為什么要在汽車上使用SOA架構(gòu)

軟件定義汽車時代，OEM轉(zhuǎn)型的三部曲：

整車E/E架構(gòu)升級，硬件架構(gòu)上從分布式ECU向域集中式，進一步向中央集中式+區(qū)域控制器升級;

Linux、QNX 和其他 RTOS等只提供內(nèi)核，主機廠在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)硬件抽象化，形成支持應(yīng)用開發(fā)的中間層操作系統(tǒng)，定義開發(fā)者交互邏輯，搭建應(yīng)用層，目的在于通過簡化車輛軟件開發(fā)和增加更新頻率，向所有人(企業(yè))開放車輛編程，進而掌握開發(fā)者生態(tài)資源;

進一步利用龐大的用戶保有量構(gòu)建開發(fā)者生態(tài)，整車廠利潤中心由“硬件制造”變?yōu)椤败浖_發(fā)”。

短期來看，大部分OEM主機廠仍處于硬件架構(gòu)升級的階段，汽車軟硬件解耦處于發(fā)展初期，主機廠紛紛將底層基礎(chǔ)軟件(系統(tǒng)內(nèi)核、AP Autosar、中間層等)作為發(fā)展重點。

長期來看，為了實現(xiàn)軟件定義汽車，智能汽車軟件架構(gòu)正在向SOA(Service-Oriented Architecture，面向服務(wù)的分布式架構(gòu))轉(zhuǎn)型升級。SOA(Service-Oriented Architecture面向服務(wù)的架構(gòu))將重構(gòu)汽車生態(tài)，汽車行業(yè)很可能復(fù)制PC和智能手機的“底層硬件、中間層操作系統(tǒng)、上層應(yīng)用程序”的軟件分工模式，同時涌現(xiàn)出智能汽車中間件的行業(yè)巨頭，上層APP開發(fā)者無須關(guān)注底層硬件架構(gòu)，而專注于應(yīng)用開發(fā)。

一、什么是SOA架構(gòu)?

SOA，即Service-Oriented Architecture，也就是面向服務(wù)的架構(gòu)。這個概念其實并不新鮮，早在20多年前，WebService出現(xiàn)的時候，SOA就已被譽為是下一代Web服務(wù)的基礎(chǔ)框架。但是用在汽車上確是近年來隨著軟件定義汽車的發(fā)展，SOA在汽車上才開始得到應(yīng)用。

汽車SOA是對整車智能化的底層能力進行組織。將車端的硬件能力和各種功能SOA化，劃分為不同的服務(wù)，拆分成顆粒度更小的接口。這些服務(wù)根據(jù)SOA標準進行接口設(shè)計，基于SOA標準協(xié)議進行通信。這樣，各服務(wù)組件之間就可以相互訪問，從而擴展了服務(wù)的組合形式。

SOA軟件架構(gòu)的特性就是高內(nèi)聚、松耦合、服務(wù)平臺無關(guān)化、服務(wù)動態(tài)部署/動態(tài)發(fā)現(xiàn)。因而為汽車出廠后的持續(xù)升級和服務(wù)降低難度、拓展出更多的可能性。

二、為什么要在汽車上使用SOA架構(gòu)

在整車架構(gòu)上，“面向服務(wù)”是相對應(yīng)的是傳統(tǒng)汽車軟件架構(gòu)中“面向信號”的開發(fā)范式。

所謂“面向信號”就是：為了實現(xiàn)某一項功能，ECU從底層到應(yīng)用層開發(fā)了一整套的軟件，并根據(jù)事先設(shè)定的特定信號與外部進行交互。傳統(tǒng)EE架構(gòu)中，ECU 由不同的供應(yīng)商開發(fā)，框架無法復(fù)用，無法統(tǒng)一，集成難度大。如果開發(fā)新的功能，那么整條軟件鏈路上所有相關(guān)的參數(shù)都需要重新編寫和配置，也就是說模塊之間的耦合度太高，其中一個升級會影響其他模塊都得跟著升級。功能模塊復(fù)用率非常低，牽一發(fā)而動全身，任何功能的更改，都會帶來非常大的工作量。

而“面向服務(wù)”的SOA架構(gòu)對于ECU的更新版本、更新信號庫、代碼修改等過程更加簡便和靈活，基于服務(wù)的架構(gòu)開發(fā)，實際上是以服務(wù)的方式對整車的功能進行拆解，將黑盒子的ECU白盒化，為未來擴展和功能更新，提供了良好的基礎(chǔ)。軟件架構(gòu)白盒化之后，功能的更新和重新部署都更為透明，快速和便捷。

所謂軟件定義汽車，只有當我們把硬件的邊界打破，軟件之間能夠互相“看得到”對方，彼此之間用同一種語言交流，才能形成更大的生態(tài)系統(tǒng)。這也就是為什么我們要在汽車上使用SOA架構(gòu)。

三、EE架構(gòu)的升級需求和車載以太網(wǎng)為SOA奠定了基礎(chǔ)

當我們將目光投向今天的智能汽車，也會發(fā)現(xiàn)，EE架構(gòu)(電子電氣)的升級和車載以太網(wǎng)應(yīng)用，也讓SOA的出生順理成章。

EE架構(gòu)的升級奠定硬件基礎(chǔ)。

以往的傳統(tǒng)汽車采用分布式的EE架構(gòu)，需要上百個ECU(電子控制單元)。傳統(tǒng)架構(gòu)下，各個ECU不但直接驅(qū)動執(zhí)行器和傳感器，還承擔了業(yè)務(wù)功能的很多控制邏輯。因此，功能的更新迭代，往往需要多個控制器配合修改，而各個ECU采購至不同的供應(yīng)商，這導(dǎo)致軟件變更周期長、難度大。隨著整車EE架構(gòu)朝著域集中式的發(fā)展，幾個域控制器承擔了整車主要邏輯運算的任務(wù)，將執(zhí)行器和傳感器與控制命令分離，變成純粹的執(zhí)行機構(gòu)。ECU實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和控制邏輯的解耦，功能接口模塊化、標準化。這樣，只要通過幾個域控制器，就能實現(xiàn)對底層硬件的控制，在架構(gòu)設(shè)計上為SOA提供了良好的基礎(chǔ)。

以太網(wǎng)的應(yīng)用奠定通信基礎(chǔ)

傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由CAN總線組成，按照功能劃分出不同的功能域，比如動力總成、車身控制等總線域。各個ECU都有自己獨立的通信渠道，使得整車線束成本高昂，總裝復(fù)雜程度也較大。而且同一個CAN總線上的所有節(jié)點共享帶寬，普通CAN總線的通信帶寬僅1Mb/s。

目前整車主干網(wǎng)都選擇用以太網(wǎng)取代傳統(tǒng)的CAN總線，作為新的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。以太網(wǎng)是交換機式(Switched Network)通信方式，所有的終端節(jié)點通過交換機連接到一起，通過交換機轉(zhuǎn)發(fā)傳遞的信息，擁有更高的帶寬(大于100 Mb/s)和更低的延時。有了更好的硬件基礎(chǔ)架構(gòu)，加上帶寬更寬、延時更低的網(wǎng)絡(luò)，才為SOA的應(yīng)用和實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

在軟件定義汽車的今天，汽車軟件需要更快速的迭代——這是智能汽車的核心能力。SOA將給汽車軟件生態(tài)帶來巨大的變革。

四、SOA為主機廠帶來了什么?

1、軟硬件解耦，打造良好的汽車軟件生態(tài)

整車SOA架構(gòu)的實現(xiàn)，讓應(yīng)用開發(fā)與整車硬件平臺解耦，一次開發(fā)可以適配不同的車型，為智能汽車的功能和場景帶來更多的想象?；谡嘢OA架構(gòu)，能夠為應(yīng)用開發(fā)提供一個標準的基礎(chǔ)平臺，有利于打造一個良好的汽車軟件生態(tài)。

以零束的SOA架構(gòu)為例，

零束銀河全棧3.0采用模塊化開發(fā)，分為輕應(yīng)用開發(fā)環(huán)境、圖形化開發(fā)環(huán)境、集成IDE開發(fā)環(huán)境、軟件開發(fā)組件、應(yīng)用商城、場景商場、數(shù)字汽車。其中基于數(shù)字汽車的SOA架構(gòu)走在行業(yè)領(lǐng)先的位置，基于區(qū)域控制器的開發(fā)思路，將運算邏輯上移，底層完成信號的采集和IO輸入，Zone控制完成路由, 最終由控制中央計算系統(tǒng)完成邏輯運算和云端交互。其中HPC1&HPC2為兩個主要的計算大腦，HPC1同步負責與云端通訊，同時完成OTA的功能。

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2、實現(xiàn)更加強大的OTA升級能力與更快的迭代速度，極大提升車廠服務(wù)周期，創(chuàng)造長期價值。

SOA基于軟硬件解耦的優(yōu)勢所發(fā)揮的核心價值在于徹底實現(xiàn)軟件獨立“生長”(或者說算力架構(gòu)可以迭代，共享算力變成了可能)，而硬件同樣可以獨立“生長”(跨車型平臺，或者在車輛生命周期內(nèi)為用戶提供OTA升級服務(wù)，而這些在傳統(tǒng)架構(gòu)中實現(xiàn)的成本是不可控的)。

因此，SOA的實現(xiàn)為“面向服務(wù)”的OTA提供了更好的框架基礎(chǔ)，OTA升級將變得更加簡單、靈活、安全、可控。

OTA提供商艾拉比在OTA行業(yè)趨勢報告中提到，隨著持續(xù)的架構(gòu)改革，艾拉比OTA也將由前期“面向功能”的OTA逐步向“面向服務(wù)”的OTA邁進。SOA為OTA提供了強大的支撐能力和基礎(chǔ)，隨著軟件定義汽車的發(fā)展和SOA架構(gòu)的實現(xiàn)，更好的發(fā)揮了OTA的潛力，降低了OTA難度降低、提升了升級效率。同時OTA的升級反哺軟件定義，加速軟件定義下商業(yè)模式、開發(fā)模式、用戶體驗的進一步升級。

艾拉比：面向服務(wù)的OTA

目前，主機廠紛紛布局SOA軟件架構(gòu)的開發(fā)，未來2-3年將是SOA量產(chǎn)的高峰期，車企通過自建或與供應(yīng)商合作搭建操作系統(tǒng)和SOA平臺，以及“面向服務(wù)”的OTA平臺，向用戶提供全生命周期的軟件服務(wù)。

3、主機廠利潤中心“由硬入軟”，軟件將成為整車BOM成本的主要成本項之一

隨著軟件定義汽車的不斷演進，整個汽車行業(yè)的商業(yè)模式隨之改變，從長期以來依賴新車制造和銷售獲取利潤，轉(zhuǎn)向規(guī)模更大的軟件×保有量市場收費。整車廠將通過向C端收取軟件授權(quán)和OTA更新服務(wù)費以完成商業(yè)模式閉環(huán)。

以特斯拉為例，特斯拉正積極推動FSD從一次性前裝收費的模式轉(zhuǎn)變成訂閱服務(wù)持續(xù)收費的模式，以擴大潛在的付費客戶群。

特斯拉的軟件服務(wù)收費項目

特斯拉軟件收費項目

五、SOA能給消費者帶來什么?

1、更開放的開發(fā)者平臺

SOA架構(gòu)是底層硬件與上層服務(wù)應(yīng)用的橋梁，還能將汽車的硬件能力向第三方開發(fā)者開放，這樣其他行業(yè)也能接入智能汽車軟件的開發(fā)。就好比IOS等智能手機系統(tǒng)在開放了開發(fā)者平臺后，消費者可以下載應(yīng)用，用手機看知乎、刷微博;新的應(yīng)用如微信、抖音，也改變了我們的生活。

2、更豐富的使用場景

SOA架構(gòu)可以承載豐富的互聯(lián)網(wǎng)資源，幫助不同背景的開發(fā)者將自身業(yè)務(wù)與車端深度融和，以用戶體驗為中心，才能孵化出跨界的智能汽車軟件產(chǎn)品，誕生我們暫時還想不到的智能汽車使用場景。打個比方，以前手機地圖就是單純用來查找目的地、定位和導(dǎo)航。但是當?shù)貓D服務(wù)商將API接口提供出來后，其他公司也可以使用已有的地圖+定位功能去做自己的業(yè)務(wù)，比如美食地圖、景點地圖等應(yīng)用，不需要再自己開發(fā)一次地圖。

3、千人千面的用戶體驗

SOA架構(gòu)在吸引足夠多的開發(fā)者之后，就會出現(xiàn)更多的應(yīng)用。通過軟件功能的快速更新，讓消費者更便捷、快速的獲取更多功能、應(yīng)用和服務(wù)。以艾拉比OTA運營為例，在完善的功能基礎(chǔ)上，通過大數(shù)據(jù)分析和靈活、經(jīng)濟、快速、無憂的全新OTA軟件迭代能力，滿足用戶多樣的用車需求，實現(xiàn)真正的千人千面的用戶體驗。

結(jié)語：

在軟件定義車的時代，軟件在車上的分量越來越重，用戶對于車內(nèi)軟件的需求越來越多樣，高通信速率、高度可定制的基礎(chǔ)架構(gòu)對于智能汽車來說尤為重要。而SOA架構(gòu)主要優(yōu)勢是可以很大程度上實現(xiàn)軟硬解耦，服務(wù)高內(nèi)聚，軟件易重用，服務(wù)的靈活部署，讓功能改變只需要升級某個服務(wù)就可以實現(xiàn)，大大提高了整車軟件OTA升級的潛力。未來，在SOA的服務(wù)架構(gòu)下，借助強大的OTA通道，最大限度的激發(fā)汽車全生命周期的價值潛力。

審核編輯：湯梓紅