DOCT - Digital OTA Connectivity Twin

Abstract

Das Forschungsprojekt DOCT (Digital OTA Connectivity Twin) verfolgte das Ziel, die Absicherung von Fahrzeug-Connectivity-Systemen zu transformieren. Angesichts der zunehmenden Bedeutung drahtloser Kommunikation für automatisiertes Fahren, Software-Updates und sicherheitskritische Anwendungen wurde eine neue, digitale Testumgebung entwickelt, die reale Funkbedingungen realitätsnah abbildet. Der bisherige Ansatz, Systeme durch reale Fahrtests zu validieren, ist teuer, zeitaufwendig und nur begrenzt reproduzierbar. DOCT setzt hier an und ermöglicht durch den Einsatz eines Digital Twins eine skalierbare Lösung zur virtuellen Absicherung. Im Zentrum des Projekts stand die Entwicklung eines digitalen Zwillings, der reale Funkumgebungen auf Basis von Mess- und Simulationsdaten nachbildet. Dazu wurden über 60 Use Cases analysiert und in vier Kategorien eingeordnet: Entertainment, Safety, Autonomous Driving und Vehicle Operations Management. Für diese Anwendungsfälle wurden Key Performance Indicators (KPIs) definiert, wobei sich zwei Hauptgrößen als besonders aussagekräftig herausstellten: der Datendurchsatz und die Empfangsleistung. Zur Reduktion der Testkomplexität wurden Funkkanaldaten und durch Clustering in repräsentative Szenarien überführt. Diese Szenarien wurden in einer Messhalle über ein modulares Emulationssystem – basierend auf der „Wireless Cable“-Methode – getestet. Dabei kamen Fahrzeuge mit seriennahen Antennensystemen und Testmodulen zum Einsatz. Die Emulation ermöglichte eine präzise, reproduzierbare Bewertung der Systemleistung unter kontrollierten Bedingungen. Des Weiteren wurden die Einsatzmöglichkeiten von KI-Methoden untersucht. Maschinelles Lernen wurde eingesetzt, um Zusammenhänge zwischen KPIs zu modellieren und synthetische Testdaten zu generieren. Zudem wurde das Potenzial großer Sprachmodelle zur automatisierten Testplanung untersucht. Das Projekt wurde von einem starken Konsortium unter Leitung der Mercedes-Benz AG getragen und durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) und der Europäischen Union gefördert. Mit DOCT wurde eine zukunftsweisende Grundlage für die Absicherung von Fahrzeugkommunikationssystemen geschaffen – ein wichtiger Schritt für die sichere, nachhaltige und international wettbewerbsfähige Mobilität von morgen. The research project DOCT (Digital OTA Connectivity Twin) aimed to transform the validation of vehicle connectivity systems. In light of the growing importance of wireless communication for automated driving, software updates, and safety-critical applications, a new digital test environment was developed that realistically simulates real-world radio conditions. The previous approach of validating systems through real-world test drives is costly, time-consuming, and only partially reproducible. This is where DOCT comes in, using a digital twin to provide a scalable solution for virtual validation. At the heart of the project was the development of a digital twin that replicates real radio environments based on measurement and simulation data. More than 60 use cases were analyzed and categorized into four groups: Entertainment, Safety, Autonomous Driving, and Vehicle Operations Management. Key Performance Indicators (KPIs) were defined for these applications, with two metrics proving particularly meaningful: data throughput (Throughput) and signal reception quality. To reduce test complexity, radio channel data was converted into representative scenarios through clustering. These scenarios were tested in a measurement hall using a modular emulation system based on the “Wireless Cable” method. Real vehicles equipped with near-production antenna systems and test modules were used. The emulation enabled precise, reproducible performance evaluations under controlled conditions. Furthermore, the possible applications of AI methods were investigated. Machine learning was used to model relationships between KPIs and generate synthetic test data. Additionally, the potential of large language models for automated test planning was explored. The project was led by a strong consortium under the coordination of Mercedes-Benz AG and funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWE) and the European Union. DOCT has laid a forward-looking foundation for the validation of vehicle communication systems – a key step toward safe, sustainable, and globally competitive mobility of the future.