Auto’s krijgen er steeds meer geavanceerde elektronische systemen bij. Van geassisteerd remmen tot automatische positiebepaling. Door de vele nieuwe toepassingen neemt het risico op dataverstopping toe. Nick Bauer, promovendus van de TU Eindhoven, ontwikkelde een methode die analyseert of deze netwerken echt veilig zijn.
Sleutelen aan een auto is voor een leek bijna niet meer te doen: Moderne auto’s bevatten ontzettend veel zeer ingewikkelde elektronica en dit zal in de toekomst alleen maar meer worden, met als gevolg dat er steeds meer data verstuurd wordt over het interne datanetwerk van de auto. Momenteel bestaat al een zogenaamd networked control system, dat er voor moet zorgen dat remmen en sturen ten alle tijde voorrang krijgen boven de datatroom van bijvoorbeeld een MP3–speler.
“Maar auto’s worden steeds autonomer met meer elektronica. Het risico op dataverstopping of een tragere reactie ligt op de loer,” zegt de Amerikaan Nick Bauer, die onlangs promoveerde aan de TU Eindhoven op onderzoek naar draadloze controlesystemen. “En het is onduidelijk hoeveel controlesystemen nog betrouwbaar werken als ze op hetzelfde netwerk zitten.”
Auto’s krijgen steeds meer elektronica, maar hoe betrouwbaar is het datanetwerk waarover al die elektronica communiceert?
Resident on EarthZelfrijdende auto’s
Bauer ontwikkelde een methode die analyseert of een netwerk, en diens controlesystemen, veilig en betrouwbaar werkt. “Na het invoeren van de karakteristieken van het netwerk toont mijn model de stabiliteit van het hele systeem. Daaruit blijkt of het netwerk sneller gemaakt moet worden, of dat er misschien wel een tweede netwerk aangelegd moet worden. Het kan zelfs zijn dat er gewoon minder elektronica in de wagen moet. Autofabrikanten willen dat graag weten, omdat het duidelijk maakt hoeveel geld ze moeten investeren om hun netwerk veilig te kunnen blijven gebruiken.”
In een autonoom rijdende auto, zoals deze van Stanford University, zit veel elektronica
Steve JurvetsonDat wordt met name belangrijk in de toekomst. Naar schatting gebruiken autofabrikanten nu slechts dertig procent van het netwerk in een wagen. “Ze houden bewust een veilige marge aan, zodat er geen overbelasting optreedt. Maar als er straks ook sensoren zijn die de omgeving detecteren en coöperatief rijden wordt geïntroduceerd, wil je weten wat de grenzen van je netwerk zijn.
Bij coöperatief rijden door zelfrijdende auto’s wordt bijvoorbeeld voortdurend draadloos tussen verschillende wagens gecommuniceerd. Je kan het vergelijken met internetten via een gedeeld netwerk. De ene keer gaat het snel, en als het druk is gaat het traag. Maar dat kan natuurlijk niet in een auto: als er opeens geremd moet worden, mag er niet (te) langzaam gereageerd worden.”
Draadloos communiceren
Het onderzoek van Bauer is echter niet alleen op auto’s van toepassing. “Mijn onderzoek gaat over een transformatie van klassieke regelsystemen – waarbij alle sensoren, actuatoren en regelaars met draden direct met elkaar verbonden zijn – naar nieuwe draadloos genetwerkte regelsystemen. Dat laatste heeft als voordeel dat het draadloos is en er dus gecommuniceerd wordt over een langere afstand zodat apparaten autonomer kunnen werken. Maar daarbij zijn er wel netwerkproblemen. Want hoe betrouwbaar, snel en over welke afstand kan je data het beste transporteren?”
Die vragen gaan ook op voor onderzoek naar onbemande vliegtuigen die in formatie vliegen. “Ook zij communiceren draadloos met elkaar. Stel dat er een vertraging is omdat het netwerk hapert? Dan moet het nieuwe systeem daar rekening mee houden. Of neem waterbedrijven, waar ik naar heb gekeken. Hoeveel pompen en watertanks kunnen autonoom werken wanneer ze onderling verbonden zijn via de al bestaande communicatienetwerken zoals het 3G-netwerk? Er wordt nog maar zo’n tien jaar onderzoek gedaan naar dit soort technologie. We krijgen een steeds duidelijker beeld hoe we nieuwe, draadloze communicatienetwerken voor regeldoeleinden veilig kunnen inrichten.”