NXP Dynamisch Netwerken in de Software

Productinformatie

Specificaties

• Productnaam: Softwaregedefinieerd voertuignetwerksysteem
• Fabrikant: NXP Halfgeleiders
• Netwerktype: Software-gedefinieerd
• Functies: Dynamische netwerkconfiguratie, Over-the-Air updates, Realtime aanpasbaarheid

Instructies voor productgebruik

Dynamische netwerkconfiguratie

• Het Software-Defined Vehicle Networking System maakt dynamische netwerkconfiguratie mogelijk, wat realtime aanpassingsmogelijkheden tijdens bedrijf en veranderende scenario's mogelijk maakt. Deze functie zorgt ervoor dat netwerkprioriteiten kunnen worden aangepast naarmate de omstandigheden veranderen.

Over-the-air updates

• Maak gedurende de gehele levenscyclus van het voertuig gebruik van draadloze updates om softwareverbeteringen, nieuwe functies en functionele verbeteringen te implementeren. Dit proces zorgt ervoor dat uw voertuig up-to-date blijft met de nieuwste ontwikkelingen.

Gestandaardiseerde aanpak

• Voldoe efficiënt aan uiteenlopende eisen door een goed gestructureerde, gestandaardiseerde aanpak te volgen voor netwerkconfiguratie en -herconfiguratie. Deze methode vereenvoudigt het proces en verbetert de algehele betrouwbaarheid van het systeem.

INVOERING

• De softwaregedefinieerde voertuigen (SDV) van vandaag en morgen stellen steeds complexere en dynamischere netwerkvereisten.
• Deze vereisten veranderen niet alleen terwijl het voertuig in gebruik is, maar ook wanneer software wordt bijgewerkt, gewijzigd of opnieuw wordt geïmplementeerd.
• Complexiteit is echter de vijand van schaalbaarheid, betrouwbaarheid en efficiënte implementatie.
• Het standaardiseren van netwerkconfiguratie en -herconfiguratie biedt aanzienlijke voordelentagvoor de automobielindustrie.

FUNCTIES

Netwerkconfiguratie voor de SDV

• Moderne voertuigen worden tegenwoordig net zo goed geprogrammeerd als gebouwd. Traditionele auto's hadden vaste kenmerken en mogelijkheden die werden bepaald door de fysieke componenten die op de productielijn werden geassembleerd. Moderne voertuigen daarentegen zijn zeer aanpasbaar, met fundamentele eigenschappen – waaronder rijdynamiek – bepaald door software en aangestuurd door halfgeleiders in combinatie met mechanische onderdelen.
• SDV's zijn niet alleen programmeerbaar, maar, nog belangrijker, continu herprogrammeerbaar. Gedurende de levenscyclus van het voertuig maken over-the-air (OTA) updates softwareverbeteringen, nieuwe functies en functionele verbeteringen mogelijk.
• Deze mate van aanpasbaarheid is volledig afhankelijk van een robuust netwerk in het voertuig. Elk onderdeel moet data kunnen verzenden en ontvangen, continu of op aanvraag. De netwerkvereisten variëren sterk per voertuigsysteem.
• Hoge bandbreedte en lage latentie zijn cruciaal voor veiligheidskritische functies zoals botsingsdetectiesystemen. Andere systemen, zoals richtingaanwijzers, vereisen daarentegen slechts intermitterende communicatie met lage bandbreedte en enige tolerantie voor latentie.
• Om efficiënt aan deze uiteenlopende vereisten te kunnen voldoen, is een goed gestructureerde, gestandaardiseerde aanpak voor netwerkconfiguratie en -herconfiguratie nodig.

Waarom SDV's afhankelijk zijn van dynamische configuratie

• Dynamische netwerkconfiguratie maakt realtime aanpasbaarheid mogelijk, zowel tijdens de werking als in andere scenario's. Naarmate de omstandigheden veranderen, kunnen de netwerkprioriteiten dienovereenkomstig worden aangepast.
• Hoewel fysieke kabels en Ethernet-switches essentieel blijven, zijn SDV-netwerken voornamelijk softwarematig gedefinieerd, waardoor naadloze herconfiguratie een inherente ontwerpfunctie is.
• Deze mogelijkheid tot herconfiguratie maakt het mogelijk om voertuigen te optimaliseren voor de hardwarecomponenten in specifieke voertuigmodellen. Dit kan helpen om een ​​lager energieverbruik te bereiken en zich aan te passen aan uiteenlopende rijomstandigheden.
• Het verbetert de fouttolerantie, doordat componenten in realtime worden bewaakt en apparaten opnieuw worden geconfigureerd om fouten te beperken. Het helpt voorspellende onderhoudsprogramma's om voertuigonderdelen of -systemen te identificeren die waarschijnlijk aandacht nodig hebben.
• Bovendien helpt het bij het personaliseren en aanpassen van een voertuig aan de wensen van de gebruiker.
• De netwerkvereisten variëren afhankelijk van de huidige werking van het voertuig. Hierdoor is een geautomatiseerde, contextafhankelijke configuratie noodzakelijk.
• Ontwerp en constructie: Onderdelen worden op verschillende tijdstippen en in verschillende s geïnstalleerd en in een netwerk opgenomentages van de ontwerp-, prototyping-, productie- en testprocessen.
• Tijdens het rijden: Verschillende rijstaten en omstandigheden vereisen de activering, deactivering en prioritering van verschillende componenten, bijvoorbeeldampBijvoorbeeld bij het parkeren op drukke stadswegen, bij het rijden op een openbare snelweg, of tijdens verschillende tijdstippen van de dag en weersomstandigheden. Als er een storing wordt gedetecteerd, wordt de beste strategie voor het verhelpen ervan geïmplementeerd.
• Bij de garage: Monteurs moeten onderdelen veilig kunnen testen, vervangen en repareren, zowel afzonderlijk als in samenhang met de rest van de systemen van het voertuig.
• Thuis: Terwijl het voertuig op de oprit van de eigenaar geparkeerd staat, zullen veel componenten uitgeschakeld of inactief zijn. Maar andere, zoals die voor het opladen van de accu, toegang tot de deuren en beveiliging, moeten wel operationeel zijn.
• Het vermogen om de netwerkinfrastructuur van een voertuig snel, veilig en automatisch te configureren en opnieuw te configureren, is daarom essentieel voor de ontwikkeling van SDV's.
• Het bereiken van deze flexibiliteit is echter een uitdaging in het huidige autolandschap. Autofabrikanten en hun leveranciers selecteren een breed scala aan componenten om te voldoen aan ontwerpvereisten, kosten te beheersen en de beste technologieën te integreren.
• Hoewel deze flexibiliteit essentieel is, brengt de resulterende heterogeniteit in netwerkcomponenten aanzienlijke uitdagingen met zich mee voor de configuratie en herconfiguratie van netwerken.

Belangrijkste uitdagingen van niet-gestandaardiseerde netwerkconfiguratie:

• Interoperabiliteit: Eigendomsconfiguratiestandaarden van verschillende OEM's en leveranciers zorgen voor inefficiëntie, waardoor extra softwareaanpassingen of zelfs extra fysieke componenten nodig zijn.
• Integratieproblemen ontstaan ​​wanneer componenten tussenpersonen nodig hebben om te communiceren. Dit verhoogt de complexiteit en kan gevolgen hebben voor de betrouwbaarheid en veiligheid.
• Schaalbaarheid: OEM's profiteren van gestandaardiseerde elektronische/elektrische (E/E) en softwarearchitecturen die hergebruikt kunnen worden voor meerdere voertuigmodellen. Componenten die unieke configuraties vereisen voor specifieke onderdelen belemmeren deze schaalbaarheid, wat de efficiëntie vermindert en de engineeringkosten verhoogt.
• Integratie-inspanning en -kosten: Aangepaste configuraties verhogen de kosten door de validatie- en testtijd te verlengen. Deze kosten strekken zich uit tot onderhoud, aangezien wijzigingen in de SDV-architectuur herhaaldelijke validatie vereisen om compatibiliteit en betrouwbaarheid te garanderen.
  Cyberbeveiliging: Inconsistente configuraties introduceren onbekende kwetsbaarheden, vergroten het aanvalsoppervlak van het voertuig en compliceren de inspanningen om bedreigingen te beperken. Standaardisatie is essentieel voor het handhaven van uniforme beveiligingsregels in het hele netwerk.

Een algemeen configuratiemodel

• De auto-industrie zou aanzienlijk profiteren van een gemeenschappelijk netwerkconfiguratiemodel, een universeel protocol en taal die gebruikt kunnen worden om netwerkverbindingen voor alle apparaten te programmeren. Dit vereist geen enkele aanpassing van de gebruikte componenten. Zoals besproken, zou het opleggen van dergelijke beperkingen zeer in strijd zijn met de belangen van fabrikanten en consumenten. Het gaat hier juist om het veranderen van de manier waarop die componenten worden aangesloten, geconfigureerd en opnieuw geconfigureerd. In de geest van de SDV-architectuur is deze veel meer gericht op software dan op hardware.
• In veel opzichten zijn de voordelen van een gemeenschappelijk configuratiemodel het spiegelbeeld van de nadelen.tages van onze huidige niet-standaardomgeving.
• Waar interoperabiliteit momenteel een uitdaging vormt, wordt het met een gestandaardiseerd model gestroomlijnd en naadloos, ongeacht of componenten van één of meerdere fabrikanten afkomstig zijn. Schaalbaarheid en hergebruik van code worden mogelijk gemaakt doordat netwerksoftwareconfiguraties volgens een gemeenschappelijke standaard worden geschreven en dezelfde protocollen gebruiken. Ontwikkelingskosten en time-to-market worden verlaagd, omdat validatie, testen en het waarborgen van de naleving van diverse industriestandaarden worden vereenvoudigd door een vermindering van de complexiteit van de netwerkontwerpen. Cybersecurity wordt eveneens niet alleen vereenvoudigd, maar ook effectiever dankzij een grotere zichtbaarheid over het gehele netwerk.

industriestandaarden

• YANG (Yet Another Next Generation) en MIB (Management Information Base) worden beide gebruikt voor netwerkbeheer, maar ze verschillen aanzienlijk in aanpak en reikwijdte. YANG is een datamodelleringstaal die is ontworpen om de configuratie- en statusgegevens van netwerkapparaten op een gestructureerde manier te modelleren. Deze taal wordt doorgaans gebruikt met NETCONF voor automatisering en dynamisch beheer. YANG ondersteunt een breed scala aan netwerkdiensten en biedt meer flexibiliteit bij het modelleren van complexe netwerkconfiguraties, wat een gedetailleerdere controle en configuratie mogelijk maakt. MIB, dat voornamelijk wordt gebruikt met SNMP (Simple Network Management Protocol), biedt daarentegen een statische, vooraf gedefinieerde structuur om netwerkapparaatgegevens weer te geven. Hoewel MIB veel wordt gebruikt in traditioneel netwerkbeheer, mist het de flexibiliteit en uitbreidbaarheid van YANG, met name bij het verwerken van complexe, dynamische configuraties. YANG is geschikter voor modern netwerkbeheer, met name in omgevingen die automatisering en realtime aanpasbaarheid vereisen.
• Voor automotive toepassingen hebben bestaande YANG-modellen vaak uitbreidingen nodig om te voldoen aan de unieke eisen van voertuignetwerken. Traditionele YANG-modellen zijn over het algemeen ontworpen voor generieke netwerk- en communicatiescenario's, maar automotive systemen hebben specifieke behoeften. Uitbreiding van YANG-modellen maakt integratie van automotive-specifieke eisen mogelijk, wat een efficiënter beheer van moderne voertuignetwerken mogelijk maakt.
• Er worden verschillende beheerprotocollen gebruikt met YANG, waaronder NETCONF, RESTCONF, gNMI en CORECONF. NETCONF wordt veel gebruikt voor betrouwbaar, uitgebreid beheer en biedt ondersteuning voor geavanceerde bewerkingen. RESTCONF, dat gebruikmaakt van HTTP-methoden, biedt een eenvoudigere interface, ideaal voor web-gebaseerde toepassingen. gNMI, gebaseerd op gRPC, is bijzonder geschikt voor high-performance, telemetrie en streaming use cases. CORECONF, een lichter protocol, biedt een gestroomlijnde aanpak met minimale overhead, waardoor het een uitstekende keuze is voor omgevingen die snelle, realtime configuratiewijzigingen met lage latentie vereisen. De eenvoud en focus op essentiële configuratietaken maken het een aantrekkelijke optie voor moderne netwerkautomatisering, met name wanneer gebruiksgemak en efficiëntie prioriteit hebben. Hoewel het niet zo breed wordt toegepast als NETCONF of RESTCONF, zorgt het eenvoudige ontwerp van CORECONF voor snel en efficiënt beheer van netwerkapparaten.
• CORECONF gebruikt CoAP-methoden (Constrained Application Protocol) om toegang te krijgen tot gestructureerde data die in YANG zijn gedefinieerd. CoAP is een lichtgewicht protocol dat is ontworpen voor apparaten en netwerken met beperkte resources en dat veel wordt gebruikt in IoT-toepassingen.
• Het werkt via UDP voor lagere overhead, met prioriteit voor snelheid en efficiëntie. CoAP volgt een client-server request/response-model en gebruikt CBOR voor compacte datacodering. Ondanks het gebruik van UDP bevat CoAP functies voor betrouwbaarheid, zoals hertransmissies en bevestigingen.
• CoAP ondersteunt ook DTLS voor beveiliging, wat zorgt voor versleutelde communicatie. Het ontwerp met lage overhead is perfect voor minder krachtige apparaten.
• In sommige gevallen kunnen in CBOR gecodeerde gegevens rechtstreeks via raw Ethernet worden verzonden zonder dat een TCP/IP-stack nodig is. Dit is met name handig voor apparaten met beperkte resources die niet de volledige overhead van een traditionele netwerkstack nodig hebben.
• Door de TCP/IP-lagen te omzeilen, kunnen deze apparaten efficiënter communiceren, waardoor de latentie wordt verminderd en resources zoals geheugen en processorkracht worden bespaard. Deze aanpak wordt vaak gebruikt in gespecialiseerde toepassingen zoals industrieel IoT of automotive systemen, waar communicatie met lage latentie en minimaal resourceverbruik essentieel zijn voor realtime werking.
• Het standaardiseren van het datamodel is essentieel om consistentie en interoperabiliteit tussen verschillende systemen te garanderen, vooral in complexe omgevingen zoals automobiel- of IoT-netwerken.
• Een goed gedefinieerd datamodel biedt een uniforme aanpak voor het beheer van configuratie, monitoring en besturing, waardoor naadloze communicatie tussen verschillende componenten mogelijk is. Flexibiliteit in het transportprotocol is echter net zo essentieel. Verschillende apparaten hebben verschillende resourcebeperkingen, communicatiebehoeften en netwerkomgevingen. Door meerdere transportprotocollen te ondersteunen, kan het systeem zich aanpassen aan deze uiteenlopende vereisten en efficiënte en betrouwbare communicatie garanderen tussen een breed scala aan apparaten, van energiezuinige sensoren tot hoogwaardige controllers.
• Uitbreidingen worden alleen toegevoegd als de normen niet voldoende zijn
• Figuur 2: Gestandaardiseerde configuratieopties.
• (Opmerking: Standaardisatie gestart in OPEN Alliance TC-19)
• Figuur 3: Gestandaardiseerde monitoring- en diagnoseopties.
• (Opmerking: Standaardisatie gestart in OPEN Alliance TC-19)

Samengevat

• Het ontbreken van een gestandaardiseerde netwerkconfiguratie zorgt voor onnodige complexiteit voor autofabrikanten bij de ontwikkeling van de volgende generatie softwaregedefinieerde voertuigen. Een uniforme aanpak is essentieel om schaalbaarheid, beveiliging en efficiëntie te garanderen.
• Deze uitdaging heeft gevolgen voor het gehele automotive-ecosysteem: OEM's, leveranciers van elektronische apparatuur en softwareleveranciers. Het aanpakken hiervan vereist een gecoördineerde, sectorbrede inspanning om geharmoniseerde netwerkconfiguratiestandaarden te ontwikkelen en te implementeren. Standaardisatie is niet alleen een technische noodzaak, maar ook een strategische noodzaak om innovatie te versnellen en tegelijkertijd de complexiteit en kosten te verminderen.
• Er zijn hiaten in de huidige alternatieven voor netwerkconfiguratie in toepassingen specifiek voor de automobielindustrie. Daarom is er zoveel variatie in oplossingen.
• Maar deze lacunes zijn verre van onoverbrugbaar. Een gezamenlijke, gezamenlijke inspanning om open standaarden te ontwikkelen en een parallelle stimulans om deze standaarden in de hele automobielsector te implementeren, zal grote voordelen opleveren. Elk bedrijf in onze sector zal hiervan profiteren.
• Figuur 4: Met de S32J100 kunnen fabrikanten gestroomlijnde voertuignetwerken creëren

NXP CoreRide-netwerken

• Hoewel één standaardmodel voor dynamische netwerken nog steeds een uitdaging vormt voor de auto-industrie, heeft NXP het moderne voertuignetwerk al vereenvoudigd met de introductie van NXP CoreRide-netwerken, met de S32J-familie van hoogwaardige Ethernet-switches als kern.
• De S32J-familie deelt een gemeenschappelijke switchkern, NXP NETC, met NXP's nieuwste S32-microcontrollers en -processors. Deze gemeenschappelijke switchkern stroomlijnt de integratie en biedt fabrikanten efficiëntere, schaalbare en flexibele netwerkoplossingen.
• Historisch gezien ging de ontwikkeling van ECU's gepaard met de integratie van talrijke halfgeleider- en softwarecomponenten van verschillende leveranciers, die elk een eigen configuratie en ondersteuning vereisten.
• Het ontbreken van gemeenschappelijke standaarden heeft geleid tot een grotere complexiteit, langere ontwerp- en ontwikkelingstermijnen en een groter risico op fouten.
• NXP CoreRide-netwerken revolutioneren dit proces en vereenvoudigen het netwerkbeheer voor elk knooppunt in het voertuignetwerk door een uniforme aanpak van netwerkbeheer te bieden.
• Met deze aanpak kunnen OEM's gestroomlijnde, flexibele voertuigarchitecturen ontwerpen en bouwen die eenvoudig kunnen worden aangepast aan de wisselende vereisten van verschillende voertuigmodellen en productieniveaus.

Klantenservice

Hoe u ons kunt bereiken

• Startpagina: nxp. com
• Web Steun: nxp.com/ondersteuning
• VS/Europa of locaties die niet in de lijst staan:
  • NXP Semiconductors USA, Inc.
  • Technisch Informatie Centrum, EL516
  • 2100 Oost Elliotweg
  • Tempe, Arizona 85284
  • + 18005216274 of + 14807682130
  • nxp.com/ondersteuning
• Europa, het Midden-Oosten en Afrika:
  • NXP Semiconductors Duitsland GmbH
  • Technisch Informatie Centrum Schatzbogen 7
  • 81829 München, Duitsland
  • +441296380456 (Engels)
  • +468 52200080 (Engels)
  • +4989 92103559 (Duits)
  • +33169354848 (Frans)
  • nxp.com/ondersteuning
• Japan:
  • NXP Japan Ltd.
  • Yebisu Garden Place Toren 24F,
  • 4-20-3, Ebisu, Shibuya-ku,
  • Tokio 1506024, Japan
  • 0120950032 (gratis binnenland)
  • nxp.com/jp/support
• Aziatisch-Pacifisch:
  • NXP Semiconductors Hong Kong Ltd.
  • Technisch Informatie Centrum
  • 2 Dai King Street
  • Industrieterrein Tai Po
  • Tai Po, NT, Hongkong
  • +80026668080
  • support.asia@nxp.com

Razvan Petre

• Senior marketingmanager, NXP Semiconductors
• Razvan Petre leidt de productstrategie voor Ethernet-switches voor de automobielindustrie, waaronder de innovatieve S32J-familie, binnen het Ethernet Networking Solutions-team bij NXP.
• Met een sterke focus op innovatie, markttrends en klantbehoeften ontwikkelt Razvan netwerkoplossingen die voldoen aan de veranderende eisen van de auto-industrie.
• nxp.com/S32J100
• NXP en het NXP-logo zijn handelsmerken van NXP BV. Alle andere product- of servicenamen zijn eigendom van hun respectievelijke eigenaren. © 2025 NXP BV
• Documentnummer: DYNAMICNETWORKINGA4WP REV 0

Veelgestelde vragen

• V: Waarom is dynamische netwerkconfiguratie essentieel voor Software-Defined Vehicles?
  • A: Dynamische netwerkconfiguratie zorgt voor realtime aanpasbaarheid, zodat netwerkprioriteiten kunnen worden aangepast op basis van veranderende omstandigheden tijdens de werking van het voertuig.
• V: Wat zijn de belangrijkste voordelen van draadloze updates voor SDV's?
  • A: Dankzij draadloze updates kunnen softwareverbeteringen, nieuwe functies en functionele uitbreidingen worden doorgevoerd gedurende de levenscyclus van het voertuig. Zo blijft het voertuig up-to-date met de nieuwste ontwikkelingen.
• V: Welke voordelen biedt een gestandaardiseerde aanpak van netwerkconfiguratie voor de automobielindustrie?
  • A: Het standaardiseren van netwerkconfiguratie en -herconfiguratie biedt aanzienlijke voordelentagvoor de automobielindustrie door schaalbaarheid, betrouwbaarheid en efficiënte implementatie te verbeteren.

Documenten / Bronnen

NXP Dynamisch Netwerken in de Software [pdf] Gebruikershandleiding Dynamisch netwerken in de software, software

Referenties

• Gebruiksaanwijzing