الشبكات الديناميكية NXP في البرنامج

معلومات المنتج

تحديد

• اسم المنتج: نظام شبكات المركبات المُعرّف بالبرمجيات
• الشركة المصنعة: شركة NXP لأشباه الموصلات
• نوع الشبكة: المعرفة بالبرمجيات
• سمات: تكوين الشبكة الديناميكي، والتحديثات اللاسلكية، والقدرة على التكيف في الوقت الفعلي

تعليمات استخدام المنتج

تكوين الشبكة الديناميكية

• يتيح نظام شبكات المركبات المُعرّف برمجيًا تكوينًا ديناميكيًا للشبكة، مما يُتيح التكيف الفوري أثناء التشغيل وفي ظل تغير السيناريوهات. تضمن هذه الميزة تعديل أولويات الشبكة مع تطور الظروف.

تحديثات عن بعد

• طوال دورة حياة سيارتك، استخدم التحديثات اللاسلكية لتطبيق تحسينات البرامج والميزات الجديدة والتحسينات الوظيفية. تضمن هذه العملية بقاء سيارتك مواكبة لأحدث التطورات.

النهج الموحد

• تلبية المتطلبات المتنوعة بكفاءة باتباع نهج موحد ودقيق لتكوين وإعادة تكوين الشبكة. تُبسّط هذه الطريقة العملية وتُحسّن موثوقية النظام بشكل عام.

مقدمة

• تتطلب المركبات المحددة بالبرمجيات (SDV) اليوم وغدًا متطلبات شبكة معقدة وديناميكية بشكل متزايد.
• تتطور هذه المتطلبات ليس فقط أثناء تشغيل السيارة، ولكن أيضًا مع تحديث البرامج أو تعديلها أو نشرها حديثًا.
• ومع ذلك، فإن التعقيد هو عدو القدرة على التوسع والموثوقية والتنفيذ الفعال.
• يقدم توحيد تكوين الشبكة وإعادة تكوينها ميزة كبيرةtages لصناعة السيارات.

سمات

تكوين الشبكة لـ SDV

• أصبحت المركبات الحديثة تُبرمج بقدر ما تُصنع. كانت للسيارات التقليدية خصائص وقدرات ثابتة تُحددها المكونات المادية المُجمّعة على خط الإنتاج. على النقيض من ذلك، تتميز مركبات اليوم بقدرة عالية على التكيف، حيث تُحدد البرمجيات خصائصها الأساسية - بما في ذلك ديناميكيات القيادة - ويتم التحكم فيها من خلال أشباه الموصلات بالتزامن مع الأجزاء الميكانيكية.
• المركبات ذاتية القيادة ليست قابلة للبرمجة فحسب، بل والأهم من ذلك، قابلة لإعادة البرمجة باستمرار. طوال دورة حياة المركبة، تُمكّن التحديثات اللاسلكية (OTA) من تحسين البرامج وإضافة ميزات جديدة وتحسينات وظيفية.
• يعتمد هذا المستوى من التكيف كليًا على شبكات قوية داخل المركبة. يجب أن يكون كل مكون قادرًا على إرسال واستقبال البيانات، سواءً بشكل مستمر أو عند الطلب. وتختلف متطلبات الشبكة بشكل كبير باختلاف أنظمة المركبات.
• يُعدّ النطاق الترددي العالي وزمن الوصول المنخفض أمرًا بالغ الأهمية للوظائف الحيوية للسلامة، مثل أنظمة كشف الاصطدام. في المقابل، لا تتطلب أنظمة أخرى، مثل مؤشرات الانعطاف، سوى اتصالات متقطعة ونطاق ترددي منخفض مع قدر من التسامح مع زمن الوصول.
• يتطلب تلبية هذه المتطلبات المتنوعة بكفاءة اتباع نهج منظم جيدًا وموحد لتكوين الشبكة وإعادة تكوينها.

لماذا تعتمد SDVs على التكوين الديناميكي

• يتيح تكوين الشبكة الديناميكي التكيف الفوري أثناء التشغيل وفي سيناريوهات أخرى. ومع تغير الظروف، يمكن تعديل أولويات الشبكة وفقًا لذلك.
• في حين تظل الكابلات المادية ومفاتيح Ethernet ضرورية، فإن شبكات SDV محددة بالبرمجيات في المقام الأول، مما يسمح بإعادة التكوين بسلاسة كميزة تصميمية متأصلة.
• تتيح هذه القدرة على إعادة التهيئة تحسين أداء المركبات بناءً على مكونات الأجهزة في طرازات محددة، مما يُسهم في تحسين استهلاك الطاقة والتكيف مع ظروف القيادة المتنوعة.
• سيُحسّن هذا النظام من تحمّل الأعطال، من خلال مراقبة المكونات آنيًا وإعادة تهيئة الأجهزة للمساعدة في الحد من أي أعطال. كما سيُمكّن برامج الصيانة التنبؤية من تحديد أجزاء أو أنظمة المركبات التي يُحتمل أن تحتاج إلى صيانة.
• وسوف يساعد ذلك في تخصيص وتخصيص السيارة لمستخدميها.
• ستتقلب متطلبات الشبكة بناءً على التشغيل الحالي للسيارة، مما يستلزم تكوينًا آليًا واعيًا للسياق.
• التصميم والبناء: سيتم تثبيت الأجزاء وربطها بالشبكة في أوقات مختلفة وفي أوقات مختلفةtagمراحل عملية التصميم والنمذجة الأولية والإنتاج والاختبار.
• أثناء القيادة: ستتطلب حالات القيادة والظروف المختلفة تنشيط وإلغاء تنشيط وتحديد أولويات المكونات المختلفة، على سبيل المثالampعند ركن السيارة في شوارع المدن المزدحمة، أو القيادة على طريق سريع مفتوح، أو في أوقات مختلفة من اليوم وظروف جوية مختلفة. في حال اكتشاف عطل، تُطبّق أفضل استراتيجية للتخفيف من حدته.
• في المرآب: يجب أن يكون الميكانيكيون قادرين على اختبار واستبدال وإصلاح المكونات بأمان، سواء بمعزل عن بقية أنظمة السيارة أو بالتنسيق معها.
• في البيت: أثناء ركن السيارة في ممر مالكها، ستكون العديد من مكوناتها متوقفة أو خاملة. لكن يجب أن تكون مكونات أخرى، مثل تلك المستخدمة لشحن البطاريات، وفتح الأبواب، والأمان، جاهزة للتشغيل.
• إن القدرة على تكوين وإعادة تكوين البنية التحتية لشبكات المركبات بسرعة وأمان وبشكل تلقائي أمر أساسي لتطوير المركبات ذاتية القيادة.
• مع ذلك، يُعدّ تحقيق هذه المرونة أمرًا صعبًا في ظلّ قطاع السيارات اليوم. إذ يختار مُصنّعو السيارات الأصليون ومورديهم مجموعةً واسعةً من المكونات لتلبية متطلبات التصميم، وإدارة التكاليف، ودمج أفضل التقنيات في فئتها.
• ورغم أن هذه المرونة ضرورية، فإن التباين الناتج في مكونات الشبكة يفرض تحديات كبيرة فيما يتصل بتكوين الشبكة وإعادة تكوينها.

التحديات الرئيسية لتكوين الشبكة غير القياسية:

• التوافق: إن معايير التكوين الملكية من مختلف الشركات المصنعة للمعدات الأصلية والموردين تؤدي إلى عدم الكفاءة، مما يتطلب تعديلات إضافية للبرامج أو حتى مكونات مادية إضافية.
• تنشأ مشكلات التكامل عندما تتطلب المكونات وسطاء للتواصل، مما يضيف تعقيدًا يمكن أن يؤثر على الموثوقية والسلامة.
• قابلية التوسع: يستفيد مصنعو المعدات الأصلية من هياكل إلكترونية/كهربائية وبرمجيات موحدة قابلة لإعادة الاستخدام في طرز متعددة من المركبات. أما المكونات التي تتطلب تكوينات فريدة لأجزاء محددة، فتعيق هذه القابلية للتوسع، مما يقلل الكفاءة ويزيد من التكاليف الهندسية.
• جهود التكامل والتكلفة: تؤدي التكوينات المخصصة إلى زيادة التكاليف بسبب زيادة وقت التحقق والاختبار. وتمتد هذه التكاليف إلى الصيانة، إذ قد تتطلب أي تغييرات في بنية SDV عمليات تحقق متكررة لضمان التوافق والموثوقية.
  الأمن السيبراني: تؤدي التكوينات غير المتناسقة إلى ثغرات أمنية مجهولة، وتوسعة نطاق هجوم المركبة، وتعقيد جهود الحد من التهديدات. يُعدّ التوحيد القياسي أمرًا أساسيًا لتطبيق سياسات أمنية موحدة عبر الشبكة.

نموذج التكوين المشترك

• ستستفيد صناعة السيارات بشكل كبير من نموذج تكوين شبكة مشترك، وبروتوكول ولغة عالميتين يُمكن استخدامهما لبرمجة اتصالات الشبكة عبر جميع الأجهزة. هذا لا يتطلب أي تغيير في المكونات المستخدمة. وكما ذكرنا، فإن فرض مثل هذه القيود يتعارض بشدة مع مصالح المصنّعين والمستهلكين. بل يتعلق الأمر بتغيير كيفية توصيل هذه المكونات وتكوينها وإعادة تكوينها. وانطلاقًا من روح بنية SDV، يُركّز هذا النموذج بشكل أكبر على البرمجيات بدلاً من الأجهزة.
• في كثير من النواحي، فإن فوائد نموذج التكوين المشترك هي صورة طبق الأصل من العيوبtagمن بيئتنا غير القياسية الحالية.
• عندما تُشكّل قابلية التشغيل البيني تحديًا حاليًا، فإنّ النموذج الموحد يُسهّل العمل ويجعله سلسًا، سواءً كانت المكونات من مُصنّع واحد أو من مُصنّعين متعددين. تُتيح قابلية التوسع وإعادة استخدام الشفرة البرمجية لأن تكوينات برامج الشبكة مكتوبة وفقًا لمعيار مُشترك وتستخدم البروتوكولات نفسها. كما تُخفّض تكاليف التطوير ووقت طرح المنتجات في السوق، إذ يُبسّط التحقق والاختبار وضمان الامتثال لمعايير الصناعة المُختلفة بفضل تقليل تعقيد تصميمات الشبكات. وبالمثل، لا يقتصر الأمر على تبسيط الأمن السيبراني فحسب، بل يزيد من فعاليته بفضل زيادة وضوح الرؤية على امتداد الشبكة بأكملها.

معايير الصناعة

• يُستخدم كلٌّ من YANG (جيل جديد آخر) وMIB (قاعدة معلومات الإدارة) لإدارة الشبكات، ولكنهما يختلفان اختلافًا كبيرًا في النهج والنطاق. YANG هي لغة نمذجة بيانات مصممة لنمذجة بيانات التكوين والحالة لأجهزة الشبكة بطريقة منظمة، وتُستخدم عادةً مع NETCONF للأتمتة والإدارة الديناميكية. يدعم YANG مجموعة واسعة من خدمات الشبكة ويوفر مرونة أفضل لنمذجة تكوينات الشبكة المعقدة، مما يتيح تحكمًا وتكوينًا أكثر تفصيلًا. من ناحية أخرى، يوفر MIB، المستخدم بشكل أساسي مع SNMP (بروتوكول إدارة الشبكة البسيط)، بنية ثابتة محددة مسبقًا لتمثيل بيانات أجهزة الشبكة. على الرغم من استخدام MIB على نطاق واسع في إدارة الشبكات التقليدية، إلا أنه يفتقر إلى مرونة وقابلية التوسع التي يتمتع بها YANG، وخاصةً عندما يتعلق الأمر بالتعامل مع التكوينات الديناميكية المعقدة. يُعد YANG أكثر ملاءمة لإدارة الشبكات الحديثة، وخاصةً في البيئات التي تتطلب الأتمتة والقدرة على التكيف في الوقت الفعلي.
• في حالات استخدام السيارات، غالبًا ما تحتاج نماذج YANG الحالية إلى توسعات لتلبية المتطلبات الفريدة لشبكات المركبات. صُممت نماذج YANG التقليدية عادةً لسيناريوهات الشبكات والاتصالات العامة، إلا أن أنظمة السيارات لها احتياجات خاصة. يتيح توسيع نماذج YANG دمج المتطلبات الخاصة بالسيارات، مما يُمكّن من إدارة شبكات المركبات الحديثة بكفاءة أكبر.
• تُستخدم عدة بروتوكولات إدارة مع YANG، بما في ذلك NETCONF وRESTCONF وgNMI وCORECONF. يُستخدم NETCONF على نطاق واسع لإدارة موثوقة وشاملة، ويوفر دعمًا للعمليات المتقدمة. أما RESTCONF، الذي يعتمد على أساليب HTTP، فيوفر واجهة أبسط، مثالية لـ webالتطبيقات القائمة على gNMI. يُعدّ بروتوكول gNMI، القائم على gRPC، مناسبًا بشكل خاص لحالات الاستخدام عالية الأداء والقياس عن بُعد والبث. أما بروتوكول CORECONF، فهو بروتوكول أخف وزنًا، ويوفر نهجًا مبسطًا مع الحد الأدنى من التكاليف، مما يجعله خيارًا ممتازًا للبيئات التي تتطلب تغييرات سريعة في التكوين في الوقت الفعلي مع متطلبات زمن انتقال منخفض. بساطته وتركيزه على مهام التكوين الأساسية يجعلانه خيارًا مثاليًا لأتمتة الشبكات الحديثة، خاصةً عند إعطاء الأولوية لسهولة الاستخدام والكفاءة. على الرغم من أنه ليس شائع الاستخدام مثل NETCONF أو RESTCONF، إلا أن تصميم CORECONF البسيط يضمن توفير إدارة سريعة وفعالة لأجهزة الشبكة.
• يستخدم CORECONF أساليب CoAP (بروتوكول التطبيقات المقيدة) للوصول إلى البيانات المنظمة المُعرّفة في YANG. CoAP هو بروتوكول خفيف الوزن مُصمّم للأجهزة والشبكات محدودة الموارد، ويُستخدم عادةً في تطبيقات إنترنت الأشياء.
• يعمل بروتوكول CoAP عبر بروتوكول UDP لتقليل النفقات العامة، مع إعطاء الأولوية للسرعة والكفاءة. يتبع بروتوكول CoAP نموذج طلب/استجابة بين العميل والخادم، ويستخدم CBOR لتشفير البيانات بشكل مضغوط. على الرغم من استخدام بروتوكول UDP، يتضمن CoAP ميزات لضمان الموثوقية، مثل إعادة الإرسال والإشعارات.
• يدعم CoAP أيضًا تقنية DTLS للأمان، مما يضمن تشفير الاتصالات. تصميمه منخفض التكلفة يجعله مثاليًا للأجهزة الأقل قوة.
• في بعض الحالات، يمكن نقل البيانات المُرمَّزة في CBOR مباشرةً عبر شبكة إيثرنت الخام دون الحاجة إلى حزمة بروتوكولات TCP/IP. يُعد هذا مفيدًا بشكل خاص للأجهزة محدودة الموارد التي لا تتطلب التكلفة الكاملة لحزمة بروتوكولات الشبكة التقليدية.
• بتجاوز طبقات TCP/IP، يمكن لهذه الأجهزة التواصل بكفاءة أكبر، مما يقلل زمن الوصول ويحافظ على موارد مثل الذاكرة وقوة المعالجة. يُستخدم هذا النهج غالبًا في تطبيقات متخصصة مثل إنترنت الأشياء الصناعي أو أنظمة السيارات، حيث يُعدّ الاتصال منخفض زمن الوصول واستهلاك الموارد الأدنى ضروريين للتشغيل الفوري.
• يعد توحيد نموذج البيانات أمرًا بالغ الأهمية لضمان الاتساق والتوافق بين الأنظمة المختلفة، وخاصة في البيئات المعقدة مثل شبكات السيارات أو إنترنت الأشياء.
• يوفر نموذج البيانات المُحدد جيدًا نهجًا موحدًا لإدارة التكوين والمراقبة والتحكم، مما يُتيح تواصلًا سلسًا بين مختلف المكونات. ومع ذلك، تُعدّ مرونة بروتوكول النقل أمرًا بالغ الأهمية. تختلف الأجهزة المختلفة في قيود الموارد واحتياجات الاتصال وبيئات الشبكة. ومن خلال دعم بروتوكولات نقل متعددة، يُمكن للنظام التكيف مع هذه المتطلبات المتنوعة، مما يضمن اتصالًا فعالًا وموثوقًا عبر مجموعة واسعة من الأجهزة، من أجهزة الاستشعار منخفضة الطاقة إلى وحدات التحكم عالية الأداء.
• يتم إضافة الإضافات فقط عندما لا تكون المعايير كافية
• الشكل 2: خيارات التكوين الموحدة.
• (ملحوظة: بدأت عملية التقييس في OPEN Alliance TC-19)
• الشكل 3: خيارات مراقبة وتشخيص موحدة.
• (ملحوظة: بدأت عملية التقييس في OPEN Alliance TC-19)

في ملخص

• يُضيف غياب تكوين شبكة موحد تعقيدًا غير ضروري لمُصنّعي المركبات أثناء تطويرهم الجيل القادم من المركبات المُعرّفة برمجيًا. يُعدّ اتباع نهج موحد أمرًا بالغ الأهمية لضمان قابلية التوسع والأمان والكفاءة.
• يؤثر هذا التحدي على منظومة صناعة السيارات بأكملها، بما في ذلك شركات تصنيع المعدات الأصلية، وموردي المعدات الإلكترونية، وموردي البرمجيات. يتطلب التصدي له جهدًا منسقًا على مستوى الصناعة لتطوير واعتماد معايير موحدة لتكوين الشبكات. ليس التوحيد القياسي مجرد ضرورة تقنية، بل هو ضرورة استراتيجية لتسريع الابتكار مع تقليل التعقيد والتكلفة.
• توجد فجوات في البدائل الحالية لتكوين الشبكة في حالات الاستخدام الخاصة بالسيارات، وهذا هو السبب وراء وجود هذا التنوع من الحلول قيد التشغيل.
• لكن هذه الفجوات ليست مستعصية على الحل. إن تضافر الجهود والتعاون لتطوير معايير مفتوحة، والدفع بالتوازي نحو اعتمادها في قطاع السيارات، سيُثمران نتائج قيّمة. وستستفيد جميع شركات قطاعنا.
• الشكل 4: يتيح الطراز S32J100 للمصنعين إنشاء شبكات مركبات مبسطة

شبكات NXP CoreRide

• وفي حين يظل النموذج القياسي الموحد للشبكات الديناميكية يشكل تحديًا لصناعة السيارات، فقد قامت شركة NXP بالفعل بتبسيط شبكات المركبات الحديثة من خلال تقديم شبكة NXP CoreRide، مع مجموعة S32J من مفاتيح Ethernet عالية الأداء في جوهرها.
• تشترك عائلة S32J في نواة تبديل مشتركة، وهي NXP NETC، مع أحدث متحكمات ومعالجات S32 من NXP. تُسهّل نواة التبديل المشتركة التكامل، مما يوفر للمصنعين حلول شبكات أكثر كفاءةً وقابليةً للتطوير ومرونة.
• تاريخيًا، تضمن تطوير وحدة التحكم الإلكترونية دمج العديد من مكونات أشباه الموصلات والبرمجيات من مقدمي خدمات مختلفين، وكل منها يتطلب تكوينًا ودعمًا مميزين.
• لقد أدى غياب المعايير المشتركة إلى زيادة التعقيد، وبطء جداول التصميم والتطوير، وارتفاع خطر الأخطاء.
• تعمل شبكات NXP CoreRide على إحداث ثورة في هذه العملية وتبسيط إدارة الشبكة لكل عقدة داخل شبكة السيارة من خلال توفير نهج موحد لإدارة الشبكة.
• يتيح هذا النهج لمصنعي المعدات الأصلية تصميم وبناء هياكل مركبات مبسطة ومرنة يمكنها التكيف بسهولة مع المتطلبات المتنوعة عبر نماذج المركبات المختلفة ومستويات الإنتاج.

خدمة العملاء

كيفية الوصول إلينا

• الصفحة الرئيسية: nxp.com
• Web يدعم: nxp.com/support
• الولايات المتحدة الأمريكية/أوروبا أو المواقع غير المدرجة:
  • شركة NXP لأشباه الموصلات الولايات المتحدة الأمريكية
  • مركز المعلومات الفنية، EL516
  • 2100 طريق إليوت الشرقي
  • تيمبي، أريزونا 85284
  • + 18005216274 أو + 14807682130
  • nxp.com/support
• أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا:
  • شركة NXP لأشباه الموصلات ألمانيا المحدودة
  • مركز المعلومات الفنية شاتزبوجن 7
  • 81829 ميونيخ، ألمانيا
  • +441296380456 (الإنجليزية)
  • +468 52200080 (الإنجليزية)
  • +4989 92103559 (الألمانية)
  • +33169354848 (بالفرنسية)
  • nxp.com/support
• اليابان:
  • شركة NXP اليابان المحدودة
  • برج يبيسو جاردن بليس، الطابق 24
  • 4-20-3، إبيسو، شيبويا-كو،
  • طوكيو 1506024 ، اليابان
  • 0120950032 (رقم مجاني محليًا)
  • nxp.com/jp/support
• آسيا / المحيط الهادئ:
  • شركة NXP لأشباه الموصلات هونج كونج المحدودة
  • مركز المعلومات الفنية
  • 2 شارع داي كينج
  • منطقة تاي بو الصناعية
  • تاي بو، الإقليم الشمالي، هونغ كونغ
  • +80026668080
  • support.asia@nxp.com

رازفان بيترا

• مدير التسويق الأول، شركة NXP Semiconductors
• يتولى رازفان بيترا قيادة استراتيجية المنتج لمفاتيح Ethernet للسيارات، بما في ذلك عائلة S32J المبتكرة، ضمن فريق حلول الشبكات Ethernet في NXP.
• مع التركيز القوي على الابتكار واتجاهات السوق واحتياجات العملاء، تعمل شركة رازفان على تطوير حلول الشبكات التي تلبي المتطلبات المتطورة لصناعة السيارات.
• nxp.com/S32J100
• NXP وشعار NXP هما علامتان تجاريتان لشركة NXP BV جميع أسماء المنتجات أو الخدمات الأخرى مملوكة لأصحابها المعنيين. © 2025 NXP BV
• رقم المستند: DYNAMICNETWORKINGA4WP REV 0

الأسئلة الشائعة

• س: لماذا يعد تكوين الشبكة الديناميكية ضروريًا للمركبات المحددة بالبرمجيات؟
  • A: يتيح تكوين الشبكة الديناميكي إمكانية التكيف في الوقت الفعلي، مما يضمن إمكانية تعديل أولويات الشبكة استنادًا إلى الظروف المتغيرة أثناء تشغيل السيارة.
• س: ما هي الفوائد الرئيسية للتحديثات اللاسلكية لأجهزة SDV؟
  • A: تتيح التحديثات اللاسلكية تحسينات للبرامج، وإضافة ميزات جديدة، وتعزيزات وظيفية طوال دورة حياة السيارة، مما يجعلها مواكبة لأحدث التطورات.
• س: كيف يمكن للنهج الموحد لتكوين الشبكة أن يفيد صناعة السيارات؟
  • A: يوفر توحيد تكوين الشبكة وإعادة تكوينها ميزة كبيرةtagتساهم الحلول السحابية في تحسين قابلية التوسع والموثوقية والتنفيذ الفعال لصناعة السيارات.

المستندات / الموارد

الشبكات الديناميكية NXP في البرنامج [بي دي اف] دليل المستخدم الشبكات الديناميكية في البرمجيات، البرمجيات

مراجع

• دليل المستخدم