智能网联汽车SOA架构浅谈

智能网联汽车 SOA 架构浅谈

宋玉河 1 ，荣志强 1 ，马涛 2 ，朱国明 2

1. 东软睿驰汽车技术(大连)有限公司，辽宁 大连，116601 2.东软睿驰汽车技术(沈阳)有限公司，辽宁 沈阳，110179

摘要 智能网联化已成为汽车行业发展的必然趋势，而随着汽车智能网联化发展的深入，汽车电子电气架构以及软件架构设计都面临前所未有的挑战。本文介绍了智能网联汽车电子电气架构发展趋势、整车SOA架构设计、SOA架构设计可以为汽车设计带来哪些优势、智能网联汽车SOA架构未来发展等方面，帮助后续从事汽车SOA架构设计研究的朋友更好的了解智能网联汽车SOA架构设计。

关键词 智能网联汽车，电子电气架构，SOA，域控制器

中图分类号 U462.1

智能网联汽车是新一代的汽车，其是搭载先进的感知系统、控制系统、执行系统等设备，融入通信技术与网络技术，来实现更安全、更舒适、更节能、更高效的行驶，并最终可实现替代人类操作的半自动或全自动驾驶的汽车。SOA是Service-Oriented Architecture的首字母简称,它是一种支持面向服务的架构，在这种架构里，所有的功能都被定义为独立的服务，这些服务带有明确的可调用的接口，服务提供者通过中间件建立和服务使用者之间的通信服务，我们能够以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程。

1. 智能网联汽车电子电气架构介绍

1. 1. 整车电子电气架构发展趋势介绍

当电子电气架构正由传统的分布式走向集中化时,按照整车功能大类划分成域，原本孤立的ECU相互融合为域控制器，包括车身域、动力域、自动驾驶域、信息娱乐域，这样可以有效减少汽车智能网联化升级进程中的线束成本、研发成本等，促使汽车智能化时代的快速到来^[1]。

集中化的整车电子电气架构以及域控制器的诞生只是为汽车实现快速智能化升级提供了硬件基础，若要完全实现软件定义汽车、软件驱动创新，还需要耦合度低、扩展性强的车载软件架构给予全力支持。同时，软件也是在智能网联汽车设计中可做到差异化程度最高、开发使用成本最低的一环，与硬件相比，软件未来将具备更大的价值^[2]。

2. 整车SOA设计

   1. SOA架构简介

在传统的分布式整车电子电气架构下，ECU之间通过CAN/LIN等总线方式进行点对点的通信，也就是所谓的“面向信号”的软件架构，面向信号的设计主要关注点为通信矩阵（包含信号、报文、节点等信息）。整车厂会提前定义好ECU的通信矩阵，后续如果需要新增或升级某项功能，既要修改所有与该信号相关的ECU软件，又需要对相关总线上的网关配置、节点的数量等进行调整与修改。因此，在传统的车内ECU软件架构设计中，主要的关注点在于将某节点的某信息通过总线能否准确、高效的传输给需要该信息的其他节点。随着汽车智能化升级需求的不断增多，传统的车内总线网络及软件架构中升级和移植成本过高、扩展性弱等问题逐渐凸显出来，例如若想新增某项软件应用或服务，仍需要从头建立一个新的基础软件环境。因此，为了解决类似问题，汽车行业参考IT行业的发展经验，提出汽车SOA（面向服务）软件架构。

而对于单一ECU的设计来说，SOA软件架构在进行功能改变时仅需要更新部分软件，见图1所示。

图1,传统软件架构和SOA软件架构在功能改变时的对比

1. 2. 基于SOA理念的整车电子电气架构

我们可将整车分成智能座舱域、自动驾驶域、整车控制域、中央网关以及车云通信单元,所有域控制器的软件设计按照SOA设计思想，包含服务应用层，中间件层，BSW层^[3]。

SOA架构的本质是将原本相互独立分散的ECU及其对应的基础软件，标准化、功能模块化，将各个功能相互解耦，重新部署为分层式的软件架构。在不增加或更换硬件的条件下，汽车厂家可通过不同的软件配置为车主提供不同的服务，从而实现智能网联汽车的千人千面。

基于SOA理念的整车电子电气架构设计 见图3^[4]。

图3,基于SOA理念的整车电子电气架构设计

1. 3. SOA架构设计在智能网联汽车中的优势

汽车设计领域采用SOA架构的一个主要原因就是这种设计思想能够加快车辆与互联网的互联互通。SOA架构设计的优势主要总结如下：

1. SOA架构基于以太网通信，在传输速率上相比CAN/LIN等传统网络占据绝对优势；

2. SOA架构通信基于以太网通信，其加密方案比较成熟，相比CAN采用MAC和SecOC等明文传输，SOA的加密方案更加强大，同时可以升级扩展；

3. SOA架构采用“服务发现”机制，即给每一个服务命名，通过这个名称可以直接调用对应的服务，基于此特点，不同车型配置之间，几乎可以不更改任何软件代码；

4. SOA架构耦合度很低，软件更新比较灵活，当某一个功能有变更需求时，只需要更新/升级一小部分软件来满足需求。

3. 智能网联汽车SOA架构未来发展

整车厂通常采用反向开发流程，整车功能受控于平台化的零部件，无法实现自我突破，长此以往，整车厂越来越想要开始变革。最近越来越多的主机厂组建自己的软件中心,与其他软件公司结合成立合资公司，同时提出“软件定义汽车”的开发思路，汽车行业对软件人才的需求越来越迫切，我觉得这些都是极好的现象^[5]。

在整车架构和SOA服务设计上，主机厂已经做的很超前，可以说SOA几乎规划了整车所有功能，但仍然有一些挑战要留给未来解决，目前主机厂完全没有办法要求供应商将各个ECU的功能逻辑上移到域控制器中，这个问题，主机厂势单力薄，是需要整个行业的共同努力推进，主机厂和供应商缺一不可，未来行业格局会重新洗牌，未来，各大主机厂的软件中心将发挥极其重要的作用^[6]。

参考文献

[1] 邵宁华,张庆余,王增喜,等. 汽车电子电气架构发展演进[J]. 科学技术创新, 2020,(35).

[2] 唐宇. 软件定义汽车,拥抱智能空间2020中国智能汽车产业研究报告[R]. 创业邦, 2020,(10).

[3] 凌晓东. SOA综述[J]. 计算机应用与软件, 2007,(10).

[4] 吴成东. 传统汽车应用域控制器与主干网技术路线探讨[J]. 汽车电器. 2021,(03)

[5] 赵世佳. 汽车产业进入“软件定义”时代[J]. 中国工业评论. 2018,(Z1)

[6] 郭王虎. 智能网联汽车技术路线图2.0发布[J]. 智能网联汽车. 2020,(06)