IP im Ethernet und der USB können im Kfz gut genutzt werden IT ins Auto!

Die Informationstechnologie (IT) in das Fahrzeug zu übernehmen, war vor zehn Jahren ein absolutes Unding. Das kann sich bald ändern: Das Internet Protocol (IP), Ethernet und der USB sind auf dem Wege, in die Kfz-Elektronik Einzug zu halten.

IP im Ethernet und der USB können im Kfz gut genutzt werden

Die Informationstechnologie (IT) in das Fahrzeug zu übernehmen, war vor zehn Jahren ein absolutes Unding. Das kann sich bald ändern: Das Internet Protocol (IP), Ethernet und der USB sind auf dem Wege, in die Kfz-Elektronik Einzug zu halten.

LIN, CAN, MOST und FlexRay sind Stand der Technik in der Fahrzeugtechnik. Nicht selten werkeln heute in Fahrzeugen mehr als 50 Steuergeräte, die mit einem hohen Aufwand koordiniert werden müssen. Komplexe Bordnetzstrukturen mit Gateways und Bridges führen zu einer nur schwer beherrschbaren Struktur. Ein Auto mutiert zu einem hochvernetzten System. Ähnliche Anforderungen hat auch ein Computernetzwerk, das als Kommunikations-Backbone das Ethernet nutzt. Routing im Netzwerk, virtuell abgeschottete LANs und dynamische Konfigurationen werden dank IP-Technologie sicher beherrscht. Auch in der Automatisierungstechnik ist der Trend in Richtung Ethernet klar erkennbar. Gerade in der schnellen Antriebstechnik gewinnen Ethernetbasierte Lösungen Marktanteile. Da liegt es doch nahe, das Fahrzeug mit bewährter Technologie auszurüsten.

Entwicklung in der Fahrzeugvernetzung

Das Kraftfahrzeug ist traditionell ein Maschinenbauprodukt. Doch gerade in den letzten Jahren hat sich ein dramatischer Paradigmenwechsel vollzogen. Fast 90 % aller Innovationen im Fahrzeug kommen aus den Bereichen Elektrotechnik und Elektronik. Eine Studie von Mercer Managemente Consulting prognostiziert ein jährliches Wachstum um fast 6 %, so dass heute schon bis zu 30 % des Fahrzeugwertes auf elektronische Komponenten fallen. Geht der Trend weiter in Richtung Einparkassistent und Hybridfahrzeug, sind Wertanteile von 50 % und mehr schon absehbar.

In den 60-er Jahren war ein Auto noch als reiner Gebrauchsgegenstand anzusehen, mit dem man hoffentlich unkompliziert von A nach B kam. Mit dem Wirtschaftsaufschwung kam der Wunsch nach Unterhaltung auf, die ersten Radios wurden in den Fahrzeugen verbaut und das Bordnetz von 6 V auf 12 V umgestellt. Gerade einmal 100 m Kabel reichten aus, um die elektrischen Verbraucher zu verbinden (Bild 1).

Erst in den 80-er Jahren änderte sich die Situation deutlich. Durch die Einführung elektronischer Sicherheitssysteme wie Airbag und ABS, aber auch durch die Nutzung von Komfortsystemen wie Klimaanlage und Tripcomputer wurde eine Vernetzung von Steuergeräten notwendig, um die Anzahl der Kabel zu reduzieren. Die Automobilhersteller schufen eine Vielzahl unterschiedlicher Bussysteme, von denen sich CAN (Controller Area Network) in der Mitte der 80-er Jahre durchsetzen konnte. Kein anderes Bussystem konnte die Anforderungen an Echtzeit-Fähigkeit, Verfügbarkeit und geringer Restfehlerrate zu vergleichbaren Kosten erreichen.

Noch im Jahrtausendwechsel argumentierte die Automobilindustrie, dass Netzwerke der IT-Technologie in Kraftfahrzeugen nicht die nötige Stabilität und Verfügbarkeit haben. IP war dem entsprechend kein Thema für den Einsatz im Kraftfahrzeug. Der Software-Hersteller Sun bewies jedoch 1999 durch die Sun Microsystems Laboratories mit einem Forschungsfahrzeug vom Typ GM EV1, dass IP-Technologie mit Java sehr wohl eine berechtigte Existenz in Fahrzeugen haben kann [1]. Mit einer innovativen Systemarchitektur vernetzte das Fahrzeug alle relevanten Komponenten bis hin zu einer echten Plug-in-Architektur, die eine weitgehende Hard- und Software-Skalierung des Fahrzeugs zuließ (Bild 8).

Dank IP-Technologie lassen sich bekanntermaßen unterschiedliche Kommunikationsstandards vollkommen transparent nutzen. Eine lokale IP-Architektur ermöglicht ebenfalls die Integration von Offboard-Geräten wie Multimedia-Playern, Laptops usw. für Diagnose- und Kommunikationsdienste, ohne dass gegenüber der klassischen IT-Struktur neue Schnittstellen geschaffen werden müssten. Durch die hohe Bandbreite wurden auch neue Funktionen in Fahrzeugen möglich, da nun ein Upload auch größter Datenmengen, beispielsweise für Videodaten oder den Steuergeräte-Update, problemlos möglich ist.