자동차 산업에서 SOA의 적용과 전망

서비스 지향 아키텍처(SOA)는 IT/인터넷 업계에서 자동차에 도입된 대표적인 소프트웨어 기술로, 현재 자동차 분야에서도 SOA를 중심으로 많은 논의와 실습이 이루어지고 있습니다. SOA 자체의 개념과 스마트 자동차에서의 실제 적용에 주로 초점을 맞추고 있습니다. 어떤 사람들은 SOA가 일회성 솔루션이라고 믿으며 SOA를 사용하면 소프트웨어 기능을 가질 수 있다고 믿습니다. SOA를 활용해 Tesla와 경쟁할 수 있다고 생각하는 사람들도 있습니다. SOA를 사용하는 사용자는 직접적인 경험이 없기 때문에 더 많은 자동차를 판매하지 못할 수도 있습니다. 신기술의 도입은 주로 직업적 배경의 차이로 인해 항상 논란을 동반한다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 자동차 전자, 통신 또는 전기 엔지니어의 관점에서 소프트웨어 문제를 보면 항상 다양한 의구심이 있을 것입니다. 그리고 많은 사람들이 SOA와 관련이 없습니다. 우리는 SOA가 요구 사항과 문제를 해결하기를 원합니다. 이것은 모두 전공에 대한 오해입니다. 결국, 자동차 소프트웨어는 신호, 전자 장치 또는 칩이 아닌 소프트웨어입니다. SOA의 개념과 SOA가 해결할 수 있는 문제를 올바르게 이해하려면 많은 질문이 소프트웨어 분야로 돌아가야 합니다.

스마트 자동차에는 SOA가 필요한가요? 여기서 우리는 먼저 지능형 운전 시대의 자동차 아키텍처와 자동차 소프트웨어의 실제 요구 사항을 살펴볼 필요가 있습니다.

전통적인 자동차 아키텍처, 특히 전자 및 전기 부품은 주로 분산 ECU, 임베디드 소프트웨어로 구성됩니다. 필드 버스 수준의 통신 네트워크와 달리 기존 EEA는 주로 하드웨어 통합 솔루션 세트입니다(물론 복잡성은 휴대폰보다 몇 배 더 높습니다). 이 성숙한 시스템은 수년 동안 계속 사용될 수 있습니다. , IT 산업의 소프트웨어 및 하드웨어 아키텍처를 자동차에 직접 적용하는 것을 아무도 고려하지 않았지만 이제는 Tesla가 이루어졌으며 기술 회사와 유사한 배경을 가진 진입자와 모방자가 점점 많아지고 있으며 다양한 자동차 소프트웨어도 있습니다. 크게 증가했습니다. 전통적인 OEM의 경우 전문적인 배경을 바탕으로 이번 기술 업그레이드 라운드에서 기본적으로 도메인 컨트롤러, 새로운 센서, 자동차 이더넷, 운영 체제, APP 및 다양한 알고리즘과 같은 새로운 기술을 볼 수 있지만 이를 통합하는 방법은 비용 관리를 보장하면서 뛰어난 사용자 경험을 갖춘 스마트 제품을 만들기 위해 이들을 효과적으로 통합하는 것은 상대적으로 큰 과제입니다. 새로운 하드웨어는 배우기 쉽습니다. 분해해서 살펴보면 상대방이 무엇을 하는지 알 수 있을 것입니다. 그러나 소프트웨어와 코드는 물론 이러한 소프트웨어를 기반으로 한 운영 및 유지 관리 방법과 수익 모델도 마찬가지입니다. 전통적인 자동차 산업은 소위 가상 경제이며, "영혼"은 이해하기 어렵고 내부 변화에 대한 저항이 있습니다. 따라서 OEM에게 필요한 것은 기존 EEA를 기반으로 이러한 다양한 신기술을 보다 빠르고 효과적으로 통합할 수 있는 방법을 찾고, 기존 아키텍처와 공급을 뒤집는 것이 아니라 비용과 위험을 통제할 수 있는 반복적 접근 방식을 채택하는 것입니다. 다시 체인. 소프트웨어 관점에서 볼 때 이 목표를 달성하려면 실제로 OEM이 차량 소프트웨어를 통합할 수 있는 능력이 있어야 합니다.

그러나 대규모 시스템 소프트웨어의 통합은 기존 구성 요소가 소프트웨어 및 하드웨어와 결합되어 있기 때문에 기존 EEA에는 부족한 기능입니다. CAN 네트워크 그렇습니다. CAN은 브로드캐스팅을 기반으로 하기 때문에 실제로 다양한 구성 요소 소프트웨어 간에 직접적인 연결이 없습니다. 점점 더 많은 새로운 비임베디드 소프트웨어가 차량에 도입되면서 데이터는 이더넷 기반 소프트웨어 인터페이스(API)를 통해 직접 전송됩니다. API 호출과 CAN 신호 브로드캐스트는 API 설계가 아닌 소프트웨어 문제입니다. 동시에 새로운 자동차 소프트웨어는 독립적인 라이프사이클 라인을 갖게 될 것입니다. 많은 양의 새로운 소프트웨어가 이더넷 네트워크를 통해 함께 작동할 수 있도록 하려면 OEM은 새로운 대규모 소프트웨어 통합 기능을 도입해야 합니다. 하드웨어와 무관합니다. 이는 별도의 차량 소프트웨어 아키텍처가 필요한 것과 같습니다.

이 소프트웨어 아키텍처의 기본 기능은 다음과 같습니다.

차량 전체에 다양한 ECU, DCU(도메인 컨트롤러), ZCU(지역 컨트롤러), 분산 게이트웨이/중앙 게이트웨이를 통합할 수 있습니다. 소프트웨어 통합의 가장 중요한 부분은 소프트웨어 인터페이스와 데이터 전송 형식의 통일된 세트는 물론 보안 및 성능과 같은 일련의 사양을 설계하는 것입니다. 이 완벽한 차량 소프트웨어 통합 솔루션을 통해 OEM은 다양한 공급업체 또는 서비스 제공업체의 소프트웨어가 사전 합의된 통합 표준에 따라 데이터를 전송할 수 있도록 할 수 있습니다. 그렇지 않으면 인터페이스 이름과 매개변수를 정의하고 다양한 데이터를 출력하며 일관성 없는 안전 표준을 정의하는 각 공급업체로 발전하게 되며 결국 OEM에 의해 조정되고 연결되어야 하며 수백 개의 새로운 소프트웨어가 통합될 것입니다. 자동차의 경우 인터페이스 조인트 디버깅 및 적응의 복잡성과 작업량은 OEM이 견딜 수 없으며 이는 CAN 매트릭스 설계보다 몇 배 더 높습니다.

그래서 이제 자동차 업계에서는 주로 다양한 부품 간의 데이터 교환과 통신을 해결하기 위해 자동차의 차량 소프트웨어 아키텍처로 서비스 지향 아키텍처(SOA)를 선택했습니다. 이것이 올바른 방향인가요? IT업계에서 SOA를 설계한 본래의 의도로부터 분석해 볼 수 있다.

광범위한 서비스 지향 아키텍처, 즉 광범위한 "서비스" 자체는 독립 실행형 소프트웨어부터 네트워크 소프트웨어까지 항상 존재해 온 가장 기본적인 개념입니다.

기존 자동차의 ECU 임베디드 소프트웨어는 기능적인 인터페이스 데이터 처리가 기본적으로 동일한 하드웨어에서 수행됩니다. 그러나 IT/소프트웨어 산업에서는 이러한 개념이 없습니다. LAN to WAN, 인터넷, 사물인터넷 등, 소프트웨어는 LAN 소프트웨어의 초기 C/S(클라이언트/서버) 아키텍처부터 웹 시대의 B/S 아키텍처까지 이미 계층형 아키텍처를 완성했습니다. 지난 10년 동안 SOA, 마이크로서비스, 서비스리스 아키텍처 등이 반복되었습니다. 서비스 개념은 전체 소프트웨어 개발 전반에 걸쳐 항상 존재하고 진화해 왔습니다. 간단히 말해서, 소프트웨어의 복잡한 비즈니스 코드는 소위 "서버"에서 실행됩니다. 이러한 서버는 컴퓨터실에 원격으로 배포되는 고성능 컴퓨터이며, 이러한 서버에서 실행되는 소프트웨어를 총칭하여 "백엔드 서비스"라고 합니다. 이러한 서버에서 실행되는 소프트웨어를 '백엔드 서비스'라고 합니다. PC, 휴대폰, 스마트 하드웨어 등 사용자 단말에 있는 소프트웨어를 '프론트엔드 인터페이스'라고 하는데, 실제로 자동차 업계에서 자주 언급되는 HMI입니다. . 대화형 인터페이스와 비즈니스 모듈(알고리즘)을 분리하는 주된 이유는 터미널의 컴퓨팅 성능이 제한되어 있기 때문입니다. 동시에 복잡하고 사용 가능한 모듈의 반복 개발을 피하기 위해 이러한 모듈은 백엔드 서버에 배치됩니다. "서비스"가 되도록 "오셔서 즐겨주세요.

따라서 자동차 소프트웨어가 임베디드에서 대규모 시스템 소프트웨어로 점차 업그레이드되는 추세에 따라 네트워크가 있는 한 서비스 기반 아키텍처는 불가피합니다. 고성능 컴퓨팅 성능의 플랫폼 또는 도메인 컨트롤러는 자동차 내부의 서버입니다. 이러한 서버는 자동차 내부 또는 자동차 외부의 이더넷을 사용하여 소프트웨어 인터페이스 형태로 자동차의 다양한 부품에 대한 제어 권한을 다른 소프트웨어에 제공합니다.

하지만 좁은 의미에서 SOA(Service-Oriented Architecture), 특히 현재 자동차 산업이 IBM에서 차용하고 있는 SOA 및 엔터프라이즈 버스 개념이 필요한가요? 아니요, IBM의 SOA 솔루션은 여러 가지 이유로 이미 구식 기술입니다. 일반적으로 이는 상용 소프트웨어 회사의 쇠퇴와 관련이 있습니다.

위에서 서비스 지향 아키텍처에 대해 자세히 설명하면 SOA의 사용을 더 쉽게 이해할 수 있습니다. 서비스 지향 아키텍처는 성숙한 소프트웨어 및 하드웨어 운영 환경을 기반으로 등장한 아키텍처입니다. IT 산업에서는 소프트웨어 모듈에 사용됩니다. 계층 간 계층화는 컴퓨팅 리소스를 소비하는 일부 공용 코드를 서비스로 추상화하고 전용 서버에서 별도로 실행하며 다른 소프트웨어 모듈에서 공유하고 사용할 수 있음을 의미합니다. 10년 전 SOA 제안에서는 자동차 산업이 여전히 차량 내 이더넷 통신, 도메인 컨트롤러 및 운영 체제 업그레이드를 구현해야 하는 상황을 고려하지 않았습니다. IT 업계가 0에서 1까지 SOA를 개발한다면, 자동차 업계에서는 -1에서 0까지 SOA를 개발한 다음, 0에서 1까지 개발한다. 왜냐하면 하드웨어 업그레이드 문제를 먼저 해결해야 하고, -1에서 0까지는 OEM이 반드시 해결해야 한다는 뜻이기 때문이다. 먼저 하드웨어 숙제(물론 자율 주행이나 운전석 애플리케이션도 이러한 하드웨어를 업그레이드해야 함)에는 비용과 장기적인 ROI는 물론 기존 OEM이 SOA의 가치를 보는 방식도 포함됩니다. 차량 비용의 관점에서 볼 때 SOA는 OEM이 신차를 교체할 때마다 부품 개발 비용의 일정 비율을 절감할 수 있지만, 절감 효과는 SOA를 사용하는 2세대 자동차부터 시작되는 반면 SOA를 사용하는 1세대 자동차는 네트워크 업그레이드 및 미들웨어 도입이 필요하므로 OEM은 다양한 신규 비용을 지불하지 못할 수 있습니다. 따라서 소프트웨어 아키텍처의 장기적인 가치를 명확하게 이해하지 못하면 총 원장을 계산하기가 매우 어려울 수 있습니다. 기술적 관점에서 OEM은 실제로 통신 네트워크 업그레이드, 하드웨어 업그레이드, 소프트웨어 업그레이드(생태 구축, 수익 모델)의 3단계 프로세스를 짧은 시간 내에 완료해야 합니다. 다른 산업 분야에서는 10년이 소요되므로 자동차 산업이 직면한 과제는 훨씬 더 복잡합니다.

SOA 자체가 해결할 수 있는 문제는 무엇이며, 해결할 수 없는 문제는 무엇이며, SOA가 가져올 수 있는 이점은 무엇입니까?

SOA의 범위는 다음과 같습니다.

SOA의 가장 중요한 역할:

SOA는 자동차 내부와 외부에서 이더넷 통신을 사용하는 모든 소프트웨어가 이더넷 통신을 사용하도록 보장할 수 있습니다. 동일한 소프트웨어 세트 데이터 형식은 데이터 교환에 사용되어 수많은 소프트웨어 인터페이스 조정 및 데이터 비호환성을 방지하고 OEM과 공급업체 모두 많은 통합 비용을 절감합니다. 장기적으로 SOA는 미래 자동차 개방형 플랫폼의 기반이 될 것입니다. 언젠가 Tesla가 Apple과 유사한 앱 스토어를 오픈한다면 서비스 지향 아키텍처는 분명히 가장 낮은 기술 기반이 될 것입니다.

SOA에는 다음이 포함되지 않습니다.

또한 OEM이 요구하는 소프트웨어 및 하드웨어 분리 기능은 운영 체제와 SOA 미들웨어 개발자가 공동으로 제공해야 합니다. 운영 체제는 다음을 통과할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 표준 구성 요소를 시스템 인터페이스로 변환하기 위한 드라이버 모델, 하드웨어 추상화, 장치 트리 및 기타 방법이 있지만 많은 OEM 구성 요소는 표준화되지 않았으며 운영 체제에는 이러한 구성 요소 시스템 인터페이스가 제공되지 않으므로 SOA와 같은 아키텍처는 이러한 구성 요소의 프로토콜 변환을 보완하고 애플리케이션 계층에 API를 제공하는 데 필요합니다.

SOA 프로젝트의 실제 구현에는 다양한 차량 내 네트워크 및 하드웨어 제한이 있으며, 특히 SOA의 전반적인 성능에는 기존 네트워크 및 ECU의 성능 및 로드 병목 현상이 수반됩니다. OEM과 부품 제조업체는 이 문제를 해결하기 위해 협력해야 하며 이는 결코 쉬운 일이 아닙니다. 또한 SOA는 백엔드 아키텍처이지만 이것이 가져올 수 있는 사용자 경험에 대해서도 의문이 제기됩니다. 여기에는 애플리케이션 계층 개발이 포함되며 SOA의 역할을 확인하려면 실제로 몇 가지 새로운 앱이나 새로운 시나리오가 필요합니다.

수년 동안 자동차 산업의 엔지니어들은 먼저 산업 표준과 도구를 찾은 다음 R&D, 제조, 마지막으로 표준을 사용하여 폐쇄 루프를 테스트하고 검증하는 데 익숙해졌습니다. 제조 산업 모델에서는 먼저 산업 표준과 성숙한 도구가 있는지 확인해야 합니다. 모든 업스트림 및 다운스트림 회사는 동일한 표준 세트를 사용합니다. 마지막으로 자동차는 가장 낮은 비용과 가장 낮은 위험으로 제작될 수 있습니다. 매우 안정적이지만 이러한 종류의 사고 모델은 엔지니어를 만들 것입니다. 표준과 도구에 대한 과도한 의존으로 인해 실제 R&D 및 혁신 역량이 손실되었습니다. 특히 차량 아키텍처에서는 유럽, 미국 및 유럽에서 많은 표준과 프로토콜이 정의되었습니다. 일본과 해외 공구 제조업체 및 외국인 투자 Tier-1에 막대한 자금이 투자되었습니다. 엔지니어링 팀의 R&D 비용은 매우 적습니다. 이제 Tesla는 더욱 진보된 컨셉과 기술로 이러한 폐쇄 루프를 깨는 데 앞장섰고, 세대를 넘나드는 선도적인 제품도 만들어내며 자동차에서 오픈 소스 소프트웨어의 타당성을 입증했습니다. 더욱이 새로운 지능형 소프트웨어에는 하드웨어나 임베디드 소프트웨어만큼 많은 사양이 필요하지 않습니다. 기존의 자동차 소프트웨어 개발은 ​​공백을 채우는 것과 유사하지만 지능형 소프트웨어는 최소한의 기술적인 부분만 수행할 수 있습니다. 기술적 내용은 없습니다. 사용자 요구에 따라 자체적으로 개발됩니다. 에세이를 작성하는 것과 비슷합니다. 주제는 하나만 있고 나머지는 자유롭게 사용할 수 있습니다. 이러한 변화는 차세대 스마트카나 신세대 자동차 소프트웨어 공급업체가 R&D 역량을 업그레이드할 수 있는 최고의 기회이며, 차세대 핵심 소프트웨어 및 도구의 국산화를 완료할 수 있는 사업 동기도 충분합니다.

작성자:

Luke Chen

Quick Control Technology CEO