuelle Abseitslinien erprobt ­werden. Die Computer entscheiden zwar nicht eigenständig, ob ein Abseits vorliegt, sie können den Schiedsrichtern aber das ideale Bildmaterial anzeigen, um ihnen die Entscheidung zu erleichtern.

5G und Augmented Reality

Auch Zuschauer sollen von den Fortschritten profitieren. Vodafone etwa hat eine Kooperation mit der DFL und dem VfL Wolfsburg gestartet, um das Potenzial der 5G-Technik für Dienste auf Basis von Tracking zu testen. Was im Stadion bisher Vereinen und TV-Sendern vorbehalten war, steht im Probebetrieb bereits ersten Fans mit 5G-Handys und Voda­fone-SIM-Karte zur Verfügung: Haben sie das Gerät kurz kalibriert, können sie mit dem Prototypen einer neuen App per Augmented Reality Informationen in das Bild ein­blenden.

Tippt man auf dem Handy beispielsweise einen Spieler an, kann die App in Echtzeit Statistiken abrufen oder anzeigen, mit welcher Geschwindigkeit der Kicker gerade unterwegs ist. Die Datengrundlage liefern die zusätzlich im Stadion installierten Kameras; die Verarbeitung übernimmt ein Server von Vodafone in der Arena. Durch die räumliche Nähe sollen in der 5G-Zelle Latenzen im einstelligen Millisekundenbereich möglich werden – im Vergleich zu 20 bis 30 Millisekunden im 4G-Netz. Den eigentlichen Flaschenhals bilden derzeit aber noch die Video-­Codecs mit etwa 100Millisekunden ­Latenz.

Künftig sollen immer mehr solcher Echtzeit-Informationen abrufbar sein. Bei einer Freistoßsituation etwa ließe sich anzeigen, wie groß die Distanz vom Schützen bis zum Tor ist. Torschützen würde die App sofort melden. Die Ligaverantwortlichen wollen die Spiele darüber auch für eine jüngere Generation spannend halten. So sieht es jedenfalls Hendrik Weber vom DFL-Joint-Venture Sportec Solutions: „Ich kenne kaum einen 19-Jährigen, der sich 90 Minuten ein Spiel ansieht, ohne zum Smartphone zu greifen“, sagt er.

Nach bisheriger Planung soll die 5G-Ausstattung des Stadions bis zum Sommer 2021 komplett sein. Ob die Kurve dann vermehrt aufs Smartphone schaut, bleibt abzuwarten. Experten, Taktik-Nerds und interessierte Zuschauer werden an solchen Tools aber ihre Freude haben – und auch die Medienvertreter und nicht zuletzt die Vereine, die ihr Analyse-Instrumentarium weiter verfeinern können. (mon)

Dieser Artikel stammt aus c't 8/2020. (juke)