Neue Wege in der Telematik: Eine innovative Plattform schafft Flexibilität und reduziert Kosten

Jan Rehm, iteratec GmbH Neue Wege in der Telematik: Eine innovative Plattform schafft Flexibilität und reduziert Kosten Telematikanwendungen im Automobil stellen die Automobilhersteller vor große Herausforderungen, technisch wie finanziell. Heute werden Telematikdienste häufig in einer Form erbracht, die eine sehr enge und langfristige technische und auch organisatorische Bindung zwischen Fahrzeugherstellern und Service Providern zur Folge hat. Die hier vorgestellte Telematik- Plattform ermöglicht eine Entkopplung der Fahrzeugwelt von der Welt der Service Provider und bietet sowohl für die Automobilhersteller als auch für die Service Provider große Vorteile. Der maximale Nutzen der Telematik-Plattform ergibt sich bei einer herstellerübergreifenden Nutzung, da dann eine hohe Flexibilität bezüglich des Telematik-Diensteangebotes in den Fahrzeugen erreicht wird. Entwicklungs- und Betriebskosten können auf mehrere Schultern verteilt werden. Die hier vorgeschlagene Zusammenarbeit der Automobilhersteller bezieht sich ausschließlich auf für den Endkunden nicht sichtbare Bereiche, also auf Bereiche, in denen keine Differenzierung der Hersteller stattfindet. Keywords Automotive, telematics, platform, system integration, interfaces Stichworte Automotive, Telematik, Plattform, System-Integration, Schnittstellen 1. Telematik heute Telematikanwendungen steigern Komfort und Sicherheit in den Fahrzeugen. Sie tragen zu einer Erhöhung der Effizienz im Straßenverkehr und somit auch zur Schonung von Ressourcen bei. Besonders in den höheren Klassen werden sie vom Kunden zunehmend nachgefragt. Für die Hersteller gewinnen sie deshalb auch als Verkaufs- und Kundenbindungsinstrument an Bedeutung. Dieser Markt wird in den kommenden Jahren stark wachsen. Der Brancheninformationsdienst The Hansen Report on Automotive Electronics erwartet, dass alle maßgeblichen Automobilhersteller, die in den USA Fahrzeuge verkaufen, spätestens bis 2012 ihren Kunden Telematikanwendungen anbieten werden: All major carmakers selling vehicles in the U.S. are expected to be up and running with telematics services by 2012 or sooner. [1] 1.1 Telematikdienste Bereits heute werden von den Automobilherstellern vornehmlich im Premium-Sektor Telematikdienste angeboten. Diese lassen sich in drei Kategorien einteilen: Maschinenbasierte Dienste Die erste Kategorie umfasst die rein maschinenbasierten Dienste, bei denen ein Steuergerät im Fahrzeug mit einem Server in einem Rechenzentrum kommuniziert, gegebenenfalls auch ohne Zutun des Fahrers. Ein Beispiel hierfür ist das Monitoring von Flottenfahrzeugen, die in regelmäßigen Abständen Zustandsberichte oder Positionsangaben an eine Zentrale senden. Sprachbasierte Dienste Eine andere, bekanntere Kategorie von Telematik-Diensten nutzt einen Sprachkanal ins Fahrzeug. Beispiele hierfür sind der erweiterte Notruf, bei dem die Position des Fahrzeugs und weitere Informationen (z.b. Airbagstatus) übertragen werden, sowie die positionsbezogenen Auskunftsdienste. Bei diesen kann sich der Fahrer POI (Points of Interest - Hotels, spezielle Restaurants, dienstbereite Apotheken etc.) relativ zu seinem aktuellen Standort in sein Fahrzeug übertragen lassen. off-board Dienste Eine dritte Ausprägung wird nicht aus dem Fahrzeug heraus genutzt, sondern off-board über ein Internet-Portal oder auch ein Call Center. Eine Fahrtroute kann beispielsweise vor der Fahrt am PC geplant oder auch von einem Anbieter heruntergeladen und in das Fahrzeug gesendet werden. Die Daten werden im Fahrzeug Information Management und Consulting 24 (2009) 4 37

vom Navigationssystem übernommen. Weiterhin können (soweit gewisse Parameter bekannt sind) POI, wie beispielsweise ein Treffpunkt, in Fahrzeuge Dritter gesandt werden. Eine Ausprägung dieses Services ist die Funktion SendToCar, die Google anbietet. Zu den off-board Diensten zählen auch die Fernfunktionen, die es ermöglichen, gewisse Fahrzeugfunktionen über einen Anruf im Call Center oder über ein Internetportal fernzusteuern, beispielsweise die Standheizung oder die Klimaanlage. Abbildung 1: Telematik heute: Proprietäre Lösungen 1.2 Proprietäre Lösungen Die heutige Telematik-Welt ist geprägt von individuellen Lösungen der einzelnen Automobilhersteller. Diese sind in aller Regel nur in den Fahrzeugen des Herstellers nutzbar, der diese bei dem jeweiligen Dienste-Anbieter (Telematics Service Provider - TSP) beauftragt hat. Die genutzten Schnittstellen und verwendeten Protokolle sind proprietäre Eigenentwicklungen. Wie in Abbildung 1 schematisch dargestellt, greifen die Fahrzeuge einzelner Hersteller jeweils direkt auf die angebotenen Dienste zu. Der TSP muss die Schnittstelle und das Protokoll des jeweiligen Automobilherstellers implementieren und über den gesamten Lebenszyklus der Fahrzeuge aufrechterhalten. Daraus folgt eine sehr langfristige Bindung zwischen dem Fahrzeughersteller und dem jeweiligen Dienste-Anbieter, weil sowohl Technik als auch Organisation des Dienstes kaum geändert werden können, solange noch Fahrzeuge mit dieser Ausstattung im Umlauf sind. Die Anbindung weiterer, vielleicht innovativerer Dienste-Anbieter mit neuen Diensten ist für Bestandsfahrzeuge nicht ohne weiteres möglich, da auch diese neuen Anbieter gezwungen sind, die proprietären Schnittstellen der Bestandsfahrzeuge nachträglich zu implementieren. Für die Automobilhersteller ist diese Situation unbefriedigend, da sie quasi monopolartige und deshalb oft teure Beziehungen zu den Dienste-Anbietern bedeutet. Für die Dienste-Anbieter mag diese Konstellation auf den ersten Blick sehr bequem wirken, beinhaltet jedoch auch das Risiko einer starken Fixierung auf einen Kunden. 2. Eine flexible Telematik-Plattform Ein Lösungsansatz für diese Problematik ist die Aufhebung der direkten Kommunikation der Fahrzeuge mit den Dienste-Anbietern, wie es die hier vorgeschlagene Telematik-Architektur vorsieht (siehe Abbildung 2). In dieser Architektur dient eine Telematik- Plattform als Mittler zwischen den Fahrzeugen und den Dienste- Anbietern und erhöht damit die Flexibilität der darauf aufsetzenden Lösungen enorm. Das Grundprinzip der vorgeschlagenen Architektur besteht in der Entkopplung der Domäne des Fahrzeugs von der Welt der Dienste-Anbieter. Die Telematik-Plattform bietet sowohl den Fahrzeugen als auch den Dienste-Anbietern stabile und standardisierte Schnittstellen an, deren zuverlässige Benutzbarkeit über einen langen Zeitraum sichergestellt ist. Die Architektur der Telematik-Plattform ist zunächst als ein Konzept zur Vereinbarung gemeinsamer Schnittstellen zu verstehen. Fahrzeug-Hersteller, die die Vorteile dieses neuen Konzeptes nutzen möchten, können auf Basis dieser Vorschläge eine eigene Telematik-Plattform betreiben, und dennoch von den gemeinsamen Schnittstellen profitieren. Der Nutzen der Telematik-Plattform ist jedoch noch wesentlich größer bei einer herstellerübergreifend betriebenen Telematik-Plattform, über die die Dienste mehrerer Fahrzeug-Hersteller angeboten werden. In diesem Fall können auch die Betriebskosten, die nach aller Erfahrung in kurzer Zeit die Entwicklungskosten einer IT-Lösung übersteigen, auf mehrere Schultern verteilt werden. Hierbei muss selbstverständlich sichergestellt sein, dass sensitive und geschäftskritische Daten vor unbefugtem Zugriff geschützt sind. Neben den beiden Ansätzen lediglich eine gemeinsame Architektur oder auch gemeinsamer Betrieb sind auch Mischformen denkbar, bei der zumindest die verwendeten Komponenten identisch sein können, sei es als Produkt oder als Open Source Software Lösung. Die Gefahr einer gegenseitigen Abhängigkeit oder Zwangsstandardisierung der Anwendungen besteht mit dieser Lösung jedoch nicht. Jeder Automobilhersteller kann weiterhin seinen Kunden genau die individuellen Benutzeroberflächen anbieten, die zu seiner Marke passen. Er steuert dabei eigeninitiativ, welche Dienste er in seinen Fahrzeugen anbietet, gestaffelt nach Baureihen, Segmenten, Märkten oder anderen Kriterien. Die Differenzierung der Automobilhersteller am Markt wird von dieser Lösung weder eingeschränkt noch beeinflusst. Der hier diskutierte Architekturvorschlag bezieht sich vielmehr ausschließlich auf für Endkunden nicht sichtbare Bereiche, also auf Bereiche, in denen keine Differenzierung der Hersteller stattfindet. Wir sehen hier Parallelen zu sehr erfolgreichen Ansätzen im Gleichteilemanagement. 2.1 Komponenten der Telematik-Plattform Der Fokus der Telematik-Plattform liegt auf den Call Center- Diensten. Hier ist die besondere Herausforderung, dass neben dem Sprachkanal auch parallel dazu Daten aus dem oder in das Fahrzeug übertragen werden, beispielsweise die Position beim erweiterten Notruf. Ein detaillierter Blick auf die Komponenten der Telematik-Plattform und der Nachbarsysteme Fahrzeug und 38 Information Management und Consulting 24 (2009) 4

Embedded IT weitere Daten, wie zum Beispiel der Heimatmarkt des Fahrers oder die aktuelle Position des Fahrzeugs. Auch dies sind Aufgaben des Service Dispatchers. Security Die Komponente Security stellt sicher, dass Dienste nur von berechtigten Kunden genutzt werden können. Dies ist insbesondere für Dienste wichtig, die der Nutzer außerhalb des Fahrzeugs beispielsweise über ein Internet-Portal oder ein Call Center auslöst. 2.2 Nachbarsysteme Abbildung 2: Telematik Architektur Dienste-Anbieter ist in Abbildung 3 dargestellt. Im Folgenden werden die Komponenten der Telematik-Plattform im Einzelnen erläutert. Connectivity Die Komponente Connectivity stellt die physikalische Kommunikation mit den Fahrzeugen sicher - sowohl für den Sprach- als auch für den Datenkanal. Der vorgeschlagene Architekturentwurf macht hier keinerlei Einschränkungen oder Vorgaben für den Datenkanal. Denkbar ist TCP/IP-basierte Kommunikation über einen Mobilfunk-Datenkanal oder WLAN, aber auch SMS oder Inband- Verfahren wie DTMF oder CTM (Cellular Text Modem) sind möglich. Service Dispatcher Der Service Dispatcher erzeugt aus den vom Fahrzeug übertragenen Daten ein Event und legt dieses unter dem Schlüssel Eventld in der Telematik-Plattform ab. Abhängig vom verwendeten Datenkanal kann es vorkommen, dass Zwischenschritte notwendig sind, um den Sprachevent und die gegebenenfalls unabhängig gesendeten Daten zu korrelieren, beispielsweise wenn die Daten in einer SMS versendet werden. Hierzu werden verschiedene Verfahren genutzt, die jedoch alle auf der Fahrgestellnummer (vehicle identification number VIN) basieren. Die VIN ist in allen Datenpaketen enthalten. Die Schwierigkeit kann jedoch darin bestehen festzustellen, zu welcher VIN ein aus einem Fahrzeug eingehender Telefonanruf gehört. Idealerweise wird die VIN explizit per Inband-Verfahren im Sprachkanal übertragen. Wo dies nicht der Fall ist, kann über die Anrufer-Telefonnummer die VIN ermittelt werden. Abhängig von der Qualität der Kundendaten kann dies jedoch problematisch sein, wenn das Mobiltelefon des Kunden zum Einsatz kommt. Bei der Verwendung fest im Fahrzeug verbauter Mobilfunkeinheiten stellt dies in der Regel kein Problem dar. Das so erzeugte Event wird um kunden- und fahrzeugspezifische Daten angereichert, die in der Komponente User- und Fahrzeugdaten in der Telematik-Plattform vorhanden sind. Der Sprachkanal wird vom Dispatcher um das Metadatum EventId angereichert und an ein geeignetes Call Center weitergereicht. Das Call Center wird anhand bestimmter Kriterien ausgewählt. Dies kann beispielsweise der angeforderte Dienst sein oder Die Nachbarsysteme Fahrzeug und Dienste-Anbieter und deren Komponenten sollen hier nur gestreift werden. Im Fahrzeug findet sich eine Komponente Connectivity, die wiederum für die physikalische Verbindung zur Telematik-Plattform verantwortlich ist. Das zentrale Telematik-Steuergerät, die so genannte Headunit, stellt das Benutzerinterface HMI (Human Machine Interface) sowie die im Fahrzeug nutzbaren Anwendungen für den Kunden bereit. In der Domäne der Dienste-Anbieter werden die Dienste erbracht. Dies kann je nach spezifischem Dienst entweder über ein Call Center oder durch direkten Zugriff auf Services geschehen. In beiden Fällen wird gegebenenfalls noch auf ContentProvider zugegriffen, die Inhalte wie zum Beispiel POI bereitstellen. 3. Schnittstellen Kerngedanke der Telematik-Plattform ist die Entkopplung von Fahrzeugdomäne und der Domäne der Dienste-Anbieter durch die Etablierung einheitlicher Schnittstellen. 3.1 Schnittstelle zum Fahrzeug Die Schnittstelle zum Fahrzeug wird vermutlich auf absehbare Zeit proprietäre Elemente der jeweiligen Fahrzeug-Hersteller enthalten. Idealerweise kann hier in Zukunft eine Vereinheitlichung beispielsweise in Richtung des offenen Protokolls NGTP (Next Generation Telematics Protocol) stattfinden. So lange dies nicht der Fall ist, können in der Telematik-Plattform Adaptoren verbaut werden, die das jeweilige herstellerspezifische Protokoll implementieren. Die NGTP Schnittstelle basiert auf dem Senden und Empfangen von NGTP-konformem Datenpaketen. In diesen sind der Typ des angeforderten Telematik-Dienstes sowie die hierfür notwendigen Daten in komprimierter Form enthalten. NGTP verwendet hierfür den ASN.1 Standard. Die Details des Protokolls werden in diesem Beitrag nicht beschrieben, ausführliche Informationen erhalten Sie unter www.ngtp.org. 3.2 Schnittstelle zu den Dienste-Anbietern Die Schnittstelle zu den Dienste-Anbietern sollte von Anfang an generisch und offengelegt sein, damit die gewünschte Unabhängigkeit zwischen Fahrzeug-Herstellern und Dienste-Anbietern er- Information Management und Consulting 24 (2009) 4 39

reicht wird. Die vorgeschlagene Schnittstelle basiert auf bekannten Standards wie Web-Services und xml. Die wesentlichen, vom Dienste-Anbieter bzw. von der Plattform angebotenen Methoden sind im Folgenden beschrieben. Schnittstellen der Dienste-Anbieter Dienste-Anbieter, die Dienste auf der Telematik-Plattform bereitstellen wollen, müssen die Schnittstelle Event Notification anbieten. Die Telematik-Plattform nutzt diese Schnittstelle, um den Dienste-Anbieter über neu eingegangene Events zu benachrichtigen. Es wird lediglich die EventID ohne weitere Daten übertragen, die Nutzdaten werden von den Dienste-Anbietern über die im nächsten Abschnitt beschriebene Schnittstelle abgerufen. Aktuell sind zwei technische Ausprägungen dieser Schnittstelle implementiert, die Übertragung der EventId als Header-Parameter im Voice-Kanal sowie die explizite Benachrichtigung der Dienste- Anbieter über eine HTTP Schnittstelle. Schnittstellen der Telematik-Plattform Die folgenden Methoden werden von der Telematik-Plattform als Web-Services den Dienste-Anbietern zum Abruf der Daten und zur Erbringung der Dienste bereitgestellt: Retrieve event data liefert zu einer übergebenen EventId die zugehörigen Event-Daten. Diese setzen sich aus von Fahrzeug gesendeten und ggf. von der Plattform zusätzlich bereitgestellten Benutzer- und Fahrzeugdaten zusammen. Execute remote service führt für eine übergebene Fahrgestellnummer eine spezifizierte Fernfunktion aus. Send POI sendet einen übergebenen POI in ein durch eine Fahrgestellnummer identifiziertes Fahrzeug. User and vehicle data access bietet zwei Methoden zur Ermittlung von Benutzer- und Fahrzeugdaten an. Diese Schnittstelle wird für die off-board Dienste benötigt, also für Dienste, die über einen Anruf im Call Center ausgelöst werden. Hier müssen zunächst der Kunde und sein Fahrzeug identifiziert werden. 4. Vorteile der Telematikplattform Die Telematikplattform bietet sowohl für die Automobilhersteller als auch für die Dienste-Anbieter eine Reihe von Vorteilen. 4.1 Vorteile für Automobilhersteller Kostenreduktion Die vorgeschlagene Architektur für die Telematik-Plattform hat das Potenzial zu erheblichen Kosteneinsparungen auf Seiten der Automobilhersteller. Der maximale Nutzen der vorgeschlagenen Architektur ergibt sich allerdings nur bei einem herstellerübergreifenden Einsatz. Nur dann kann tatsächlich ein Markt für Telematik-Dienste entstehen und das Kostenreduktionspotential gehoben werden. Dies gilt nicht nur im Hinblick auf die einzukaufenden Dienste, sondern auch auf die Entwicklungskosten für eine solche Plattform. Im Falle einer gemeinsam betriebenen Plattform können zusätzlich erhebliche Einspareffekte im Bereich der Betriebskosten erzielt werden. Über die Kostenreduktion hinaus bietet die Plattformarchitektur eine Reihe von weiteren Vorteilen für die Automobilhersteller: Abbildung 3: Detailansicht der Telematik-Plattform und ihrer Nachbarsysteme Stabilität der Schnittstellen Das vorgestellte Plattform- Konzept kann Schnittstellen zum Fahrzeug über lange Zeiträume unterstützen. Jeder Automobilhersteller kann in seiner konkreten Ausprägung der Telematik-Plattform Adaptoren für diverse Protokolle zur Anbindung von Bestandsfahrzeugen vorsehen. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, dass die Dienste-Anbieter Details der Fahrzeuganbindung kennen und mehrere Varianten, die bei einem Wechsel der Fahrzeuggeneration nahezu unvermeidlich sind, unterstützen. Die Problematik unterschiedlicher Lebenszyklen von Fahrzeug-Software und Business-Software bei den Dienste-Anbietern kann somit durch eine Plattform entschärft werden. 40 Information Management und Consulting 24 (2009) 4

Embedded IT Flexibilität bei der Wahl der Dienste-Anbieter Die Einführung standardisierter Schnittstellen zu den Dienste-Anbietern ermöglicht den Fahrzeug-Herstellern eine höhere Flexibilität bei der Wahl der Dienste-Anbieter. Es kommt nicht zu einer starken gegenseitigen Abhängigkeit, da die Dienste nicht mehr speziell auf einen Fahrzeug-Hersteller und dessen proprietäre Schnittstellen abgestimmt werden müssen, sondern jedem Fahrzeug-Hersteller angeboten werden können, der die Telematik- Plattform nutzt. Auf diese Weise kann ein Markt für Telematik- Dienste entstehen, der nicht zuletzt auch zu einer erheblichen Reduktion der Kosten führen dürfte. Sichere Benutzer- und Fahrzeugdaten Die Benutzer- und Fahrzeugdaten werden in der Telematik-Plattform verwaltet. Insbesondere mit Blick auf Datensicherheit und Datenschutz entsteht daraus ein großer Vorteil der vorgeschlagenen Architektur. Benötigen Dienste-Anbieter für bestimmte Dienste personen- oder fahrzeugbezogene Daten, werden nur genau die dazu notwendigen Daten bereitgestellt. Dies wird je Anwendung innerhalb der Plattform konfiguriert. In den bisherigen Telematiklösungen waren die Kundendaten direkt bei den Dienste-Anbietern vorhanden und für diese uneingeschränkt zugreifbar und damit auch für andere Zwecke nutzbar. Je nach gewählter Alternative durch den einzelnen OEM oder herstellerübergreifend betriebene Telematik-Plattform liegen die Daten entweder direkt bei dem OEM oder an einer zentralen, vertrauenswürdigen Stelle. Auch im Falle einer gemeinsam betriebenen Plattform kann eine Architektur gewählt werden, bei der die Daten beim OEM verbleiben und über eine Schnittstelle zur Telematik-Plattform nur bei Bedarf bereitgestellt werden. 4.2 Vorteile für Telematik-Dienste-Anbieter Auch die Dienste-Anbieter können von einer Plattform profitieren, ist doch die starke Bindung an einen Fahrzeug-Hersteller nicht immer ein Vorteil. Erst eine Telematik-Plattform mit branchenweit einheitlichen Schnittstellen ermöglicht es, Dienste an mehrere Fahrzeug-Hersteller zu vermarkten, ohne jeweils proprietäre Schnittstellen implementieren zu müssen. Insbesondere kleinere Dienste-Anbieter können dies gar nicht leisten. Erst durch die neue Plattform erhalten sie eine Chance, am Markt mitzuwirken. 5. Konkrete Umsetzung Eine konkrete Ausprägung einer Telematik-Plattform wurde von der iteratec GmbH in Zusammenarbeit mit und im Auftrag von einem deutschen Premium-Automobilhersteller erstellt. Darauf aufbauend wird diese Architektur im Rahmen einer NoAE- Architekturarbeitsgruppe (Network of Automotive Excellence, www.noae.com) unter maßgeblicher Mitarbeit von iteratec in Zusammenarbeit mit weiteren Automobilherstellern weiterentwickelt. 6. Fazit Gerade im deutschen Markt ist im Bereich der Telematik-Dienste eine Wertschöpfung nur schwer möglich, wobei die Dienste von den Kunden dennoch zunehmend erwartet und zum Teil wohl auch zukünftig vom (EU-)Gesetzgeber beispielsweise ecall - verlangt werden. Eine herstellerübergreifende Zusammenarbeit mit dem Ergebnis einer branchenweit abgestimmten Telematikarchitektur mit offengelegten und kompatiblen Schnittstellen oder sogar einer gemeinsam betriebenen Telematik-Plattform kann hier Abhilfe bringen, weil sie zu erheblichen finanziellen Einsparungen und zu einer erhöhten Flexibilität führt. Literatur [1] OEMs Gear Up for U.S. Telematics Market in The Hansen Report on Automotive Electronics, Portsmouth, NH USA (www.hansenreport.com) Vol. 22 No. 1, February 2009, Seite 1. Autor Dr. Jan Rehm Bereichsleiter Telematik iteratec GmbH Inselkammerstr. 4 82008 Unterhaching Tel: 089/614551-0 Fax: 089/614551-10 E-Mail: automotive@iteratec.de Internet: www.iteratec.de Dr. Jan Rehm, Jahrgang 1969, ist seit dem Jahr 2000 bei der Firma iteratec beschäftigt. Zunächst als Software-Architekt eingesetzt, ist er seit 2005 als Projektbereichsleiter tätig. A New Approach to Telematics: An Innovative Plattform Leads to Flexibility and Reduced Costs In-vehicle telematics applications constitute a major financial and technical challenge for car manufacturers. The way telematics services are delivered today inevitably locks car manufacturers and telematics service providers into a longterm collaboration. The telematics platform introduced here allows for a clean separation between the vehicle domain and the domain of telematics service providers and offers major advantages for car manufacturers and service providers both financially and organizationally. The maximum benefit arises from cross-company usage, allowing for great flexibility: any service deployed on the platform can be used in vehicles of any participating manufacturer. Development and operating costs can be shared. The collaboration between car manufacturers suggested here only involves areas invisible to the customer, so does not affect the differentiation among competitors. Information Management und Consulting 24 (2009) 4 41