Figure 11.6: Modeling of the EthernetRawDataStreamServerMapping

1. Diagrammtyp & Architektur-Kontext

• Klassifikation: UML-Klassendiagramm / Metamodell-Ausschnitt (M2) der AUTOSAR Adaptive Platform (TPS Manifest Specification, Kapitel Service Instance Manifest).
• Architektonische Einordnung: Spezifikation des Deployments und Mappings für Streaming-Kommunikation (Raw Data Streams) über Ethernet/UDP auf Server-Ebene.
• Funktionaler Zweck (RS_MANI_00067): Bindeglied zwischen dem plattformunabhängigen Software-Port-Interface (RawDataStreamServerInterface) und der konkreten Netzwerk-/Socket-Konfiguration auf Instanzebene. Ermöglicht hochperformanten, serialisierungsfreien Datentransfer (z. B. Kamera-, Radar-, Lidar-Streams) unter Umgehung des SOME/IP-Overheads.

2. Komponenten, Entitäten & Schnittstellen

Metaklassen, Stereotypen und Attribute

• RawDataStreamMapping (abstrakt, «UploadablePackageElement»):
  • Abstrakte Basisklasse für Stream-Mappings.
  • Assoziation: +deployment [0..1] zu RawDataStreamDeployment.
• RawDataStreamDeployment («UploadablePackageElement»):
  • Kapselt die protokollspezifische Bereitstellung des Datenstroms.
  • Assoziation: +rawDataStreamInterface [0..1] zu AbstractRawDataStreamInterface.
• AbstractRawDataStreamInterface (abstrakt, «PortInterface»):
  • Port-Schnittstellendefinition im Software-Designmodell.
  • Generalisierung: Basisklasse für RawDataStreamServerInterface.
• RawDataStreamServerInterface:
  • Konkrete serverseitige Repräsentation der Streaming-Schnittstelle.
• EthernetRawDataStreamMapping (abstrakt):
  • Spezialisiert RawDataStreamMapping.
  • Attribut: + socketOption: String [0..*] – Liste plattformspezifischer Low-Level-Socket-Optionen (z. B. SO_RCVBUF, SO_SNDBUF, SO_BINDTODEVICE, SO_REUSEADDR).
  • Komposition: +localEndpointConfig [0..1] zu EthernetRawDataStreamLocalEndpointConfig.
• EthernetRawDataStreamLocalEndpointConfig:
  • Spezifiziert den lokalen Netzwerk-Endpunkt des Servers (Bind-Konfiguration, lokales Interface/Port).
• EthernetRawDataStreamServerMapping:
  • Konkrete Instanz des Mappings für Server-Anwendungen; spezialisiert EthernetRawDataStreamMapping.
  • Komposition: +remoteClientConfig [0..1] zu EthernetRawDataStreamRemoteClientConfig.
• EthernetRawDataStreamRemoteClientConfig:
  • Konfiguriert die Adressdaten der Client-Gegenstellen für die Datenübertragung.
  • Kompositionen:
    • +multicastCredentials [0..1] zu RawDataStreamEthernetUdpCredentials (Multicast-Streaming an Empfängergruppen).
    • +unicastUdpCredentials [0..1] zu RawDataStreamEthernetUdpCredentials (Point-to-Point-UDP-Streaming).
• AbstractRawDataStreamEthernetCredentials (abstrakt, «Describable»):
  • Basisklasse für Adressierungs-Endpunkte.
  • Attribute:
    • + ipV4Address: Ip4AddressString [0..1] (IPv4-Adresse als String)
    • + ipV6Address: Ip6AddressString [0..1] (IPv6-Adresse als String)
    • + udpPort: PositiveInteger [0..1] (UDP-Portnummer)
• RawDataStreamEthernetUdpCredentials:
  • Spezialisiert AbstractRawDataStreamEthernetCredentials zur konkreten UDP-Parametrierung.

3. Dynamisches Verhalten & Sequenzablauf

Da es sich um ein strukturelles M2-Metamodell handelt, ist kein Laufzeit-Sequenzdiagramm dargestellt; das Metamodell steuert jedoch deterministisch den Socket-Lifecycle in der Adaptive-Laufzeitumgebung (ara::com / Network Stack):

1. Manifest-Verarbeitung (Startup):
   • Der Execution Manager startet den Server-Prozess; der Kommunikationsstack parst das EthernetRawDataStreamServerMapping.
2. Socket-Initialisierung:
   • Erzeugung des UDP-Sockets (AF_INET/AF_INET6, SOCK_DGRAM).
   • Iteratives Setzen aller deklarierten socketOption-Werte via setsockopt().
   • Binden (bind()) an den durch localEndpointConfig definierten lokalen Endpunkt.
3. Stream-Konfiguration:
   • Bei Multicast (multicastCredentials): Konfiguration von Multicast-Interface, TTL und ggf. Beitreten via IP_ADD_MEMBERSHIP/IPV6_JOIN_GROUP.
   • Bei Unicast (unicastUdpCredentials): Vorbereitung der Zieladresse für sendto() bzw. Aufruf von connect() zur Fixierung des Sendeendpunkts.
4. Datenübertragung & Fehlerbehandlung:
   • Asynchroner, unquittierter Versand von Raw-Payloads (Zero-Copy-Buffer direkt auf Treiber-/Socket-Ebene).
   • Eventuelle Übertragungs- oder Buffer-Überlauffehler werden primär über POSIX-Errnos (EWOULDBLOCK, EMSGSIZE, ENOBUFS) behandelt und an die Diagnostic-Log-and-Trace (DLT)- bzw. PHM-Instanz gemeldet.

4. Normative Relevanz & Entwickler-Hinweise

• Manifest-Konfiguration & Validierung:
  • RawDataStreamEthernetUdpCredentials erfordert semantisch entweder eine gültige ipV4Address oder ipV6Address zusammen mit udpPort. Die Spezifikation erzwingt Konsistenz zwischen IP-Familie des lokalen Endpunkts und der Remote-Credentials.
• Socket-Optionen:
  • Das Attribut socketOption ist ein Freitext-String-Array. Entwickler müssen sicherstellen, dass die Strings exakt den vom Ziel-Betriebssystem (z. B. QNX Neutrino, Linux/POSIX) und dem verwendeten IP-Stack unterstützten Bezeichnern entsprechen. Fehlerhafte Optionen führen typischerweise zum Scheitern der Service-Initialisierung zur Laufzeit.
• Multicast vs. Unicast:
  • Durch die getrennten Kompositionen multicastCredentials und unicastUdpCredentials kann ein Server-Stream entweder an dedizierte Unicast-Ziele oder an eine Multicast-Gruppe gesendet werden. Beide Rollen sind mit Kardinalität [0..1] optional, schließen sich in der Regel jedoch je nach Topologie logisch aus.
• API-Vertrag:
  • Der Applikationscode interagiert ausschließlich über die durch den AUTOSAR-Codegenerator erzeugten C++-Schnittstellen von RawDataStreamServerInterface. Alle Low-Level-Details (UDP-Frames, Pufferung, IP-Adressen) sind im Manifest gekapselt und für den Application-Layer transparent.