MIDDLEWARE-PROTOKOLLE IM AUTOMOBIL: SERVICEORIENTIERT, DATENZENTRISCH ODER RESTFUL?

摘要

Nutzer wollen ihr Fahrzeug heutzutage an personliche Vorlieben anpassen, mit Funktionen erweitern und mit regelmassigen Updates versorgen, so wie sie es von ihrem mobilen Endgerat gewohnt sind. Ein Baustein hierfur ist die IP-basierte Kommunikation. Sie offnet den Weg fur neue Entwurfsmuster, da sich hoherschichtige Protokolle verwenden lassen. Den sogenannten Middleware-Protokollen kommen dabei besondere Bedeutung zu. Mit der Einfuhrung von Automotive Ethernet wurde nicht nur die verfugbare Bandbreite erheblich erhoht, sondern auch IP-basierte Kommunikation im Automobilumfeld etabliert. Erste Anwendungen zielten hauptsachlich auf die Offboard-Diagnose ab, insbesondere auf den Flash-Prozess. Klassische Domanen wie Antriebsstrang, Karosserie oder Fahrwerk nutzten weiterhin Bustechnologien wie CAN, LIN oder FlexRay und verfolgten den Ansatz signalbasierter, statisch konfigurierter Kommunikation. Trotzdem lag es auf der Hand, mehr Kommunikation auf die Ethernet-Technologie zu verlagern und deren Vorteile breitflachiger zu nutzen. Zu diesem Zweck wurde in der Automobilbranche als erstes Middleware-Protokoll Scalable Service-Oriented Middleware over IP (SOME/IP) eingefuhrt. Seit einiger Zeit werden vermehrt auch Protokolle aus der IT-Welt und dem Internet-of-Things-Umfeld diskutiert, deren wesentliches Merkmal ihr datenzentrischer Ansatz ist: Im Fokus stehen hier Data Distribution Service (DDS) und Message Queuing Telemetry Transport Protocol (MQTT). Auch Representational State Transfer (REST) als Technologie des Internets kann sich fur einzelne Anwendungen eignen: Es setzt ein Pull-Verfahren um, das beispielsweise fur Benutzerinteraktionen relevant ist. Jedoch fehlt REST eine fur regelungstechnische Systeme wichtige Eigenschaft: Es kann Daten nicht Ereignis-getriggert (on Event) versenden. Ohne dieses Push-Verfahren ist ein breiter Einsatz des Protokolls im Fahrzeug unwahrscheinlich, weshalb es hier nicht weiter betrachtet wird. Dieser Artikel gibt stattdessen einen Uberblick uber MQTT, DDS und SOME/IP und vergleicht die Protokolle hinsichtlich ihrer Eignung fur die Kommunikation im Fahrzeug: Wie lassen sie sich in Steuergerate implementieren, wie beeinflusst das die Embedded-Architektur? Welche Konsequenzen gibt es bei Entwurf und Modellierung auf Systemebene?