BMW IP-Fahrzeugvernetzung: mein-bmw@meine-garage,de

30.11.2007

Per Browser und WLAN mit dem Auto in der Garage kommunizieren: Die IP-Vernetzung aller Elektronikkomponenten erhöht den Spielwert

Das Internet-Protokoll, kurz IP-Protokoll ist zum Kommunikationsstandard geworden. Ganz gleich, ob Informationen aus dem weltweiten Netz abgerufen werden, im Büro Dokumente ausgetauscht werden, Fabriken ihre Produktion synchronisieren, oder Radio und Fernsehen in digitalen Studios produziert wird, der "Straßenbelag" der digitalen Autobahn heisst IP. Dieses Protokoll hat sich robust genug gezeigt, um Milliarden von Internet-Nutzern den Zugang zu Daten zu ermöglichen und ist gleichzeitig, wenn die Randbedingungen entsprechend aufgesetzt werden, für Anwendungen in "Echtzeit" fähig. Daher ist es keine Überraschung, dass BMW-Ingenieure bei der Suche nach der Bordnetz-Lösung der nächsten Generation auf IP gestossen sind. Die Anforderungen an die Kommunikation in einem Fahrzeug sind vielfältig und oft kritisch.

Noch vor einigen Jahrzehnten gab es in einem PKW nur wenig Elektrik und kaum Elektronik. Im Motorraum steckten Batterie, Lichtmaschine, Regler, Anlasser und Zündung. Am Armaturenbrett fanden sich Schalter, Kontrolllämpchen, Blinkerrelais und Sicherungen. Vom Armaturenbrett bis zum Fahrzeugheck gab es nur noch einige Leuchten und die dazugehörigen Kabel. Das Autoradio bildete die Krönung der Fahrzeugelektronik in einem Auto bis zur Mitte der 1970er Jahre.

Heute sind bis zu 90 Prozent aller Innovationen in einem Fahrzeug mit dem Einsatz von Elektronik und Software verbunden und die Anzahl der Steuergeräte (z. B. für die Motorsteuerung oder die Dynamic Stability Control) ist dementsprechend in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Bis zu 70 Steuergeräte werden aktuell in Premiumfahrzeugen der Oberklasse verbaut. Das heißt: Ein modernes Fahrzeug hat mehrere hundert elektrische und elektronische Funktionen und bis zu 115 MByte Programmcode und Daten an Bord – und das ohne die Daten der Navigations-DVD. Um die Daten der Elektronik im Fahrzeug zu transportieren, arbeiten in einem aktuellen Fahrzeug bis zu fünf unterschiedliche Bussysteme wie CAN, LIN, MOST und FlexRay nebeneinander und über Gateways zusammen. Alle erfüllen die Anforderungen ihres jeweiligen Einsatzgebietes optimal, aber alle diese Bussysteme sprechen eine eigene automobile "Sprache", die Anpassungen über Schnittstellen erfordern, wenn Informationen von verschiedenen Stellen genutzt werden sollen. Zudem erfordern Sonderlösungen kostenintensive Entwicklungen, während Standards den Zugriff auf bewährte und in großen Serien gefertigte Komponenten erlauben, um die Integration von Drittkomponenten entschieden zu vereinfachen.

Der Ansatz der Forscher war es nun, zu beweisen, dass IP für den Einsatz im Fahrzeug geeignet ist und aufzuzeigen, was diese Technologie an neuen Möglichkeiten eröffnet. In Versuchsaufbauten und integriert in ein aktuelles Serienfahrzeug zeigt die BMW Group Forschung und Technik, was prototypisch durch Internet Protocol im Fahrzeug möglich ist.

Neue Multimedia-Geräte lassen sich per Mausklick integrieren

Für den Aufbau des Prototypen kamen, wo möglich, Standardkomponenten aus dem PC- und Embedded-Bereich zum Einsatz. Auch aktuelle Steuergeräte sind in das IP-Netzwerk eingebunden, wie zum Beispiel die Motorsteuerung (DME) und das Fahrregelsystem DSC (Dynamic Stability Control), sowie die so genannte Head-Unit, die beispielsweise das Radio steuert. Das von den Forschern selbst gebaute Gateways verbindet die Fahrzeugbuskommunikation in Echtzeit mit dem Fahrzeug-IP-Netz. An das leistungsfähige IP-Netz wurden darüber hinaus ein Multimediaserver und optional eine Kamera angeschlossen. Mit diesem Aufbau konnte u.a. der Nachweis erbracht werden, dass ein Internet Protocol basiertes Netzwerk sowohl sicherheitskritische Fahrwerkssysteme in Echtzeit als auch Multimedia-Anwendungen mit hohem Datenvolumen parallel ausführen kann.

Das neuartige, auf IP basierende Fahrzeugbordnetz macht die Infrastruktur in einem Fahrzeug flexibler. In Zukunft kann dann z. B. die Werkstatt leichter neue Steuergeräte inklusive neuer Funktionen integrieren oder der Kunde per Plug&Play seine neuen elektronischen Endgeräte im Fahrzeug nutzen und bedienen. Nicht alle Anwendungen müssten fest im Fahrzeug verbaut werden, da das auf IP basierende Bordnetz die Brücke zum weltumspannenden Internet schlägt.

Die Ingenieure erforschen auch weitere Möglichkeiten, die sich ergeben, wenn die komplette Elektronik des Fahrzeugs nur noch eine Sprache kennt. Dann ist es beispielsweise – wie in einem Prototyp bereits erlebbar – einfach möglich, dass ganze MP3-Kollektionen im Fahrzeug ganz bequem über das Internet angehört werden können oder Videos direkt im Fahrzeug aus dem Internet geladen und zur Unterhaltung auf den Rücksitzen abgespielt werden können. Mit dem Bordnetz der Zukunft wird das Fahrzeug unabhängig von den kurzen Entwicklungszyklen der Entertainment-Industrie, da auch die jeweils neuesten Entwicklungen (Blue Ray, HDTV, IPTV, IP Radio, …) einfach per Plug & Play genutzt werden können ohne in der Fahrzeuginfrastruktur funktionale Erweiterungen durchzuführen.

Einblicke in das Bordnetz und die Steuergeräte des Fahrzeugs sind für die Insassen und den Service viel leichter. Der Service kann sogar per Bildtelefonie mit dem Fahrer Kontakt aufnehmen und auch visuell Hinweise zur Lösung von z.B. Bedienproblemen geben. Auch im Bereich der Fahrerassistenzsysteme bietet diese neuartige Bordnetztechnologie völlig neue Möglichkeiten, insbesondere für komplexe Systeme, die auf verschiedene Informationen von Sensoren, Kameras, etc. zugreifen. Alle diese Systeme und Informationsgeber sprechen dann dieselbe Sprache.

Offenheit hat natürlich auch seine Grenzen. Wie das Fahrzeug gehen Hackertools, Denial-of-Service-Angriffen und Spam-Attacken geschützt werden kann, ist bisher noch offen.

(Text: dr )
(Fotos: BMW AG )

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