C2X-Umgebung mit Produkten: Entwicklung und Test von C2X-Anwendungen

Autor/Redakteur: Martin Farjah/gg

Zukünftige Fahrzeuggenerationen kommunizieren untereinander und mit ihrer Umgebung. „Connected Vehicles“ erzeugen, versenden und verarbeiten dabei eigenständig fest definierte Nachrichtentypen: Diese Car2X-Nachrichten haben jedoch auch eine Relevanz für alle anderen C2X-Teilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs. C2X-Funktionsentwickler, Anwendungs- und Systemtester stehen somit vor der Herausforderung, dass daraus ein wesentlich erweiterter Systemkontext für die Testverfahren resultiert. Die Systemgrenzen sind nicht mehr nur auf das Bordnetz des eigenen Fahrzeugs beschränkt, sondern es sind weitere Teilnehmer in einem C2X-Netzwerk in die Tests mit einzubeziehen. Dazu gehören sowohl andere Fahrzeuge, als auch die an der Kommunikation beteiligten Infrastrukturknoten. Die Nutzung der waveBEE Produktfamilie der NORDSYS GmbH optimiert den Prozess der Anwendungsentwicklung und ermöglicht Tests und Validierungen in komplexen C2X-Szenarien.

Hohe Komplexität – Fokus nicht nur auf dem Fahrzeug

Die Entwicklung und das Testen von C2X-Anwendungen stellt die OEMs und Zulieferer vor neue Herausforderungen: Die etablierten fahrzeugfokussierten Testverfahren bilden die durch die neue Technologie gegebenen Herausforderungen oft nur unzureichend ab: Die Komplexität des Gesamtsystems ist die größte Hürde. Angefangen beim C2X-Stack, das heißt der Software, die für die Kommunikation verantwortlich ist, bis zu den einzelnen Anwendungen, welche den Kundennutzen generieren. Am Beispiel einer Warnfunktion für ein im Einsatz befindliches Sonderfahrzeug wird dies schnell deutlich: In einem großen Ad-hoc Netzwerk mit beliebig vielen Teilnehmern muss durch die entsprechende C2X-Anwendung auf Basis der C2X-Nachrichten analysiert werden, ob das eigene Fahrzeug von der Einsatzfahrt beeinflusst wird und gegebenenfalls weitere Maßnahmen nötig sind. Platziert man dieses Szenario auf eine mehrspurige Kreuzung in Kombination mit den C2X-Nachrichten der Infrastruktur, benötigt der Entwickler Verfahren zum komplexen Umgebungstest bei denen das einzelne Fahrzeug nur eine Komponente darstellt.

Modifikationen und neue Standards – Offene Entwicklerwerkzeuge erforderlich

Basierend auf den ETSI ITS G5 Normen (http://www.etsi.org) wurden seitens des Car2Car Communication Consortiums (http://www.car-2-car.org) fahrzeugseitig sogenannte „day one usecases“ definiert, wofür C2X-Anwendungen entwickelt werden sollen. Erschwerend für den Entwicklungsprozess kommt hinzu, dass einige Standards noch nicht vollständig spezifiziert sind, zum Beispiel der Security Layer der C2X-Botschaften (ETSI TS 102 941, ETSI TS 103 097) oder die europäischen Versionen der Nachrichtentypen SPAT und MAP (ETSI TS 103 301 – die erste Veröffentlichung erfolgte am 10. November 2016). Um in dieser hochagilen Phase der Anwendungsentwicklung größtmögliche Flexibilität zu ermöglichen, wurden die waveBEE C2X-Entwicklungsplattformen bewusst als offene Systeme ausgeführt. Entwicklungszyklen in SiL- und HiL-Setups können bei Verwendung von waveBEEplus- oder waveBEEextreme-Systemen massiv verkürzt werden: C2X-Anwendungen lassen sich auf der waveBEE unter Laborbedingungen implementieren und testen. Anschließend kann das waveBEE-System schnell und reversibel im Fahrzeug oder einer ITS Station (Roadside ITS-S, Central ITS-S etc.) integriert und unter Realbedingungen erprobt werden, ohne die Entwicklungsplattform wechseln zu müssen. Auf der waveBEE unterstützte Entwicklungsframeworks, wie beispielsweise ADTF, erleichtern dem Entwickler die Integration in bestehende Versuchsaufbauten. Die Unabhängigkeit vom Physical Layer – es wurde ein hybrider Kommunikationsansatz umgesetzt, der sowohl WAVE (IEEE 802.11p) als auch Mobilfunk unterstützt – vergrößert das Einsatzspektrum dieser Systeme.

Spätere Entwicklungsschritte – Höher integrierte Systeme

Für die Integration von C2X-Applikationen in größere Testflotten oder Infrastrukturtestfelder bedarf es höher integrierter Systeme. Im Rahmen des Countinous Integration Processes innerhalb der waveBEE-Produktfamilie ist der nächste Schritt die Portierung der C2X-Applikation auf deutlich kompaktere und spezialisiertere Systeme: Fahrzeugseitig kommt die waveBEEfleet in Funktion eines C2X-Routers zum Einsatz, auf Seiten der Infrastruktur die waveBEEroad. Beide bieten nachgelagerten Systemen eine Kommunikationsschnittstelle über das WDI Protokoll (WAVE Data Interface). Der schnelle Aufbau von C2X-Testfeldern ist mit den autarken Systemen waveBEEto-go und waveBEEsolo realisierbar. Diese verwandeln ein beliebiges Areal ohne Strom- und Netzwerkversorgung in eine voll funktionsfähige C2X-Umgebung, was dem Entwickler umfangreiche Tests in einer flexibel konfigurierbaren Realumgebung ermöglicht.