소프트웨어 사용자 가이드의 NXP 동적 네트워킹

현대 자동차는 제작되는 것만큼이나 프로그래밍됩니다. 기존 자동차는 생산 라인에서 조립되는 물리적 부품에 의해 결정되는 고정된 특성과 성능을 지녔습니다. 이와는 대조적으로, 오늘날의 자동차는 매우 적응력이 뛰어나며, 주행 역학을 포함한 기본 속성은 소프트웨어로 결정되고 기계 부품과 함께 반도체를 통해 제어됩니다.
SDV는 단순히 프로그래밍이 가능할 뿐만 아니라, 더욱 중요한 것은 지속적인 재프로그래밍이 가능하다는 점입니다. 차량 수명 주기 전반에 걸쳐 OTA(무선) 업데이트를 통해 소프트웨어 개선, 새로운 기능 및 기능 향상이 가능합니다.

이러한 수준의 적응성은 전적으로 견고한 차량 내 네트워킹에 달려 있습니다. 모든 구성 요소는 지속적으로 또는 필요에 따라 데이터를 송수신할 수 있어야 합니다. 네트워크 요구 사항은 차량 시스템에 따라 매우 다양합니다.
충돌 감지 시스템과 같은 안전에 필수적인 기능에는 높은 대역폭과 낮은 지연 시간이 필수적입니다. 반면, 방향 지시등과 같은 다른 시스템은 지연 시간을 어느 정도 허용하면서 간헐적이고 낮은 대역폭의 통신만 필요합니다.

이러한 다양한 요구 사항을 효율적으로 충족하려면 네트워크 구성 및 재구성에 대한 잘 구조화되고 표준화된 접근 방식이 필요합니다.

SDV가 동적 구성에 의존하는 이유

동적 네트워크 구성을 통해 운영 중 및 기타 시나리오에서 실시간 적응성을 확보할 수 있습니다. 상황 변화에 따라 네트워크 우선순위를 적절히 조정할 수 있습니다.

물리적 케이블과 이더넷 스위치가 여전히 필수적이지만 SDV 네트워크는 주로 소프트웨어로 정의되므로 원활한 재구성이 내재된 설계 기능으로 가능합니다.
이러한 재구성 기능을 통해 특정 차량 모델의 하드웨어 구성 요소에 맞춰 차량을 최적화할 수 있습니다. 이를 통해 에너지 소비를 개선하고 다양한 주행 조건에 적응할 수 있습니다.

실시간으로 구성 요소를 모니터링하고 장치를 재구성하여 고장 발생 시 대처할 수 있도록 하여 고장 허용 범위를 개선합니다. 또한, 예측 유지보수 프로그램을 통해 주의가 필요한 차량 부품이나 시스템을 파악하는 데 도움이 될 것입니다.
그리고 이는 사용자를 위해 차량을 개인화하고 맞춤화하는 데 도움이 될 것입니다.

네트워크 요구 사항은 차량의 현재 작동에 따라 변동되므로 자동화된 상황 인식 구성이 필요합니다.
설계 및 시공: 부품은 다른 시간과 다른 시간에 설치되고 네트워크화됩니다.tag설계, 프로토타입 제작, 생산 및 테스트 프로세스의 개요.

운전 중: 다양한 주행 상태 및 상황에 따라 다양한 구성요소의 활성화, 비활성화 및 우선 순위 지정이 필요합니다.amp혼잡한 도심 도로에 주차할 때, 개방된 고속도로를 주행할 때, 또는 하루 중 특정 시간대나 날씨 조건에서 주행할 때. 결함이 감지되면 해당 결함을 완화하기 위한 최선의 전략이 구현됩니다.
차고에서: 정비사는 차량의 나머지 시스템과 연계하여 그리고 단독으로 부품을 안전하게 테스트, 교체, 수리할 수 있어야 합니다.

집에서: 차량이 소유주의 차고에 주차되어 있는 동안에는 많은 부품이 꺼져 있거나 작동하지 않습니다. 하지만 배터리 충전, 출입문 열림, 보안 등에 사용되는 부품 등은 작동해야 합니다.
따라서 차량의 네트워크 인프라를 빠르고 안전하게, 자동으로 구성 및 재구성하는 능력은 SDV 개발에 필수적입니다.

하지만 오늘날의 자동차 시장에서 이러한 유연성을 확보하는 것은 쉽지 않습니다. 자동차 OEM과 공급업체는 설계 요구 사항을 충족하고, 비용을 관리하며, 동급 최고의 기술을 통합하기 위해 다양한 부품을 선택해야 합니다.
이러한 유연성은 필수적이지만, 이로 인해 네트워크 구성 요소의 이질성이 발생하여 네트워크 구성 및 재구성에 상당한 어려움이 발생합니다.

비표준화된 네트워크 구성의 주요 과제:

상호 운용성: 다양한 OEM과 공급업체의 독점적인 구성 표준은 비효율성을 초래하여 추가적인 소프트웨어 적응이나 심지어 추가적인 물리적 구성 요소가 필요합니다.
구성 요소 간에 중개자가 통신을 필요로 할 때 통합 문제가 발생하여 복잡성이 늘어나 안정성과 안전성에 영향을 미칠 수 있습니다.

확장성: OEM은 여러 차량 모델에서 재사용 가능한 표준화된 전자/전기(E/E) 및 소프트웨어 아키텍처의 이점을 누릴 수 있습니다. 특정 부품에 대해 고유한 구성을 요구하는 구성 요소는 이러한 확장성을 저해하여 효율성을 저하시키고 엔지니어링 오버헤드를 증가시킵니다.
통합 노력 및 비용: 맞춤형 구성은 검증 및 테스트 시간을 늘려 비용을 증가시킵니다. 이러한 비용은 유지 관리에도 영향을 미치는데, SDV 아키텍처를 변경하면 호환성과 안정성을 보장하기 위해 반복적인 검증이 필요할 수 있기 때문입니다.
사이버 보안: 일관되지 않은 구성은 알려지지 않은 취약점을 야기하고, 차량의 공격 범위를 확대하며, 위협 완화 노력을 복잡하게 만듭니다. 네트워크 전반에 걸쳐 일관된 보안 정책을 시행하기 위해서는 표준화가 필수적입니다.

공통 구성 모델

자동차 산업은 모든 장치의 네트워크 연결을 프로그래밍하는 데 사용할 수 있는 공통 프로토콜 및 언어인 공통 네트워크 구성 모델을 통해 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 이는 사용되는 구성 요소를 변경할 필요가 없습니다. 앞서 논의했듯이, 이러한 제약을 부과하는 것은 제조업체와 소비자의 이익에 크게 반하는 것입니다. 오히려 이는 구성 요소의 연결, 구성 및 재구성 방식을 변경하는 것입니다. SDV 아키텍처의 정신에 따라 하드웨어보다는 소프트웨어에 훨씬 더 중점을 둡니다.
여러 면에서 공통 구성 모델의 이점은 단점의 거울상입니다.tag현재 비표준 환경의 문제점.

현재 상호 운용성이 어려운 상황에서 표준화된 모델을 사용하면 구성 요소가 단일 제조업체에서 생산되든 여러 제조업체에서 생산되든 상호 운용성이 간소화되고 원활해집니다. 네트워크 소프트웨어 구성이 공통 표준에 따라 작성되고 동일한 프로토콜을 사용하므로 확장성과 코드 재사용이 가능합니다. 네트워크 설계의 복잡성이 감소하여 검증, 테스트 및 다양한 산업 표준 준수 보장이 간소화되므로 개발 비용과 출시 기간이 단축됩니다. 또한, 전체 네트워크의 가시성이 향상되어 사이버 보안이 간소화될 뿐만 아니라 더욱 효과적입니다.

산업 표준

YANG(Yet Another Next Generation)과 MIB(Management Information Base)는 모두 네트워크 관리에 사용되지만 접근 방식과 범위가 상당히 다릅니다. YANG은 네트워크 장치의 구성 및 상태 데이터를 구조화된 방식으로 모델링하도록 설계된 데이터 모델링 언어로, 일반적으로 자동화 및 동적 관리를 위해 NETCONF와 함께 사용됩니다. YANG은 광범위한 네트워크 서비스를 지원하고 복잡한 네트워크 구성을 모델링하는 데 더 나은 유연성을 제공하여 더욱 세부적인 제어 및 구성을 가능하게 합니다. 반면, 주로 SNMP(Simple Network Management Protocol)와 함께 사용되는 MIB는 네트워크 장치 데이터를 나타내는 정적이고 미리 정의된 구조를 제공합니다. MIB는 기존 네트워크 관리에서 널리 사용되지만, 특히 복잡하고 동적 구성을 처리할 때 YANG의 유연성과 확장성이 부족합니다. YANG은 특히 자동화 및 실시간 적응성이 필요한 환경에서 최신 네트워크 관리에 더 적합합니다.
자동차 사용 사례의 경우, 기존 YANG 모델은 차량 네트워크의 고유한 요구 사항을 충족하기 위해 확장이 필요한 경우가 많습니다. 기존 YANG 모델은 일반적으로 일반적인 네트워킹 및 통신 시나리오에 맞춰 설계되었지만, 자동차 시스템은 특정 요구 사항을 가지고 있습니다. YANG 모델을 확장하면 자동차 관련 요구 사항을 통합하여 최신 차량 네트워크를 더욱 효율적으로 관리할 수 있습니다.
YANG에는 NETCONF, RESTCONF, gNMI, CORECONF 등 여러 관리 프로토콜이 사용됩니다. NETCONF는 안정적이고 포괄적인 관리에 널리 사용되며 고급 운영을 지원합니다. HTTP 메서드를 활용하는 RESTCONF는 더 간단한 인터페이스를 제공하여 web기반 애플리케이션. gRPC 기반 gNMI는 고성능, 원격 측정 및 스트리밍 사용 사례에 특히 적합합니다. 더욱 가벼운 프로토콜인 CORECONF는 최소한의 오버헤드로 간소화된 접근 방식을 제공하므로, 지연 시간이 짧고 신속한 실시간 구성 변경이 필요한 환경에 적합합니다. CORECONF는 단순하고 필수적인 구성 작업에 집중하기 때문에 최신 네트워크 자동화에 매우 적합하며, 특히 사용 편의성과 효율성이 중요한 경우에 유용합니다. NETCONF나 RESTCONF만큼 널리 채택되지는 않았지만, CORECONF는 직관적인 설계를 통해 네트워크 장치에 대한 빠르고 효율적인 관리를 보장합니다.
CORECONF는 CoAP(Constrained Application Protocol) 방식을 사용하여 YANG에 정의된 구조화된 데이터에 접근합니다. CoAP는 리소스가 제한된 장치 및 네트워크를 위해 설계된 경량 프로토콜로, IoT 애플리케이션에서 일반적으로 사용됩니다.
UDP를 통해 작동하여 오버헤드를 줄이고 속도와 효율성을 우선시합니다. CoAP는 클라이언트-서버 요청/응답 모델을 따르며, 압축 데이터 인코딩을 위해 CBOR을 사용합니다. UDP를 사용함에도 불구하고 CoAP는 재전송 및 확인 응답과 같은 안정성을 위한 기능을 제공합니다.
CoAP는 또한 보안을 위해 DTLS를 지원하여 암호화된 통신을 보장합니다. 낮은 오버헤드 설계로 저사양 장치에 적합합니다.
경우에 따라 CBOR로 인코딩된 데이터는 TCP/IP 스택 없이 원시 이더넷을 통해 직접 전송할 수 있습니다. 이는 기존 네트워크 스택의 전체 오버헤드가 필요하지 않은 리소스가 제한된 장치에 특히 유용합니다.
TCP/IP 계층을 우회함으로써 이러한 장치는 더욱 효율적으로 통신하여 지연 시간을 줄이고 메모리 및 처리 능력과 같은 리소스를 절약할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 산업용 IoT 또는 자동차 시스템과 같이 실시간 작동에 지연 시간이 짧은 통신과 최소한의 리소스 소비가 필수적인 특수 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
다양한 시스템, 특히 자동차나 IoT 네트워크와 같은 복잡한 환경에서 일관성과 상호 운용성을 보장하려면 데이터 모델을 표준화하는 것이 매우 중요합니다.
명확하게 정의된 데이터 모델은 구성, 모니터링 및 제어를 관리하는 통합된 접근 방식을 제공하여 다양한 구성 요소 간의 원활한 통신을 지원합니다. 하지만 전송 프로토콜의 유연성 또한 매우 중요합니다. 각 장치는 리소스 제약, 통신 요구 사항 및 네트워크 환경이 서로 다릅니다. 시스템은 여러 전송 프로토콜을 지원함으로써 이러한 다양한 요구 사항에 적응하여 저전력 센서부터 고성능 컨트롤러까지 다양한 장치에서 효율적이고 안정적인 통신을 보장할 수 있습니다.
표준이 충분하지 않을 때만 확장이 추가됩니다.
그림 2: 표준화된 구성 옵션.
(메모: OPEN Alliance TC-19에서 표준화가 시작되었습니다.
그림 3: 표준화된 모니터링 및 진단 옵션.
(메모: OPEN Alliance TC-19에서 표준화가 시작되었습니다.

요약해서

표준화된 네트워크 구성의 부재는 자동차 제조업체들이 차세대 소프트웨어 정의 차량을 개발하는 데 있어 불필요한 복잡성을 가중시키고 있습니다. 확장성, 보안성, 그리고 효율성을 보장하기 위해서는 통합된 접근 방식이 필수적입니다.
이러한 과제는 OEM, 전자 장비 공급업체, 소프트웨어 공급업체를 포함한 자동차 생태계 전체에 영향을 미칩니다. 이를 해결하기 위해서는 조화로운 네트워크 구성 표준을 개발하고 채택하기 위한 업계 전반의 협력적인 노력이 필요합니다. 표준화는 단순한 기술적 필수 요소가 아니라, 복잡성과 비용을 줄이면서 혁신을 가속화하기 위한 전략적 필수 요소입니다.
자동차 관련 사용 사례에서 네트워크를 구성하는 데 현재 대안에는 차이가 있기 때문에 다양한 솔루션이 사용되는 것입니다.
하지만 이러한 격차는 결코 극복할 수 없는 것이 아닙니다. 개방형 표준을 발전시키고 자동차 산업 전반에 걸쳐 이러한 표준을 채택하기 위한 공동의 협력적 노력은 풍성한 결실을 맺을 것입니다. 우리 산업의 모든 기업이 혜택을 누릴 것입니다.
그림 4: S32J100은 제조업체가 간소화된 차량 네트워크를 구축할 수 있도록 지원합니다.

NXP CoreRide 네트워킹

자동차 산업이 동적 네트워킹을 위한 단일 표준 모델을 구축하는 데 어려움을 겪고 있는 가운데, NXP는 고성능 이더넷 스위치인 S32J 제품군을 핵심으로 하는 NXP CoreRide 네트워킹을 출시하여 현대 차량 네트워킹을 이미 단순화했습니다.

S32J 제품군은 NXP의 최신 S32 마이크로컨트롤러 및 프로세서와 공통 스위치 코어인 NXP NETC를 공유합니다. 이 공통 스위치 코어는 통합을 간소화하여 제조업체에 더욱 효율적이고 확장 가능하며 유연한 네트워킹 솔루션을 제공합니다.
역사적으로 ECU 개발은 다양한 공급업체의 수많은 반도체 및 소프트웨어 구성요소를 통합하는 과정을 수반했으며, 각 구성요소는 서로 다른 구성과 지원이 필요했습니다.
공통 표준이 부족해 복잡성이 증가하고, 설계 및 개발 일정이 늦어지고, 오류 위험이 커졌습니다.

NXP CoreRide 네트워킹은 네트워크 관리에 대한 통합된 접근 방식을 제공함으로써 이러한 프로세스에 혁신을 일으키고 차량 네트워크 내의 모든 노드에 대한 네트워크 관리를 간소화합니다.
이러한 접근 방식을 통해 OEM은 다양한 차량 모델과 생산 단계에 걸쳐 다양한 요구 사항에 쉽게 적응할 수 있는 간소화되고 유연한 차량 아키텍처를 설계하고 구축할 수 있습니다.

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라즈반 페트레

NXP Semiconductors 수석 마케팅 매니저
라즈반 페트레는 NXP의 이더넷 네트워킹 솔루션 팀에서 혁신적인 S32J 제품군을 포함한 자동차용 이더넷 스위치의 제품 전략을 이끌고 있습니다.
Razvan은 혁신, 시장 동향, 고객 요구 사항에 중점을 두고 자동차 산업의 변화하는 요구 사항을 충족하는 네트워킹 솔루션을 발전시킵니다.
nxp.com/S32J100

문서 번호: DYNAMICNETWORKINGA4WP REV 0

자주 묻는 질문

질문: 소프트웨어 정의 차량에 동적 네트워크 구성이 필수적인 이유는 무엇입니까?
- A: 동적 네트워크 구성을 통해 실시간 적응성이 가능하므로 차량 운행 중 변화하는 상황에 맞춰 네트워크 우선순위를 조정할 수 있습니다.
질문: SDV에 대한 무선 업데이트의 주요 이점은 무엇입니까?
- A: 무선 업데이트를 통해 차량의 수명 주기 전반에 걸쳐 소프트웨어 개선, 새로운 기능 및 기능 향상이 가능해져 최신 기술로 차량을 최신 상태로 유지할 수 있습니다.
질문: 네트워크 구성에 대한 표준화된 접근 방식은 자동차 산업에 어떤 이점이 있습니까?
- A: 네트워크 구성 및 재구성을 표준화하면 상당한 이점이 있습니다.tag확장성, 안정성, 효율적인 구현을 개선하여 자동차 산업에 기여합니다.

문서 / 리소스

소프트웨어의 NXP 동적 네트워킹 [PDF 파일] 사용자 가이드
소프트웨어의 동적 네트워킹, 소프트웨어

참고문헌

사용자 설명서

소프트웨어의 NXP 동적 네트워킹

제품 정보

제품 사용 지침

소개

특징

산업 표준

요약해서

NXP CoreRide 네트워킹

고객 서비스

자주 묻는 질문

문서 / 리소스

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