Die Ausrüstung von Fahrzeugen mit Gateways – elektronischen Geräten, die eine sichere und zuverlässige Kommunikation zwischen den elektronischen Systemen eines Fahrzeugs ermöglichen – ist ein wichtiger Trend in der Automobilindustrie. Mehr als 90 Prozent der aktuellen Fahrzeuginnovationen und -funktionen stützen sich auf eine stetig wachsende Anzahl elektronischer Systeme. Dieses Wachstum sorgt für eine Veränderung der Netzwerkarchitekturen in den Fahrzeugen mit Automotive-Gateways. Diese stellen die nahtlose Kommunikation zwischen heterogenen Fahrzeugnetzen sicher und adressieren die Herausforderungen in punkto Datenbandbreite, Cybersecurity und Sicherheit.

Hackerangriff aus der Ferne können ohne geeignete Schutzfunktionen zu Kontrollverlust, Verletzungen der Passagiere und kostspieligen Rechtsstreitigkeiten führen. Die Sicherheit des Fahrers lässt sich jedoch mittels geeigneter Gateway-Sicherheitsmechanismen verbessern und das Risiko von Cyberangriffen sinkt. Außerdem schützen sie gegen Diebstahl des Fahrzeugs oder der IP.

Daten sicher austauschen und verarbeiten

Eck-Daten

Die Ausrüstung von Fahrzeugen mit Gateways, die eine sichere und zuverlässige Kommunikation der elektronischen Systeme ermöglichen, ist ein wichtiger Trend in der Automobilindustrie. Der Beitrag gibt einen Einblick, wie Gateways den Datenaustausch und die Verarbeitung absichern können und damit Cyberangriffe erschweren oder verhindern und wie eine reibungslose Datenübertragung realisierbar ist. Zusätzlich gibt der Artikel einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und Trends bei Automotive-Gateways, wie zum Beispiel den Übergang zum Multi-Gigabit-Ethernet, wodurch sich Gateway-Funktionen auf Domaincontroller übertragen lassen.

Die Nachfrage nach immer mehr Funktionalität im Auto führt zu immer komplexerer Fahrzeugelektronik mit steigenden Zahl einzelner Computer, sogenannten elektronischen Steuergeräten (ECUs), die obendrein mit unterschiedlichen Netzwerkschnittstellen ausgestattet sind. In aktuellen Fahrzeugen können mehr als 100 Steuergeräte verbaut sein, die über unterschiedliche Netzwerke wie CAN (Control Area Network), LIN (Local Interconnect Network), Flexray und Ethernet miteinander verbunden sind.

Die heterogenen Fahrzeugnetzwerke arbeiten jeweils mit eigenen Protokollen und unterschiedlichsten Datenraten. LIN wird für langsame Anwendungen wie Sensoren und Aktuatoren (20 kbit/s) verwendet, CAN für Anwendungen mit mittlerer Geschwindigkeit, einschließlich für die Kommunkation von ECU zu ECU (1 – 5 Mbit/s), Flexray kommt für sicherheitskritische Echtzeitanwendungen zum Einsatz (10 Mbit/s), und Ethernet schließlich wird für Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie Infotainment und moderne Fahrerassistenzsysteme (ADAS) sowie drahtlose Schnittstellen (3G / 4G / in Zukunft 5G, BT, Wi-Fi, V2X) herangezogen (Geschwindigkeiten von 100 Mbit/s bis in den Gigabit-Bereich).

Bild 1: Ein zentrales Automototive-Gateway verbindet funktionale Domänen im Fahrzeug.

Bild 1: Ein zentrales Automotive-Gateway verbindet funktionale Domänen im Fahrzeug. NXP

Unter einem Gateway ist ein zentraler Knotenpunkt zu verstehen, der Daten sicher und zuverlässig über diese heterogenen Fahrzeugnetze hinweg verbindet und verarbeitet (Bild 1). Es sorgt für eine physikalische Trennung und Protokollübersetzung zwischen funktionalen Domänen (Antriebsstrang, Fahrwerk und Sicherheit, Karosseriesteuerung, Infotainment, Telematik, ADAS), die Daten miteinander austauschen und ermöglicht auf diese Weise neue Funktionen. Mit Gateways können Ingenieure robustere und effizientere Fahrzeugnetzwerke entwickeln, die letztlich das Fahrerlebnis verbessern.

Bild 2: Das Automotive-Gateway ist Bindeglied zwischen unterschiedlichen Domänen und heterogenen Fahrzeugnetzwerken.

Bild 2: Das Automotive-Gateway ist Bindeglied zwischen unterschiedlichen Domänen und heterogenen Fahrzeugnetzwerken. NXP

Ein Gateway ist beispielsweise für das autonome Fahren unerlässlich, da hier eine sichere und gegen Hackerangriffe geschützte Konnektivität sowie hohe Bandbreiten über die Steuergeräte unterschiedlicher Fahrzeugdomänen hinweg gefragt sind (Bild 2). Das Gateway ist somit von zentraler Bedeutung für die Fahrzeugnetzwerke und unterstützt darüber hinaus Over-the-Air-Updates (OTA) und Fahrzeuganalysen über eine sichere Verbindung mit den OEM-Servern (Cloud).

 

Auf der nächsten Seite beschreibt der Beitrag, wie sich Gateways zur Abwehr von Cyberangriffen einsetzen lassen und wie die reibungslose Datenübertragung funktioniert.

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