PREEvision – 차량에서의 서비스 지향 아키텍처 및 Ethernet 설계

초기 Ethernet 설계 지원

네트워크 및 커넥티비티에 대한 수요 증가로 Ethernet은 차량 산업에서 널리 사용되는 버스 기술이 되었습니다.

PREEvision은 AUTOSAR 기반 Ethernet 통신 네트워크 및 VLAN으로 구성된 Ethernet 클러스터의 하드웨어 토폴로지 설계를 지원합니다. SOME/IP 또는 DoIP와 같은 전송 프로토콜을 지원하며 통신 인프라 그리고 Ethernet 통신을 설계하는 것을 도와줍니다.

또한 SOA(Service-Oriented Architecture)를 설계 및 시각화하고 서비스 인터페이스 및 해당 소프트웨어 아키텍처를 정의할 수 있습니다. 차량용 Ethernet 네트워크를 위한 PREEvision의 기능은 신호 기반 접근 방식을 가진 AUTOSAR Classic 플랫폼과 서비스 지향 Adaptive AUTOSAR 플랫폼을 모두 지원합니다.

장점

  • 초기 Ethernet 설계 지원을 위한 전용 UI
  • Ethernet 및 혼합 토폴로지를 위한 네트워크 다이어그램
  • 표 및 다이어그램을 통한 스위치 구성
  • 시간 영역의 정의와 동기화
  • Ethernet 토폴로지 및 서비스 설계에 기반한 통신 아티팩트 (소켓 주소 등) 생성
  • 서비스 지향 아키텍처와 서비스 인터페이스 설계를 위한 다양한 다이어그램
  • AUTOSAR를 준수하는 변환기(Transformer) 설정
  • Ethernet 시스템을 위한 AUTOSAR 가져오기 및 내보내기

유스케이스

미래 자동차 시스템을 위한 대역폭

차량용 Ethernet은 ADAS 및 멀티미디어 시스템과 같이 차량 내에서 대량의 데이터를 사용하는 어플리케이션에 요구되는 대역폭은 물론, 차량 간의 그리고 차량과 사물 간(car-to-x)의 오프보드 통신을 제공합니다. 온보드 진단에서부터 전기 충전 스테이션과의 통신, 그리고 카메라 기반 운전자지원시스템 등에 사용되는 Ethernet의 응용 분야는 계속해서 확대되고 있습니다.

대량의 데이터를 사용하는 어플리케이션을 사용 가능하게 하는 것 이외에도 Ethernet은 기존의 CAN 네트워크를 대체하는 데에도 사용됩니다. AUTOSAR Adaptive인 경우에는 Ethernet은 전용 통신 기술입니다. 

차량용 Ethernet은 대량의 데이터를 사용하는 어플리케이션에 요구되는 대역폭을 충족시켜줍니다.

차량용 Ethernet 시스템 설계

PREEvision은 Ethernet 네트워크 설계를 초기 단계부터 지원합니다. 전용 다이어그램, 에디터, 자동화 및 합성 기능은 통신 설계를 포함한 AUTOSAR 호환 Ethernet의 빠른 설계를 지원합니다. 전용 사용자 인터페이스(UI)는 각 단계에 필요한 에디터들 제공합니다.

PREEvision은 하나의 모델에서 기존의 AUTOSAR ClassicAUTOSAR Adaptive 컴포넌트들을 병렬적으로 설계할 수 있도록 지원합니다.

PREEvision Automotive Ethernet
PREEvision의 차량용 Ethernet 통신 설계 절차

SOA

서비스 지향 아키텍쳐

유스케이스와 파생 서비스의 추상 정의를 위한 PREEvision SOA 다이어그램

차량용 Ethernet은 서비스 지향 설계를 통해 기존 네트워크 기술인 신호 기반 접근 방식을 보완합니다. 서비스 지향 접근 방식에서는 서비스 공급자와 소비자들을 위한 역할들로 구성된 서비스가 아키텍처의 기초가 됩니다.

PREEvision은 UML 및 SysML 기반 그래픽 표기법을 통해 서비스 지향 아키텍처 내에서 종속성과 관계를 표현합니다. 서비스의 제공자와 소비자 간에 SOA 포트를 통한 정보교환으로 정의되고, 해당 포트는 나중에 서비스 인터페이스 타입으로 구현됩니다.

서비스 및 미들웨어의 개략도

서비스 인터페이스

서비스는 잘 정의된 서비스 인터페이스를 통해 통신합니다. 서비스 인터페이스 설계는 서비스 역할 간의 데이터 교환을 위한 메소드 (함수), 속성 (또는 필드) 및 이벤트를 정의합니다. 서비스 인터페이스에 대한 모델링은 서비스 지향 소프트웨어 아키텍처를 설계하는 핵심 작업 중 하나입니다.

PREEvision은 서비스 인터페이스를 모델링하기 위해 여러 테이블 에디터와 UML 기반 클래스 다이어그램을 제공합니다. 소프트웨어 컴포넌트 타입 및 소프트웨어 컴포넌트별로 서비스 인터페이스를 구현 및 전개하기 위해서, PREEvision은 소프트웨어 컴포넌트의 필요한 구조를 자동으로 생성하는 자동화 및 합성 기능을 제공합니다.

PREEvision Automotive Ethernet
서비스 설계에서부터 통신 설계까지

SOME/IP 및 DoIP

차량용 Ethernet 통신에서 SOME/IP 프로토콜은 미들웨어로 널리 사용됩니다. 진단의 경우,  DoIP(Diagnostics over Internet Protocol)가 기본 프로토콜입니다. PREEvision은 두 프로토콜 뿐만 아니라 기본 전송 프로토콜인 TCP 또는 UDP를 모두 지원하며, Ethernet 통신을 설정하는데 필요한 ID를 정의할 수 있습니다.

Ethernet 토폴로지

하드웨어 네트워크

스위치로 연결된 지점 간 연결

PREEvision은 하드웨어 토폴로지 설정을 지원하고 CAN, LIN, FlexRay 및 Ethernet 클러스터에 다른 버스 기술이 혼합된 토폴로지를 설계할 수 있습니다.

Ethernet 네트워크에서 통신 라우팅을 위한 스위치는 독립형 또는 내부 스위치로 모델링할 수 있습니다. 게이트웨이를 통해 데이터는 다양한 통신 기술로 라우팅됩니다.

스위치 구성

Ethernet에서 모든 연결은 스위치로 인해 연결된 지점 간 연결입니다. Ethernet 클러스터가 스위치로 연결된 네트워크는 다른 가상 네트워크들에 논리적으로 분리될 수 있습니다. 소위 VLAN에서의 통신 분리는 보안상의 이유로 또는 여러 수준의 서비스 품질(QoS)을 정의하는 데 사용될 수 있습니다.

PREEvision은 수동 스위치 설정은 물론 추후에 편집할 수 있는 초기 스위치 설정도 지원합니다. 전용 다이어그램에서 스위치의 포트는 FIFO, 셰이퍼(shaper) 및 스케줄러를 사용하여 모델링 할 수 있습니다.

Ethernet 통신 설계

소켓 주소 및 전송 프로토콜

주로 CAN에서의 시그널 라우팅에 사용되는 PREEvision의 시그널 라우터는 Ethernet 네트워크를 설계하는 데에도 강력한 기능을 제공합니다. 시그널 라우터는 통신 경로를 찾을 뿐만 아니라 필요한 경우 유효한 스위치 구성을 생성합니다. 그리고 일관성 있는 설계를 위한 수많은 통신 아티팩트를 통합 및 생성합니다.

Ethernet 통신 설계에 있어 필수 작업 단계는 IP 주소, 전송 프로토콜 및 포트를 포함하는 소켓의 정의입니다. AUTOSAR Adaptive의 경우 소켓 주소에 대한 디스크립션만으로 충분하지만, AUTOSAR Classic의 경우에는 시그널 레벨까지 정의해 주어야 합니다. 시그널 라우터와 추가적인 자동화 및 합성 기능은 오류 가능성이 높은 통신 아티팩트의 생성에서 중요한 역할을 합니다.

Ethernet을 위한 PREEvision의 서비스 및 통신 설계

서비스 탐색

AUTOSAR Service Discovery 모듈은 차량 네트워크 내에서 사용 가능한 서비스, 즉 기능 개체를 검색하고 제공하는 기능을 지원합니다. SOME/IP에서 서비스 검색을 통해 서비스 공급자와 소비자 간의 통신을 설정할 수 있습니다.

서비스 공급자는 제공되는 서비스의 가용 여부와 위치를 알려줍니다. 서비스 소비자는 이벤트 그룹을 구독하여 서비스로부터 알림을 받습니다. PREEvision은 공급자의 서비스 검색 알림 및 소비자의 서비스 검색 구독을 위한 전용 테이블을 제공합니다.

그 외의 기능

시간에 민감한 네트워크

 Ethernet 도입을 통해 차량 네트워크의 세분화가 계속됩니다. 혼합 네트워크 토폴로지에 Ethernet, CAN, LIN 또는 FlexRay가 공존하기 위해 클럭(clock)과 그들 간의 종속성을 정의해야 합니다.

PREEvision의 글로벌 시간 동기화(time synchronization)를 통해 타임 마스터, 슬레이브 및 타임 게이트웨이를 정의할 수 있고, 네트워크 다이어그램에서는 타임 도메인이 표시 및 구분됩니다.

PREEvision은 또한 오디오 및 비디오의 AVB 데이터보다 시간에 민감한 데이터들의 우선순위를 정하기 위해, 크레딧 기반 셰이퍼(shaper)의 정의를 지원합니다.

변환기

Ethernet을 통한 통신의 경우, 발신자가 네트워크에서 전송될 데이터를 비트 스트림(연속된 비트열)으로 변환할 수 있습니다. 그런 다음 수신자는 데이터를 다시 재구성해야 합니다. 이 직렬화(serialization) 또는 변환(transformation)은 변환기 체인(transformer chain)에 정의된 하나 이상의 변환기에 의해 수행할 수 있습니다.

PREEvision은 AUTOSAR를 준수하는 변환기 체인(transformer chain)을 설정하고, 변환 속성을 정의하며 신호를 변환기에 할당하는 전용 툴을 제공합니다. 또한 AUTOSAR에서 정의된 E2E 프로파일들의 설정값들 메트릭을 통해 자동으로 설정해줍니다.

AUTOSAR

가져오기 및 내보내기가 지원되는 AUTOSAR 버전

Ethernet 설계는 AUTOSAR Classic(PREEvision 8.0 이상) 또는 AUTOSAR Adaptive(PREEvision 9.0 이상)에서 내보내거나 가져올 수 있습니다.

이 표는 AUTOSAR  버전별로 가져오기/내보내기가 가능한 AUTOSAR 형식 정보를 제공합니다. 요청 시 ARXML 스키마 지원에 대한 자세한 정보를 제공하고 있습니다.

AUTOSAR 버전 시스템 디스크립션 소프트웨어 컴포넌트 디스크립션 ECU 추출
시스템 추출
3.2.2 가져오기 가져오기 - -
4.0.3 가져오기/내보내기 가져오기/내보내기 내보내기 내보내기
4.1.1 가져오기/내보내기 가져오기/내보내기 내보내기 내보내기
4.2.2 가져오기/내보내기 가져오기/내보내기 내보내기 내보내기
4.3.0 가져오기/내보내기 가져오기/내보내기 내보내기 내보내기

벡터 AUTOSAR 툴체인

벡터 AUTOSAR 툴체인의 PREEvision은 CANoe, DaVinci Developer, DaVinci Configurator Pro와 함께 사용할 수 있습니다.

 

PREEvision AUTOSAR Toolchain
AUTOSAR 툴체인

보도자료

동영상

서비스 지향 아키텍처 및 Ethernet 설계

차량용 Ethernet은 통신 아키텍처의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 신호 지향 통신이 아닌 정의된 프로토콜을 통해 네트워크의 참가자들에게 서비스를 제공합니다.

본 강의는 "서비스"라는 용어의 의미, 서비스 지향 아키텍처의 차별점 및 분산 시스템 개발에 미치는 영향을 설명합니다. AUTOSAR Classic 및 AUTOSAR Adaptive의 Ethernet 통신을 위한 설계 절차는 벡터의 모델 기반 E/E 개발 환경인 PREEvision을 예시로 사용하여 설명합니다.

재생시간: 26분, 2019년 5월

기술기사

차량에서의 서비스 지향 아키텍처와 Ethernet

모델 기반 방식의 이동식 데이터 센터를 향하여

PREEvision은 서비스 지향 아키텍처의 방법론적이며 일관성 있는 설계를 지원합니다. 사용자는 통합된 작업 흐름을 통해 서비스 인터페이스의 정의에서부터 서비스의 상호작용에 대한 사양 및 AUTOSAR 호환 Ethernet설계까지 할 수 있게 됩니다. 만일 Ethernet뿐만 아니라 CAN, LIN 또는 FlexRay와 같은 다른 버스 기술 또한 사용된다면, 혼합 토폴로지 또한 설계할 수 있습니다. 그래서 PREEvision은 시스템 설계자가 전통적인 임베디드 설계를 최근의 서비스 지향과 필요한 백엔드 통신을 결합하는 과제를 수행할 수 있도록 도와주고 이를 통해 스마트카 설계로 나아가는 것을 지원합니다.

Elektronik automotive, Ethernet 2017 특별호 게재

관련 페이지

차량용 Ethernet
AUTOSAR 통신 설계

버스를 통하여 전송된 모든 데이터 요소에 대한 AUTOSAR 호환 통신 설계

PREEvision Use Case