Connected Cars Lösungen für das Auto der Zukunft

Beim Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) wachsen die Disziplinen Sensorik, Datenaufbereitung und Datenverarbeitung, Datenausgabe, Aktorik, Konnektivität und IT-Sicherheit zusammen – Gebiete, auf denen EBV seit über einem Jahrzehnt permanent aktiv und erfolgreich ist.

Der Begriff »Connected Cars« (CC) ist eng mit dem IoT verknüpft. Ursprünglich nur auf die Vernetzung der Bordsys¬teme im Fahrzeug beschränkt, ist der Begriff heute deutlich umfassender belegt: Er beschreibt den großen Bereich von der Digitalisierung der im Fahrzeug generierten Informationen über die Vernetzung der Systeme im Fahrzeug und die Kommunikation des Fahrzeugs mit seiner Umgebung bis hin zur Monetarisierung der Daten.

EBV hat seit über 15 Jahren einen starken Fokus auf die Automotive-Industrie. Das Unternehmen unterstützt seine Kunden z. B. mit Sensoren, Konnektivitätslösungen, stromsparenden Mikrocontrollern und Embed¬ded-Prozessoren. Connected Cars und IoT sind daher für EBV kein Neuland, sondern Überbegriffe für Themen, in denen EBV seit jeher mit starkem Know-how und Technologielösungen punktet.

IoT und CC: Auf dem Weg zum autonomen Fahren

Die Digitalisierung schreitet rasant voran – und mit ihr das IoT. Bislang eigenständige Produkte werden verstärkt ans Internet angebunden – auch Autos, Nutzfahrzeuge, Motorräder und andere Fahrzeuge. Vodafone beispielsweise berichtet, dass Anfang 2016 bereits rund 34 Millionen vernetzte Maschinen im eigenen Mobilfunknetz autark kommunizierten.

Die Automobilhersteller arbeiten intensiv daran, Fahrzeuge zu aktiven Teilnehmern im Internet zu machen. Das Vernetzen von Insassen und Fahrzeugen mit dem Internet, mit anderen Fahrzeugen und der Umgebung ermöglicht neue Anwendungen und ist Voraussetzung für neue Mobilitätskonzepte.

Durch das Zusammenspiel bordeigener Systeme und die Vernetzung mit der Umgebung können Connected Cars helfen, Fahrzeuge und das Fahren sicherer zu machen. Assistenzsysteme erkennen und bewerten neben Fahrzuständen zunehmend auch Verkehrssituationen. So sind sie in der Lage, rechtzeitig Brems- oder Spurwechselmanöver einzuleiten.

Mithilfe einer aktiven Vernetzung der Connected Cars mit Herstellern und Werkstätten sind neue Kontroll- und Werterhaltungsservices realisierbar. Dank frühzeitiger Fehlerdiagnose ließen sich zum Beispiel kostspielige Reparaturen vermeiden. Eine weitere mögliche Anwendung ist das »Update Over The Air«. Darüber hinaus hilft die Vernetzung der Connected Cars, Staus zu vermeiden und einen Fahrer zielsicher zu freien Parkplätzen zu leiten (Green Parking).

Die Internetanbindung und damit verbundene Probleme – etwa die Informations- und IT-Sicherheit – sind für viele Automobilkonzerne und spezialisierte Automotive-Zulieferer Gebiete, auf denen sie relativ wenig Erfahrung haben. Gleichzeitig müssen die Firmen neue Applikationen mit einer definierten Time-to-Market einführen. Dies setzt voraus, dass sich Entwickler auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren können. Fehlen dem entwickelnden Unternehmen Ressourcen mit dem nötigen Spezialwissen, z. B. für die Bereiche Funktechnik und Embedded Security, empfiehlt sich der Einsatz flexibel anpassbarer Standardkomponenten sowie die Zusammenarbeit mit Partnern.

IoT/CC-Lösungen für EBV-Kunden

An dieser Stelle setzt EBV Elektronik an: Mit seinem Partnernetzwerk baut EBV Brücken und hilft seinen Kunden, sowohl passende Ressourcen als auch spezifisches Know-how zu finden. Dies bringt Kunden in die Lage, neue Produkte schnell auf den Markt zu bringen. EBV Elektronik sieht sich im Rahmen von Connected Cars als Lösungsanbieter sowohl für die großen Automobilkonzerne als auch für die kleinen und mittleren Unternehmen, die häufig Innovationsmotoren sind.

In der Automobilbranche tätige Unternehmen vertreiben ihre Produkte häufig weltweit. Daher müssen sie globale Mega¬trends ebenso beachten wie lokale Standards und Entwicklungen in ihren Zielmärkten. Für Connected-Cars-Applikationen bedeutet dies beispielsweise, dass die vernetzten Fahrzeuge in weltweit unterschiedlichen Infrastrukturen funktionieren müssen.

Aufstrebende Länder überspringen häufig ganze Infrastruktur-Evolutionsstufen und adaptieren gleich die neuesten verfügbaren Techniken wie 4G (LTE) oder dessen zukünftigen Nachfolger 5G. Beispiel Nigeria: In diesem Mobilfunk-Wachstumsmarkt sind Infrastrukturen wie kabelgebundene Festnetze praktisch nicht vorhanden. Hinzu kommt, dass neue Player wie die Internet- und Technologiefirmen Google und Apple sowie e-Mobility-Pioniere wie Tesla auf den Markt drängen. Automobilkonzerne können darauf reagieren, indem sie ihr Angebot verstärkt diversifizieren. Etwa indem sie Ferndiagnose-Technologien für Predictive-Maintenance-Services entwickeln oder in Leased-Car- und Share-Car-Modelle investieren. Die Basis für alle diese Ansätze ist das IoT.

EBV hilft seinen Kunden, einen Überblick über Connected Cars und damit verbundene Chancen zu erlangen, liefert technischen Support rund um das IoT und veranstaltet technische Seminare zu Anwendungen und/oder vertikalen Märkten. Dabei betrachtet EBV Technologien stets im Marktkontext, versetzt sich in die Lage seiner Kunden und identifiziert Lösungen auf Systemebene.

Paradigmenwechsel, auch für die IT-Sicherheit

Connected Cars stellt für Unternehmen in der Automobilbranche einen Paradigmenwechsel dar: Zuvor eigenständige Systeme werden an das Internet angebunden; bislang nicht zugängliche Daten in Cloud-Applikationen übertragen und verarbeitet. Das macht sie potenziell angreifbar und erhöht die Anforderungen an die Informations- und IT-Sicherheit. Das Überführen heutiger Bus- und Bordsysteme in eine sichere, internetfähige Kommunikationsplattform ist ein zentraler Punkt bei Connected-Cars-Projekten.

Gesucht sind z. B. neue Ansätze für die Hierarchie der Steuergeräte. Die neuen Systeme müssen bislang autarke Komponenten intelligent integrieren. Das kann ein zentrales Gateway mit integrierter Firewall sein, das interne, besonders sicherheitsrelevante Teile des Fahrzeugnetzwerks gegenüber dem Internet abschirmt.

In den Bereichen Car Security, Embedded Security und Identifikation arbeitet EBV Elektronik mit erfahrenen Spezialisten zusammen und kann so ein breites Lösungsportfolio anbieten.

Konnektivität: vom Sensor zur Smart Antenna

Zentrale Bestandteile einer Connected-Cars-Strategie sind die Vernetzung der Systeme im Auto, das Anbinden der mobilen Infrastruktur im Fahrzeug, die Anbindung an das Internet sowie die Kommunikation der Fahrzeugsysteme mit ihrem Umfeld.

Vernetzung der Fahrzeugkomponenten: In vielen Autos kommen heute Feldbusse wie MOST, LIN, CAN und Flexray zur Anwendung. Sie vernetzen die Systeme im Fahrzeug und stellen die fehlertolerante, zeitgesteuerte Kommunikation zwischen elektronischen Komponenten sicher, etwa zwischen Sensoren, Aktoren und Steuercomputern. Dabei erfüllen sie oft harte Echtzeitanforderungen.

Die Sensorik grenzt direkt an den Themenkomplex Connected Cars. So können Radar- und Kameramodule Daten für eine intelligente Situationsanalyse liefern, auf deren Basis ein Connected Car per Assistenzsystem den Fahrer aktiv unterstützt.

Incar – Anbindung der mobilen Infrastruktur: In vielen Connected-Car-Applikationen dienen Smartphones als Schnittstelle zum Internet. Als Verbindung zum Connected-Car-internen System stehen unterschiedliche Techniken bereit, etwa Bluetooth/Low Energy (BLE), WiFi, USB/USB-C, NFC, MHL oder auch MirrorLink. Besonders Funktechniken und Wireless-Charging-Module versprechen ein hohes Maß an Komfort für das Zusammenspiel von Smartphone und Fahrzeugsystemen.

Car2X – Umfeld- und Internetanbindung: Mit seinem Umfeld kommuniziert das Connected Car über Mobilfunkverbindungen und/oder per WLAN. Bisherige WLAN-Technik ist jedoch primär für einen stationären Betrieb ausgelegt. Die Dynamik eines fahrenden Autos bereitet daher Probleme. Die Folge: Funksignale der Car2X-Kommunikation lassen sich nicht zuverlässig übertragen. Der neue WLAN-Standard IEEE 802.11p (USA: Dedicated Short Range Communications, DSRC, EU: IST-G5) adressiert genau diese Probleme.

■ Im künftigen Mobilfunkstandard 5G sind Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbit/s spezifiziert. Da Fahrzeuge darin als Endpunkt definiert sind, kann jedes Vehikel im Idealfall die volle Bandbreite nutzen. Das setzt im Automobil neben einer hochwertigen Verkabelung eine besonders schnelle Datenverarbeitung voraus.

Over-the-Air-Updates

Eine entscheidende Rolle spielt dabei die Außenantenne: Diese »Smart Antenna« übernimmt immer mehr Aufgaben im Auto, von der HF-Sende- und Empfangstechnik für Mobilfunk und WLAN, Navigation und Entertainment über die digitale Datenverarbeitung bis hin zu Embedded Security.

Over-the-Air(-OTA)-Updates bieten viele Vorteile, sowohl für den Kunden als auch für den Hersteller. Es könnten beispielsweise Rückrufe und damit lästige Werkstattaufenthalte vermieden werden. Diese Technologie hat bereits verschiedene Namen FOTA (firmware over the air) POTA (programming over the air) SOTA (software over the air) oder OTAU (over the air update). Software/Programme in ein Steuergerät im Fahrzeug zu laden, bedarf zusätzlicher Sicherheitsmechanismen. Hier müssen bereits bei der Entwicklung eines Fahrzeugs grundsätzliche Fragen gründlich analysiert und beantwortet werden:

  • Welche Bereiche im Fahrzeug sind updatefähig, welche Prüfungen müssen zwischengeschaltet werden?
  • Wie werden die Programme/Daten zu Verfügungen gestellt – direkt (peer to peer) oder über eine »Service Cloud«?
  • Woher kommen die Daten: Authentizität und Herkunft von Daten?
  • Welche Daten werden wie verschlüsselt und entschlüsselt?