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Dynamisches Netzwerkmanagement

Systemarchitekturen servicetauglich designen

5. August 2019, 15:30 Uhr | Von Christian Humig

Flexible Systemarchitektur für eine dynamische Konfiguration der Kommunikationsnetzwerke und stets im Einklang mit dem gesamten Fahrzeugssystem.

Künftige Anforderungen an Fahrzeuge machen neue flexible Systemarchitekturen notwendig. Das beinhaltet unter anderem die Notwendigkeit einer dynamischen Konfiguration der Kommunikationsnetzwerke, welche stets im Einklang und in Abstimmung mit dem gesamten Fahrzeugsystem stehen muss.

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Die Automobilwelt befindet sich derzeit im Umbruch. Vergleichbar zum Smartphone werden Funktionen in zukünftigen Fahrzeugen als Dienste zur Verfügung stehen, die jederzeit hinzugefügt oder entfernt werden können. Über Updates und Upgrades werden neue Funktionen auch nach der Fahrzeugproduktion noch ins Fahrzeug gebracht.

Die Fahrzeugsystemarchitektur wird sich in Zukunft grundlegend ändern müssen, um die mit diesem Wandel verbundene wachsende Komplexität noch beherrschbar zu machen. Heutige statische Architekturkonzepte müssen wesentlich flexibler und dynamischer werden. Zukünftige serviceorientierte Fahrzeugsystemarchitekturen stellen die Infrastruktur für die vorher genannten Dienste zur Verfügung.

Diese Flexibilität und Dynamik bedingt die Notwendigkeit für ein intelligentes und zuverlässiges Konfigurationsmanagement. Bereits heute ist jeder Fahrzeughersteller mit einer hohen Variantenvielfalt konfrontiert. Einerseits gibt es unterschiedliche Fahrzeugklassen wie Kleinwagen, Mittelklasse und Oberklasse – zusätzlich existieren dann jeweils noch verschiedene Ausstattungsvarianten.

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In Zukunft kann jeder Fahrzeugnutzer verschiedene Applikationen gemäß seinen Wünschen in sein Fahrzeug laden. Das geschieht nicht nur während der Fahrzeugproduktion, sondern die Applikationen können über die gesamte Fahrzeuglebenszeit hinzugefügt oder entfernt werden. Dadurch wird jedes Fahrzeug ein individuelles App-Set-up und somit eine individuelle Konfiguration haben. Das stellt enorme Anforderungen an das Konfigurationsmanagement selbst und dessen Absicherung (Bild 1).

Von statischer zu dynamischer Netzwerkkonfiguration

Flexibilität und damit verbundene Änderungen auf Applikationsebene haben zur Folge, dass den dadurch geänderten Anforderungen an die Datenkommunikation ebenfalls Rechnung getragen werden muss. Nur so kann die erforderliche Dienstgüte dauerhaft zur Verfügung gestellt werden. Daraus entsteht die Anforderung nach einer konfigurierbaren aber weiterhin deterministischen und zuverlässigen Datenkommunikation.

Heute wird das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk während der Fahrzeugentwicklungsphase komplett vordefiniert und konfiguriert. Es bleibt dann statisch über die gesamte Fahrzeuglebenszeit bestehen. Um auf sich ändernde Anforderungen der Applikationen an das Netzwerk zu reagieren, muss die Netzwerkkonfiguration in Zukunft dynamisch anpassbar sein (Bild 2).

Gegenstand der dynamischen Netzwerkkonfiguration

Ein Fahrzeugnetzwerk lässt sich durch eine Vielzahl an Parametern konfigurieren. Einige dieser Parameter müssen beim Eintritt einer bestimmten Situation – zum Beispiel das Anstecken zusätzlicher Hardware oder das Ändern des Ausführungsortes einer Applikation – dynamisch angepasst werden.

Im Konkreten geht es dabei um die Konfiguration der Datenpfade, der Dienstgüte und der Datenkontrolle. Zu einer Kommunikationsbeziehung von einer Quelle zu einer Senke müssen die entsprechenden Datenpfade durch das Fahrzeugnetzwerk ausgewählt werden. Diese Datenpfade werden dann so konfiguriert, dass die geforderte Dienstgüte an die Datenkommunikation erfüllt wird. Unter Dienstgüte versteht man beispielsweise die Latenz der Datenpakete vom Versenden bis zur Ankunft oder eine garantierte Bandbreite für eine Kommunikationsbeziehung. Darüber hinaus muss in einem Fahrzeugnetzwerk eine Datenkontrolle unter Berücksichtigung von Security- und Safety-Gesichtspunkten vorgenommen werden, d.h. welche Teilnehmer und welche Art von Daten erlaubt sind.

Erfordert das Hinzufügen oder Entfernen von Applikationen eine Konfigurationsanpassung, dann ist immer zu berücksichtigen, dass bereits vorhandene Funktionen von dieser Änderung nicht beeinflusst werden und weiterhin funktionieren.

Zeitpunkt der dynamischen Netzwerkkonfiguration

Der Fahrzeugzustand zum Zeitpunkt der Konfiguration spielt eine maßgebliche Rolle. Folgende Fälle lassen sich hierbei unterscheiden:

Bei Fahrzeugproduktion: Während der Fahrzeugproduktion wird abhängig von der zu produzierenden Fahrzeug- und Ausstattungsvariante die entsprechende Konfiguration erstellt. Im Gegensatz zur aktuellen Vorgehensweise wird diese Konfiguration nicht mehr im Vorfeld erstellt und statisch eingespielt, sondern die Konfigurationsfindung erfolgt gemäß den Anforderungen automatisiert während des Fertigungsprozesses.
In der Werkstatt: Ein Fahrzeug wird nachträglich während eines Werkstattbesuches mit einer neuen Applikation ausgestattet und das hat eine Rekonfiguration zur Folge.
Fahrzeug beim Endkunden und nicht in Betrieb: Das Fahrzeug steht zum Beispiel beim Endkunden in der Garage und eine neue Applikation wird durch ein Software-Upgrade über eine bestehende Internetverbindung aufgespielt.
Während des Fahrbetriebes: Während des Fahrbetriebes kommen neue Applikationen hinzu oder es ändert sich der Ausführungsort einzelner Applikationen.

Bei allen vorher aufgeführten Fällen ist eine dynamische Anpassung der Netzwerkkonfiguration notwendig, weil Änderungen im Funktionsbereich veränderte Datenströme zur Folge haben. Vergleicht man die genannten Fahrzeugzustände zum Zeitpunkt der dynamischen Netzwerkkonfiguration, dann ist die Umsetzung der dynamischen Konfiguration während des Fahrbetriebes sicherlich am anspruchsvollsten.