Im Rahmen einer Presseveranstaltung hat am 1. Oktober 2011 BMW einen X5 als Forschungsfahrzeug zur Erprobung neuer Technologien, darunter von Software Defined Radios übergeben. In heutiger Zeit sind wir mit einer stetig wachsenden Zahl an neuen Funkstandards konfrontiert. Dies gilt für den digitalen Rundfunkbereich (z. B. DAB, DAB+, DVB-T…), sowie für den Mobilfunkbereich (z. B. GSM, UMTS, LTE, WLAN…). Dabei haben sich auf den einzelnen Märkten in den verschiedenen Ländern unterschiedliche digitale Standards und Funkfrequenzen etabliert. Für die Fahrzeugarchitektur bedeutet dies, dass sich eine große Anzahl unterschiedlicher Varianten an Steuergeräten und länderabhängigen Sonderausstattungen ergibt. Außerdem zeichnet sich der Bereich digitaler Funkstandards als sehr schnelllebig aus: Beinahe im Zwei-Jahres-Rhythmus Unternehmenskommunikation werden existierende Funkstandards durch die nächste, verbesserte Generation abgelöst. Der im Gegensatz dazu sehr viel längere Produktlebenszyklus eines Automobils und die momentan noch nicht nachträglich integrierbaren Funkstandards verhindern, dass Autofahrer die Vorteile dieser zusätzlichen Funktionen und Services sofort im Fahrzeug nutzen können.

 

 

Programmable Telematics On-Board Radio

In dem Forschungsprojekt „Programmable Telematics On-Board Radio(PROTON-PLATA)“ stellt „Software Defined Radio (SDR)“ eine Schlüsseltechnologie dar, um zukünftig die Variantenvielfalt bei Steuergeräten – ausgelöst u. a. durch die vielen verschiedenen Funkstandards – mithilfe einer flexibel programmierbaren Hardware-Plattform deutlich zu reduzieren. Ebenso besteht die Möglichkeit, neue Funkstandards schneller in die Fahrzeuge zu bringen. „Die Nutzung von SDR ist eine attraktive Lösung, welche den Vorteil bringt, dem Autofahrer stets aktuelle Funkstandards durch einfache Software-Updates – ganz ohne Werkstattaufenthalt – schnell und kostengünstig zur Verfügung stellen zu können.“, so Dr. Peter Fertl, PROTON-PLATAProjektleiter bei der BMW Forschung und Technik GmbH. Erhöhung der Verkehrssicherheit durch eine einzige flexible Telematikeinheit.

Schlüsselübergabe: Professor U. Finger von Eurocom erhält den Schlüssel des X5 von Professor Dr. Freymann von BMW. Mit dem Testfahrzeug werden Untersuchungen zum Einsatz des Proton/Plata Projekts zur Integration von Software Defined Radio (SDR) durchgefüh

Schlüsselübergabe: Professor U. Finger von Eurocom erhält den Schlüssel des X5 von Professor Dr. Freymann von BMW. Mit dem Testfahrzeug werden Untersuchungen zum Einsatz des Proton/Plata Projekts zur Integration von Software Defined Radio (SDR) durchgefühSiegfried Best

 

Die Kombination von Software Defined Radio mit Telematik stellt eine Neuheit dar: Basierend auf der SDR-Technologie können Telematiknachrichten – sogar länderübergreifend – mit nur einem einzigen Steuergerät sowohl über Rundfunkmedien (FM/TMC, DAB/TPEG), als auch über dedizierte Kommunikationskanäle (Car2X-Kommunikation) von Fahrzeugen empfangen werden. Dies gelingt, indem die spezifischen Funkstandards per Software dynamisch ausgetauscht werden.

Ein besonderes Ziel des Projekts ist die Zusammenführung von lokalenTelematikdaten über Car2X-Kommunikation und globalen Verkehrsdaten über digitale Rundfunkmedien. Denn der Zugang zu umfassenden lokalen Telematikdaten durch den Einsatz von Car2X-Kommunikation beispielsweise in Form eines Querverkehrsassistenten oder lokaler Gefahrenwarnungen würde die Sicherheit im Straßenverkehr zukünftig signifikant erhöhen. Die im Rahmen von PROTON-PLATA erzielten Ergebnisse werden deshalb auch dem Forschungsprojekt „Sichere Intelligente Mobilität – Testfeld Deutschland (simTD)“ zur Verfügung gestellt. In diesem nationalen Förderprojekt werden in einem Feldversuch in Friedberg/Hessen herstellerübergreifend die Anwendungsszenarien der Car2X-Kommunikation ausgelotet.

Koexistenz mehrerer Funkstandards auf einem Steuergerät erlebbar.

Um die Koexistenz verschiedener Funkstandards auf einer SDR-Plattform zu demonstrieren, haben die Forscher in dem Versuchsträger zunächst als Beispiel-Applikation einen Ampelassistenten integriert, der den aktuellen Ampelstatus sowie die Länge der einzelnen Ampelphasen über Car2X-Kommunikation ans Fahrzeug übermittelt. Der Fahrer kann damit ein Stück weiter in die Zukunft blicken, seine Fahrweise souverän an die Ampeltaktung anpassen und ist dadurch entspannter unterwegs. Zudem stellen die Spezialisten im Fahrzeug

exemplarisch den Empfang von regionalen Verkehrsnachrichten über den digitalen Rundfunkstandard DAB dar, welche den Fahrer über die aktuelle Verkehrs- und Stausituation informieren.

Um den Anforderungen moderner SDR-Systeme an Komplexität, Stromverbrauch und Flexibilität gerecht zu werden, werden verstärkt konfigurierbare FPGAs eingesetzt. Am Lehrstuhl für Integrierte Systeme an der Technischen Universität München wurde im Rahmen von PROTON-PLATA ein Verfahren untersucht, welches eine zeitliche Mehrfachnutzung von FPGA-Ressourcen mit Hilfe partieller dynamischer Rekonfiguration ermöglicht. Die Untersuchung hat zum Ziel, komplexere Signalverarbeitungsketten mit hohem Ressourcenbedarf auf günstigeren FPGA-Bausteinen zu realisieren.

Das EVITA-Projekt zur SW-Sicherheit

Schwerpunkt im EVITA-Projekt, einem Security-Mechanismus zur Absicherung der Kommunikation, das ebenfalls am 1. Oktober vorgestellt wurde , ist es die Kommunikation zwischen Steuergeräten im Fahrzeug so abzusichern, dass die aus dem Fahrzeug gesendeten Car2XInformationen als besonders vertrauenswürdig gegenüber der Umwelt gelten.

Zum effizienten und sicheren Senden der Car2X-Informationen werden hier Signaturverfahren in Hardware verwendet. Der Einsatz von sich schnell wechselnden Pseudonymen garantiert jederzeit die Privatsphäre des Kunden. Zum effizienten und sicheren Empfangen der Car2X-Informationen werden die Signaturen verifiziert und manipulierte Daten erkannt. In dem Fahrzeug, welches die Daten empfängt, werden diese über sichere Kommunikationswege an die Steuergeräte und Aktuatoren auf den Fahrzeugbussystemen weitergegeben.

Um eine solche sichere Kommunikationskette durchgängig zu etablieren, werden zur Signierung und Verschlüsselung von Daten kryptographischeAlgorithmen verwendet. Das notwendige Schlüsselmaterial wird fahrzeugindividuell im Bordnetz initialisert und periodisch aktualisiert. Bei der Kommunikation von einem Steuergerät zu einem anderen Steuergerät werden die Daten unter Berücksichtigung der Ressourcen-Randbedingungen mit einem Schlüssel signiert und gegebenenfalls verschlüsselt, um den notwendigen Sicherheitsbedarf abzudecken. Um dieses Sicherheitslevel auch mit eingeschränkten Ressourcen stetig aufrecht zu erhalten, wird mittels sicherer Protokolle das Schlüsselmaterial zyklisch aktualisiert.