包括的なSOA、Huawei iDVPデジタルベースの詳細説明

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著者 |張夢宇

自動車産業のインテリジェンス化の過程で、自動車の開発モデル、自動車に対する消費者の認識、自動車販売のビジネスモデルはすべて破壊的な変化を遂げています。従来の電子および電気アーキテクチャでは、インテリジェント車両に対する今日の消費者の要件を満たすことができなくなりつつあります。

従来の電子・電気アーキテクチャ上で新機能を開発する場合、開発に長い時間がかかり、反復が困難であることに加え、開発中にさまざまな制約を考慮したり、モデルごとに開発をカスタマイズしたりする必要があります。

△従来の電気・電子アーキテクチャの問題点

上記の問題を回避するために、ますます多くの自動車会社が地域アクセス + 中央コンピューティングの SOA アーキテクチャを選択する傾向にあります。上海オートショーの前夜にファーウェイが発表した iDVP インテリジェントデジタルベースは、地域アクセス + 中央コンピューティング標準を満たす一連の SOA アーキテクチャです。

1. ファーウェイ iDVP スマートカーデジタル基盤の構造と期待される機能

△車両階層模式図

上の図に示すように、ファーウェイはシャーシなどの機械的ハードウェアに加えて、車両全体をいくつかのレベルに分割します。これらのレベルは、下から上にハードウェアプラットフォーム、ソフトウェアプラットフォーム、アプリケーションエコロジー、およびカークラウドです。

iDVP はハードウェアプラットフォームとソフトウェアプラットフォームの 2 つの部分で構成されており、このうちハードウェアプラットフォームはコンピューティングおよび通信アーキテクチャの基本的なハードウェアプラットフォームを指し、ソフトウェアプラットフォームはオペレーティングシステム、基本管理フレームワーク、SOA ソフトウェアフレームワークに分かれています。ユーザーが iDVP でソフトウェアを開発しやすくするために、ファーウェイは次の図に示すようなサポートツールチェーンも開発しました。

△iDVPの構造模式図

1.1

コンピューティングおよび通信アーキテクチャハードウェアプラットフォーム

コンピューティングおよび通信アーキテクチャプラットフォームは、車両のコンピューティングおよび通信方法の設計を担当しており、現在、次の図に示すように、主にスターネットワーキングとイーサネットリングネットワークが含まれています。

△ 通信アーキテクチャの模式図

VDC はスマートビークルコントロールドメインコントローラー、MDC はスマートドライビングドメインコントローラー、CDC はスマートコックピットドメインコントローラーの略です。ドメインコントローラーは、VIU を介してセンサーやアクチュエーターに接続できます。

スター型ネットワークでは、車体に分散されたVIUにVDCをEthernet経由で接続して車体上のセンサーやアクチュエーターを制御し、MDCやCDCはVDCを接続してセンサーやアクチュエーターを制御します。

Ethernetリングネットワークでは、すべてのドメインコントローラとVIUがEthernetで直接接続され、VIU同士がリングネットワークを形成することができ、ネットワークの特定区間が切断された場合でもバックアップ経路が存在し、通信の信頼性とセキュリティを確保することができます。改善されたことを保証します。

1.2

オペレーティング·システム

オペレーティングシステムには、VOSおよびAOSが含まれます。

VOS:インテリジェント車両制御オペレーティングシステム。ストックアプリケーションの CP から AP へのスムーズな移行をサポートし、マルチコアの展開中にアプリケーションがマルチコアを認識しないようにでき、デジタルツインと車両 OTA もサポートします。

AOS:インテリジェントドライビングオペレーティングシステム。車両レベルの安全性をサポートし、モデルベースのシミュレーション、検証、インテリジェントドライビング開発の効率を向上できる豊富な AI ネイティブ開発ライブラリを備えています。

1.3

SOA ソフトウェアフレームワーク

SOA ソフトウェアフレームワークにはデバイス抽象化層とアトミックサービス層が含まれており、ユーザーが iDVP でソフトウェアを開発するのに便利です。

4月16日に開催されたファーウェイのスマートカーソリューションカンファレンスの情報によると、ファーウェイのSOAアーキテクチャはボディドメイン、パワードメイン、シャーシドメイン、インテリジェント運転ドメイン、熱管理ドメインをカバーしており、関連アプリケーションはSOAアーキテクチャの下で実装可能だという。

1.3.1 デバイス抽象化レイヤー

ファーウェイの設計コンセプトによれば、デバイス抽象化レイヤーは、センサー、アクチュエーター、レガシーECUなどのハードウェアリソースを抽象化し、APIを介してサービス用のデバイスアクセスインターフェイスを提供し、デバイス機能の実装の違い（ハードウェアの違いとメーカーの違い）を遮蔽し、カスタマイズとカスタマイズを削減します。努力の重複。関連機能を開発する場合、エンジニアはハードウェアデバイスの電気的パラメータの違いを考慮する必要はなく、対応するインターフェイスを直接呼び出すだけです。

例えば、エンジニアはモーターを呼び出す必要がある場合、「回転方向」と「速度」のパラメータを入力するだけで、モーターのインターフェースを呼び出すだけで、モーターの制御を実現できます。モーターの制御電気信号の違い。

4月16日のファーウェイスマートカーソリューションカンファレンスの情報によると、ファーウェイは中国自動車工業協会のSDV標準を満たす300以上のデバイス抽象化APIを開発した。デバイス抽象化サービスは、ボディドメイン、熱管理ドメイン、電源ドメイン、シャーシドメインなどをカバーしており、抽象サービスを提供できるデバイスには、モーター、ボタンスイッチ、リレー、ライト、温度センサーなどのさまざまなアクチュエーターやセンサーが含まれます。

△SDVデバイス抽象化API

1.3.2 アトミックサービス

アトミックサービスは、ハードウェアデバイスの基本的な動作を API にカプセル化し、上位層のアプリケーションに最も基本的な操作ユニットを提供します。このようにして、ハードウェアデバイスとソフトウェアポートを分離できます。たとえば、車の窓の開口部の調整、車の窓の開閉、車の窓の開閉の停止などは、アトミックサービスの基本操作に従ってインターフェイスにカプセル化されます。

4月16日のファーウェイ・スマート・カー・ソリューション・カンファレンスでの情報によると、ファーウェイは中国自動車工業協会のSDV標準に準拠した400以上のアトミック・サービスAPIを開発しており、そのサービスはボディ制御、インタラクション・ドメイン、モーション制御、およびサービスをカバーしている。エネルギー管理、インテリジェント運転ドメイン、およびドアサービス、フォグライトサービス、換気サービス、コックピット温度制御、およびソフトウェア開発時にエンジニアが呼び出すのに便利なその他のサービスを含むその他の側面。

△SDVアトミックサービス

1.4

経営の基本的な枠組み

基本管理フレームワークは主に、分散通信、車両 OTA、機能安全、診断などの基本機能を担当します。

1.5

ツールチェーン

ツールチェーンは、車両ソフトウェア開発プロセスにツールを提供し、ソフトウェア開発ワークフローに適合させることができます。

ワークフローに従って、ツールチェーン製品は次のように分類できます。車両レベルのアーキテクチャ設計ツール- 主に車両レベルのサービスに使用される、iDVP API サービス定義ライブラリ、iDVP SWC エンジニアリングライブラリ、iDVP ネットワークトポロジライブラリなどを含む-次に、モデリング開発ツール- iDVP ボトムソフトコンフィギュレーションツールキット、iDVP 動作モデルライブラリなどを含み、主にモデルの開発と構成に使用され、最後に、デジタルベースエミュレータ- 主に車両に使用されるタイミング解析ツールなどを含みます。 -level サービスの検証。

△iDVPツールチェーン

2. iDVP の利点

4月16日のファーウェイ・スマートカー・ソリューション・カンファレンスでは、iDVPはソフトウェア・デファインド・カーの「ブラックランド」と呼ばれたが、ソフトウェア・デファインド・カーの時代において、iDVPはソフトウェア開発の効率を大幅に向上させ、ユーザーエクスペリエンスの基礎のバランスを取ることができる. セックスとパーソナライゼーション。では、iDVP の利点は何でしょうか?

2.1

地域アクセス + 集中制御アーキテクチャによるアーキテクチャの柔軟性の向上

iDVPは地域アクセス+集中管理の枠組みを採用しています。このようなアーキテクチャの下では、車両全体で 20 ～ 30 個の ECU を削減でき、消費電力を約 50w 節約できます。

△iDVPの代表的なアーキテクチャ

上の図に示すように、一般に VIU は車両に展開され、車両上のセンサーとアクチュエーターが VIU に接続され、ドメインコントローラーが VIU を介してセンサーとアクチュエーターを均一に制御できます。

地域アクセス + 集中管理の枠組みの下では、OTA は比較的シンプルです。分散 ECU アーキテクチャと比較して、iDVP アーキテクチャでは、車両 OTA は時間を約 50% 節約できます。

さらに、集中制御後、車内の空気の質や温度などの情報をセンサーを介してボディドメインコントローラーに送信し、集中制御することができます。集中制御の利点は、クロスドメインのアプリケーションが非常に容易になることであり、アプリケーションに熱管理システムとボディドメインの両方が含まれている場合、クロスドメインの呼び出しに悩まされることはありません。

さらに、iDVP はアクチュエーターとセンサーに近接アクセスと二次インテリジェント配電のアプローチを採用しており、これによりワイヤーハーネスを 20 ～ 30% 節約し、車体の軽量化に役立ちます。

同時に、iDVP は高速イーサネットリングネットワークを導入し、100M ネットワークをギガビットにアップグレードし、データ伝送効率を向上させることができます。

さらに、合理的な階層化方法とSOAサービス指向の標準インターフェイスにより、車両ソフトウェアの複雑さが大幅に軽減され、各ソフトウェアの開発モジュール単位を分割して連携させることができ、ソフトウェアの反復速度が速く、品質が向上します。入手しやすくなります。

2.2

ソフトウェアとハードウェアの分離、拡張が容易、開発効率の向上

iDVPは自動車の電子・電気アーキテクチャをレベルに応じて分類し、ソフトウェアとハードウェアの分離を実現し、開発効率を向上させます。

レイヤ化後は、各ブランチのソフトウェアとハードウェアの結合が大幅に軽減され、エンジニアは「1 本の髪の毛が体全体に影響を与える」という問題を心配する必要がなくなります。将来、ハードウェアがどのように変更されても、ソフトウェアには影響しません。各層間に必要な接続はありません。いずれかの層の変更は、隣接する層にのみ影響し、直接隣接していない層には影響しません。

ソフトウェアとハードウェアを分離した後、エンジニアは、ハードウェアを適切に適応させてアプリケーション開発を行う限り、このハードウェアを簡単に呼び出すことができます。ハードウェアメーカーが中国自動車工業協会の SDV ワーキンググループの標準インターフェイス要件に従ってハードウェアを標準化した場合でも、メーカーが製造したハードウェアは、さらに調整することなく iDVP アーキテクチャに直接接続できます。

アトミックサービス層とデバイス抽象化層を設計する際、ファーウェイは中国自動車工業協会のSDV標準仕様の定義に従いました。これにより、より多くのメーカーの開発習慣に適応し、さまざまなハードウェアデバイスメーカーのアクセスが容易になります。

ソフトウェアサプライヤーが SDV 標準に従ってソフトウェアを開発する場合、またはハードウェアデバイスメーカーが SDV 標準に従ってハードウェアを製造する場合、多くの適応作業を節約できます。

実際には、エンジニアが新しい機能を実装したり、特定の機能を変更したりする必要がある場合、基本的にはアプリケーションサービス層でアトミックサービスをいくつか組み合わせたり、組み合わせ方を変更したりするだけで十分です。ハードウェアの適応の問題アトミックサービス上のアーキテクチャを変更します。

従来の信号ベースの開発アーキテクチャでは、自動車会社がシートをタイプ a からタイプ b に変更したい場合、通信マトリックス、インターフェースなどを含む一連のアーキテクチャをそれに応じて変更する必要があります。iDVP プラットフォームでは、エンジニアがシートの交換作業を完了するには、デバイス抽象化レイヤーでいくつかの調整を行うだけで済みます。

さらに、iDVP アーキテクチャは複数のモデルに適用でき、基本アプリケーションはさまざまなモデルで高い再利用率を示します。

異なるモデルでも同じ電子・電気アーキテクチャを使用可能主な違いはハードウェア構成とアプリケーションサービスにある上位レベルのデバイス抽象化、アトミックサービス、基本ソフトウェアにはほとんど違いがないため、エンジニアは開発したものを再利用できる基本的なアプリケーションの開発にかかる負担を大幅に軽減できます。

自動車会社が複数のモデルを同時に開発している場合、モデル a の開発でいくつかのデバイス抽象化とアトミックサービスを実現し、モデル b の開発ではこれらのデバイス抽象化とアトミックサービスを直接再利用できます。機能は再利用することもでき、追加の作業負荷は主にハードウェアの適応と新しい機能の開発によって発生します。

iDVP 開発手法を使用すると、自動車会社は新機能の開発サイクルを数か月、場合によっては 1 か月にまで短縮できます。

2.3

信頼性が高くパフォーマンスに優れたデータ通信ネットワーク

ファーウェイのスマートカーソリューションが4月16日に発表した情報によると、ファーウェイの過去30年間のICT通信経験を借りて、iDVPスマートカーデジタルベースは自社開発した信頼性の高いイーサネットプロトコルスタックをベースにしており、フルデータレートを実現できるという。伝送の信頼性が高く、データ伝送中のパケットロス、振動、輻輳などの問題がありません。ファーウェイが自社開発したイーサネットプロトコルスタックは、従来のイーサネットプロトコルスタックを車内で使用した場合に発生する可能性のある多くの問題（起動の遅さ、長いジッター時間、ネットワークの輻輳など）を大幅に改善できます。

さらに、ビジネススケジューリングエンジンは、通信処理データの安定した遅延を 30us まで保証できます。

高性能通信エンジンに基づいた iDVP は、ビジネスニーズに基づいてシステムコンピューティングリソースを柔軟に割り当て、システムパフォーマンスを確保できます。

2.4

安全・確実な車両制御機能

車両制御機能の安全性は、主にアーキテクチャの信頼性とネットワークセキュリティに依存します。

2.4.1 リングネットワークスイッチングと最小限のシステム保証信頼性の高いアーキテクチャ

ファーウェイは、VIU の通信リンクをリングネットワークモードとして設計することをユーザーに推奨します。リングネットワークは迅速な切り替えが容易なため、通信リンクのセキュリティを確保するのに役立ちます。

通常、通信ネットワークではデータは時計回りに送信されますが、ネットワークの特定のセクションが突然切断されたとします。ネットワークのこのセクションが切断された後、システムは即座に障害を検出できます (通常は 20 ミリ秒以内)。データを反時計回りに素早く送信できます。このようにして、パケット損失のない通常の通信が保証されます。

△通信リンクの概念図

VDC と VIU は最小限のシステムを形成できます。つまり、接続された VDC の最も基本的な運転安全機能が VIU 上でバックアップされます。

通信回線の切断、突然の停電、車両の物理的損傷など、走行中に何らかの障害が発生した場合、VDC は VIU に指示を送ることができなくなります。現時点では、VIU は最も基本的な運転と安全関連のコンテンツを数十ミリ秒以内に引き継ぎ、車が一定の速度でスムーズに走行することを保証します。ドライバーは、車を停車するかメンテナンスポイントまで運転するかを選択できます。一定のスピードで

さらに、iDVP は二次電源分配方式を採用し、センサーのヒューズとリレーを cmos に置き換えます。従来、回路が過負荷または短絡すると、ヒューズが切れます。このとき、エンジニアはヒューズを交換するだけで車両を通常の状態に戻すことができます。cmos の使用後、電流と電圧が安定すると、回路は手動メンテナンスなしで自動的に回復します。

さらに、cmos の使用後は、障害診断にかかる時間が大幅に短縮され、ヒューズの診断時間は通常、ミリ秒、さらには数秒になります。ヒューズは電流が急激に増加してもすぐには切れず、一定時間大電流状態が続き、一定の温度に達するとヒューズが切れます。cmos方式では、電流が一定の範囲を超えると、該当する回線が自動的に切断され、他の回線は通常の電流で保護されますが、この応答時間は微妙なレベルです。

2.4.2 ネットワークセキュリティ

ネットワークセキュリティに関しては、iDVP にも対応する対策が用意されています。

iDVPは3層の防御機能を備えており、車外ネットワークでは、機器認証、セキュリティサービス、セキュリティプロトコルなどの技術を採用し、車内クラウドからのハッカーによる車両への一括攻撃を防ぎ、遠隔操作コマンド操作のセキュリティを向上させます。車載ネットワークにはiDVPを搭載トラストリングにより、車載ネットワークへのアクセス後の偽造部品・並行品による誤運転を防止し、運転安全上の危険を回避ボディ部分にはiDVPを1台で採用- すべてのボディパーツが本物であることを保証し、コンポーネントレベルのセキュリティの起動とアップグレードを実装するための 1 つの認証方法。

3. ファーウェイと顧客の協力モデル

iDVP プラットフォームを使用することで、自動車会社はユーザーエクスペリエンスに直接関係するアプリケーション層に集中し、新機能を迅速に開発し、ユーザーのインテリジェンスニーズを満たし、ソフトウェアデファインドカーの時代にユーザーにより良いサービスを提供できます。

実際、自動車会社やその他の顧客はどのようにしてファーウェイと協力し、iDVP によって彼らに力を与えられるのでしょうか?

自動車会社は、プラットフォームモデルを採用することもできます。ファーウェイが基本的な管理ソフトウェアとデバイスの抽象化を提供し、自動車会社がアトミックサービスとアプリケーションソフトウェアを自社で開発します。また、自動車会社は共創モデルを採用することもできます。ファーウェイが基本的な管理ソフトウェアとデバイスの抽象化を提供し、自動車会社が提供します。アトミックサービスとアプリケーションソフトウェアを共同開発するか、フルスタック配信モデルを直接採用するか、ファーウェイは基本的な管理ソフトウェア、デバイス抽象化、アトミックサービス、アプリケーションソフトウェアを含む完全なサービスセットを提供します。以下に示すように:

△協力モード

自動車会社の具体的な選択は主に自社の特性やニーズに基づいており、上記の 3 つの方法に限定されるものではありません。

連携モデルを柔軟に選択できるほか、必要に応じて支援ツールも柔軟に選択できます。ファーウェイはツールチェーンの完全なセットを提供しており、顧客はツールの完全なセットまたはその一部を使用できます。現在、ファーウェイは業界の主流ツールとフォーマットマッチングを行っています。

4. 結論

ファーウェイが4月16日の記者会見で発表した情報によると、ファーウェイのiDVPスマートカーデジタルプラットフォームは正式に商用段階に入り、今年下半期には自動車会社2社の5モデルが正式にSOPを発売する予定だ。

終わり

スマートコックピット評価アンケート

アンケートは無記名で、主にスマートドライビングやスマートコックピットに向けたさまざまな企業の製品評価や競合製品分析のニーズを調査しており、今後、関連資料やサービスをオンデマンドで提供することも可能です。お忙しい中、フォームへの記入にご協力いただけるよう 2 分ほどお時間をいただければ幸いです。誠にありがとうございます。

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最後に書きます

著者とコミュニケーションを取る

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