Over-the-Air-Updates und Cybersecurity Schöne neue Welt – aber sicher

Automobilhersteller benötigen eine Software-Plattform, mit der sie Software-Updates sowie den Zustand und Status ihrer Fahrzeuge verwalten können. Sie müssen Daten in das Fahrzeug ein- und aus diesem auslesen können und in der Lage sein, mit jedem einzelnen Fahrzeug auf sichere Weise zu interagieren. Dieser Artikel beschreibt einen ganzheitlichen Ansatz, der weit über eine reine OTA-Lösung hinausgeht.

Mit dem Übergang zu Software-definierten Fahrzeugen (Software-Defined Vehicles, SDVs) nimmt die Komplexität fast exponentiell zu. Natürlich sind Automobilhersteller und Zulieferer grundsätzlich in der Lage, die für die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Cloud erforderlichen Komponenten im Fahrzeug und auf dem Backend-Server selbst zu entwickeln und über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs zu unterstützen. Das erfordert jedoch nicht nur ein qualifiziertes internes Team, sondern auch einen erheblichen Entwicklungsaufwand.

Sibros begegnet der wachsenden Komplexität mit seiner Deep Connected Platform, die Over-the-Air-Updates (OTA), Datenprotokollierung und Ferndiagnose in einem einheitlichen Vehicle-to-Cloud-System integriert. Diese Plattform ist so konzipiert, dass sie sich an verschiedene Fahrzeugarchitekturen, einschließlich zentralisierter und zonaler Designs, anpassen lässt und somit mit einer Vielzahl von Fahrzeugen kompatibel ist.

Die Grundlage: OTA-Update-System

Die Grundlage der Plattform bildet ihr OTA-Update-System, das im Zeitalter von SDVs unverzichtbar ist. Weil Fahrzeuge für kritische Vorgänge zunehmend auf miteinander verbundene Steuergeräte angewiesen sind, wird die Aktualisierung der Software zu einer betrieblichen Priorität. Die OTA-Lösung von Sibros ermöglicht präzise Updates der Software, die diese Steuergeräte steuert, ohne dass eine physische Verbindung zum Fahrzeug erforderlich ist. Der Prozess ist sicher und verwendet Multi-Faktor-Authentifizierung, Zertifikatsvalidierung und robuste Verschlüsselungsprotokolle, um die Integrität und Authentizität der Updates zu gewährleisten. Diese Maßnahmen mindern Risiken wie unbefugte Software-Manipulationen oder Datenverletzungen und sind für den Schutz von Fahrzeugen vor Cyber-Bedrohungen unerlässlich.

Zusätzlich zu ihren OTA-Fähigkeiten zeichnet sich die Plattform durch Datenerfassung und -analyse aus. Das System kann umfangreiche, detaillierte Daten von jedem Fahrzeug erfassen, darunter Parameter wie Sensorausgaben, Motorleistung, Batteriezustand und Benutzerinteraktionen. Die Datenerfassung erfolgt nahezu in Echtzeit, sodass Automobilhersteller einen umfassenden Überblick über die Flottenleistung behalten und potenzielle Probleme erkennen können, bevor sie eskalieren. Das ist entscheidend für die Reduzierung von Fahrzeugausfallzeiten und die Steigerung der betrieblichen Effizienz. Nach der Erfassung werden die Daten von den Analysetools der Plattform verarbeitet, die Algorithmen einsetzen, um Anomalien zu erkennen, Wartungsanforderungen vorherzusagen und den Ingenieur- und Serviceteams umsetzbare Erkenntnisse zu liefern.

Präzise Updates

Der Update-Prozess selbst ist äußerst dynamisch. Die Plattform bietet die Möglichkeit, bestimmte Steuergeräte, Module oder Systeme innerhalb eines Fahrzeugs anzusprechen, sodass präzise Updates durchgeführt werden können, ohne andere Software-Funktionen zu beeinträchtigen. Darüber hinaus ermöglicht die Lösung auch die Aktualisierung kleiner Software-Elemente, sodass das Fahrzeug nicht mehrere Stunden lang stillsteht, um ein vollständiges Update durchzuführen. Stattdessen dauert das Update des kleinen Software-Bausteins möglicherweise nur wenige Minuten. Wenn ein Autobesitzer sein Fahrzeug wegen eines Updates 15 Stunden lang nicht nutzen kann, ist das im Grunde genommen eine Katastrophe. Wenn das Update jedoch reibungslos im Hintergrund läuft, ohne die Nutzbarkeit des Fahrzeugs einzuschränken, bemerkt der Autobesitzer die Updates in der Regel gar nicht und kann neue Funktionen bei Bedarf nutzen. Die Servicequalität der OTA-Funktionen ist daher von grundlegender Bedeutung.

Dieser gezielte Ansatz ist vorteilhaft für Fahrzeuge mit komplexen Architekturen, wie solche mit zonalem oder zentralisiertem Design. Darüber hinaus unterstützt die Plattform die Rollback-Prävention und stellt sicher, dass veraltete oder kompromittierte Software nicht wiederhergestellt werden kann. Das ist eine wichtige Sicherheitsmaßnahme zur Aufrechterhaltung der Betriebsintegrität der Fahrzeugsysteme.

Protokollierung und Analyse in Echtzeit

Parallel zu den OTA-Funktionen verfügt die Lösung über Datenprotokollierungs- und Analysefunktionen. Bereits heute generieren Fahrzeuge eine immense Datenmenge, die Aspekte wie Leistungskennzahlen, Sensorausgaben, Benutzerinteraktionen und Umgebungsbedingungen umfasst. Die Verwaltung und Analyse dieser Daten stellt für Automobilhersteller eine erhebliche Herausforderung dar, insbesondere angesichts der Vielfalt und des Umfangs der über Flotten hinweg gesammelten Informationen. Sibros begegnet dieser Herausforderung mit einem integrierten System, das Daten in Echtzeit erfasst, verarbeitet und interpretiert. Flottenmanagementunternehmen können mit dieser Software ihr Flottenmanagement optimieren und sogar ihre Wartungsarbeiten über eine zentrale Plattform abwickeln.

Die Plattform nutzt Edge-Computing, um eine sofortige Datenverarbeitung im Fahrzeug selbst zu ermöglichen, und überträgt gleichzeitig wichtige Erkenntnisse zur weiteren Analyse an Cloud-Server. Dieser zweistufige Ansatz stellt sicher, dass wichtige Diagnosen und Erkenntnisse für Ingenieure und Serviceteams sofort verfügbar sind, wodurch sie die Fahrzeugleistung besser überwachen und potenzielle Probleme vorbeugend angehen können. Beispielsweise könnten Muster, die in den Leistungsdaten des Bremssystems identifiziert werden, auf erste Anzeichen von Verschleiß hinweisen und eine vorbeugende Wartung veranlassen, bevor das Problem eskaliert. Solche prädiktiven Analysen sind von unschätzbarem Wert für die Optimierung der Fahrzeugzuverlässigkeit und die Senkung der Betriebskosten für Flottenbetreiber.

Ferndiagnose

Die Ferndiagnose erweitert die Funktionen der Plattform zusätzlich und bietet OEMs die Möglichkeit, aus der Ferne mit den Systemen eines Fahrzeugs zu interagieren. Diese Funktion ist besonders im Flottenmanagement nützlich, wo die Aufrechterhaltung der Betriebseffizienz von größter Bedeutung ist. Über die Deep Connected Platform können Ingenieure aus der Ferne Diagnosebefehle ausführen, auf Fahrzeugprotokolle zugreifen und sogar Probleme beheben, ohne dass das Fahrzeug in eine Werkstatt gebracht werden muss. So könnte beispielsweise ein Flottenbetreiber durch Ferndiagnose eine Anomalie im Batteriesystem eines Elektrofahrzeugs erkennen und sofort Korrekturmaßnahmen ergreifen.

Skalierbarkeit

Ein wichtiger Aspekt des Datenmanagementsystems der Plattform ist seine Skalierbarkeit. Unabhängig davon, ob die Flotte aus einer Handvoll oder aus Tausenden Fahrzeugen besteht, ist die Architektur der Plattform so konzipiert, dass sie große Datenmengen verarbeiten kann, ohne dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit oder Genauigkeit beeinträchtigt wird. Diese Skalierbarkeit ist besonders vorteilhaft für Autobauer, die in mehreren Märkten tätig sind, in denen die Anforderungen an die Datenerfassung und -verwaltung erheblich variieren können.

Modulare Architektur

Die Architektur der Deep Connected Platform ist modular aufgebaut und lässt sich daher an eine Vielzahl von Fahrzeugkonstruktionen anpassen. Dank ihrer Modularität kann die Lösung je nach den spezifischen Anforderungen skaliert und angepasst werden, unabhängig davon, ob es sich um ein vollelektrisches Fahrzeug oder einen Hybrid handelt. Das System lässt sich nahtlos in bestehende elektronische Ökosysteme für Kraftfahrzeuge integrieren, sodass umfangreiche Überarbeitungen oder Kompatibilitätsanpassungen nur in geringem Umfang erforderlich sind.

Sicherer Bootloader

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Plattform ist ihre sichere Bootloader-Technologie. Dieser Bootloader stellt sicher, dass Software-Updates ohne Beeinträchtigung der Betriebsintegrität der Steuergeräte durchgeführt werden können. Er verhindert Rollback-Angriffe und erzwingt strenge Verifizierungsmechanismen während des Update-Prozesses. Dies ist besonders wichtig für die Einhaltung der Sicherheitsstandards und Vorschriften, die für die Automobilelektronik gelten.

Entwicklung und gesamte Lebensdauer

Die Lösung von Sibros ist so konzipiert, dass sie über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs hinweg funktioniert. Während der Konstruktions- und Entwicklungsphase bietet sie Echtzeit-Diagnose- und Compliance-Tools, mit denen Hersteller Herausforderungen in der Entwicklungsphase effektiv bewältigen können. Wenn das Fahrzeug in die Produktion geht, unterstützt die Plattform die Werksprüfung, indem sie die Steuergerätekonfigurationen überprüft und die Logistik der Lieferkette optimiert. Sobald das Fahrzeug in den Händen des Endnutzers ist, sorgen die Ferndiagnose- und OTA-Funktionen der Plattform dafür, dass es während seiner gesamten Lebensdauer auf dem aktuellen Stand und betriebsbereit bleibt.

Die Plattform spielt auch eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Durch die kontinuierliche Überwachung von Software-Versionen und Diagnosedaten hilft sie Autobauern dabei, regionale und globale Standards einzuhalten und so die mit der Nichteinhaltung verbundenen Risiken zu minimieren. Das spielt eine wichtige Rolle, weil sich Vorschriften für Automobilelektronik ständig weiterentwickeln und den Herstellern strengere Anforderungen auferlegen.

Nahtloses digitales Ökosystem

Der entscheidende Vorteil der Deep Connected Platform liegt in ihrer Fähigkeit, ein nahtloses digitales Ökosystem innerhalb des Fahrzeugs zu schaffen. Im Kern dient die Plattform als Rückgrat für die Software- und Datenverwaltung und integriert Funktionen, die den Betrieb über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs hinweg optimieren – von der Konzeption bis zum Kundendienst nach dem Verkauf. Diese technologische Kohäsion ist in einer Zeit, in der Fahrzeuge sowohl für grundlegende Funktionen als auch für erweiterte Features zunehmend auf Software angewiesen sind, von entscheidender Bedeutung.

Um die Funktionsweise der Plattform zu verstehen, muss man sich zunächst mit dem Over-the-Air-Update-System befassen. OTA-Updates stellen einen transformativen Ansatz für das Software-Management dar. In herkömmlichen Systemen erforderte die Aktualisierung der Fahrzeug-Software oft manuelle Eingriffe, die einen Besuch im Servicecenter oder die Verwendung von USB-Geräten notwendig machten. Dieser Ansatz war nicht nur zeitaufwändig, sondern auch fehleranfällig und mit Sicherheitsrisiken verbunden. Die Plattform von Sibros beseitigt diese Ineffizienzen, indem sie sichere Fernaktualisierungen direkt auf die Steuergeräte des Fahrzeugs ermöglicht. Der Prozess umfasst ausgefeilte Verschlüsselungstechniken, sichere Bootloader und mehrstufige Authentifizierungsprotokolle, die sicherstellen, dass nur verifizierte Software an das Fahrzeug geliefert wird.

Integration mit standardisierten Protokollen

Die modulare Architektur der Plattform gewährleistet Kompatibilität mit verschiedenen Fahrzeugkonstruktionen und Elektronik-Ökosystemen. Sibros hat die Plattform so konzipiert, dass sie sich nahtlos in bestehende Systeme integrieren lässt, wodurch umfangreiche Modifikationen oder Anpassungen überflüssig werden. Diese Modularität wird durch standardisierte Protokolle und Schnittstellen erreicht, die es der Plattform ermöglichen, als Plug-and-Play-Lösung über verschiedene elektronische Architekturen hinweg zu funktionieren. Für Automobilhersteller bedeutet das eine Verkürzung der Bereitstellungszeit und geringere Integrationskosten, was die Plattform zu einer wirtschaftlich rentablen Wahl macht. Darüber hinaus ermöglicht sie eine sichere Verbindung des Fahrzeugs mit Drittanbietern wie Autovermietungen, weil Sibros hierfür bereits lestungsstarke APIs bereitstellt.

Security ist entscheidend

Sibros ist sich der Schwachstellen bewusst, die vernetzten Fahrzeugsystemen innewohnen. Die Plattform umfasst umfassende Cybersecurity-Maßnahmen, darunter die Verwendung von Frameworks wie Uptane. Diese Maßnahmen schützen vor unbefugtem Zugriff, Datenverletzungen und Software-Manipulationen und gewährleisten, dass Fahrzeuge während ihres gesamten Lebenszyklus sicher bleiben. Darüber hinaus verhindert die sichere Bootloader-Technologie der Plattform Rollback-Angriffe und erzwingt strenge Verifizierungsmechanismen während Software-Updates, wodurch die Integrität kritischer Systeme gewährleistet wird.

Die regulatorischen Rahmenbedingungen der Automobilindustrie entwickeln sich ständig weiter, wobei den Herstellern immer strengere Compliance-Anforderungen auferlegt werden. Hierfür hat der Hersteller Tools zur Überwachung und Sicherstellung der Compliance in allen Software-Prozessen. Von emissionsbezogenen Software-Updates bis hin zu sicherheitskritischen Diagnosen ermöglicht die Plattform Automobilherstellern, Transparenz zu wahren und sowohl regionale als auch globale Standards einzuhalten. Die Lösung von Sibros entspricht mehreren Normen wie ISO 26262 für ASIL-D oder ISO 21434.

Die Deep Connected Platform ist so konzipiert, dass sie in jeder Phase des Fahrzeuglebenszyklus funktioniert. Während der Design- und Entwicklungsphase ermöglicht sie Echtzeit-Diagnosen und Konformitätsprüfungen, sodass sich Herausforderungen frühzeitig in der Entwicklung erkennen und beseitigen lassen. In der Produktionsphase unterstützt die Plattform Werksprüfungen, indem sie die Konfiguration und Funktionsumpfang von Steuergeräten überprüft, die Logistik der Lieferkette optimiert und die Qualitätskontrolle sicherstellt. Sobald die Fahrzeuge auf der Straße sind, sorgen die OTA-, Datenanalyse- und Ferndiagnosefunktionen der Plattform dafür, dass sie betriebsoptimiert und sicher bleiben.

Die drei Säulen der Plattform

Die Sibros-Lösung basiert auf drei Säulen namens Deep Logger, Deep Updater und Deep Commander. Die Deep Logger-Software ermöglicht die Echtzeitüberwachung von Fahrzeugen. Sie fungiert als „Ohr“ im Auto und überwacht alle Sensoren und Hardware-Komponenten mit einer Genauigkeit von bis zu 10 Millisekunden. Sie bietet die Möglichkeit, das Fahrzeug in Echtzeit virtuell abzuhören. Der Deep Updater ermöglicht nicht nur das Auslesen, sondern auch die Aktualisierung der Fahrzeug-Software über OTA, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug immer auf dem aktuellen Stand ist. Schließlich kombiniert der Deep Commander die Funktionen der beiden vorherigen Tools mit zusätzlichen Optionen für spezielle Abfragen und die Fernwartung von Fahrzeugen. Auch hier kann KI eine wichtige Rolle spielen.(se)

Zukünftige Mobilität

Über CASE hinaus: Die SDV-Revolution

Elektromobilität

Cybersicherheit essenziell für gewerbliche Elektrofahrzeuge

* Hemant Sikaria, CEO und Mitbegründer von Sibros, war fünf Jahre lang bei Tesla tätig, wo er als technischer Leiter für OTA-Updates und Karosserie-/Fahrwerks-Firmware an der Markteinführung von drei Fahrzeugmodellen mitwirkte.

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