数据分发服务(DDS)介绍
随着智能网联汽车的兴起,用户需求不断攀升,推动了对“软件定义汽车”的产业理念的普及。为实现软件定义汽车和软件驱动创新,汽车软件架构正向更高层次的“面向服务(SOA)”演进。DDS(Data Distribution Service)作为新一代分布式实时通信协议,具有高实时性、可靠性和开放式体系结构,以及发布/订阅端的非耦合性能。
DDS概念
DDS(Data Distribution Service)又称数据分发服务。DDS是网络通讯的核心技术,能可靠实时的交换分配群体性数据。其传输能力比通常的战术数据链高几个数量级。DDS必须确保在极少的时间和不限制网络中的报告数据容量的条件下,高度可靠的传输数据。
DDS是一种中间件协议和API标准,由Object Management Group(OMG)组织制定。用于数据密集型实时应用程序的可靠、高性能和可伸缩的数据交换。DDS定义了一种面向发布-订阅(Pub-Sub)的模式,用于通过网络分发高速数据,并且能够处理数据传输的可靠性、传输优先级、安全性等多个方面。
目前DDS数据通信服务的应用已经非常广泛,涵盖了我们日常的许多重要行业,例如:航空、国防、交通、医疗、能源等等。
DDS软件架构中所处的位置
DDS协议在软件架构中所处的位置如下图所示:处在应用程序层、运行环境层、和基础软件层。分别以API、数据总线(话题)、协议栈的形式出现。
DDS规范及标准
DDS Specification:描述了以数据为中心的发布-订阅模型。该规范定义了API和通信语义(行为和服务质量),使消息从消息生产者有效地传递到匹配的消费者。DDS规范的目的可以概括为:“能够在正确的时间将正确的信息高效,可靠地传递到正确的位置”。
DDSI-RTPS :描述了RTPS(Real Time Publish Subscribe Protocol)协议。该协议通过UDP等不可靠的传输,实现最大努力(Best-Effort)和可靠的发布-订阅通信。RTPS是DDS实现的标准协议。它的目的和范围是确保基于不同DDS厂商的应用程序可以实现互操作。
DDS通信模型
DDS的通信模型称为DCPS模型:
1、在DDS的数据通信是以Topic(话题)为通信单元来交换数据,应用程序通过Topic来判断是否是其所需数据。所有的话题均在DDS的DataBus(数据总线)上活动。
2、DDS能够按照用户应用程序定义的策略(QoS)自动的进行存储、发布或订阅数据。应用程序能够透明的访问或存储数据。而不用关心数据的实际位置。
DDS与SOME/IP的差异
DDS和SOME/IP是自动驾驶上用得最多的两类,对于面向服务的通信协议,DDS与SOME/IP两者存在的差异,主要区别在于通信模型、应用程序接口(API)、QoS策略、传输层协议、安全性、资源需求、AUTOSAR支持等。下图为两者的差异化对比:
DDS的应用
DDS的实时特性非常适合车端自动驾驶系统。在这类系统中,通常会存在感知,预测,决策和定位模块,这些需要非常高速和频繁的交换数据。借助DDS,可以很好的满足它们的通信需求。威蓝科技自研的DDS Test Suite测试平台很好的解决了DDS仿真测试问题。
DDS DCPS RTPS协议参考规范:OMG数据分发服务 v1.4( Data Distribution Service (DDS) Version 1.4)OMG数据分发服务线路互操作性线路协议规范——实时发布订阅协议v2.5(TheReal-time Publish-Subscribe Protocol DDS Interoperabilty Wire Protocol (DDSI-RTPS) Specification Version 2.5)OMG数据分发服务——安全v1.1(DDS Security Version 1.1)OMG数据分发服务——可扩展动态话题类型v1.3(Extensible and Dynamic Topic Types for DDS Version 1.3)
测试覆盖范围:DDS-RTPS协议测试、QoS配置测试、故障注入测试、功能测试、SOA测试、性能测试。
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