CANoe.Car2x
Entwicklungs- und Testwerkzeug CANoe.Car2x

Simulation, Entwicklung und Test von V2X-basierten Kommunikationsanwendungen

CANoe.Car2x

Die Option Car2x eignet sich besonders zur Anwendungs- und Funktionsentwicklung sowie zum Testen von Steuergeräten, die Informationen auf Basis von V2X-Applikationsnachrichten mit anderen Fahrzeugen oder der Verkehrsinfrastruktur austauschen. Domänenspezifische Messfenster ermöglichen eine effiziente Analyse der Kommunikation über alle Protokollebenen. Zudem ermöglicht es der Funktionsumfang, auf Basis von Verkehrsszenarien die V2X-Funktionen zu stimulieren und mittels spezifischer Testfunktionen testen zu können.

CANoe.Car2x ist darauf ausgelegt, Ihre Anforderungen optimal zu erfüllen. Sie erhalten ein ausgereiftes Werkzeug, das von Grund auf an die Anforderungen der V2X-Domäne angepasst ist. CANoe.Car2x unterstützt Standards und Protokolle der Regionen China, EU und US, die von GB/T (China), ETSI (EU) und IEEE (US) herausgegebenen werden. Dies umfasst somit Applikationsnachrichten, wie z. B. CAM, DENM, SPaT, MAP, BSM, IVIM, SREM und SSEM, sowie die darunter liegen Protokolle wie DSMP in China, GeoNetworking in der EU oder IEEE 1609 (WAVE) in den USA. Als Funkstandard kann ausgewählt werden, ob die Kommunikation über WLAN IEEE 802.11p oder 3GPP C-V2X PC5 ausgeführt werden soll – hier gibt es Hardware Lösungen für beide Varianten.

Obendrein stehen Ihnen alle leistungsstarken Funktionen, die Sie bereits von CANoe kennen, zur Verfügung. Somit ist CANoe mit der Option Car2x die optimale Erweiterung Ihres Multibus-Testwerkzeugs, um Ihre V2X-basierten Steuergeräte auf den Weg zur serienreifen Produktion zu bringen. 

 

Vorteile

  • CANoe.Car2x unterstützt die Funkstandards WLAN IEEE 802.11p und 3GPP C-V2X PC5.
  • Protokolle und Applikationsnachrichten der Regionen China, Europa und USA werden unterstützt.
  • Die Verwaltung von ASN.1 basierten Applikationsnachrichten in einer flexiblen Datenbank gewährleisten das Ergänzen von zusätzlichen Applikationsnachrichten durch den Anwender.
  • Domänenspezifische Messfenster für V2X, wie z.B. das Kartenfenster, ermöglichen eine effiziente Analyse der Kommunikation.
  • Der individuell konfigurierbare Zugriff auf alle Datenelemente der Protokolle und Applikationsnachrichten in Messfenstern und CAPL erlaubt größtmögliche Flexibilität beim Analysieren, Stimulieren und Testen.
  • Das Synchronisieren des Karten-Fensters mit anderen Messfenstern vereinfacht eine nachträgliche Analyse.
  • Security Mechanismen werden für alle Regionen (China, EU und US) unterstützt, inkl. dem Erstellen, Importieren und Verwalten einer PKI mit deren Zertifikaten und privaten Schlüsseln.
  • Simulieren einzelner ITS-Stationen bis hin zu komplexen Verkehrsszenarien mit Fahrzeugen, Infrastruktur und Bordnetzwerken mit Hilfe des Szenario Editor, des V2X Stacks und domänenspezifischer Programmierbibliotheken.
  • Mittels Szenario Editor kann mit wenigen Klicks eine über die Zeit konfigurierbare virtuelle, routenbasierte Testumgebung erzeugt werden. Vordefinierte Szenarien für EEBL, FCW, EVA, ICW u.a. sind im Lieferumfang bereits enthalten.
  • Durch eine Erweiterung mit Vector DYNA4 können Applikationen in einer Closed-Loop-Umgebung getestet werden.

Anwendungsgebiete

  • Analysieren und testen Sie die V2X-Kommunikation Ihres Steuergeräts mit Hilfe einer Restbussimulation am Arbeitsplatz oder an einem Hardware-in-the-Loop-Aufbau (HiL).
  • Beobachten und Messen Sie die V2X-Kommunikation zusammen mit der Kommunikation auf den verschiedenen Bordnetzwerken (z. B. Ethernet, CAN usw.) bei Erprobungsfahrten und zeichnen diese gemeinsam auf.
  • Visualisieren Sie die V2X-Kommunikation Ihrer Lichtsignalanlagen und RSUs, d. h. die Kreuzungstopologie (MAP), die Lichtsignale (SPAT) und Beschilderungen wie Tempolimits (IVIM) im Kartenfenster.
  • Zeichen Sie mit dem Video Fenster von CANoe synchron zur V2X-Kommunikation auch die realen Lichtsignale bzw. Verkehrsschilder auf. Hierfür reicht eine integrierte oder eine handelsübliche Webcam.
  • Analysieren Sie aufgezeichnete V2X-Kommunikation bequem am Arbeitsplatz.
  • Stimulieren Sie Ihr Erprobungsfahrzeug bei realen Fahrtests mit simulierten Fahrzeugen.
  • Testen Sie die Ihre Ampelpriorisierung (CAM R09/SREM/SSEM) durch die Simulation des jeweiligen Kommunikationspartners (LSA/Bus/Einsatzfahrzeug). Insbesondere auch Verkehrsszenarien mit konkurrierenden Kommunikationspartnern wie z. B. Bus und Polizeieinsatzfahrzeug sind somit testbar.
  • Führen Sie umfangreiche Closed-Loop-Tests in Verbindung mit Vector DYNA4 durch.

Funktionen

Applikationsnachrichten

Mit CANoe.Car2x können Sie beliebige Applikationsnachrichten wie beispielsweise CAM/DENM (ETSI) oder BSM (C-SAE und SAE) verwenden/versenden, die in ASN.1 definiert sind.

 

Car2x Network Explorer

Network Explorer

Der Car2x Network Explorer ist ein Viewer für Car2x-Datenbanken und hält diverse Funktionen bereit. Einerseits bietet er eine übersichtliche Darstellung der Datenstruktur der Nachrichten und ermöglicht das schnelle Auffinden gesuchter Signale. Andererseits können Sie das Sendeverhalten und somit den V2X Stack über die Knoten- und Nachrichtenattribute konfigurieren. Durch die Generierung von CAPL-Struktur-Dateien können Sie zudem einfach und schnell auf die Signale/Datenfelder in CAPL zugreifen.

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Car2x-Datenbank

Simulations-Setup

Um V2X-Nachrichten erzeugen und interpretieren bzw. encodieren und dekodieren zu können, benötigt CANoe.Car2x eine Beschreibung der Applikationsnachricht. Diese Nachrichten werden CANoe durch die Car2x-Datenbanken zur Verfügung gestellt und enthalten alle notwendigen Informationen zur Kodierung/Dekodierung und zur Umrechnung der physikalischen Rohwerte in die logischen Werte. Eine Datenbank wird auf Basis der ASN.1-Dateien erzeugt. Somit können auch Applikationsnachrichten, die nicht im Lieferumfang enthalten sind, von CANoe.Car2x unterstützt werden.

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Analyse

Kartenfenster

Kartenfenster

Mit dem Karten-Fenster gewinnen Sie einen schnellen Überblick über ihr Testszenario. Dabei werden die Positionen aller empfangenen V2X-Objekte (ITS Vehicle Stations, ITS Roadside Stations) und auch der empfangenen Events automatisch in der Karte visualisiert. Zusätzlich können Sie mit Hilfe einer Programmierbibliothek Objekte ins Karten-Fenster zeichnen.

Somit können Sie ihre Testkonfiguration individuell an ihre Bedürfnisse anpassen, um z. B. testspezifische Parameter oder Statusinformationen im Karten-Fenster darstellen. Die Fenstersynchronisation ermöglicht es zudem, bei gestoppter Messung nochmals durch die Nachrichten Schritt-für-Schritt durchzugehen und die Daten im Kartenfenster mit den Daten anderer Messfenster wie z.B. dem Trace-Fenster zu analysieren.

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Protocol Analyzer

Protocol Analyzer

Mit dem Protocol Analyzer führen Sie Car2x-Protokollprüfungen automatisch durch. Sie können hierbei protokollspezifische Inhalte individuell für die einzelnen Protokolle wie DSMP, GeoNetworking, IEEE 1609.3 sowie der Security (China/ETSI/IEEE 1609.2) prüfen. Wird ein Fehler festgestellt, werden Ihnen Warn- und Fehlermeldungen im Trace-Fenster sowie in der Detailansicht angezeigt.

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Trace-Fenster

Trace-Fenster

Das Trace-Fenster stellt Ihnen eine erweiterte Funktionalität zum Auswerten der V2X-Pakete sowie Protokolle (GB/T DSMP, ETSI und WAVE 1609.x) und der Applikationsnachrichten (C-SAE, ETSI und SAE) zur Verfügung.

Neben den allgemeinen Funktionen in CANoe können Sie das Fenster domänenspezifisch anpassen, Applikationsnachrichten werden hierbei nach der Definition in der Datenbank dekodiert. Sie können Spalten konfigurieren, Pakete/Protokolle/ITS Stations farblich hervorheben oder Fehlermeldungen des Protocol Analyzers analysieren. Zudem können Nachrichten von einem Sender in einer Zeile dargestellt werden, was die Übersicht erheblich erhöht.

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Daten-Fenster/ Grafik-Fenster/State Tracker

Daten-Fenster/ Grafik-Fenster/State Tracker

Wählen Sie testabhängig Signale von Fahrzeugen aus, die Sie überwachen möchten. Das Daten-Fenster stellt Ihnen die aufgelösten Werte inklusive der in der Datenbank definierten Einheiten dar. Wenn Sie diese Signale gerne grafisch anzeigen wollen, kann alternativ auch das Grafik-Fenster verwendet werden. Um Zustände und Zustandsübergänge, zu analysieren und zeitliche Abhängigkeiten zu visualisieren empfehlen wir den State Tracker.

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Car2x Station Manager

Station Manager

Der Car2x Station Manager ist die zentrale Einheit zum Verwalten von ITS Stations. Mit Hilfe des Car2x Station Managers können Sie empfangene Pakete der in CANoe verwalteten ITS Stations manuell oder automatisch zuordnen.

Somit bietet CANoe.Car2x nicht nur eine auf Paketen basierte sondern auch eine auf ITS Station basierte Sicht auf die Kommunikation. Für eine gute Übersicht können Sie individuelle Farben für ITS Stations festlegen.

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Simulation / Stimulation / Test

Szenarien-Editor

Szenarien-Editor

Der Szenario Editor ist eine Applikation mit der Verkehrsszenarien über eine grafische Oberfläche auf einer Karte erstellt werden können. Hierbei können Routen definiert werden, auf denen sich die ITS-Stationen bewegen. Für die Stations kann das Fahrverhalten (Geschwindigkeit) in einer Timeline konfiguriert werden. Zudem kann zu beliebigen Zeitpunkten definiert werden, wann welche Events (z. B. eine V2X-Bremsnachricht) gesendet werden sollen.

Wird ein Szenario in CANoe eingelesen und abgespielt, so wird anhand des Szenarios im Zusammenspiel mit dem V2X Stack eine gültige Kommunikation erzeugt. Das Szenario kann beliebig gestartet und gestoppt werden – auch aus CAPL zur Laufzeit. Zudem kann ein Szenario an jede beliebige GNSS Position mit neuer Ausrichtung (Heading) portiert werden – der Szenario Manager rechnet hierbei das Szenario um und erzeugt es an der neu definierten Position.

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Interaction Layer

Interaction Layer

Der Car2x Interaction Layer wird über die Car2x-Datenbank konfiguriert und unterstützt Sie bei der Erstellung Ihrer Umgebungssimulation. Sie können hierbei Knoten (ITS Stations) erstellen und festlegen, welche Applikationsnachrichten von diesen Knoten gesendet werden. Eine unterstützende CAPL-Funktionsbibliothek bietet zudem Funktionen zum Setzen und Lesen aller Dateninhalte und Protokollinformationen sowie zum Ändern des Sendeverhaltens zur Laufzeit. Somit können Sie vor dem Versenden der Nachricht deren Inhalte aktualisieren, Security Zertifikate austauschen, das Senden unterdrücken oder einfach nur die Zykluszeit an ihre Testbedürfnisse anpassen.

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Funktionsbibliothek

Die in CAPL zur Verfügung stehende Car2x-Funktionsbibliothek (Programmierschnittstelle) bietet domänenspezifische Funktionen, zur Laufzeit aus CAPL Einfluss auf die Messung und das Verhalten der Simulation zu nehmen. Sie bietet beispielsweise Funktionen um auf die Dateninhalte der Pakete zugreifen und reagieren zu können, Funktionen zum Abfragen und Ändern von Security-Parametern und Zertifikaten, zum Abfragen von Attributen aus Szenarien sowie zur Szenario-Steuerung. Somit können einerseits erweiterte Analysefunktionen und Tests implementiert werden, es kann aber auch dynamisch zur Laufzeit beim Eintreffen von Bedingungen reagiert werden.

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Der V2X Stack sorgt dafür, dass alle wesentliche Daten der Protokollfelder und Signale wie z.B. Zeitstempel, Sequenznummern, CauseCode usw. automatisch befüllt werden. Hierbei werden auch die Sendeabstände der Nachrichten in Abhängig der aktuellen Situation berechnet. Ist zusätzlich ein Szenario definiert, so werden die Szenario Daten automatisch zur Befüllung der Applikationsnachrichten verwendet und die Daten der darunterliegenden Protokolle entsprechend angepasst. Zudem können auch alle Funktionen des Interaction Layer und der Funktionsbibliotheken zusätzlich verwendet werden, um für die verschiedenen Tests Einfluss auf den vom V2X Stack erzeugten Datenverkehr nehmen zu können.

Für jede Region (CN/EU/US) regelt ein unabhängiger V2X Stack das Kommunikationsverhalten. Für das EU-Protokoll unterstützt der V2X Stack zudem das Basic System Profil 1.5.2.

Der V2X Stack bietet auch die Möglichkeit, ein Fahrzeug ohne V2X Steuergerät mit ein paar wenigen Konfigurationseinstellungen zu einem V2X-Fahrzeug aufzurüsten. Hierbei kann der V2X Stack die GNSS-Daten (z.B. vom VN4610) verwenden, so dass durch die aktuelle Position ein reales V2X-Verhalten erzeugt werden kann.

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Security

Zertifikatmanager

Zertifikatmanager

Damit die von CANoe.Car2x erzeugten V2X-Nachrichten von dem zu testenden Steuergerät akzeptiert werden, muss das Paket einen gültig signierter  Security Header beinhalten.

Der Zertifikatsmanager bietet hierbei die Möglichkeit, eine PKI (GB/T, ETSI und IEEE 1609) zu erstellen und die generierten Zertifikate zu exportieren. Ist eine PKI bereits vorhanden können Zertifikate (inklusive der Private Keys) in CANoe.Car2x importiert werden.

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Car2x-Zertifikat-Explorer

Zertifikat-Explorer

Mit dem Car2x-Zertifikat-Explorer können Sie bekannte, im Car2x Zertifikatmanager gespeicherte sowie empfangene Zertifikate, aufzeichnen und analysieren. Er zeigt Ihnen darüber hinaus auch die Vertrauenswürdigkeit, die Zertifikat- bzw. Signaturhierarchie und den Inhalt der Zertifikate an.

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Security API / IL Security

Die in CAPL zur Verfügung stehende Car2x-Funktionsbibliothek bietet spezielle Funktionen, um z.B. einen gültig signierten Security Header erzeugen zu können. Mit Hilfe dieser Funktionen können Sie auch das Zertifikat Ihres Testknotens zur Laufzeit ändern, um z. B. mit einem ungültigen Zertifikat das Verhalten des Steuergeräts testen zu können.

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Unterstützte V2X-Standards

Physikalische Schicht

  • IEEE 802.11p
  • 3GPP C-V2X (Cellular V2X) PC5 Sidelink Communication

 

GB/T Standards (China)

  • DSMP (DSRC Short Message Protocol) inkl. Adaption Layer (AL)
    (GB/T 31024.3)
  • Security Header
  • C-SAE 0053 Applikationsnachrichten

    • Basic Safety Message (BSM)
    • Signal Phase and Time (SPaT)
    • Map Data Message (MAP)
    • Roadside Safety Message (RSM)
    • RoadSide Information (RSI)

 

ETSI ITS Standards (Europa)

  • GeoNetworking
    (ETSI TS 102 636-4-1 und ETSI EN 302 636-4-1)
  • Security Header
    (ETSI TS 103 097)
  • Basic Transport Protocol (BTP)
    (ETSI TS 102 636-5-1 und ETSI EN 302 636-5-1)
  • ETSI ITS Applikationsnachrichten, wie z. B. 

    • Cooperative Awareness Message (CAM)
      (ETSI EN 302 637-2)
    • Decentralized Environmental Notification Message (DENM)
      (ETSI EN 302 637-3)
    • Map Data Message (MAP)
      (ISO TS 19091)
    • Signal Phase and Time (SPaT)
      (ISO TS 19091)
    • In-Vehicle Information Message (IVIM)
      (ISO TS 19321)
    • Signal Request Message (SREM)
      (ISO TS 19091)
    • Signal Status Message (SSEM)
      (ISO TS 19091)

 

IEEE 1609 – WAVE (US)

  • WAVE Short Message Protocol (WSMP)
    (IEEE 1609.3)
  • WAVE Service Announcement (WSA)
    (IEEE 1609.3)
  • WAVE Security Services (WSS)
    (IEEE 1609.2)
  • WAVE Peer-To-Peer Protocol 
    (IEEE 1609.2)
  • SAE J2735 – DSRC Applikationsnachrichten, wie z. B. 

    • Basic Safety Message (BSM)
    • Signal Phase and Time (SPaT)
    • Map Data Message (MAP

Hardware

VN4610

VN4610 Netzwerk-Interface mit GNSS-Empfänger

Das VN4610 ist ein leistungsfähiges Interface mit einer Host-Verbindung über USB oder Ethernet für den Zugriff auf IEEE 802.11p- und CAN(FD)-Netzwerke. Die IEEE 802.11p basierte Dedicated Short Range Communication (DSRC) kommuniziert im 5.9 GHz Bereich.

Das VN4610 unterstützt das ungefilterte Empfangen und Senden von IEEE 802.11p Frames, die zur Umsetzung von V2X-Applikationen verwendet werden. Die empfangenen IEEE 802.11p Funkframes werden zeitsynchron zu den CAN(FD) Nachrichten an die Applikation übergeben. Der eingebaute GNSS-Empfänger liefert dabei die GNSS-Zeit sowie die aktuelle GNSS-Position.

Hardware für C-V2X PC5

CANoe.Car2x unterstützt als C-V2X Funkinterface die Funkeinheit Autotalks Craton2 EVK. Das Autotalks Craton2 EVK ermöglicht eine 3GPP C-V2X PC5 (Sidelink) Kommunikation und kann als 3rd Party Netzwerk-Interface mit CANoe verwendet werden. Mit einer von Vector gelieferten Firmware kann das Autotalks Gerät an CANoe angeschlossen und aus CANoe gesteuert werden. Hierbei ist es möglich, Frames zu empfangen und zu senden, und hierbei z. B. auch die Sendeleistung pro Frame zur Laufzeit zu setzen.

Für tiefergehende Test auf dem Physical Layer unterstützt CANoe.Car2x auch den Netzwerk-Simulator CMW500 der Firma Rohde & Schwarz. Hierfür steht eine Beispielkonfiguration zur Verfügung, die diese Anbindung vereinfacht und somit einen schnellen Start gewährleistet.

Für PC5-Funk-Frames können letztendlich beliebige 3rd-Party-Geräte als Netzwerk-Interface über generische UDP/IP-Kommunikation angebunden werden. Hierbei können die Daten z. B. über eine UDP-Verbindung übertragen und mit Hilfe spezifischer Funktionen in CANoe eingespeist werden. Somit lassen sich externe Daten interpretieren und in CAPL verarbeiten. Selbstverständlich können somit auch erzeugte V2X Frames an das 3rd-Party-Gerät übertragen und von diesem weiterverarbeitet werden.

Produktbeschreibungen

 

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