SDV 실현의 열쇠 ‘협업의 협업’

좌로부터 보쉬 그렉 모닝스타(Greg Morningstar), Eclipse Foundation 데니스 륭(Dennis Leung), 콘티넨탈 마틴 슐라이허(Martin Schleicher), COVESA 스티브 크럼(Steve Crumb), Arm 로버트 데이(Robert Day) 


AUTOSAR, COVESA, Eclipse SDV, SOAFEE 등 컨소시엄, 그리고 보쉬, digital.auto, AWS는 SDV의 세계적 실현을 위해 그들 내부적인 협업뿐만 아니라 컨소시엄 간 협업이 필요하다는 데 동의했다. 이것은 각 컨소시엄이 SDV에 기여하는 바를 명확히 하고 상호연계성과 시너지를 입증하기 위해 적극적으로 협력하는 ‘협업의 협업’인 ‘SDV 얼라이언스’로 이어졌다. CES 2024에서 SDV 얼라이언스가 그들의 ‘통합 블루프린트(SDV ALLIANCE INTEGRATION BLUEPRINT)’를 발표했다. 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr 




SDV 얼라이언스는 자동차 세계가 SDV를 설계, 개발, 배포하기 시작하면서 한 가지 분명해졌다고 말한다. SDV를 현실로 실현하려면 자동차 업계 전체의 협업이 필요하다는 것이다. 자동차 제조업체가 직면한 많은 문제를 해결하는 데 도움이 되는 여러 SDV 컨소시엄이 설립되기도 했지만, 여전히 잠재적인 품종 수, 다양한 SDV의 절대 수를 줄이려면 표준과 개발 방법론의 조화가 필요했다.

이에 AUTOSAR, COVESA, Eclipse SDV, SOAFEE 등 SDV 컨소시엄은 그들 내부적인 협업뿐만 아니라 컨소시엄 간 협업이 필요하다는 데 동의했다. 이는 각 컨소시엄이 SDV에 기여하는 바를 명확히 하고 상호연계성과 시너지를 입증하기 위해 적극적으로 협력하는 ‘협업의 협업’인 ‘SDV 얼라이언스(SDV ALLIANCE)’의 탄생으로 가시화됐다. 

SDV 얼라이언스의 주요 목적은 SDV 생태계의 노력을 일치시키는 것이다. SDV 얼라이언스는 이런 분산된 노력에서 SDV에 대한 기존의 설명과 다른 외부 조직을 수용함으로써 SDV를 구성하는 것에 대한 명확하고 통일된 정의에 합의했다. 

그리고 CES를 통해 통합 블루프린트(SDV ALLIANCE INTEGRATION BLUEPRINT)를 공개하며 각 조직의 다양한 기술과 방법, 표준을 살펴보고 SDV 개발을 위해 어떻게 협력할 수 있는지 보여줬다. 얼라이언스는 SDV가 개념적으로 너무 복잡해 단일 산업 컨소시엄에서 다루기 어렵다는 점을 인식하고 각 조직의 핵심 역량과 다양한 실행 환경을 살펴봄으로써 역량을 결집해 SDV 공동 비전을 구축했다. 또 공동 시연을 통해 지속적으로 서로 다른 컨소시엄 간의 기술적 제휴를 선보이고 있다. 

보쉬의 년 루엉 응웬(Nhan Luong Nguyen), 아킴 헨켈(Achim Henkel), 디르크 슬래마(Dirk Slama), AWS의 스테파노 마자니(Stefano Marzani), 보리스 노박(Boris Novak)이 작성한 ‘통합 블루프린트’를 소개한다. 


 

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SDV ALLIANCE 
INTEGRATION BLUEPRINT




CES에서 발표된 이 SDV 얼라이언스의 통합 블루프린트 백서에는 파트너인 COVESA, Eclipse SDV, AUTOSAR, SOAFEE의 표준 및 기술 사용을 위한 블루프린트가 간략히 설명돼 있다. 또한 이것은 보쉬, ETAS, AWS의 기술과 제품을 활용해 ‘digital.auto’에 의해 조정됐다. 

SDV 얼라이언스는 SDV에 대한 약속을 이행하기 위해 최고의 자동차 표준과 오픈소스 기여를 결합하고 있다.

▶COVESA (Connected Vehicle Systems Alliance)는 커넥티드 카의 잠재력을 최대한 실현하는데 필수적인 개방형 협업, 개방형 표준, 개방형 소스 소프트웨어 솔루션의 중요성에 기반을 두면서 차량 데이터 표준, 서비스 정의 및 전달을 훨씬 더 쉽게 관리할 수 있도록 하는 차량 서비스 정의 및 공통 인터페이스 창조에 집중한다. 
▶Eclipse SDV는 자동차 소프트웨어의 오픈소스 개발을 촉진하는 Eclipse Foundation 내 워킹그룹으로, 개인과 조직이 전 세계 자동차 산업 시장을 위한 오픈소스 솔루션을 만들고 홍보할 수 있는 포럼을 제공하는 것을 목표로 한다. ‘코드 우선(code first)’ 접근 방식의 SDV 관련 프로젝트는 새로운 종류의 자동차 핵심 기능을 위한 업계 최초의 오픈소스 소프트웨어 스택 및 관련 툴링(tooling)을 구축하는 데 초점을 맞추고 있다.
▶AUTOSAR (AUTomotive Open System ARchitecture)는 지능형 모빌리티를 위한 표준화된 소프트웨어 프레임워크를 개발, 구축하고 E/E 시스템 아키텍처를 개방하기 위한 자동차 및 소프트웨어 업계의 선도 기업 글로벌 파트너십이다.
▶SOAFEE(Scalable Open Architecture For Embedded Edge)는 차세대 자동차 및 안전필수 시스템을 구동할 매우 다양하고 이기종 컴퓨팅 플랫폼에 클라우드 네이티브 개발 패러다임과 유비쿼터스 생태계를 도입하는 것을 목표로 하는 SIG(Special Interest Group)다.






통합 블루프린트 파트너 

블루프린트는 자동차 제조사, 부품공급업체, 스타트업 및 최종 사용자를 위한 개방형 커뮤니티인 digital.auto에 의해 조정돼 차세대 SDV 경험을 만들기 위해 협력한다. 블루프린트의 업계 파트너는 보쉬, ETAS, AWS다. 
이 백서에 설명된 통합 블루프린트는 현재 자동차 산업, 특히 SDV가 직면한 네 가지 주요 문제를 해결한다.

▶첫째, SDV로 전환하려면 표준화된 HAL(Hardware Abstraction Layer)에 대한 접근 방식이 필요하다. HAL은 신호 지향 임베디드 세계와 서비스 지향 SDV 소프트웨어 세계(Signal-to-Service) 간의 인터페이스를 지원해야 한다. COVESA는 이 신호-서비스 계층이 필요한 의미론적 하드웨어 추상화를 지원할 수 있도록 하는 차량 신호 사양(Vehicle Signal Specification, VSS)을 표준화했다.
▶둘째, SDV는 최신 차량에 있는 수많은 센서와 액추에이터를 조율하는 데 사용되는 임베디드 시스템에 쉽게 액세스할 수 있어야 한다. AUTOSAR는 예측 가능성, 안전성, 보안, 대응성에 대한 높은 요구사항을 갖춘 임베디드 시스템과 애플리케이션 소프트웨어의 통합을 위한 선도적인 표준이다. AUTOSAR와 COVESA 지원 Signal-to-Service 레이어를 결합하면 새롭고 강력한 SDV 기반 애플리케이션을 만들 수 있다.
▶셋째, 자동차 소프트웨어 팩토리들은 가상화 개발을 지원해야 한다. 이는 가상화 테스트, 검증 및 출시를 위해 복잡한 타깃 하드웨어 환경이 클라우드에서 복제된다는 것을 의미한다. 통합 차량 소프트웨어가 높은 수준의 성숙도를 갖게 되면 클라우드에서 대상 하드웨어로 배포되어 개발자 협업이 훨씬 쉬워지고 이전에 비용이 많이 드는 실제 하드웨어인 HIL(Hardware-in-the Loop)에 할당되던 비용도 절감할 수 있다.  
▶넷째, 자동차 산업이 독자적이고 차별화되지 않는 기능을 개발하고 소프트웨어 프레임워크를 가능하게 하는 데 드는 높은 비용을 절감할 수 있도록 해야 하는데 오픈소스, 특히 Eclipse SDV 워킹그룹의 작업은 OEM에게 공통의 소프트웨어 프레임워크를 위한 비용을 분담할 수 있는 수단을 제공한다.






그림 2 | SDV 얼라이언스 표준 및 기술에 기반한 통합 블루프린트




통합 블루프린트 아키텍처 

백서에 설명된 통합 블루프린트는 그림 2에 설명된 자동차 등급 하드웨어 및 소프트웨어 표준 세트를 기반으로 한다.

▶차량 컴퓨팅 유닛(HPC1)은 Eclipse의 Velocitas SDV Runtime(1)에서 실행되는 온보드 애플리케이션과 온보드 AI 처리를 위한 추론 처리 로드를 지원하기 위해 제공된다. 이 블루프린트 사례에서 VCU는 NVIDIA Jetson Orin AGX이다. 
▶예시 영역에서 서로 다른 ECU를 관리하기 위한 NXP S32G 골드박스 기반 영역 컴퓨터(Zone Computer: HPC2)가 포함된다. 이는 예를 들어, KUKSA 메시지 브로커를 통해 VCU 상의 애플리케이션에 제공되는 SDV API들을 ECU 상의 실제 기능들과 통합한다(2).
▶시스템(3)에는 2개의 ECU가 포함돼 있어 에어컨용 팬과 같은 액추에이터와 가속 페달을 관리한다. 모두 AUTOSAR Classic을 사용해 통합된다. 
▶AWS(4)는 클라우드에서 가상 개발환경을 제공하는 데 사용된다. 현재 주로 SDV 애플리케이션의 클라우드 기반 개발에 사용되며, SOAFEE의 EWAOL 참조 구현을 네이티브 Amazon Machine Image로 실행한다. 향후 가상 ECU에 대한 지원이 추가될 예정이다.
▶digital.auto playground(5)는 SDV 애플리케이션의 빠른 프로토타이핑 및 초기 아키텍처 시스템 구성 생성에 사용된다. 이 블루프린트의 자동 배포는 digital.auto 플레이그라운드에서 AWS로, ▶그리고 거기에서 대상 하드웨어로 지원된다(6).



Eclipse SDV Runtime 

이 백서에 설명된 블루프린트는 Eclipse SDV 워킹그룹의 두 가지 주요 SDV 지원 기술인 Velocitas와 KUKSA를 사용한다. 
Eclipse Velocitas는 컨테이너형과 비컨테이너형 차량 내 애플리케이션 생성을 위한 엔드투엔드, 확장 가능, 모듈식 오픈소스 개발 툴체인을 제공한다.

KUKSA의 주요 기능 중 하나는 차량 데이터와 인터페이스를 COVESA VSS 등을 기반으로 하는 공통 형식으로 추상화하는 기능이다. 이렇게 하면 KUKSA의 모든 기능이 지원되는 모든 차량에서 실행될 수 있다. KUKSA 자체는 VSS를 기반으로 다양한 차량 신호를 공통 언어로 변환하는 데 중점을 두고 있다. 이를 통해 새로운 차량 아키텍처에 선호하는 온보드 또는 오프보드 테크스택을 보다 쉽게 추가할 수 있다.



COVESA 지원 Signal-to-Service 인터페이스 

VSS는 차량 신호에 대한 의미론과 카탈로그를 정의하고 정규화하기 위한 COVESA의 이니셔티브다. 이는 의미론적으로 잘 정의된 차량에 대한 정보를 전달하기 위해 자동차 애플리케이션의 표준으로 사용될 수 있다. 이는 차량 버스 및 통신 네트워크를 통해 전달되는 원시 데이터와 함께 센서 및 액추에이터에 대한 차량 신호에 중점을 둔다.

이는 COVESA VSS가 상호운용성의 기반인 HAL 생성을 위한 기반을 효과적으로 제공한다는 것을 의미한다. 이는 두 가지 이유로 중요하다:
▶첫째는 차량 바디의 VSS 신호를 예를 들어 정보 및 편의 애플리케이션에서 모두 재사용할 수 있다는 것이고,
▶둘째는 예를 들어 먼저 시뮬레이션된 기능에 대해 VSS 클라이언트를 실행하고 나중에 실제 차량 하드웨어에서 신호에 대해 실행하는, 코드가 밸류 스트림을 통한 코드의 원활한 흐름이다.



ECU와 AUTOSAR Classic 및 ADAPTIVE         

이 백서에 설명된 블루프린트는 SDV 세계와 임베디드 세계 간의 통합이 하드웨어와 소프트웨어 레벨에서 수행된다. 
하드웨어 레벨에서는 중앙 컴퓨터와 해당 영역의 ECU 간의 물리적 링크로 전용 영역 컴퓨터가 도입됐다. 소프트웨어 수준에서 VSS 신호는 KUKSA 데이터 브로커를 통해 중앙 컴퓨터의 SDV 애플리케이션에서 영역 컴퓨터로 전달된다. 영역 컴퓨터에서 VSS 신호는 AUTOSAR 신호에 매핑된다. 영역 컴퓨터의 미들웨어는 주어진 신호에 맞는 ECU를 식별하는 역할도 담당한다.



SOAFEE를 사용한 가상화 개발       

지리적 및 조직적 경계에 걸쳐 작업하는 대규모 분산된 팀에서 개발자에게 필요한 테스트 시스템에 쉽게 액세스하도록 제공하는 것은 어려울 수 있다. 특히 완전한 테스트 차량을 필요로 하는 경우 SDV 애플리케이션을 철저하게 테스트하기 위한 완전한 하드웨어 스택을 구축하는 것은 어려울 수 있다. HiL(Hardware-in-the-Loop)은 종종 원격에서 쉽게 액세스될 수 없다. 또한 HiL은 일반적으로 원격 협업에 이상적이지 않으며 추가 테스트베드를 위해 복제하기도 매우 어렵다.

SOAFEE에서 개발한 EWAOL 레퍼런스 구현은 클라우드 개발환경과 실제 대상 하드웨어(예: 차량 내) 간 환경 패리티를 보장하는 데 도움이 되는 표준 설정에 중점을 둬 가상개발 환경을 간단하게 생성하는 것을 목표로 한다. 이렇게 하면 기본 클라우드 환경과 차량 컴퓨터가 동일한 바이너리 앱을 사용할 수 있다. 즉, 차량 컴퓨터용 애플리케이션을 다시 컴파일할 필요가 없다.

이것은 다양한 종류의 테스트 아키텍처를 설정하고 평가하는 것을 훨씬 쉽게 만든다. 게다가 기존의 테스트 설정을 복제하고 수정하는 것도 훨씬 쉬워진다. 이것은 복잡한 테스트 시나리오의 관리와 핵심 개발자들, 통합 설계자들, 테스트 엔지니어들 간의 협업을 훨씬 쉽게 한다.



digital.auto를 이용한 프로토타이핑 

블루프린트에 사용된 digital.auto playground를 사용하면 표준화된 차량 API(예: COVESA VSS)에 대해 SDV 애플리케이션을 신속하게 구축하고 테스트할 수 있다. 통합된 UX 위젯을 사용하면 풍부하고 강력한 시각화 기능을 갖춘 프로토타입을 매우 쉽게 만들 수 있다. 이는 내부 이해관계자나 외부 고객으로부터의 조기 피드백에 중요하다.

Eclipse Velocitas 애플리케이션의 자동 생성을 위한 기본 지원을 통해 프로토타입을 실제 개발환경으로 쉽게 마이그레이션할 수 있다(예: 클라우드의 가상화 개발에서 시작해 실제 테스트 하드웨어로 배포). 다쏘시스템스, 앤시스(Ansys)와 같은 시장 선도 차량 시뮬레이션 시스템과의 다양한 통합을 통해 SDV 개발 및 UX 평가를 손쉽게 수행할 수 있다.



배포    

복잡한 분산 환경에서 배포를 효과적으로 관리하는 것이 중요하다. 부분 및 완전한 배포를 지원하는 것이 중요하다. 배포 대상은 컨테이너화돼 있어 각 애플리케이션 서비스가 자체적으로 완전히 격리된 실행 환경과 자체 구성을 갖고 라이브러리 등에 대한 종속성이 없도록 한다. 또 다른 중요한 요소는 배포 순서다(예: 어떤 부분이 먼저 배포되고 완료되어야 하는지).

이 블루프린트 버전에서는 배포의 초점이 컨테이너화된 SDV 애플리케이션에 있다. 다음의 릴리스에는 vECU에서 ECU로 자동 배포되는 완전 가상화된 ECU(vECU)가 추가될 예정이다.

이 블루프린트는 다음과 같은 몇 가지 이점을 제공한다: 
 
▶이 백서는 소프트웨어 개발의 상호운용성과 효율성을 향상시키는 것을 목표로 SDV 얼라이언스가 촉진하는 자동차 산업 내 협업 이니셔티브를 소개한다.
▶COVESA VSS는 상호운용성의 기초로 작용하는 하드웨어 추상화 레이어(HAL)의 생성을 위한 기반을 제공한다.
▶이 새로운 수준의 표준화는 예를 들어, AUTOSAR와 SDV 애플리케이션 간의 플러그앤플레이 통합을 가능케 한다.
▶또한, SOAFEE에 의해 활성화된 가상화는 개발팀이 새로운 애플리케이션에 대한 가상화된 실제 환경에서 빠르게 테스트 시나리오를 구축할 수 있도록 도와 시간을 절약할 수 있게 한다.
▶다수의 차량 애플리케이션이 가상 환경에서 함께 개발되고 테스트될 수 있어 분산 팀 간 협업이 훨씬 효율적으로 이뤄진다.
▶가상 테스트 환경에서 타깃 환경으로의 이전은 바이너리 패리티 덕분에 원활하게 진행되며, 이로써 소스코드 재컴파일이 필요 없이 소프트웨어(SIL)) 및 하드웨어(HIL)에서 타깃 차량으로의 원활한 배포가 가능하다. 교차 컴파일 툴체인이 필요하지 않다.
▶Eclipse SDV를 통한 오토모티브 소프트웨어 개발에 오픈소스를 추가함으로써 OEM은 오픈 커뮤니티의 혜택을 누릴 수 있고, 차별화되지 않는 기능 및 소프트웨어 프레임워크의 개발 및 유지보수 비용을 줄일 수 있다.

SDV 얼라이언스 멤버에 의한 업계 협력은 자동차 소프트웨어의 개발 주기를 획기적으로 단축하고 도메인 간 협업을 개선하며 수많은 새로운 차량 경험을 가능하게 해 OEM과 공급업체뿐만 아니라 최종 소비자 모두에게 이점을 제공할 수 있는 잠재력이 있다.

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AEM_Automotive Electronics Magazine