Warum läuft ohne V2X-Tests gar nichts? Das Konzept des vernetzten Fahrzeugs ist ein relativ neuer Begriff, der aufkam, als Fahrzeuge sukzessiv ihre Kommunikationsfähigkeiten gesteigert haben. Science Fiction hat seit vielen Jahren miteinander kommunizierende und selbstfahrende Fahrzeuge prognostiziert, und die Entwicklungen im Bereich der Konnektivität sollten dazu führen, dass sie in nächster Zukunft Realität werden. Die Komplexität des modernen automobilen Ökosystems erhöht sich weiter, da mehr und mehr Technologien in den Bereichen von Kommunikations- bis zu Sicherheitssystemen hinzukommen. Das Hinzufügen der zahlreichen Funktionen, die für die Fahrerassistenz erforderlich sind, gefolgt von solchen, die ein komplett autonomes Fahren erlauben, wirft die Frage nach der Sicherheit und Zuverlässigkeit auf. Nur durch intensive Tests von der Entwicklung bis zur Fertigung – inklusive Konformitätsprüfungen, Interoperabilitäts- oder Feldtests – lässt sich die Leistungsfähigkeit und die Koexistenz der Geräte gewährleisten.

Herausforderungen bei V2X-Tests von Endgeräten

V2X-Endgeräte (Vehicle to Everything) beinhalten neben den V2X-Kommunikationsfunktionen auch Navigation, Telematik, Infotainment und andere Sicherheitselemente. Bei einer Betrachtung von Testanforderungen gilt es, auch störende Einflüsse von anderen Diensten zu berücksichtigen. Die Erfüllung strenger Vorgaben wird obligatorisch, um die Interoperabilität und die Leistung in diesen Anwendungen sicherzustellen. Vorschriften, Spezifikationen für Konformitätstests und Typengenehmigungen werden ständig weiterentwickelt und beinhalten Sicherheitsaspekte, um sich vor Cyberangriffen zu schützen.

Eine ideale Testlösung für V2X-Tests von entsprechenden Endgeräten sollte folgende Elemente umfassen:

  • Kosteneffizienz: Die Durchführung von Feldtests dürfte aus Zeit- und Kostengründen unerschwinglich sein. Entwickler stehen daher vor der Aufgabe, festzulegen, welcher Testumfang innerhalb des zur Verfügung stehenden Budgets ausreichend ist.
  • Flexibilität: Üblicherweise wird die Liste der benötigten Testausrüstungen immer länger, je mehr Testkategorien gefüllt werden müssen – entsprechend steigen die Kosten. Eine einzelne flexible Testlösung ist der ideale Ansatz.
  • Langfristige Anpassungsfähigkeit: V2X-Systeme entwickeln sich ständig weiter. Die Gerätehersteller möchten nicht alle zwei bis drei Jahre ein komplettes Testsystem austauschen, um neuen Entwicklungen Rechnung zu tragen.

Vier Ziele bei V2X-Tests von Endgeräten

Der Hauptzweck der Testdurchführung besteht darin, sicherzustellen, dass das Design den Designspezifikationen entspricht – und zwar von der Baugruppenebene bis zur Systemebene sowie beginnend von der HF-Leistung der Antenne bis hin zu den Protokoll- oder Sicherheitsaspekten. Im Allgemeinen lassen sich die Tests in vier verschiedene Kategorien einteilen, wobei jede Kategorie eine andere Herangehensweise erfordert:

Anritsu CombiView unterstützt 802.11p Sender- und Empfänger-Tests im Rahmen von V2X-Tests

Anritsu CombiView unterstützt 802.11p Sender- und Empfänger-Tests. Anritsu

F&E-Tests

Im Unterschied zu anderen Technologien beinhalten V2X-Endgeräte eine große Anzahl von Protokoll-Implementierungen, bei denen jeder Gerätehersteller entschieden hat, einen anderen Stack zu implementieren, um ETSI-, US- oder japanische Normen zu unterstützen. In der frühen Entwicklungsphase müssen die Implementierung sowie das Funksystem auf Funktionalität und Leistung getestet werden. Das bedeutet, dass eine vollständige Testlösung folgende Funktionen beinhalten sollte:

  • Auswertung der Reaktion auf reale Herausforderungen, wie zum Beispiel Funkkanalstörungen, Empfangshindernisse und sowohl vorsätzliche als auch zufällige Cyberangriffe.
  • Einbeziehung anderer bordeigener Geräte (Onboard-Units, OBUs) und straßenseitiger Geräte (RSUs), um die Komplexität der Umgebung zu steigern sowie um zu sehen, wie die Systeme mit vielen ständig wechselnden V2X-Signalen gleichzeitig zurechtkommen.
  • Auffinden von Schwachstellen durch Austesten des Systems bis an seine Grenzen, um so eine Beurteilung der System-Toleranzen vorzunehmen und herauszufinden, wie es sich verhält.
  • Erfassen, wie sich das Prüfobjekt (DUT) verhält, inklusive eindeutiger Protokollierung, um Leistungsvergleiche zu ermöglichen und zu bestätigen, ob es erwartungsgemäß reagiert.
  • Durchführung von Tests auf Baugruppen- und Systemebene, einschließlich der Software-in-the-Loop- (SiL) und gegebenenfalls HiL-Systeme (Hardware-in-the-Loop).

Die V2X-Meldungsanalysesoftware (V2X Message Analysis Software) von Anritsu unterstützt alle drei verschiedenen Protokoll-Implementierungen (USA, Europa und Japan) und ermöglicht es den Anwendern, detaillierte Tests durchzuführen sowie die Konformität der Geräte mit den vor Ort geltenden Vorschriften zu bestätigen. Die Software unterstützt Decodierungsfunktionen für Meldungen von der physikalischen Schicht bis zur Anwendungsschicht. Dabei stellt sie die Details zu jedem während des Tests erfassten Paket in einer Baumansicht dar.

Der Vektorsignalgenerator MS2830A/MS269xA von Anritsu lässt sich dazu nutzen, um Live-Szenarien im Labor zu erzeugen oder zu replizieren. Auch Fading-Testszenarien, wie sie etwa in der ETSI TS 103 257 definiert sind, unterstützt das Gerät.

Interoperabilität und Durchführung von Feldtests

Mit Interoperabilität-Veranstaltungen erhalten die technischen Gremien ein wesentliches Feedback zur Verbesserung der Standards, um das Standardisierungsverfahren zu beschleunigen. Daher gibt es jährlich in verschiedenen Regionen mehrere entsprechende Veranstaltungen, die es den Ingenieuren und Technikern auch ermöglichen, gemeinsam die Interoperabilität ihrer Implementierungen zu testen – ein Prozess, der die Markteinführungszeit eines Produkts verkürzen kann. Zusätzlich zur Interoperabilität wird das kommerzielle Endgerät über viele Stunden hinweg Feldtests unterzogen, um zu gewährleisten, dass die Leistung des Geräts nicht beeinträchtigt wird, wenn es aus dem Labor oder den Computersimulationen entnommen wird und in den realen Betriebsmodus überführt wird, in dem unkontrollierbare externe Faktoren auftreten.

Bei Testveranstaltungen müssen die Ingenieure auch im Feld auftretende Situationen erfassen und dann im Labor replizieren. Ein Aufzeichnungs- und Wiedergabesystem, wie es bei den Signalanalysatoren der Anritsu-Baureihen MS2830A und MS269xA zur Verfügung steht, lässt sich dazu verwenden, um Labor- oder Felddaten mithilfe einer Single-Box-Lösung zu erfassen, zu speichern und wiederzugeben. Ferner können die erfassten Daten mit dem V2X-Message-Viewer von Anritsu paketweise analysiert und die Fehler beseitigt werden.

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