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未来EE架构是否需要SOA和中间件（SOME/IP和DDS）

来源：公众号“燃云汽车”（转载自公众号“筋斗云与自动驾驶”）
2020-08-05
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 引言


1.1 未来车辆的需求
众所周知，未来汽车发展的将呈现出“四化”趋势：自动化、电动化、互联化和共享化；然而，这些发展趋势必然会带来许多新的需求，例如整车计算能力、网络通讯带宽以及网络信息安全等。


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图1. 未来车辆需求


1.2 未来的EE架构趋势
需要EE架构新型的车载计算机来满足以下需求：
—— 高性能
—— 灵活性
—— 互联性
但需要：
—— 向后兼容现有解决方案；

—— 也必须满足对安全性（传统安全与网络信息安全）日益增长的要求；

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图2. 典型EE架构进化路线方向


1.3 未来的移动出行 – 软件驱动

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图3. 软件驱动未来移动出行


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  什么是SOA


2.1 SOA的基础定义
1）面向服务的体系结构定义了“ 服务器”和“ 客户端”，“ 服务器”是服务/数据的提供者，而“ 客户端”订阅了所需的服务/数据；
2）SOA已经在IT行业的分布式系统上应用了很多年。
—— 来自IoT世界的参与者（例如Google，Amazon）为数字化铺平了道路；
3）应用程序之间松散耦合并通过服务总线作为中间件进行通信；


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图4. 通过中间件进行通信


2.2 基于信号和基于服务的对比
采用SOA的主要原因：
—— 代码的灵活性，可扩展性以及可复用性
—— 可以对系统进行部分更新
——“ 软”迁移方案也是可能的


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图5. 基于信号与基于服务的通信方式


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 中间件 - SOME/IP和DDS


3.1  ATUOSAR  Adptive特点
1）该标准包含开发运行在最先进的多核微处理器上的汽车ECUs所需的接口；
2）使用自适应AUTOSAR平台，软件功能之间的通信不再以循环突发的形式进行，而是面向服务的；

3）低层级通信不再基于CAN或其他使用专用协议的经典汽车总线系统，而是基于以太网。

图6. AUTOSAR Adptive平台架构


3.2 中间件 - SOME/IP
1） 中间件在运行时（而不是在系统设计时）动态地创建服务提供者和服务使用者之间的连接；
2）SOME/IP= Scalable service-Oriented Middleware over IP
—— 序列化
—— RPC
—— 服务发现
—— 发布/订阅
—— UDP消息分段
3）设计适合不同尺寸和不同操作系统的设备；

3.3 中间件 – DDS
1）DDS（数据分发服务）面向更广泛的工业物联网领域。
2）它是对象管理小组（OMG）发布的一系列开放标准。
3）专为分布式实时系统而设计，用于许多行业，包括交通，能源，医疗系统，工业自动化，航空航天和国防等。
4）使用实时发布订阅（RTPS）；
5）提供服务质量（QoS）机制；
6）引入DDS作为ara::com的网络绑定；

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图7. 中间件- DDS


3.4 如何评估SOME/IP 和DDS作为ara::com的网络绑定？

1）基于性能的评价 - 端到端延迟，吞吐量，抖动，CPU和内存使用率；

2）功能评价：基于DDS提供的服务质量（QoS），如可靠性、截止日期、优先级、所有权、内容过滤器等；

3）其他评价因素：

—— 云连接

—— 和传统系统的兼容性

—— 系统设计能力（工具链和流程）

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图8. 基于性能评估的样本用例



3.5 平台集成

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图9. 平台集成


1）SOME/IP用例包括：

—— CP和AP之间的通讯
—— 信号到服务的转换
—— 传统系统

2）DDS用例包括：

—— 云连接
—— 非AUTOSAR应用
—— 更强大（稳健）的服务质量机制

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小结

4.1 总结
1）V2X自动驾驶应用要求高计算力和高带宽；
2）走向以太网和SOA -> 自适应AUTOSAR 适合于ADAS应用；
3）SOME / IP和DDS用作自适应AUTOSAR的中间件；
4）对SOME / IP和DDS的评估可以基于性能，服务质量要求和适用性；
5）DDS看起来很有前景，但我们需要实验数据来评估；
—— 还需要测量CPU和内存使用的开销


4.2 未来开展方向
1）ara:：com上SOME/IP和DDS的定量和定性分析；
2）网络层必须与DDS QoS策略集成，以实施和同步基于时间的保证；
3）分析DDS和TSN以太网的集成，根据应用的QoS要求实现流量整形、优先级调度等；



参考资料：


1、Do we need Data Distribution Service (DDS) and service-oriented architecture for automotive applications?  - GM


声明：本文内容及图片由BC-AUTO转载至网络，信息来源于公众号筋斗云与自动驾驶。。



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