CANoe.Car2x. Produktinformation

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1 Produktinformation

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Die Vorteile im Überblick Anwendungsgebiete Weiterführende Informationen Funktionen Car2x Network Explorer Car2x Station Manager Security Manager Analyse Funktionen Erweiterungen im Trace-Fenster State-Tracker, Grafik- und Daten-Fenster Kartenfenster Car2x Zertifikatsexplorer Erweiterte Analyse mit CAPL Logging und Analyse Simulation / Stimulation / Test V2x Sendeverhalten Verwendung des Car2x Interaction Layer (IL) Erzeugen von Testszenarien Hardware VN Third Party Hardware Schulungen V3.0 01/2019 Gültig für ab Version 11.0 SP3 In diesem Dokument werden die Anwendungsgebiete und Funktionen der Option.Car2x für CANoe aufgeführt. erweitert die Standardfunktionalität von CANoe. Produktinformationen und technische Daten zu den Grundfunktionen von CANoe finden Sie in separaten Dokumenten. 2

3 1 Einführung Kommende Fahrzeuggenerationen werden mehr und mehr in eine umfassende Dateninfrastruktur eingebunden sein (ITS- Intelligent Transport Systems), welche die direkte Kommunikation zwischen Fahrzeugen (ITS Vehicle Station) einerseits und Infrastruktur (ITS Roadside Station, kurz RSU) andererseits ermöglicht hier spricht man von V2X (vehicle-to-everything) oder Car2x (car-to-everything) Kommunikation. Die Option.Car2x erweitert hierfür CANoe um Funktionen zum Analysieren-, Testen- und Stimulieren von V2X-basierten ADAS- Funktionen. Diese domänenspezifische Funktionalität ermöglicht das direkte Analysieren sowohl der Car2x-spezifischen Netzwerk- und Transportprotokolle als auch der darauf aufsetzenden Applikationsnachrichten das sind zum Beispiel in Europa die Cooperative Awareness Message (CAM) und die Decentralized Environmental Notification Message (DENM) bzw. in den USA die Basic Safety Message (BSM) aus dem SAEJ2735 MessageSet. Dabei werden auch die jeweiligen Security- Mechanismen nach ETSI bzw. IEEE unterstützt. Bild 1: simuliert und visualisiert Car2x-Ampel-Szenarien und ITS-Vehicle-Stationen. Die Messfenster helfen beim Analysieren von Positionen, Inhalten von Applikationsnachrichten und bei der Überwachung selektierter Signale. 3

4 1.1 Die Vorteile im Überblick > Analyse: > Direkter Zugriff auf die WLAN-Pakete nach IEEE p gemäß ETSI ITS-G5 und IEEE WAVE zur Darstellung und Analyse der Kommunikation > Interpretieren von Car2x-spezifischen EU- und US-Kommunikationsprotokollen > Protokoll Analyzer zur Überprüfung der grundlegenden Konformität der Netzwerkprotokolle > Prüfen der Signatur von "Secured Packets" (Authentifizierung und Integritätsprüfung) > Unterstützung beliebiger in ASN.1 definierter Applikationsnachrichten durch den integrierten dynamischen ASN.1- Interpreter > Darstellen übertragener Fahrzeug- und Infrastrukturinformationen auf einer Straßenkarte: Dies stellt visuell den Zusammenhang von Positionen, Fahrsituation und Ablauf her. > Synchronisieren des Karten-Fensters mit anderen Messfenstern zur nachträglichen Analyse > Verwalten von Zertifikaten und privaten Schlüsseln, die für die Gültigkeitsprüfung von signierten Paketen bzw. die Generierung des Security Headers (ETSI) bzw. der WSS-Schicht (IEEE) inkl. gültiger Signaturen bei Sendepaketen benötigt werden > Die Zuordnung von empfangenen Nachrichten anhand der mitübertragenen Zertifikate zu ITS-Stationen ermöglicht eine stationsbasierte Analyse als Alternative zur nachrichtenbasierten Analyse > Verwenden der GPS-Zeit als Messzeit > Aufzeichnen und Interpretieren empfangener Zertifikate > Simulation/Stimulation: > Einfaches Erstellen und Versenden korrekter und verfälschter WLAN-Pakete zur Stimulation der Steuergeräte > Simulieren einzelner ITS-Stationen bis hin zu komplexen Verkehrsszenarien mit Fahrzeugen, Infrastruktur und Bordnetzwerken mit Hilfe von domänenspezifischen Programmierbibliotheken > Szenarien-Editor zur Erstellung von geobasierten Testfällen, CANoe übernimmt die Applikationsparameter und erzeugt die zugehörige V2X-Kommunikation > Gateway-Funktionalität für Messungen oder Datenaustausch zwischen Funknetzwerken und Bordnetzen wie bspw. CAN oder Ethernet: Hierdurch wird die Verbindung zwischen der Fahrzeugwelt und den internen Bussystemen und der Kommunikation zur Außenwelt geschaffen. 1.2 Anwendungsgebiete unterstützt Netzwerk-Designer, Entwicklungs- und Testingenieure bei OEMs und Zulieferern über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg: von der Planung und Simulation der Steuergeräte und des Steuergeräteverbunds über die Restbussimulation bis hin zu Analyse, Test und Inbetriebnahme des Gesamtsystems. Die Option.Car2x eignet sich besonders bei der Anwendungsentwicklung von Steuergeräten im Fahrzeug, welche über folgende Standards kommunizieren: > IEEE p (physikalische Schicht) > ETSI ITS Standards > GeoNetworking (ETSI TS und ETSI EN ) > Security Header (ETSI TS ) > Basic Transport Protocol (BTP) (ETSI TS und ETSI EN ) 4

5 > ETSI ITS Applikationsnachrichten, wie z.b. > Cooperative Awareness Message (CAM) > Decentralized Environmental Notification Message (DENM) > MAP topology (MAP) > Signal Phase And Timing (SPAT) > Infrastructure to Vehicle Information Message (IVIM) > IEEE 1609 WAVE > WAVE Short Message Protocol (WSMP) (IEEE ) > WAVE Service Announcement (WSA) (IEEE ) > WAVE Security Services (WSS) (IEEE ) > WAVE Peer-To-Peer Protocol (IEEE ) > SAE J2735 DSRC Applikationsnachrichten, wie z.b. > Basic Safety Message (BSM) > Signal Phase and Time (SPaT) > Map Data Message (MAP) Um das Verhalten der Applikation in verschiedenen Szenarien zu testen, sind Umgebungssimulationen notwendig. Hierfür wird der Car2x-Szenarien-Editor verwendet. simuliert anschließend sowohl die konfigurierte Umgebung, die aus Fahrzeugen (ITS Vehicle Stations) und der Infrastruktur (ITS Roadside Stations) besteht, als auch die eigenen Bordnetzwerke wie CAN, LIN, FlexRay, Ethernet etc. (Anmerkung: Dies erfordert die Verwendung weiterer busspezifischer CANoe Optionen). Somit sind alle Randbedingungen gegeben, um das Steuergerät und die damit verbundenen ADAS-Applikationen testen zu können. Für das Senden und Empfangen von Funk-Frames unterstützt sowohl Hardware von Zulieferern als auch das hauseigene Interface VN4610. Dieses für CE und FCC zertifizierte Netzwerk-Interface bietet im Gegensatz zu 3rd Party Hardware die Möglichkeit, physikalische Parameter wie z.b. Kanalnummer und Sendeleistung direkt in CANoe zu konfigurieren. Somit kann auch in CAPL z.b. die Sendeleistung zur Laufzeit entsprechend den Testvorgaben geändert werden. Bei der Analyse werden die Inhalte der Datenpakete und deren physikalische Paketeigenschaften, wie z.b. Funkkanal und Empfangsstärke, ausgewertet. Hierfür stehen domänenspezifische Messfenster zur Verfügung. Eine Aufzeichnung (Logging) der WLAN-Pakete für eine spätere Analyse, sei es zu Dokumentationszwecken oder zur erneuten Stimulation von Steuergeräten, ist zudem möglich. Bei der Analyse von aufgezeichneten Paketen ist die Synchronisation des Kartenfensters mit anderen Fenstern besonders hilfreich. So können schnell bestimmte Verkehrssituationen aufgefunden und die damit verbundene Kommunikation analysiert werden. 5

6 Bild 2: Kartenfenster zur geografischen Darstellung von übertragenen Fahrzeug- und Infrastrukturinformationen Mit Hilfe des CANoe Test Feature Sets können umfangreiche, automatisierte Tests durchgeführt werden. Damit lässt sich z.b. die Interoperabilität sehr schnell prüfen. Zudem können komplexe Szenarien erstellt, analysiert und ggf. in gleicher oder veränderter Form wiedergegeben werden. 1.3 Weiterführende Informationen > CANoe Website Für CANoe stehen im Internet diverse Dokumente zur Verfügung. Die Demo-Version enthält zu den verschiedenen Anwendungsgebieten Beispielkonfigurationen sowie eine detaillierte Online-Hilfe, in der alle Funktionen von CANoe beschrieben werden. Des Weiteren profitieren Sie von wertvollem Know-how in Form von Fachartikeln und Application Notes. > CANoe Feature Matrix Weitere Informationen über Varianten, Kanal- und Bussystemunterstützung stehen in der Feature Matrix zur Verfügung. 6

7 2 Funktionen Die Option.Car2x erweitert CANoe um V2X-spezifische Funktionen. Zudem werden WLAN-Kanäle nach IEEE p unterstützt. Es ist die Konfiguration von bis zu 32 WLAN-Kanälen für gleichzeitige Analyse und Stimulation von Kontroll- und Servicekanälen möglich. 2.1 Car2x Network Explorer Der Car2x Network Explorer ist der Editor für Car2x-Datenbanken. > Darstellung der Inhalte beliebiger ASN.1-basierter Applikationsnachrichten mit Type, Bereich und Format > Auffinden bestimmter Elemente innerhalb der komplexen Struktur einer Applikationsnachricht > Generieren von CAPL-Code für ausgewählte Elemente > Konfigurieren von Applikationsnachrichten (Enkodierung, Protokoll und ID/Port) > Konfigurieren von Knotennamen und -adressen > Konfigurieren des Sendeverhaltens von Nachrichten (für den Interaction Layer (IL)) Bild 3: Der Car2x Network Explorer hält diverse Funktionen bezüglich Car2x-Datenbanken bereit: Von grundlegender Knoten- und Nachrichtenkonfiguration (inkl. Sendeverhalten) über das Auffinden bestimmter Signale bis hin zur Generierung von CAPL-Code für den Zugriff auf einzelne Signale/Datenfelder. 2.2 Car2x Station Manager Der Car2x Station Manager ist die zentrale Einheit zum Verwalten von ITS-Stationen. Beim Empfang von Nachrichten werden diese der ITS-Station zugeordnet von der sie gesendet werden. Durch Zuordnung von Stationen zu Datenbankknoten kann CANoe in den Messfenstern mit den Daten der einzelnen Stationen umgehen. 7

8 > Manuelle oder automatische Zuordnung von Nachrichten zu ITS-Stationen durch > Signer HashedId8 und MAC Adressen > nur Signer HashedId8 > nur MAC Adressen > Datenbank Knoten können mit den ITS-Stationen verknüpft werden. Dadurch wird der Zugriff auf Applikationsnachrichten von individuellen ITS Stationen ermöglicht. > Festlegen individueller Farben für ITS-Stationen > Optionale Verwendung der festgelegten Farben für die Einfärbung der von den betreffenden ITS-Stationen gesendeten WLAN-Pakete im Trace-Fenster > Speichern und Laden von Zuordnungen von MAC-Adressen und Signer HashedId8 zu Stations > Spezifische Behandlung weitergeleiteter Applikationsnachrichten bei ETSI GeoNetworking (z.b. DENM) Bild 4: Im Car2x Station Manager werden Farben für ITS-Stationen gewählt und die Trace-Fenster-Einfärbung für einzelne ITS Stationen aktiviert. 2.3 Security Manager Der Security Manager verwaltet die PKI (Public Key Infrastructure). Dieser ist die Grundlage für alle Security Themen. Der Security Manager verwaltet alle Zertifikate (Root, Pseudonym Cert), die zum Validieren notwendig sind. > Das Bereitstellen von Zertifikaten und privaten Schlüsseln im Car2x-Zertifikatmanager bildet die Basis für die Signaturprüfung von empfangenen Paketen sowie für die Erzeugung des Security Headers inkl. gültiger Signatur für Sendepakete durch den Car2x Interaction Layer: > Hinzufügen, Importieren, Exportieren und Entfernen von Zertifikaten und privaten Schlüsseln > Passwortgeschütztes Ablegen von privaten Schlüsseln für Signatur und Chiffrierung > Markieren von Zertifikaten als vertrauenswürdig (typischerweise des Root-Zertifikats) > Vergeben von beliebigen Bezeichnungen für Zertifikate, um eine einfache Analyse zu ermöglichen > Generieren von einzelnen Zertifikaten sowie kompletter Zertifikatsketten inkl. privater Schüssel mit passenden Eigenschaften für bestimmte Testzwecke 8

9 > Exportieren von Zertifikaten z. B. zur Verwendung in anderen Konfigurationen > Signieren von Paketen in Senderichtung > Funktion zum Erzeugen von Zertifikaten auf Basis gespeicherter Zertifikate Bild 5: Bereitstellen von Zertifikaten und privaten Schlüsseln sowie Generierung von Testzertifikaten im Car2x-Zertifikatmanager 2.4 Analyse Funktionen bietet domänenspezifische Messfenster zur Analyse der V2X-Kommunikation (ETSI und IEEE 1609). Grundlage dafür ist die Car2x Datenbasis, welche die Definition und Detailbeschreibung der Applikationsnachrichten enthält Erweiterungen im Trace-Fenster > Interpretation und Darstellung von detaillierten Protokoll-Header-Informationen > Decodierung von (in ASN.1 definierten) Applikationsnachrichten (Rohdaten und Interpretation der Werte) > Spezifische Spalten für einen schnellen Überblick der wichtigsten Parameter, wie z.b. die Anzeige von Events in einer Spalte oder die Anzeige der Sende- und Empfangsleistung von Frames (konfigurierbar) > Protokoll Analyzer: Grundlegende Protokollprüfungen und Gültigkeitsprüfung von signierten Paketen (Secured Packets) > Farblich konfigurierbare Markierung von Applikationsnachrichten, Protokollen und Fehlern 9

10 Bild 6: Im Trace-Fenster werden Pakete u.a. mit Protokollfehlern und ungültigen Signaturen dargestellt. In der Detail-Ansicht werden die einzelnen Protokollfelder interpretiert sowie weitere Informationen (z.b. zu detektierten Fehlern und Warnungen) ausgegeben State-Tracker, Grafik- und Datenfenster Im State-Tracker, Grafik- und Datenfenster besteht die Möglichkeit eine stationsbasierte Signalanalyse von Applikationsnachrichten durchzuführen. Hierbei können die für einen Test relevanten Signale ausgewählt und überwacht werden Kartenfenster Im Kartenfenster ist die Darstellung mehrerer Car2x-Objekte, z.b. ITS Vehicle Stations oder ITS Roadside Stations, auf Kartenmaterial inkl. Synchronisation mit anderen Fenstern zur nachträglichen Analyse möglich. Bild 7: Das Kartenfenster stellt die ITS-Stationen und Events der DENM und BSM automatisch dar. Über das CAPL-MAP API können zudem weitere individuelle Informationen dargestellt werden. Das Fenster zeigt hier noch die Visualisierung von SPAT- und MAP-Nachrichten. > Automatische Darstellung von ITS-Stationen und Events > Auflistung der detektierten Stationen und Events in den Listenansichten ITS Stations und ITS Events > Programmier-API zum Zeichnen ins Kartenfenster: Somit lassen sich z.b. zusätzliche Statusinformationen von ITS- Stationen oder Testparametern aus CAPL im Kartenfenster darstellen. 10

11 > Synchronisieren von Kartenfenster und Trace-Fenster. Somit kann nach Stoppen der Messung eine bestimmte Test- Situation gesucht und genau analysiert werden. Zudem kann per Doppelklick auf ein Event an die entsprechende Stelle des Trace-Fensters gesprungen werden Car2x Zertifikatsexplorer Die Option.Car2x bietet die Möglichkeit die Security Mechanismen zu analysieren und zu testen. Bild 8: Auflistung von empfangenen Zertifikaten im Car2x Zertifikat Explorer inklusive Darstellung von Signaturhierarchie und Zertifikatinhalten > Darstellen von bekannten (im Car2x Zertifikatmanager gespeicherten) und empfangenen Zertifikaten im Car2x Zertifikat Explorer: > Prüfung der Signatur bzw. des Zertifizierungspfads > Anzeige der Signaturhierarchie > Anzeige der interpretierten Zertifikatsinhalte Erweiterte Analyse mit CAPL Das Programmier-API bietet die Möglichkeit auf die Inhalte von empfangenen WLAN-Nachrichten zuzugreifen. > Callback-Funktionen zum Auswerten empfangener Pakete > Zugriff auf die Felder der verschiedenen Protokollschichten > Zugriff auf die Signale/Daten der Applikationsnachrichten wie CAM, DENM, BSM, > Abfragen des Sendeknotennamens eines empfangenen Pakets > Prüfung von Zeitstempeln > Zugriff auf Security Header Daten > Authentifizierung und Integritätsprüfung von empfangenen Paketen > Prüfung der Gültigkeitsdauer von Zertifikaten Logging und Analyse > Sofern vorhanden wird die GPS-Zeit des WLAN-Geräts mit den WLAN-Paketen dargestellt und aufgezeichnet. Messdaten unterschiedlicher Fahrzeuge können somit in einen zeitlichen Zusammenhang gestellt werden. > Aufzeichnen von WLAN-Paketen sowie Wiedergeben und Offline-Analysieren aufgezeichneter Messdaten 11

12 2.5 Simulation / Stimulation / Test bietet die Möglichkeit, ein Steuergerät zu stimulieren, damit dieses getestet werden kann. Hierzu zählt vor allem die Umgebungssimulation. Sie sorgt dafür, dass eine zu testende Applikation auf dem Steuergerät (DUT), z.b. durch ein weiteres Fahrzeug und/oder eine Ampel, die von CANoe emuliert werden, stimuliert wird. Die Applikation schickt daraufhin z.b. Nachrichten ans HMI oder an ein zentrales ADAS-Steuergerät. Diese Nachrichten werden von CANoe geprüft, sodass durch die Stimulation der Test gestartet und mittels Testmethoden die Funktionalität anschließend geprüft werden kann V2X- Sendeverhalten Verwendung des Car2x Interaction Layer (IL) > Car2x Interaction Layer (IL): zyklisches Versenden von Car2x-Applikationsnachrichten inkl. Zertifikatsauswahl und Zertifikatswechsel gemäß der Konfiguration in der Car2x-Datenbasis > Programmier-API für den Versand und den Empfang von Car2x-Applikationsnachrichten inkl. Funktionen zum Setzen der Inhalte der Applikationsnachrichten und zum Beeinflussen des konfigurierten Sendeverhaltens sowie der Security > Callback-Funktionen ermöglichen das Aktualisieren, Abbrechen und Umkonfigurieren des Paketinhalts unmittelbar vor dem Versenden > Funktionen zur Erstellung und zum Versand von individuellen, bei Bedarf auch fehlerhaften Paketen > Hierdurch können Simulationen und Testaufbauten erstellt werden. Die Funktionen des Programmier-API können auch in Test Units mit WLAN-Kanälen verwendet werden. Bild 9: Der CAPL Browser zeigt die Callback-Funktion zur Aktualisierung der Daten vor dem Versand einer Applikationsnachricht. In der Übersicht der CAPL-Funktionen werden Funktionen der Car2x-Funktionsbibliothek dargestellt. 12

13 2.5.2 Erzeugen von Testszenarien Car2x-Szenarien-Editor Der Car2x-Szenarien-Editor bietet die Möglichkeit, routenbasierend eine Umgebungssimulation zu konfigurieren. Hierbei kann z.b. eine Intersection Collision Situation, ein bremsendes Fahrzeug, ein Stauende o.ä. auf einer kartenbasierten GUI entworfen werden. Der Szenarien Editor bietet die Möglichkeit, in wenigen Schritten eine Route zu definieren, Fahrzeuge auf dieser Route zu bewegen und somit das eigene zu testende Steuergerät simulieren zu können. Bild 10: Der Szenarien-Editor unterstützt beim Erstellen von Testszenarien für ADAS-Tests und bietet spezielle Unterstützung bei der Erstellung von V2X-basierten Testszenarien. Das Verhalten des Verkehrsszenarios kann in Abhängigkeit der Zeit mit Hilfe von Attributen in der Timeline angepasst werden. Attribute definieren Zustände, Eigenschaften und Verhalten der Fahrzeuge und können als konstante oder interpolierte Werte abgebildet werden. Somit können in Szenarien Parameter wie Beschleunigungsverhalten von Fahrzeugen, Zustände von Blinkern, Scheibenwischern oder auch Ampeln passend zum Test konfiguriert werden. Mit Hilfe von Attributen werden auch spezielle Situationen, wie z.b. Baustellen oder heranfahrende Einsatzfahrzeuge, beschrieben. Die erstellten Szenarien müssen hierbei nicht unbedingt an den konfigurierten Absolut-Koordinaten durchgeführt werden. Das Szenario lässt sich beliebig an andere Koordinaten relativ portieren. Somit kann ein Szenario manuell während einer Testfahrt getriggert werden. Die aktuelle Position und die Richtung werden übernommen und dienen als Ausgangspunkt für das Szenario Car2x-Szenarien-Manager Der Szenarien-Manager sorgt dafür, dass die im Szenarien-Editor erstellten Szenarien in CANoe geladen werden. Der Szenarien-Manager stellt die geladenen Applikationsdaten dem Car2x Interaction Layer (IL) zur Verfügung, sodass beim Starten der Stimulation die Applikationsdaten mit den Protokoll-Headern der Frames zusammengeführt werden und somit eine gültige Kommunikation erzeugt wird. 13

14 3 Hardware 3.1 VN4610 Ab der Version 11.0 SP3 unterstützt das p Network Interface VN4610. > Bootzeit der VN4610 ca. 5 Sekunden > Einfache Konfiguration der verwendeten WLAN Kanäle, Transmission Power, Protocol Layout, ohne Reboot > Über CAPL können zur Laufzeit (während der Messung) die Kanalparameter sowie die Tx-Power umkonfiguriert werden > Synchronisierte Zeitstempel für CAN und p (Zeitstempelgenauigkeit ~1µs) sowie mit weiteren Vector Network Interfaces > Die GNSS Zeit der VN4610 wird als Absolutzeit übernommen, die Zeitstempel werden auf GNSS synchronisiert Bild 11: VN p Network Interface 3.2 Third Party Hardware unterstützt die Funkadapter MK4 und MK5 der Firma Cohda Wireless. Hierbei ist zu beachten, dass nur bestimmte Firmware Versionen unterstützt werden. Diese können bei Vector angefragt werden. 4 Schulungen Im Rahmen unseres Schulungsangebotes bieten wir für CANoe verschiedene Schulungen und Workshops in unseren Seminarräumen sowie vor Ort bei unseren Kunden an. Weitere Informationen zu den einzelnen Schulungen und die Termine finden Sie im Internet unter: 14

15 Weitere Informationen Besuchen Sie unsere Website für: > News > Produkte > Demo-Software > Support > Seminare und Workshops > Kontaktadressen