{"id":12010,"date":"2017-12-05T14:31:24","date_gmt":"2017-12-05T13:31:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sysbus.eu\/?p=12010"},"modified":"2017-12-04T10:10:17","modified_gmt":"2017-12-04T09:10:17","slug":"c2x-umgebung-mit-produkten-entwicklung-und-test-von-c2x-anwendungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sysbus.eu\/?p=12010","title":{"rendered":"C2X-Umgebung mit Produkten: Entwicklung und Test von C2X-Anwendungen"},"content":{"rendered":"

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Autor\/Redakteur: Martin Farjah\/gg<\/p>\n

Zuk\u00fcnftige Fahrzeuggenerationen kommunizieren untereinander und mit ihrer Umgebung. \u201eConnected Vehicles\u201c erzeugen, versenden und verarbeiten dabei eigenst\u00e4ndig fest definierte Nachrichtentypen: Diese Car2X-Nachrichten haben jedoch auch eine Relevanz f\u00fcr alle anderen C2X-Teilnehmer im Umfeld des Fahrzeugs. C2X-Funktionsentwickler, Anwendungs- und Systemtester stehen somit vor der Herausforderung, dass daraus ein wesentlich erweiterter Systemkontext f\u00fcr die Testverfahren resultiert. Die Systemgrenzen sind nicht mehr nur auf das Bordnetz des eigenen Fahrzeugs beschr\u00e4nkt, sondern es sind weitere Teilnehmer in einem C2X-Netzwerk in die Tests mit einzubeziehen. Dazu geh\u00f6ren sowohl andere Fahrzeuge, als auch die an der Kommunikation beteiligten Infrastrukturknoten. Die Nutzung der waveBEE Produktfamilie der NORDSYS GmbH<\/a> optimiert den Prozess der Anwendungsentwicklung und erm\u00f6glicht Tests und Validierungen in komplexen C2X-Szenarien.<\/p>\n

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Hohe Komplexit\u00e4t \u2013 Fokus nicht nur auf dem Fahrzeug<\/strong><\/p>\n

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 Komplexit\u00e4t des Gesamtsystems ist die gr\u00f6\u00dfte H\u00fcrde. Angefangen beim C2X-Stack, das hei\u00dft der Software, die f\u00fcr die Kommunikation verantwortlich ist, bis zu den einzelnen Anwendungen, welche den Kundennutzen generieren. Am Beispiel einer Warnfunktion f\u00fcr ein im Einsatz befindliches Sonderfahrzeug wird dies schnell deutlich: In einem gro\u00dfen 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 Ma\u00dfnahmen n\u00f6tig sind. Platziert man dieses Szenario auf eine mehrspurige Kreuzung in Kombination mit den C2X-Nachrichten der Infrastruktur, ben\u00f6tigt der Entwickler Verfahren zum komplexen Umgebungstest bei denen das einzelne Fahrzeug nur eine Komponente darstellt.<\/p>\n

Modifikationen und neue Standards \u2013 Offene Entwicklerwerkzeuge erforderlich<\/strong><\/p>\n

Basierend auf den ETSI ITS G5 Normen (http:\/\/www.etsi.org<\/a>) wurden seitens des Car2Car Communication Consortiums (http:\/\/www.car-2-car.org<\/a>) fahrzeugseitig sogenannte \u201eday one usecases\u201c definiert, wof\u00fcr C2X-Anwendungen entwickelt werden sollen. Erschwerend f\u00fcr den Entwicklungsprozess kommt hinzu, dass einige Standards noch nicht vollst\u00e4ndig spezifiziert sind, zum Beispiel der Security Layer der C2X-Botschaften (ETSI TS 102 941, ETSI TS 103 097) oder die europ\u00e4ischen Versionen der Nachrichtentypen SPAT und MAP (ETSI TS 103 301 \u2013 die erste Ver\u00f6ffentlichung erfolgte am 10. November 2016). Um in dieser hochagilen Phase der Anwendungsentwicklung gr\u00f6\u00dftm\u00f6gliche Flexibilit\u00e4t zu erm\u00f6glichen, wurden die waveBEE C2X-Entwicklungsplattformen bewusst als offene Systeme ausgef\u00fchrt. Entwicklungszyklen in SiL- und HiL-Setups k\u00f6nnen bei Verwendung von waveBEEplus- oder waveBEEextreme-Systemen massiv verk\u00fcrzt werden: C2X-Anwendungen lassen sich auf der waveBEE unter Laborbedingungen implementieren und testen. Anschlie\u00dfend 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 m\u00fcssen. Auf der waveBEE unterst\u00fctzte Entwicklungsframeworks, wie beispielsweise ADTF, erleichtern dem Entwickler die Integration in bestehende Versuchsaufbauten. Die Unabh\u00e4ngigkeit vom Physical Layer \u2013 es wurde ein hybrider Kommunikationsansatz umgesetzt, der sowohl WAVE (IEEE 802.11p) als auch Mobilfunk unterst\u00fctzt \u2013 vergr\u00f6\u00dfert das Einsatzspektrum dieser Systeme.<\/p>\n

Sp\u00e4tere Entwicklungsschritte \u2013 H\u00f6her integrierte Systeme<\/strong><\/p>\n

F\u00fcr die Integration von C2X-Applikationen in gr\u00f6\u00dfere Testflotten oder Infrastrukturtestfelder bedarf es h\u00f6her integrierter Systeme. Im Rahmen des Countinous Integration Processes innerhalb der waveBEE-Produktfamilie ist der n\u00e4chste 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 \u00fcber 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 funktionsf\u00e4hige C2X-Umgebung, was dem Entwickler umfangreiche Tests in einer flexibel konfigurierbaren Realumgebung erm\u00f6glicht.<\/p>\n

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Schema wb-Produkte im Entwicklungsprozess V-Modell<\/figcaption><\/figure>\n

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Validierung und Konformit\u00e4t \u2013 Einzelnachricht und komplexe Umgebungen<\/strong><\/p>\n

F\u00fcr die Entwickler besteht die Notwendigkeit in Realfahrten zu \u00fcberpr\u00fcfen, ob ihre Applikationen die generierten C2X-Nachrichten zuverl\u00e4ssig an andere C2X-Teilnehmer senden, von diesen empfangen werden und die Nachrichteninhalte korrekt sind. Eine Analyse der in der Luft befindlichen Nachrichten ist daf\u00fcr genauso wichtig, wie die Visualisierung auf einer Karte: Wenn ein Anwendungsentwickler unter anderem wei\u00df, an welcher Position sich Fahrzeuge befinden, mit welcher Geschwindigkeit sie fahren und in welche Richtung sie sich bewegen, kann er entscheiden, ob die von ihm entwickelte Anwendung die Daten korrekt ausgibt und die Situation korrekt bewertet. F\u00fcgt man zu den Fahrzeugen noch die Infrastruktur hinzu, die ebenfalls wichtige Informationen per C2X versendet und empf\u00e4ngt, erkennt man den Umfang eines m\u00f6glichen Gesamtsystemtests. An dieser Stelle unterst\u00fctzt das wavebBEEtouch C2X-Diagnose System den Entwickler. Im Formfaktor eines autarken, hochmobilen HeavyDuty Tablets empf\u00e4ngt, analysiert und visualisiert das System mittels interaktiver Kartendarstellung live und vor Ort alle Nachrichten der C2X-Umgebung. Die Aufnahme- und Wiedergabefunktion, sowie die M\u00f6glichkeit, C2X Daten im standardisiertem pcap Format zu im- und exportieren, erm\u00f6glichen die Protokollierung und Replizierbarkeit von Szenarien und Ergebnissen, sowie die Weiterverarbeitung der Daten in anderen Systemen.<\/p>\n

C2X Simulation \u2013 Automatisierte Tests f\u00fcr das Gesamtsystem<\/strong><\/p>\n

Um sinnvolle Tests vor der Integration in einem Gesamtsystem durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen, werden in den meisten F\u00e4llen Simulationen und eine passende Datenbasis ben\u00f6tigt. Gilt es beispielsweise eine Stauwarnfunktion zu entwickeln, kann in den wenigsten F\u00e4llen davon ausgegangen werden, zu jeder Zeit 100 oder mehr C2X ausger\u00fcstete Fahrzeuge und eine entsprechende Teststrecke zur Verf\u00fcgung haben, um den Stau zu erzeugen und die Anwendung zum Generieren der entsprechenden C2X-Botschaften zu veranlassen. In diesem Fall m\u00fcssen die Nachrichten der 100 Fahrzeuge durch eine Simulation erzeugt und mittels des C2X-Stack \u00fcber die Luftschnittstelle dem Empf\u00e4nger, hier einer Schilderbr\u00fccke, zur Verf\u00fcgung gestellt werden. Die in der Schilderbr\u00fccke verbaute ITS Station (C2X Road Side Unit) kann entweder selbst\u00e4ndig aus den Daten berechnen, ob es sich um einen Stau handelt oder alle empfangenen Daten an eine Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) weiterleiten. Die VMZ \u00fcbernimmt die Auswertung und sendet ein entsprechendes Ereignis zur\u00fcck an die RSU, welche eine Stauwarnung per C2X an alle Fahrzeuge im Gefahrenbereich weiterleitet. In diesem Szenario kann die waveBEEsimulation Software zum Beispiel das Simulieren der 100 Fahrzeuge \u00fcbernehmen und die entsprechenden C2X-Botschaften generieren sowie versenden. Durch die Simulation ist es dem Entwickler m\u00f6glich, hochkomplexe und reproduzierbare C2X-Szenarien zu generieren und die Funktion seiner Anwendung zu validieren.<\/p>\n

Fazit<\/strong><\/p>\n

In der aktuellen Vor-Serien-Phase von C2X optimiert die Nutzung der waveBEE-Produktfamilie der NORDSYS GmbH<\/a> den Entwicklungsprozess von C2X-Applikationen erheblich. Auch das Nachpflegen von zuk\u00fcnftigen \u201eday two\u201c oder \u201eday x\u201c C2X-Use Cases wird durch die offene Architektur der Entwicklungsplattformen und den Continuous Integration Process der Folgesysteme deutlich erleichtert. Die Simulationstools erm\u00f6glichen bei geringstem Aufwand kosteneffizientes Erzeugen und Testen der komplexen C2X-Szenarien im Mix aus realen und virtuellen Teilnehmern. Die waveBEEtouch dient in allen Entwicklungsphasen als mobiles Visualisierungs- und Diagnosewerkzeug, das sowohl der Analyse der gesamten C2X-Umgebung, als auch die Validierung s\u00e4mtlicher spezifizierter Details einzelner C2X-Nachrichten erm\u00f6glicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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