SOME/IP和DDS

1、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。

 

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

 

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

 

图3. 软件驱动未来移动出行

2 、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；

 

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

 

图5. 基于信号与基于服务的通信方式

3、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 Adaptive 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

 

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）

 

图8. 基于性能评估的样本用例

3.5 平台集成

 

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

4、小结

4.1 总结

1）V2X自动驾驶应用要求高计算量和高带宽

2）走向以太网和SOA->自适应AUTOSAR 适合于ADAS应用

3）SOME / IP和DDS作为自适应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