Qualitätskontrolle von der Entwicklung bis zum Nutzer

Das Öffnen der Tür mit dem Smartphone, das Vorkonditionieren des Fahrzeuginnenraums oder die Abfrage des Ladezustands der Batterie aus der Ferne sind nur einige Beispiele für smarte OnlineDienste im Fahrzeug. Durch die steigende Komplexität der zahlreichen Dienste und des Fahrzeuges selbst, wird es zu einer zunehmenden Herausforderung, das reibungslose Zusammenspiel aller Komponenten zu gewährleisten. IAV hat hierfür einen ganzheitlichen Ende-zu-Ende-Test- und MonitoringService entwickelt, der eine automatisierte Überwachung und Langzeitanalyse des Verhaltens der Online-Dienste aus der Nutzerperspektive durchführt.
Skedsmokorset, ein kleines Dorf 25 Kilometer nordwestlich von Oslo: Es sind –14° C. Die Freude ist groß, wenn der Ladetimer und die Standklimatisierung des Fahrzeugs Hand in Hand spielen. Das E-Fahrzeug ist dadurch nicht nur warm, sondern auch geladen. Durch die Vorkonditionierung des Fahrzeuginnenraumes mit Energie aus dem Stromnetz kann die Reichweite im Winter maximiert werden. Möglich machen dies Onlinedienste, mit denen sich Funktionen wie das Klimatisieren im Fahrzeug aus der Ferne vorab steuern lassen. „Always on“ ist in den Fahrzeugen angekommen. Die Zahl der Online-Dienste im Zusammenhang mit den Fahrzeugen hat in den vergangenen Jahren stark zugenommen und wird in Zukunft noch deutlich schneller wachsen.

Eine wachsende Zahl von Apps muss mit den existierenden Fahrzeugen kompatibel bleiben. Immer mehr unterschiedliche Diensteanbieter werden in Angebote integriert, die im Fahrzeug verfügbar sein sollen. Dabei wird die Natur der Daten dynamischer, mit anderen Worten individueller und kontextbezogener.

Die Nutzer erwarten von ihren Fahrzeugen die gleiche Durchlässigkeit für Informationen, wie sie es beispielsweise auch von ihren Smartphones gewohnt sind. Zu diesen Erwartungen gehören unter anderem Möglichkeiten, immer mehr Fahrzeugfunktionen über das Smartphone zu steuern und Informationen aus immer mehr und unterschiedlichen Quellen zu sammeln und bereitgestellt zu bekommen. Das erfordert eine komplexe Infrastruktur im Backend. Server müssen Identitäten und Berechtigungen prüfen, Informationen sammeln, bereitstellen und versenden. Zeit ist ein kritischer Faktor: Wer die Tür mit seinem Smartphone öffnet, möchte nicht minutenlang neben dem verschlossenen Fahrzeug stehen. Wer den früheren Zündschlüssel durch das universellere Smartphone ersetzen möchte, erwartet nicht, auf ein Gerät unter vielen eingeschränkt zu werden.

Um den genannten Herausforderungen entgegenzukommen, hat sich IAV auf eine ganzheitliche Absicherung aller Systeme spezialisiert. „Wir bieten ein Ende-zu-Ende-Monitoring an, das eine automatisierte Überwachung und Langzeitanalysen des Laufzeitverhaltens der OnlineDienste aus der Nutzerperspektive sicherstellt. Eine Qualitätskontrolle von Einzelkomponenten wie Backend, Telematikeinheit oder Mobilfunknetzwerk würde immer nur Teilaspekte liefern“, erläutert Björn Steffen, Fachbereichsleiter Telematics und Products bei IAV. Auch wenn die Einzelkomponenten isoliert voneinander keine Störungen melden, können trotzdem Prozesse und Abläufe zwischen den Systemen abbrechen und das reibungslose Zusammenspiel der einzelnen Elemente verhindern. Schlussendlich führt dies zu schlechter Performance, geringer Servicequalität und letztendlich zu unzufriedenen Nutzern. „Das Ende-zu-Ende-Monitoring von IAV simuliert dabei das typische Nutzerverhalten und analysiert objektive Daten zu Verfügbarkeit und Antwortzeiten einzelner Teilsysteme, sodass die Ursachen von Fehlern oder Ausfällen genauer ermittelt werden können“, so Steffen. Die Monitoring-Software von IAV bedient die Applikationen auf der Oberfläche von Anwendergeräten genauso wie ein echter Nutzer. Mögliche Anwendergeräte können hierbei ein Smartdevice (Smartphone, Tablet o.Ä.), eine Website oder das Infotainmentsystem des Fahrzeugs sein. Im Fall einer ferngesteuerten Standklimatisierung kann beispielsweise getestet werden, wie lange es dauert, bis die Klimatisierung im Fahrzeug nach Eingabe des Startbefehls in einer App aktiv wird. Die Monitoring-Software ermittelt nicht nur die Zeit, sondern auch gegebenenfalls ungewollte Zustände. Eine automatische Prüfung aller Abhängigkeiten der Prozesskomponenten lässt dann auf den ursächlichen Fehler des Gesamtsystems schließen.

Das Ende-zu-Ende-Monitoring in einem Beispiel: Steuerung der Standklimatisierung
Der Test- bzw. Monitoring-Prozess ist zeitgesteuert und beginnt mit der automatischen Installation der App, zum Beispiel auf einem virtuellen oder realen Smartphone. Es folgen ein Log-in und die Auswahl des passenden Fahrzeugs. Danach wird der Dienst „Standklimatisierung“ ausgewählt und gestartet. Der Steuerungsbefehl wird hierbei nicht nur von einem realen Endgerät ausgelöst, sondern geht auch über die reale Mobilfunkstrecke und das reale Backend bis zur Fahrzeugkommunikationseinheit. Neben Letztgenannten sind in einem Testrack weitere kommunikationsrelevante Fahrzeug-Echtteile verbaut. Alle nicht verbauten, aber funktionsrelevanten Echtteile werden simuliert. Während des kompletten Testdurchlaufes werden alle anfallenden Daten entlang der gesamten Kette aufgezeichnet und zugreifbar abgelegt.
Kommt der Befehl zum Start der Standklimatisierung, reagiert die Fahrzeugseite entsprechend und startet den Prozess in besagter Fahrzeugrestbussimulation. Als Bestätigung geht eine Nachricht zurück ans Backend, dass der Dienst erfolgreich gestartet wurde. Diese Nachricht wird vom Backend wieder an die App weitergegeben und schließt somit diesen beispielhaften Nutzungsprozess ab. Überprüft wird im Rahmen des Testlaufs unter anderem, ob sich die Standklimatisierung über die App im Fahrzeug auslösen lässt und ob der Startbefehl im Fahrzeug korrekt ankommt und verarbeitet wird. Mittelbar wird dabei die Möglichkeit getestet, sich am Backend über eine App anzumelden und Daten mit dem Fahrzeug auszutauschen. Alle Messpunkte lassen sich mit einem Zeitstempel versehen, um die Performance einzelner Komponenten und die des Gesamtsystems im Zeitverlauf zu beobachten.

Durch den vollautomatischen Betrieb kann die IAVTestautomatisierung genutzt werden, um ein Ende-zu-Ende-Monitoring für eine der typischerweise genutzten unterschiedlichen Stages, wie zum Beispiel Entwicklung/Absicherung oder Produktiv/Live, aufzubauen. Für die Live-Stages ist ein solches Monitoring und das damit verbundene Alerting zwingend notwendig, um den Betrieb und die Performance aus Kundenperspektive kontinuierlich zu beobachten und im Fehlerfall schnell reagieren zu können. Durch die Kommunikationslogs lassen sich Auffälligkeiten im Betrieb im Nachhinein analysieren. Die gleichen Fragen können auch für Test- und Absicherungsstages beantwortet werden. Oft sind diese Stages noch nicht so gut verfügbar wie die Live-Stages. Bei der Diensterprobung beobachtete Fehler lassen sich dann nur schwer einordnen. Mit dem automatisierten Ende-zu-EndeMonitoring kann nachvollzogen werden, welche Stages stabil verfügbar waren oder auch welche Dienste zu einem gegebenen Zeitpunkt nicht bereitstanden bzw. auf welche Fehlerfelder eine Suche eingegrenzt werden kann. Zukünftig wird es bei Serienfahrzeugen, die bereits beim Endkunden im Einsatz sind, Veränderungen und Erweiterungen in Form von neuen Diensten oder Updates geben. Wie kann beispielsweise bei einer Aktivierung einer neuen Backend-Software sichergestellt werden, dass alle Fahrzeugvarianten, die in den letzten Jahren verkauft wurden und mit dieser Backendinstanz kommunizieren, auch nach einem Software-Update noch fehlerfrei funktionieren? Hier können die automatisierten Ende-zu-Ende-Tests dazu genutzt werden, um solche Backend-Deployments für Bestandsbaureihen schnell, teils virtualisiert und reproduzierbar zu testen.

Nicht zuletzt lässt sich die Ende-zu-Ende-TestAutomatisierung auch zum klassischen Testen verwenden. Durch die automatisierte Aufzeichnung und Analyse aller Traces der Kommunikation, der Fahrzeugvernetzung und der Steuergeräte können Fehler schneller dokumentiert und Fehlertickets sogar automatisiert erstellt werden. Interessant ist das System ebenso, um unterschiedliche Technologien im Vergleich zu testen und ihre Performance zu beobachten. Die Technologien können dabei sowohl im Bereich Backend liegen als auch im Bereich Fahrzeugsteuergeräte. Das System von IAV ist so flexibel, dass Frontends und Testracks auf der ganzen Welt betrieben und angebunden werden können, um dadurch lokale Besonderheiten (zum Beispiel das Mobilfunknetz) berücksichtigen zu können.