Fahrzeugkommunikation [FzK] Vorlesung im Sommersemester 2010 Einführung und Organisation

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1 Fahrzeugkommunikation [FzK] Vorlesung im Sommersemester 2010 Einführung und Organisation Christoph Sommer Dr.-Ing. Kai-Steffen Jens Hielscher Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg Lehrstuhl für Rechnernetze und Kommunikationssysteme

2 Zunehmende Bedeutung von Elektronik im Fahrzeug 1970er Elektronische Einspritzung Zentrale Hinweisleuchten Tempomat Zentralverriegelung er Elektronische Getriebesteuerung Elektronische Klimaregelung ASC (Anti Slip Control) ABS (Antiblockiersystem) Telefon Sitzheizungssteuerung Autom. Spiegelabblendung er Navigationssystem CD-Wechsler ACC (Active Cruise Control) Airbags DSC (Dynamic Stability Control) Adaptive Getriebesteuerung Rollstabilisierung Xenon-Licht BMW Assist RDS/TMC Spracheingabe Notruf er ACC Stop and Go BFD ALC KSG 42-Volt Internet Portal GPRS, UMTS Telematics Online Services Bluetooth Car-Office Local Hazard Warning Integrated Safety System Steer/Brake-By-Wire I-Drive Spurhalteunterstützung Personalisierung SW Update Force-Feedback-Pedal... nach: U. Weinmann: Anforderungen und Chancen automobilgerechter Softwareentwicklung, 3. EUROFORUM-Fachkonferenz, Stuttgart, Juli 2002 Fahrzeugkommunikation 2

3 Komplexität Einführung Fahrzeugelektronik bedarf Kommunikation Zahl der Signale (k*n) Zahl der potentiellen Kommunikationspartner (n*(n-1)) Zahl der Abstimmungsgespräche (q*n*(n-1)) Steuergeräte (n) nach: U. Weinmann: Anforderungen und Chancen automobilgerechter Softwareentwicklung, 3. EUROFORUM-Fachkonferenz, Stuttgart, Juli 2002 Fahrzeugkommunikation 3

4 2,0% 2,2% 1,9% 2,0% 7,7% 7,9% 7,8% 8,0% 6,0% 6,6% 6,8% 8,0% 6,2% 6,7% 7,1% 7,0% 5,6% 6,0% 5,8% 5,0% 4,1% 4,1% 4,6% 4,0% 18,8% 14,0% 13,6% 16,0% 14,6% 13,6% 12,7% 10,0% 35,0% 38,6% 39,7% 40,0% Einführung ADAC-Pannenstatistik: Ausfälle nach Baugruppen 45% 40% 35% 30% % 20% 15% 10% 5% 0% Fahrzeugkommunikation 4

5 Bussysteme bis Ende der 1980er Jahre einzelne Steuergeräte im Fahrzeug, nicht vernetzt, Leitungen zu Sensoren und Aktuatoren ab Anfang der 1990er Jahre digitale Bussysteme, CAN-Bus aktuell: immer höhere Anforderungen an die Bussysteme - vernetzte Funktionen (mehrere Steuergeräte beteiligt) - Echtzeitfunktionalität - Multimedia Fahrzeugkommunikation, Inhalt und Organisation 5

6 Bussysteme in aktuellen Fahrzeugen der Mittel- und Oberklasse 80 bis 100 vernetzte Steuergeräte traditionell ein Steuergerät pro Funktionalität neuere Trends: stärker vernetzte Funktionen, Integration mehrerer Funktionalitäten in einem Steuergerät Fahrzeugkommunikation 6

7 Längst mehr als ein Bussystem Sitzbelegung Motor Airbag-ECU Rear- View Klima Kombi LIN CAN 1 CAN 2 MMI DVD Getriebe Gateway FlexRay MOST Tuner Radar mp3 Video ESP Fahrzeugkommunikation 7

8 ...und Komplexität nimmt weiter zu Fahrzeugkommunikation 8

9 Fahrzeugelektronik heute bis 100 Elektronische Steuergeräte bis 30% der Wertschöpfung bis 90% der Innovationen bis 3km Strom- und Datenleitungen bis 3800 elektrische Kontaktstellen Fahrzeugkommunikation 9

10 ...und morgen: Kommunikation auch über Fahrzeuggrenzen hinweg Light Car, EDAG GmbH Fahrzeugkommunikation 10

11 Beispiel: Spurhalteassistent Fahrzeugkommunikation 11

12 Beispiel: Abstandswarnung Fahrzeugkommunikation 12

13 Beispiel: Unfallmeldung Fahrzeugkommunikation 13

14 Beispiel: Kreuzungsassistent Aktiv-AS Fahrzeugkommunikation 14

15 Und, und, und Emergency Brake Light Warning, Accident Warning, Emergency Flashlights, Traffic Jam Warning, Weather Warning, Emergency Vehicle, Slow Vehicle, Moving and Static Road Works, Obstacle Warning, Intersection Maneuvering Assistance, Intersection Traffic Lights, Lane Change, Maneuvering Assistance, Longitudinal Maneuvering Assistance, Floating Car Data Collection, Free-Flow Tolling, Breakdown Call, Remote Diagnostics, Theft Detection, Emergency Call, Just-In-Time Repair Notification, Roadside Traffic Camera pull, In-vehicle signing pull, Regional Information pull, Car-specific Software Application Download pull, Electronic Payment pull, Logistic for goods being loaded and unloaded, Traffic Information Service pull, Traffic Information Service push, Electronic Payment push, Roadside Traffic Camera push, In-vehicle signing push, Car specific Software Application Download push, Telemetric Onboard/Off-board Diagnostics, Remote Vehicle Status Control, Fleet Management, Server based navigation, Remote lock-down, Remote entry, Mobile Office, Videophone, Personal Data Synchronization at home, General Map Downloads and Updates, Instant Messaging, General internet services, Internet Audio, continuous feed, Web Browsing, Movie rental, Remote Home Activation/Deactivation pull, Remote Home Control pull, Remote Home Activation/Deactivation push, Remote Home Control push, Voice Chat, Games, Electronic Toll Collection, Parking Unit Fee Payment (drive through payment), Goods and services discovery and payment, Guided Tour, Interactive Lights Dimming, Emergency Traffic Light Pre-emption, Traffic Light Assistant, Aktiv-VM Fahrzeugkommunikation 15

16 Grundlegende Fragestellungen von Kommunikation Rechtzeitigkeit Durchsatz Fahrzeugkommunikation legt besonderen Wert auf Robustheit Kosten Kommunikation über Fahrzeuggrenzen hinweg auch auf Interoperabilität Erreichbarkeit Sicherheit Privatsphäre Fahrzeugkommunikation 16

17 Organisation Teil 1: Interne Vernetzung Überblick und Anwendungsfälle Vernetzungsarchitekturen Bussysteme Steuergeräte Sicherheit Teil 2: Externe Vernetzung Überblick und Anwendungsfälle Vernetzungsarchitekturen Kommunikationssysteme Anwendungen Sicherheit Fahrzeugkommunikation 17

18 Organisation Material die Folien der Vorlesung sind so gestaltet, dass sie der selbständigen Nachbereitung des Stoffs dienen können der erste Teil (fahrzeuginterne Vernetzung) der Vorlesung orientiert sich grob an - Werner Zimmermann und Ralf Schmidgall: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik, 3. Aufl. Vieweg + Teubner, Konrad Reif: Automobilelektronik, 3. Aufl. Vieweg + Teubner, 2009 die Bücher empfehlen sich zur Vertiefung des in der Vorlesung behandelten Stoffs; die Folien verwenden einige Teile des Begleitmaterials, insbesondere Illustrationen, an vielen Stellen gibt es aber abweichende und zusätzliche Darstellungen Fahrzeugkommunikation 18

19 Organisation Vorlesung Donnerstag, 08:30 10:00, H10 Zielpublikum: Informatik und IuK ab 5. Semester Baut in Teilen auf die Vorlesung Rechnerkommunikation auf Folien, Korrekturen und Ankündigungen auf der Website Bitte anmelden Passwort zum Download der Folien per Prüfungen und Scheine 2 SWS, 2.5 ECTS Vertiefungsmodul Kommunikationssysteme im Studienschwerpunkt Informatik in der Fahrzeugtechnik Scheinerwerb (benotet und unbenotet) durch mündliche Prüfung Auf Wunsch in Englisch möglich Bei vielen Interessenten: 90-minütige Klausur Fragen? Fahrzeugkommunikation 19

20 Lehrangebot am Lehrstuhl Informatik 7 Fahrzeugkommunikation, Inhalt und Organisation 20