Tests für TCP/IP-Protokollstacks im Fahrzeug

Die Testberichte decken Fehlverhalten von Funktionen auf und geben OEMs und Zulieferern Anhaltspunkte, wie sie ihre Produkte optimieren können. Abgedeckt werden sowohl IPv6 als auch die AUTOSAR-spezifischen Schnittstellen. Die ESK-Forscher haben zusätzliche Tests entwickelt, die die spezifischen Anforderungen der Automobilindustrie erfüllen. Die Fraunhofer ESK zeigt die TCP/IP-Tests auf der embedded world 2013 in Nürnberg in Halle 5, Stand 5-228.

Die aus dem Internet-Umfeld bekannte TCP/IP-Protokollfamilie nimmt seit gut fünf Jahren vermehrt Einzug in Fahrzeuge. TCP/IP wird im Automobilbereich vor allem von drei Entwicklungen vorangetrieben: Erstens bei der Anbindung von Elektrofahrzeugen an Ladestationen. Dort schreibt die ISO 15118 Norm unter anderem IPv6 als Übertragungsprotokoll vor. Zweitens beim Fahrzeugzugang für die Diagnose, wo laut ISO 13400 (DoIP) TCP/IP und Ethernet eingesetzt wird. Und drittens bei AUTOSAR, wo ab Release 4.1 Ethernet und TCP/IP auch zur Kommunikation zwischen Steuergeräten eingesetzt werden.

Deswegen testen die Ingenieure der Fraunhofer ESK das funktionale Verhalten der TCP/IP-Protokollstacks in Fahrzeugen. Die automatisierten Tests können jederzeit wiederholt werden und bieten so eine zuverlässige Grundlage für die Absicherung des Kommunikationsverhaltens von eingebetteten Systemen. Das Verfahren der Fraunhofer ESK zeichnet sich gegenüber handelsüblichen Testsuiten vor allem durch den Test von IPv6, zusätzlichen Tests für die Automobilindustrie und den TCI/IP-Tests für AUTOSAR aus.

Test für IPv6 in Fahrzeugen

Neben den Protokollen IPv4 und TCP/UDP bietet die Fraunhofer ESK auch Tests für das neuere IPv6 an. Gerade für IPv6 ist die Testabdeckung für die Automotive Anwendungen noch eher gering.

300 zusätzliche Tests für Automotive

Zudem müssen gerade Automobilhersteller auf absolute Zuverlässigkeit auch bei der Kommunikation achten und fordern deswegen eine Überprüfung aller in den RFCs definierten Kommunikationsfunktionen. Die ESK-Forscher entwickeln dafür rund 300 zusätzliche Tests. Zusammen mit den rund 1.000 bereits verfügbaren Tests für TCP/IP bietet die Fraunhofer ESK damit eine umfassende Absicherung, wie sie von den Automobilherstellern gefordert wird. Beispiele für neue Testsuiten sind die IPv6-Addressing Architecture (RFC4291), Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses (RFC3927) und TCP Congestion Control (RFC5681).

AUTOSAR 4.1

Mit dem aktuellen Release 4.1 definiert AUTOSAR erstmals auch die Nutzung des TCP/IP-Protokolls zwischen Steuergeräten im Fahrzeug. Da das Protokoll auf den Automotive-Steuergeräten neu implementiert werden muss, besteht ein erhöhter Test-bedarf. Dazu mussten die ESK-Forscher vor allem die besonderen Anforderungen der AUTOSAR Architektur und Funktionsweise berücksichtigen. Eine speziell für AUTOSAR entwickelte Software ermöglicht hierbei den Umgang mit der nicht blockierenden Funktionsweise und der stark von Linux und Windows abweichenden Schnittstelle des TCP/IP Stacks. Vor allem die Herausforderung der stark limitierten Speicherressourcen und das Fehlen vieler hilfreicher Funktionen, z. B. eines Dateisystems auf den zu testenden AUTOSAR Geräten, haben die ESK-Wissenschaftler gelöst.

Die Fraunhofer ESK forscht anwendungsorientiert an Verfahren und Methoden der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT). Damit unterstützen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Industrie in den Marktsegmenten Automobil und Verkehr, Energieversorgung, Automatisierung, Gebäude- und Sicherheitstechnik sowie Telekommunikation. Der Leiter der Fraunhofer ESK, Prof. Dr.-Ing. Rudi Knorr, ist seit 2006 auch Ordinarius für Kommunikationssysteme an der Universität Augsburg.

Für ihre Angebote greift die Fraunhofer ESK auf sechs Kernkompetenzen zurück, die das technologische Wissen der Einrichtung über die Geschäftsfelder Automotive, Industrial Communication und Telecommunication hinweg bündeln: Leitungsgebundene Übertragungstechnik, Lokale Funknetze, Zuverlässige Ethernet-/IP-Kommunikation, Adaptive Systeme, Modellbasierter Software-Entwurf und Absicherung und Multicore-Software.

Kontakt:

M.A. Susanne Baumer
Gruppenleiterin PR & Marketing
Fraunhofer-Einrichtung für Systeme der Kommunikationstechnik ESK
Hansastraße 32, 80686 München
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E-Mail: susanne.baumer@esk.fraunhofer.de