SERVICE-ORIENTED ARCHITECTURE
FOR SOFTWARE-DEFINED VEHICLES

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SOA for automotive - freedom

SERVICEORIENTIERTE ARCHITEKTUR (SOA)
& DIE CYBERTECH TIER

Seitdem OEMs ihren Fokus auf das Fahrerlebnis legen, sind Softwareanwendungen zu einem wesentlichen Unterscheidungsmerkmal geworden und treiben die Entwicklung des Autos zu einem „Smartphone auf Rädern“ voran.

Seit 50 Jahren werden Steuergeräte eingesetzt, um alle erdenklichen Komponenten in Kraftfahrzeugen zu steuern und zu regeln. Viele Autos haben heute bis zu 150 Steuergeräte deren Software bis zu 35 Prozent des Fahrzeugwerts ausmacht.

Heutzutage entwickeln die OEMs ständig neue technologische Annehmlichkeiten und Sicherheitsfeatures, die das Fahrerlebnis verbessern sollen. Zu diesen Funktionen, die allesamt von Steuergeräten und Software ermöglicht werden, gehören:

  • Infotainment-Systeme mit Audio- und Video-Streaming, Touchscreen-Displays, Sprachsteuerung
  • Personalisierung und App-Stores von Drittanbietern
  • Navigation und Bordcomputer mit Telefonintegration
  • Automatische Einparkhilfe
  • Adaptiver Tempomat, Müdigkeitserkennung und Fahrerassistenzsysteme (ADAS)
  • Vieles mehr

 

OEMs und Tier-1s verfügen über jahrzehntelange Erfahrung im Maschinenbau und der Entwicklung und Herstellung von Legacy IT. Jedoch weisen sie Defizite auf, wenn es darum geht, aktuelle technologische Herausforderungen zu bewältigen, wie beispielsweise die Integration moderner Hard- und Software zur Bereitstellung der Merkmale und Funktionen, die für den Fahrkomfort und das Fahrerlebnis in der nächsten Fahrzeuggeneration maßgebend sein werden.

Die Cybertech-Lieferanten bieten der Automobilindustrie und ihren Zulieferern das Know-how für die Konsolidierung von Hardware- und Softwarekomponenten in integrierten Produkten und die Virtualisierung von Computersystemen. Ihre Lösungen nutzen fortschrittliche Kommunikations- und Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Backbones, um flexible, kosteneffiziente und sichere Lösungen zu ermöglichen und den Weg zu einer personalisierten Benutzererfahrung zu ebnen.

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DAS PERSONALISIERTE FAHRZEUG

PERSONALISIERUNG NACH ZAHLEN

SOA for automotive app store
1983

Das Jahr, in dem Steve Jobs den App-Store erfand

SOA for automotive play store
250

Zahl der verfügbaren Android-Apps
fürs Auto

SOA for automotive phone apps
8.93 Millionen

Zahl der verfügbaren
Smartphone-Apps

SOA for automotive tesla
78%

der Tesla Model 3s wurden 2018 online konfiguriert

Ein typisches Verbraucherverhalten der 2010er Jahre war die Sucht nach ständiger Konnektivität und der damit verbundenen sofortigen Bedürfnisbefriedigung. Dieses Verhalten hat sich im Jahr 2020 noch weiter verstärkt in 2020.: Sei es der direkte Zugang zu Informationen, das sofortige Anschauen von Fernsehserien oder das Online-Shopping mit schneller Lieferung am nächsten Tag.

Diese Konnektivität hat sich vom Desktop-PC auf Mobilgeräte verlagert und die Menschen haben sich daran gewöhnt, ihr Nutzererlebnis zu personalisieren. Der App-Store fürs Auto läutet nun die „iPhonisierung“ von Fahrzeugen ein. In modernen “„softwaredefinierten Fahrzeugen“” werden Dashboards wie Smartphones oder Smart-TVs funktionieren. Nutzer können dann Dienste und Anwendungen von OEMs oder dem Automotive Aftermarket auf ihr Fahrzeug herunterladen. Mit Zugriff auf E-Mails, KI-Assistenten und Musik-Streaming kann ein nahtloses Erlebnis geschaffen werden, egal wo man sich befindet – im Home Office, unterwegs oder im Auto.

DIE GRENZEN HEUTIGER FAHRZEUGCOMPUTER

In den letzten zehn Jahren hat nicht nur die Bedeutung von Elektronik und Software zugenommen, sondern auch deren Komplexität. Fahrzeugsoftware ist heute um 1.500 Prozent komplexer, mit durchschnittlich 150 Millionen Codezeilen – das ist etwa 1.000 Mal mehr Code als bei der Apollo-Mission zum Mond.

Die riesigen Mengen an Code, die von zahlreichen Dienstleistern aus der ganzen Welt erstellt werden, haben oft Qualitätsprobleme oder verursachen Konflikte mit anderen Steuergeräten. Dies führt jedes Jahr zu millionenfachen Rückrufen von Fahrzeugen. Im Jahr 2018 kosteten alleine softwarebedingte Rückrufe die Autoindustrie weltweit mehr als 17 Milliarden US-Dollar.

SOA for automotive

Das Design heutiger Steuergeräte erlaubt es nicht, Software schnell upzudaten, um die Kosten für solche Rückrufe zu reduzieren. Und in den kommenden Jahren wird die Integration von Computercode noch schwieriger zu beherrschen sein. Denn autonome und teilautonome Fahrzeuge (Levels 4 and 5) werden zusätzliche 200 Millionen Codezeilen benötigen, um die Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug und von Fahrzeug zu Infrastruktur sicherzustellen.

DIE NOTWENDIGKEIT EINER NEUEN ARCHITEKTUR

Mit dem Paradigmenwechsel in der Automobilindustrie hin zu einem personalisierten Fahrzeug ist die Software eines Autos nun umfangreicher als in einem Kampfjet oder Space Shuttle. Die derzeitige Architektur ist aufgrund der Komplexität, der Kosten und der Sicherheitsrisiken, die mit so vielen Steuergeräten, kilometerlangen Kabeln und der dazugehörigen Software verbunden sind, nicht mehr zukunftsfähig. Heutige Steuergeräte bieten das Rechenäquivalent von 20 Heimcomputern und übertragen mehr als 25 Gigabyte Daten pro Stunde. Das Problem ist, dass sie durch die CAN-Busgeschwindigkeit von maximal 1 Mbit/s stark eingeschränkt sind. Das ist weit entfernt von den 1 Gbit/s, die man heute von Heim- und Büro-Netzwerken über Ethernet gewohnt ist.

Die zonale Architektur von GuardKnox revolutioniert die Elektrisch/Elektronische-Architektur (E/E-Architektur) im Fahrzeug, indem sie die Netzwerkfunktionalität vollständig von der physikalischen Hardware entkoppelt. Stattdessen werden Funktionalitäten als ein Ressourcenpool betrachtet, den es zu verteilen und mit Aufgaben zu versorgen gilt – ähnlich wie die heutigen Smartphone-Ökosysteme.

DISTRIBUTED SOA-AS-AN-INFRASTRUCTURE

Die Automobilindustrie ist nicht die erste Branche, die mit einem extremen Wachstum konfrontiert ist, das die verfügbaren Computerressourcen übersteigt. In den späten 1990er Jahren stießen viele IT-Ressourcen wegen des rasanten Wachstums von Geschäftsanwendungen und -prozessen im Internet an ihre Grenzen.

Um diese Herausforderung zu lösen, wurde ein serviceorientierter Architekturansatz (SOA) verwendet, bei dem Anwendungen in spezifische funktionale Komponenten oder Dienste aufgeteilt wurden. Auf diese Services konnte per Computer oder über das Internet auch aus der Ferne zugegriffen werden und sie wurden auch unabhängig voneinander aktualisiert. Die Dienste waren weder abhängig von den Anbietern, die sie implementierten, noch von den Clients, die sie nutzten. Standardisierte Funktionalitäten oder Dienste wurden von verteilten Computersystemen angeboten und über standardisierte Protokolle und Anwendungsprogrammschnittstellen (APIs) angesprochen.

GuardKnox hat einen patentierten Ansatz für Fahrzeugnetzwerke entwickelt, der die SOA-Prinzipien nutzt, damit jedes Steuergerät, jeder Domänencontroller und jedes Gateway als Computing-Plattform im Auto dienen kann.

Dies ermöglicht OEMs und Tier-1s, die Funktionalität, Sicherheit und den Schutz von vernetzten und autonomen Fahrzeugen zu maximieren und gleichzeitig die Komplexität der Entwicklung von Software und Services zur Individualisierung ihrer Fahrzeuge zu verringern. Der GuardKnox SOA-Softwarestack bietet dabei eine sichere Echtzeitumgebung für den Betrieb von mehreren Diensten innerhalb eines Client-Server-Frameworks.

Der Softwarestack enthält auch eine spezielle Partition, die die patentierte GuardKnox Communication Lockdown™ Technologie enthält und als Schutzkomponente für das gesamte Fahrzeug-Computernetzwerk dient.

Dies bietet vier Vorteile:

automotive code

Ermöglicht wiederverwendbaren Code

Softwarecode oder -komponenten können wiederverwendet werden, um die Entwicklungszeit zu verkürzen.

SOA for automotive gears

Interoperabilität

Ein neues standardisiertes Kommunikationsprotokoll ermöglicht den Plattformen, miteinander zu kommunizieren und Daten weiterzugeben, unabhängig von den Programmiersprachen, in denen sie erstellt wurden.

web based automotive services

Skalierbarkeit

Ein Standard-Kommunikationsprotokoll begrenzt die Interaktion zwischen Clients und Backend-Diensten und ermöglicht webbasierte Services zu skalieren, ohne die Anwendung übermäßig zu belasten.

SOA for automotive maintenance

Kostenreduktion

Wartungskosten werden reduziert, da Fehlerbehebungen oder Codeänderungen in bestimmten Diensten durchgeführt werden können, ohne dass die Leistung der gesamten Anwendung beeinträchtigt wird oder getestet werden muss.

SERVICEORIENTIERTE FAHRZEUGARCHITEKTUREN

Die GuardKnox Produktfamilie bietet mehrere Optionen für die Implementierung einer fahrzeugbasierten, serviceorientierten Architektur (SOA). Eine SOA schafft im Fahrzeug eine Entwicklungsumgebung, in der Anwendungen und Dienste sicher auf einem einzigen Chip gehostet werden können, zusammen mit einer Zugriffskontrolle und Service-Level Partitionierung.

Unsere Produkte und Lösungen können nahtlos in jedes moderne Fahrzeug integriert werden und umfassen die Domänencontroller-Plattform, zonale „Gateway on a Chip“, Fahrzeugserver, Aftermarket-Komponenten, den SOA-Softwarestack und gemäß der Spezifikation des Kunden gebaute Entwicklungen. Zusätzlich kann der patentierte Secure SOA-Softwarestack in bestehende Komponenten oder Architekturen integriert werden, um sowohl Software- als auch Hardware-Sicherheit (falls unterstützt) und Isolierungsfunktionen für gemischt-kritische Systeme zu gewährleisten. Dazu wird OEMs und Tier-1s der komplette Stack zur Verfügung gestellt, um eine nahtlose Interoperabilität mit anderen Fahrzeugdiensten und -anwendungen bei gleichzeitig niedrigen Entwicklungskosten sicherzustellen.

DIE VORTEILE DER SOA FÜR OEMs UND TIER-1s

Automotive HW

Skalierbarkeit

Flexible Hardwarearchitektur für zukünftige, heute noch nicht vorhersehbare Bedürfnisse und Anforderungen

Connected car

Mehr Konnektivität

Hosting von Services und herunterladbaren Anwendungen

OEM Revenue Streams

Neue Einkommensquellen

Unterstützung eines App-Stores für personalisierte Funktionen

Automotive Cybersecurity

Wiederverwendbare Cybersicherheitsdienste

Einschließlich Firewalls, Remote-Server-Management, Kryptographie oder dem Communication Lockdown™-Framework

Connected Vehicle Architecture

Interoperabilität

Hosting und Kommunikation mit allen Betriebssystemen, unabhängig davon, ob sie unternehmenskritisch sind oder nicht. Containment beim Ausfall einer einzelnen App/eines einzelnen Dienstes, sodass andere nicht betroffen sind

SOA for automotive consolidation

Konsolidierung

Komponenten, Anwendungen und Ressourcen zu integrierten Produkten

AUTOMOBILE SICHERHEIT ALS DIENSTLEISTUNG

Ein einzigartiges Merkmal der GuardKnox SOA-Plattform ist die patentierte Communication LockdownTM-Technologie für eine ganzheitliche Cybersicherheit in Fahrzeugen. Anhand der Kommunikationsmatrix und der funktionalen Spezifikationen des Fahrzeuges erstellt GuardKnox eine Zustandsmaschine zur Überprüfung der Kommunikation auf drei Prüfschichten. So kann im Falle einer Kompromittierung durch eine externe Nachricht aus dem Ökosystem des Fahrzeuges das interne Fahrzeugnetzwerk vollständig vor der Ausbreitung schädlicher Aktivitäten geschützt werden.

Communication Schema Layers

ZENTRALISIERTE WIEDERVERWENDBARE SERVICES

Die serviceorientierte Architektur verwendet ein zentrales Repository für Software-Services, auf das eine Vielzahl von Subsystemen zugreifen kann. Dies ermöglicht:

  • eine verbesserte Bereitstellung von lokalen Diensten an mehrere Steuergeräte
  • die Generierung von Umsätzen aus neuen Märkten
  • eine flexible Bereitstellung von kritischen Diensten mit systemweiter Bedeutung
  • eine verbesserte Zuverlässigkeit und Sicherheit des Fahrzeugs durch festgelegte gemeinsame Funktionalität, die nur einmal implementiert, getestet und zertifiziert werden muss

Durch die Implementierung dieser Funktionen als SOA-Services, anstelle von separaten Anwendungen, ermöglicht GuardKnox Tier-1-Zulieferern eine effizientere und schnellere Entwicklung ihrer Produkte und Services. Darüber hinaus müssen OEMs nur einen einzigen Test- und Integrationsprozess durchführen, der zudem deutlich weniger kostspielig ist.

Communication Schema Layers

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