全球汽車行業(yè)正處于數(shù)十年來較大的轉(zhuǎn)型之中，同時(shí)存在兩個(gè)并發(fā)的大趨勢-驅(qū)動(dòng)技術(shù)的根本變化和汽車網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上，“ 趨勢 ”一詞在這里不夠用，因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)全自動(dòng)或部分自動(dòng)駕駛的道路上，車輛聯(lián)網(wǎng)是必不可少的基本步驟。實(shí)際上，即使在不考慮自動(dòng)駕駛的情況下，連接性對于OEM來說也已起著決定性的作用，它是新業(yè)務(wù)和服務(wù)模式的關(guān)鍵。

有許多用例，它們強(qiáng)調(diào)了在所有領(lǐng)域中不斷推動(dòng)這一概念的重要性。這是因?yàn)檐囕v網(wǎng)絡(luò)是各種技術(shù)的總稱，這些技術(shù)共同決定了汽車發(fā)展的新高度。這里一個(gè)特別的方面是，一些概念和創(chuàng)新深入挖掘了數(shù)十年歷史的車輛架構(gòu)的基因，并對其進(jìn)行了重新思考。

這很重要，因?yàn)橹挥胁捎门c現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不同的解決方案才能應(yīng)對實(shí)現(xiàn)完全聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化車輛的挑戰(zhàn)。下面將更詳細(xì)地考慮三個(gè)主題。首先是內(nèi)部通信，其特點(diǎn)是汽車以太網(wǎng)和新的汽車架構(gòu)的出現(xiàn)。

第二種是外部通信，其形式為新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)5G及其對天線技術(shù)的改變。

最后，還有網(wǎng)絡(luò)安全問題，這是車輛聯(lián)網(wǎng)趨勢持續(xù)成功的關(guān)鍵考慮因素。畢竟，只有內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)都建立在安全的基礎(chǔ)上，安全的自動(dòng)駕駛愿景才能成為現(xiàn)實(shí)。

內(nèi)部溝通：快速，高效，高效

與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的所有舉措，包括自動(dòng)駕駛，甚至包括自動(dòng)駕駛，都必須明確：成功實(shí)施需要從根本上重新考慮許多已建立的概念。這尤其適用于車輛架構(gòu)。

其基本思想是將車輛分為幾個(gè)區(qū)域。這將使得在區(qū)域內(nèi)合并對連接至關(guān)重要的安全相關(guān)控制單元，以及通過區(qū)域段的信息流路由。一種可行的方法是將車輛分為兩個(gè)到六個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有單獨(dú)的分區(qū)處理單元，這些單元通過環(huán)形拓?fù)潆娎|互連。這產(chǎn)生了冗余，從而即使在模塊之一或連接電纜出現(xiàn)故障的情況下，車輛也可以繼續(xù)運(yùn)行。車輛每個(gè)單獨(dú)區(qū)域中的計(jì)算機(jī)將處理區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)處理，并將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到主計(jì)算機(jī)。主計(jì)算機(jī)連接到云，以進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

與隨時(shí)間發(fā)展的傳統(tǒng)車輛架構(gòu)相比，多區(qū)域布局的可擴(kuò)展性和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)使其與眾不同。在發(fā)生數(shù)據(jù)的地方對其進(jìn)行收集，匯總，然后通過汽車以太網(wǎng)將其發(fā)送到主計(jì)算機(jī)。這樣可以大大降低系統(tǒng)復(fù)雜性。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，將來可以由區(qū)域內(nèi)的各個(gè)軟件解決方案映射當(dāng)前由硬件使用控制單元處理的功能。當(dāng)今的車輛可以安裝100多個(gè)相互依存復(fù)雜的控制單元。使用多區(qū)域體系結(jié)構(gòu)可以大大減少該數(shù)目。

前面提到的汽車以太網(wǎng)是增加內(nèi)部通信帶寬，同時(shí)降低系統(tǒng)復(fù)雜性的又一個(gè)里程碑。更大的帶寬是必需的，因?yàn)樽詣?dòng)駕駛汽車必須通過自己的傳感器（不斷生成數(shù)據(jù)）和執(zhí)行器來獨(dú)立映射行駛功能，而不依賴于其他道路使用者或基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)。因此，車輛需要一個(gè)敏捷的神經(jīng)系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)分發(fā)到部署在車輛中的處理單元。這可以以汽車以太網(wǎng)的形式獲得。

這項(xiàng)源自IT世界的技術(shù)被認(rèn)為是面向未來的，可在車輛內(nèi)實(shí)現(xiàn)大帶寬和快速信號(hào)處理。當(dāng)前提供高達(dá)10 Gbps的汽車數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。拉斯維加斯的CES 2019展示了針對此問題的首個(gè)解決方案。

一個(gè)重要的方面是，汽車以太網(wǎng)必須具有故障安全性和運(yùn)行可靠性。如前所述，解決方案是使用冗余線束，以補(bǔ)償部分故障并確保整個(gè)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。以太網(wǎng)的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)是將安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)從車輛傳感器快速傳輸?shù)教幚韱卧员悖ɡ纾┸囕v能夠在城市交通中獨(dú)立運(yùn)行。

用于增加自動(dòng)車輛的舒適性和便利性的其他數(shù)據(jù)來自外部，通過天線。它還必須滿足特定要求，以便可以將外部數(shù)據(jù)快速傳遞到車輛中的計(jì)算機(jī)。這將我們帶入第二個(gè)主題或趨勢：外部溝通。

外部交流：車輛是網(wǎng)絡(luò)世界的一部分

天線在聯(lián)網(wǎng)車輛中起著決定性的作用。為了與其他車輛和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)順暢的聯(lián)網(wǎng)，它們必須提供高性能，大范圍的傳輸，同時(shí)還必須將信號(hào)快速傳輸?shù)杰囕v中的處理單元。

天線技術(shù)的挑戰(zhàn)基本上是，新5G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的推出將頻帶從現(xiàn)在的7 GHz以下擴(kuò)展到將來的52.6 GHz。高頻信號(hào)的較高衰減會(huì)導(dǎo)致范圍減小，這又因無方向性天線的發(fā)送和接收信號(hào)能力有限而導(dǎo)致問題。

解決方案是使用多個(gè)定向天線，而不是具有全向輻射方向圖的天線。這些天線即使在車輛行駛時(shí)，也可以在特定方向上連續(xù)控制波束，以增加射程。這對于從道路上的其他車輛接收信號(hào)并傳輸車輛自身的信號(hào)是必要的。此外，它們必須相互連接并與車輛的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。這又需要上述汽車以太網(wǎng)來進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸。

另一個(gè)挑戰(zhàn)涉及帶寬主題。例如，由于可用帶寬僅為每秒幾兆比特，因此當(dāng)前以高度處理的形式發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在這已經(jīng)足夠了，但考慮到自動(dòng)駕駛的未來用例是不夠的，因?yàn)樵谀承┣闆r下必須接收和發(fā)送未處理的傳感器數(shù)據(jù)才能映射新的智能功能。

天線必須覆蓋更大的頻率范圍，以提供必要的帶寬。這需要擴(kuò)展現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，并且目前各個(gè)小組正在對此進(jìn)行研究。在5.9 GHz頻帶中，美國，歐洲和中國地區(qū)為此分配了不同的帶寬。尤其是在歐洲和中國，隨著安全相關(guān)應(yīng)用的推出，這些功能已得到充分利用，而5G V2X的帶寬不足或沒有帶寬。

OEM廠商目前正在研究一種壓縮數(shù)據(jù)的方式，以使5.9 GHz頻帶中的可用帶寬足夠。在歐洲也存在緊張情況，其中60 GHz頻段的頻率范圍保留給V2X。該范圍在技術(shù)上要求很高。存在物理問題，因?yàn)檠醴肿拥墓舱耦l率在該范圍內(nèi)。當(dāng)這些分子開始振蕩時(shí)，它們會(huì)從無線電波中吸收能量，使射程降至幾米，并極大地限制了應(yīng)用范圍，例如不同車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信。

這是一個(gè)事實(shí)的驚人說明，在不斷發(fā)展的道路上和旅途中的網(wǎng)絡(luò)會(huì)受到天線技術(shù)新組件開發(fā)中眾多細(xì)節(jié)的影響，這對于外部通信至關(guān)重要。

網(wǎng)絡(luò)安全：始終在線，但安全

安全性是整個(gè)車輛網(wǎng)絡(luò)持續(xù)成功的非常重要的因素。網(wǎng)絡(luò)犯罪分子早就將網(wǎng)絡(luò)車輛以及未來的自動(dòng)車輛指定為潛在的攻擊目標(biāo)?；旧?，攻擊的可能性會(huì)隨著與外界的接口數(shù)量的增加而增加。這意味著OEM和供應(yīng)商必須快速靈活地應(yīng)對新的威脅情況。

快速，可靠和輕松地對車輛進(jìn)行更新的一種方法是空中固件（FOTA），這意味著可通過移動(dòng)通信接口更新軟件。此方法可能潛在地允許通過修補(bǔ)程序，要集成的新功能以及要更新的密碼算法來連續(xù)快速地糾正弱點(diǎn)。

通過這種方法，配備有移動(dòng)通信接口的控制單元充當(dāng)后端與車輛中要更新的設(shè)備之間的中介。它通過無線接口接收所有軟件包，并將它們分發(fā)到目標(biāo)設(shè)備。另外，充當(dāng)主設(shè)備的處理單元監(jiān)視并協(xié)調(diào)整個(gè)更新過程。

這里的決定性方面是，必須實(shí)施FOTA流程，以使其不成為攻擊的網(wǎng)關(guān)。這樣做的先決條件是，例如通過使用TLS協(xié)議進(jìn)行加密，對無線接口進(jìn)行加密保護(hù)。為此所需的密鑰和證書必須使用機(jī)密和防操作的方法加載到設(shè)備中，并存儲(chǔ)在設(shè)備中受保護(hù)的內(nèi)存區(qū)域中。

專用硬件安全模塊（HSM）對于實(shí)現(xiàn)安全存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)加密算法的安全執(zhí)行非常重要。當(dāng)設(shè)備軟件啟動(dòng)時(shí)，可以通過安全的安裝過程和安全檢查來防止未經(jīng)授權(quán)安裝操縱軟件。通過這兩種方法，都可以使用數(shù)字簽名來驗(yàn)證軟件的真實(shí)性。必須在批量生產(chǎn)中禁用開發(fā)接口（例如UART，USB或JTAG），或者使用加密方法對其進(jìn)行保護(hù)，以防止設(shè)備滲透。

最后，應(yīng)該指出的是，汽車網(wǎng)絡(luò)的大趨勢由許多部分組成，每個(gè)部分都提出了自己的特殊挑戰(zhàn)。作為供應(yīng)商，我們與制造商協(xié)作幫助應(yīng)對挑戰(zhàn)，從而開啟汽車歷史的新篇章。
編輯：hfy