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2020: Das Jahr der Fahrzeugvernetzung

| Autor / Redakteur: Alex Bormuth / Benjamin Kirchbeck

Auf dem Weg zu neuen Business- und Servicemodellen spielt die Konnektivität für OEMs eine entscheidende Rolle. Drei Themen werden dabei sowohl im neuen Jahr als auch im kommenden Jahrzehnt besonders wichtig.

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Konnektivität: Das Thema gewinnt für die Industrie immer mehr an Wichtigkeit, vereint die Fahrzeugvernetzung doch verschiedenste Technologien, die zusammen die Zukunft des Autos bestimmen.
Konnektivität: Das Thema gewinnt für die Industrie immer mehr an Wichtigkeit, vereint die Fahrzeugvernetzung doch verschiedenste Technologien, die zusammen die Zukunft des Autos bestimmen.
(Bild: Clipdealer )

Trend 1: Interne Vernetzung – Anpassung der Fahrzeugarchitektur notwendig

Mit den stetig steigenden Anforderungen im Hinblick auf das vernetzte Fahren wird eines immer klarer: Die etablierte Fahrzeugarchitektur stößt an ihre Grenzen. Bisher hat sie sich den steigenden Anforderungen angepasst, ist dabei jedoch immer komplexer und unflexibler geworden. Diese Entwicklung lässt sich gerade auch mit Blick auf das zukünftig vernetze und autonome Fahren nicht ewig fortsetzen.

Die Lösung liegt in der Aufteilung in mehrere Zonen – eine multizonale Fahrzeugarchitektur. Damit soll eine zonenweise Angliederung von sicherheitsrelevanten und für die Konnektivität wichtigen Steuergeräten sowie eine Leitung des Informationsflusses durch die Zonensegmente ermöglicht werden. Dabei wird das Fahrzeug in zwei bis sechs Bereiche geteilt, die jeweils mit einer zonalen Recheneinheit ausgestattet und durch ringförmig angelegte Kabel miteinander verbunden sind. So können Redundanzen geschaffen werden, die es dem Fahrzeug auch im Falle eines Fehlers erlauben, sicher zu agieren. Ein Computer in jeder einzelnen Zone des Fahrzeugs übernimmt dann die zoneninterne Datenverarbeitung und sorgt anschließend dafür, dass die relevanten Daten an den Hauptrechner übermittelt werden.

Im Vergleich zur traditionellen Fahrzeugarchitektur zeichnet sich die multizonale Anordnung durch ihre Skalierbarkeit und optimierte Struktur aus. Die Daten werden dort gesammelt wo sie anfallen, aggregiert und anschließend per Automotive Ethernet an den Hauptrechner geschickt. Das ermöglicht eine starke Reduzierung der Systemkomplexität. Zudem können Funktionen, die derzeit noch durch Hardware mithilfe eines Steuergerätes abgebildet werden, zukünftig durch Softwarelösungen eingebunden werden.

Aktuell sind in Fahrzeugen bis zu 100 Steuergeräte verbaut, die zudem untereinander in großen Abhängigkeiten stehen. Mit einer multizonalen Architektur kann diese Anzahl erheblich reduziert werden.

Trend 2: Kommunikation nach Außen – Das Auto als Teil der vernetzen Welt

Die Antenne wird in den kommenden Jahren zu einem der entscheidenden Merkmale vernetzter Fahrzeuge werden. Denn um eine reibungslos funktionierende Vernetzung mit anderen Fahrzeugen und der Infrastruktur zu gewährleisten, muss ein Fahrzeug mit einer leistungsstarken Antenne ausgestattet sein. Diese muss zudem über eine große Reichweite verfügen und eine schnelle Übertragung der Signale an die Recheneinheiten im Fahrzeug sicherstellen.

Eine Herausforderung für die Antenne ergibt sich jedoch durch die Ausweitung der Frequenzbänder im Rahmen der Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G von derzeit unter 7 GHz auf bis zu 52,6 GHz. Denn die erhöhte Dämpfung hochfrequenter Signale führt zu einer geringeren Reichweite. Das wiederum löst Probleme mit ungerichteten Antennen aus, da sie so nur eingeschränkt Signale senden und empfangen können. Ein Lösungsansatz besteht darin, statt rundum strahlenden Antennen, die Funkwellen ringförmig ausbreiten, gerichtete Antennen zu verwenden, die ihre Wellen kontinuierlich in eine Richtung lenken. So können sie ihre Reichweite auch während der Fahrt erhöhen und die Signale anderer Verkehrsteilnehmer empfangen und eigene senden.

Eine weitere Herausforderung ist die Bandbreite. Sensordaten werden heute noch stark vorverarbeitet übertragen, da pro Fahrzeug nur einige Megabit pro Sekunde zur Verfügung stehen. Das reicht momentan noch aus, ist im Hinblick auf zukünftige Anwendungsfälle beim automatisierten Fahren allerdings unzureichend. Hierbei müssen Sensordaten nämlich teilweise auch unverarbeitet empfangen und gesendet werden, um neue intelligente Funktionen abzubilden. Antennen müssen einen größeren Frequenzbereich abdecken, um die dafür benötigten Bandbreiten bereitzustellen. Dazu muss der bestehende Standard ausgeweitet werden. Verschiedene Gruppen beschäftigen sich derzeit intensiv mit dem Thema.

Trend 3: Safety first – Den Cyberkriminellen immer einen Schritt voraus sein

Sicherheit ist immer das oberste Gebot der Automobilindustrie. Je vernetzter das Fahrzeug wird, desto stärker rückt dabei auch das Thema Cybersicherheit in den Fokus der Autohersteller. Denn vernetzte Fahrzeuge sind längst zum Ziel von Kriminellen geworden. Dabei gilt, je mehr Schnittstellen zur Außenwelt vorhanden sind, desto größer ist das Angriffspotential. OEMs und Zulieferer müssen daher schnell reagieren und vorbereitet sein. Updates müssen schnell und unkompliziert überspielt werden können, um zeitnah auf mögliche Angriffe zu reagieren.

Eine Möglichkeit hierfür ist „Firmware over the Air“ (FOTA) – also das Aktualisieren von Software via Mobilfunkschnittstelle. Das Verfahren hat das Potential, Schwachstellen fortlaufend und schnell mit Patches auszubessern, neue Funktionen zu integrieren und kryptografische Verfahren zu modernisieren. Wichtig hierbei ist jedoch, dass der FOTA-Prozess selbst so sicher ist, dass er nicht zum Einfallstor für Hacker wird. Eine Vorauss etzung ist daher eine kryptografische Absicherung der Funkschnittstelle, zum Beispiel durch eine Verschlüsselung mittels TLS-Protokoll.

Dafür notwendige Schlüssel und Zertifikate müssen geheim und manipulationssicher in die Geräte eingebracht und dort in einem geschützten Speicherbereich abgelegt werden. Zudem ist ein dediziertes Hardware-Security-Modul (HSM) notwendig, um einen sicheren Speicher zu realisieren und kryptografische Verfahren sicher auszuführen.

* Alex Bormuth ist als Leiter Business Development für Molex tätig.

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