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Über dieses Buch

Till Steinbach leistet einen Beitrag zum Design und zur Bewertung neuer Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerkarchitekturen. Er liefert Werkzeuge für die simulationsbasierte Analyse und Beurteilung von Netzwerkarchitekturen und evaluiert anhand konkreter Anwendungen und auf echten Verkehrsdaten aufbauender Szenarien mögliche Netzwerkdesigns und Konfigurationen. Dabei berücksichtigt der Autor auch den Übergang von Legacy-Technologien hin zu einem rein Echtzeit-Ethernet-basierten Fahrzeugnetzwerk. Auf Basis der aus analytischen Modellen sowie Simulationsstudien und einem realen Fahrzeugprototyp gewonnenen Erkenntnisse spricht er Designempfehlungen für die Entwicklung zukünftiger Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerke aus. Die Ergebnisse der Untersuchung führen zu Best Practices für zukünftige Backbone-Netzwerke im Automobil, in denen sich die erreichbaren Kennzahlen unter Einhaltung der Designempfehlungen um ein Vielfaches verbessern lassen.

Der Autor

Till Steinbach ist Teamleiter für Software Integration und Echtzeitsysteme bei einem mittelständischen Automobilzulieferer in Hamburg. Zuvor war er Doktorand in einer Kooperation der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und der HAW Hamburg. 2011 wurde er mit dem Hermann-Appel-Preis ausgezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einführung

Das Fahrzeugbordnetz hat sich in den vergangenen 100 Jahren stark gewandelt. Angefangen von einfachen Kabelbäumen für Zündung und Licht (siehe Abbildung 1.1) wie im Ford Model T[38], dem ersten fließbandgefertigten Personenkraftwagen, über die ersten Bussysteme wie dem CAN-Bus, der 1991 in der Mercedes S-Klasse als erstes Bussystem in ein seriengefertigtes Fahrzeug Einzug hielt [121], bis zu den heutigen Netzwerken, bestehend aus einer Vielzahl an Steuergeräten, verbunden über diverse Feldbus- und Kommunikationstechnologien.
Till Steinbach

Kapitel 2. Stand der Wissenschaft und Technik

Im Folgenden wird der zum Verständnis von Fahrzeugnetzwerkarchitekturen notwendige Hintergrund zum Stand der Technik (Abschnitt 2.1) sowie die relevanten Ergebnisse aus der Wissenschaft und der industriellen Forschung (Abschnitt 2.2 auf Seite 43) dargestellt.
Till Steinbach

Kapitel 3. Bewertungsgrundlage und Elemente zukünftiger Architekturen

Im Folgenden werden die für die Bewertung von Fahrzeugnetzwerkarchitekturen wichtigen Metriken und die typischen Anforderungen aus dem Automotive-Bereich definiert. Anschließend werden die zentralen Elemente der Fahrzeugnetzwerkarchitektur erläutert und gegenübergestellt. Dies umfasst die zur Bewertung verwendeten realistischen Datenverkehrsmodelle, mögliche Topologien, Kommunikationstechnologien und -strategien sowie Fahrzeug-Gateway-Architekturen.
Till Steinbach

Kapitel 4. Evaluierung in der Simulation

Im Rahmen dieser Arbeit kommt neben der empirischen Bewertung im Versuchsfahrzeug (siehe Kapitel 5 auf Seite 221) insbesondere die modellbasierte Leistungsbewertung in der Netzwerksimulation zum Einsatz. Die Überprüfung des Verhaltens eines Systems und seiner Eigenschaften mithilfe von Simulationsmodellen ist ein etabliertes Verfahren, welches in nahezu allen Ingenieursdisziplinen Anwendung findet. Auch in der Automobilindustrie ist der Einsatz von Simulationen weit verbreitet, angefangen von Materialsimulationen bis zur Simulation der Produktionsabläufe [32, 158].
Till Steinbach

Kapitel 5. Evaluierung im Versuchsfahrzeug

Für Versuche und als Plattform zum Nachweis der Realisierbarkeit stand zwischen Mitte 2014 und Ende 2016 ein Versuchsfahrzeug (siehe Abbildung 5.1) zur Verfügung, welches in Zusammenarbeit mit der Firma IAV mit einem Echtzeit-Ethernet Backbone ausgerüstet wurde. Die Komponenten für das Ethernet-basierte Bordnetz wurden an der HAW Hamburg konzipiert, entwickelt und für den Einbau in das Fahrzeug vorbereitet. Die IAVAbteilung für Prototypenaufbau übernahm den Einbau und die Verkabelung der Komponenten.
Till Steinbach

Kapitel 6. Schlussfolgerungen und Designempfehlungen

Im folgenden Kapitel werden die Architekturvarianten sowie Simulations- und empirische Ergebnisse diskutiert. Aus den Schlussfolgerungen der Ergebnisdiskussion werden Empfehlungen für das Design zukünftiger Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerke entwickelt.
Till Steinbach

Kapitel 7. Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Strategien und Lösungen zum Design und zur Bewertung neuer Fahrzeugnetzwerkarchitekturen zu entwickeln. Diese wurden erstellt und mithilfe von Netzwerksimulationen und analytischen Methoden auf Basis realistischer Datenverkehrsmodelle überprüft und bewertet. Ausgewählte Aspekte wurden anschließend in einem realen Fahrzeugprototyp überprüft. Aus den daraus gewonnenen Erkenntnissen wurden Designempfehlungen abgeleitet, welche bei der Entwicklung zukünftiger Ethernet-basierter Fahrzeugnetzwerke beachtet werden sollten, um die Leistungsfähigkeit eines Ethernet-basierten Fahrzeug-Backbones möglichst optimal ausnutzen zu können. Im Folgenden werden die erzielten Ergebnisse zusammengefasst und bewertet. Abschließend wird ein Ausblick auf noch offene Forschungsfragen gegeben.
Till Steinbach

Backmatter

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