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Automotive Ethernet Congress 2021

Ist Technologievielfalt vorteilhaft für das Fahrzeugnetz?

12. März 2021, 14:00 Uhr   |  Stefanie Eckardt

Ist Technologievielfalt vorteilhaft für das Fahrzeugnetz?
© AEC

Vom 09. bis 11.Februar 2021 fand zum siebten Mal in Folge der Automotive Ethernet Congress statt. Aufgrund der Corona-Pandemie zwar virtuell, bot die Veranstaltung neben technischen Informationen rund um Ethernet im Fahrzeug reichlich Diskussionsbedarf und Möglichkeiten zum Netzwerken.

Zum siebten Mal in Folge öffnete der Automotive Ethernet Congress seine Pforten – aufgrund der Corona-Pandemie in digitaler Form und auf drei Tage verteilt. So konnten sich 270 Teilnehmer, Referenten und Aussteller vom 09. bis 11.02.2021 über den Fortschritt von Ethernet im Fahrzeug informieren.

Automatisiertes Fahren, Vernetzung, Digitalisierung, Elektrifizierung – die Automobilindustrie befindet sich im stärksten Wandel ihrer Geschichte. Automobilhersteller und ihre Zulieferer müssen sich auf schnell auf radikale Veränderungen einstellen und das nicht nur aufgrund des immer stärkeren Wettbewerbs und Kostendrucks. Auch Technologien aus der Consumer-Elektronik müssen schnell aufgegriffen werden, die die Digitalisierung ins Fahrzeug drängt. Der Endverbraucher erwartet von seinem Fahrzeug nicht mehr nur, dass es ihn sicher transportiert – sondern vor allem Funktionen, die er von seinen mobilen Geräten gewohnt ist. Hierfür bedarf es eines leistungsstarken Fahrzeugnetzes (In-Vehicle Network, IVN).

Für das Fahrzeugnetzwerk stehen allerdings diverse Technologien zur Verfügung, die teils sehr ähnliche Anwendungsfälle adressieren, wie 10BASE-T1S, CAN-XL oder FlexRay im 10-Mbit/s-Bereich. Hier stellt sich die Frage, die den siebten Automotive Ethernet Congress durchzog: Ist diese Vielfalt der Technologien wirklich ein Vorteil? Oder ist es nicht sinnvoller, das gesamte Fahrzeugnetz unter einer einzigen Technologie zusammenzufassen? Mit dieser Problematik setzte sich Dr. Kirsten Matheus in ihrer Keynote »Automotive Ethernet Beyond Speed« auseinander. Ethernet wurde – und wird vielleicht auch heute noch – aufgrund der Geschwindigkeit und höheren Datenübertragungsrate im Fahrzeug implementiert. Doch die Technologie kann so viel mehr, wie Dr. Matheus betont: »Ethernet unterstützt verschiedene Kommunikationsparadigmen und bietet die Möglichkeit, Fahrzeuge komplett auf anders zu entwickeln.« Dabei sind Unicast, Services und Switches die Schlüsselelemente eines Ethernet-basierten Netzwerks. Vorteile: Flexibilität, Selbstlernfähigkeit, Trennung von Belangen und eine höhere Security. »Die Anforderungen an das Fahrzeug und das In-Vehicle Network gehen über das hinaus, was die Industrie gewohnt ist. Ethernet ist gut gerüstet, wenn es von einem zu 100 Prozent vorgefertigten Netzwerk zu sich stärker verändernden und anpassungsfähigen Systemen übergeht«, resümierte Dr. Matheus und weist dabei auf die Gefahr hin, das Netzwerk zu komplex zu machen.

Entwicklungen bei Architektur und Netzwerk

Nach der Keynote startete die Session »Architektur und Netzwerk« mit einem Vortrag des frisch fusionierten Automobilherstellers Stellantis. Nicolas Morand und Dr. Trista Lin gingen auf das Konzept des Software-definierten Fahrzeugs ein. Dieses ermöglicht die Transformation der E/E-Architektur von Hardware-basiert zu Software-zentriert zu ermöglichen. Es zielt auch darauf ab, ein höheres Maß an funktionaler und Datensicherheit zu bieten, künftiges automatisiertes Fahren zu ermöglichen, den Energieverbrauch zu optimieren oder die Modularisierung von Services zu gewähren. Morand und Lin gaben einen kurzen Überblick über aktuellen E/E-Architekturen, erklärten warum Virtualisierung als Enabler für die Evolution von E/E-Architekturen dient, zeigten den Nutzen von TCP/IP für die Cloudifizierung und Elektrifizierung und betonten wie wichtig die Fähigkeit der Rekonfiguration von E/E-Architekturen sowie die Wiederverwendbarkeit von Diensten ist.

Der anschließende Vortrag »QoS-vorhersagbare SOA für TSN: Ergebnisse einer Fallstudie« von Josexto Villanueva, Renault, Nicolas Navet, University of Luxembourg and Jörn Migge, Real-Time at Work verdeutlichte, dass bereits vermehrt Erfahrungen beim Einsatz von TSN-Quality-of-Service-Mechanismen in der Automobilindustrie gesammelt wurden – jedoch beziehen sich diese auf die Erfüllung der Anforderungen einzelner Streams. Für Dienste, die die Übertragung mehrerer, möglicherweise segmentierter Nachrichten mit komplexeren Übertragungsmustern beinhalten, ist weniger bekannt. Die drei Referenten diskutierten zunächst technologische, Design- und Konfigurationsentscheidungen, die in Service-orientierten Architekturen zu treffen sind, beispielsweise wie sich Nachrichten segmentieren lassen (UDP mit mehreren Ereignissen, TCP, SOME/IP, TP). Dann verdeutlichten sie anhand einer Fallstudie, wie SOME/IP-Nachrichten auf TSN-QoS-Mechanismen automatisiert abgebildet wurden, um die individuellen Anforderungen der Dienste zu erfüllen.

Hary Palmer von Marvell zeigte auf, dass die Einführung von Ethernet-basierten E/E-Architekturen dem Automobilhersteller kurzfristig »Schmerzen« bereiten kann und wird, er aber langfristig davon profitiert. Automobilhersteller sind derzeit hauptsächlich in den Domänen Antriebsstrang, Fahrwerk, Karosserie, Infotainment und Fahrerassistenzsysteme organisiert. Umstellungsschwierigkeiten werden sich zunächst ergeben, weil entschieden werden muss, welche Funktionen von allen Domänen ausgeführt werden sollen und welche Anteile sich auf einen Zentralrechner verlagern bzw. was sich an die zonalen Edge-Knoten verlagert oder dort belassen lässt. Die Entscheidung darüber, was bisher von dedizierten Steuergeräten als Teil der Domäne ausgeführt wurde, wird nun als Software-Funktion betrachtet, die als Software-Feature in den Zentralrechner oder in einigen Fällen im zonalen Edge-Knoten untergebracht werden kann. Langfristige Gewinne: Statt großer zentraler Gateways, bei denen die Aufrechterhaltung des Timings exponentiell schwierig wird, nutzt man kleine Gateways in den zonalen Bereichen. Innerhalb des Zentralrechners kann eine Plattform-basierte Software-Struktur geschaffen werden, so dass der Automobilhersteller Software-Funktionen flexibel hinzufügen und entfernen kann.

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1. Ist Technologievielfalt vorteilhaft für das Fahrzeugnetz?
2. Geprüfte Sicherheit auf allen Ebenen

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