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上海2016年2月1日电 /美通社/ -- 电子计划主动化技能的领导厂商 Mentor Graphics 近日发布一份题为《联网汽车现已成为物联网的一部分》的研究报告，作者是 Mentor Graphics 嵌入式软件部门市场与业务发展主管 Andrew Patterson。以下为报告全文。 随着我们对物联网越来越信任，我们会允许其他互联网用户（无论是普通人还是机器人）访问我们更多宝贵的个人财产和资料。总体而言，我们相信我们的资料是安全的，办事提供商会努力防止任何未经授权的访问。我们的技能供应商必要确保互联网上的所有新“事物”都能以安全的方式运行，而我们与之相关的个人信息可以或许得到妥善管理。如果做不到这一点，会造成严重的个人资料或财务损失，同时，各种负面新闻见诸报端。未经授权访问物联网边缘装备大概会带来严重的安全题目，而当涉及一辆移动的汽车时，则必要将安全性提升到一个新高度。据分析师估计，2016年初，联网装备已达到150亿台，到2020年将增至500亿台。绝大多数装备为主动工作和通讯的小型传感器和执行器。我们的汽车将成为接入物联网尺寸较大、价格较高的物品之一。如何才能确保连接的安全性、可用性和前瞻性？ 主动驾驶的采用 主动驾驶取决于汽车与外部的卫星和路边技能以及互联网云办事器的连接。这种连接必须是持续且安全的，但即使达到了这些技能要求，在无人驾驶汽车广泛普及之前还要克服许多法律和文化障碍。事实证明，一些司机很享受开车，不想这么快就被主动驾驶汽车剥夺他们开车的乐趣。为确保安全性，主动驾驶汽车是极为谨慎的机器，在计划时将风险排除在外，当发生题目时，便会进入主动防故障模式。汽车制造商已开始在新车中逐步引入主动化辅助装置，好比主动刹车和主动停车，但仍由司机全权控制。这种混合车型受益于车外情况的连通性和观察能力，必将会为我们办事好几年。即使司机将控制权完全交给一台车载电脑，仍然会出现在空旷的道路上想要收回控制权尽情享受驾驶乐趣或事出紧急的情况。主动驾驶汽车大概只用于更为单调、缓慢的城市交通。 导致主动驾驶汽车普及相对较慢的另一个因素是所涉及的利益相关者众多，他们都盼望自己的需求得到满意。汽车制造商必须提供既能拓宽汽车销路，又能满意安全性和可靠性要求以避免代价高昂的下游诉讼和品牌价值损失的功效。车主会关心人身安全，高级驾驶辅助体系(ADAS)可以让驾驶变得更轻松、更安全。他们还会关心无线数据办事的费用，以及这些办事在差别地区的运行情况。 公路机构越来越关注联网汽车，盼望借此来众包交通资讯，让公路变得更安全。这项办事具有前瞻性，如果前方有题目会对司机发出警报，并提供最新的地图和导航帮助。 新打击面 您可以通过多种方式将汽车连接到互联网上，体验差别通讯技能带来的便利。最常见的一种方式就是无线连接。在车上安装新的无线端口意味着必须从安全角度来思量新的打击面。图1给出了为防止意外入侵者的打击，必须检测的一些新的大概被利用的接入点。过去，车载嵌入式软件的安全性一直侧重于各个电子控制单元(ECU)，但现在因为有更多类型的无线连接，因此对安全性的思量要扩大到整个汽车以及周围的网络情况和任何托管基础设施。打击点大概是通讯链存在的缺陷。鉴于病毒和软件会一直更新，汽车必要定期升级嵌入式软件。过去的计算机网络和即将普遍推广的车联网与抗病毒保护和定期的软件补丁之间有密切的联系。嵌入式软件的安全性不仅是一个技能话题：一名员工大概访问到ECU密钥和软件计划的细节，公司就有大概面临这些计划数据被滥用或出售的危险。越来越多的嵌入式软件ECU解决方案开始提供加密、认证和入侵检测功效。ECU更新体系应该包罗对称，特别是非对称密钥互换。ECU软件更新所需的公钥大概会由汽车制造商通过公共网络来发送，但只能用相匹配的私钥来读取。这也就是说，为了更新ECU，经销商大概会把公钥分发出去，而这个公钥必须与车主的私钥相匹配。数字签名/证书会提升验证水平，也能证明发送者和接收者是正规且值得信赖的供应商。车联网的密钥管理必要包罗密钥更新、车主可追踪性以及举行盗窃/欺诈行为检测时将账号禁用等功效。
车联网通讯趋势 几乎所有的司机都拥有智能手机，因此能在行车过程中举行通讯。这些智能手机越来越多地通过MirrorLink、Apple Carplay或Google Android Auto被整合到汽车上，而这也是一种将外部网络数据输入汽车体系的方法。然而，通过智能手机举行连接并不安全，也不足以满意被动式或主动式主动驾驶汽车的控制需求，因此不能达到车联网的目标。汽车制造商越来越多地用嵌入式调制解调器来提供全方位的车联网数据办事。据Gartner数据显示，到2020年，五辆汽车中就有一辆采用无线连接，而依赖外部连接的功效会安装到批量生产的大众市场车型中。最新调查表明，13%的人不会思量购置一辆不能联网的新车，而25%的人更看重外部连接，而不是发动机功率和燃油效率。 车联网数字媒体 联网汽车的主要优势之一就是让司机和乘客都能享受到数字媒体。以太网音视频桥接(eAVB)和A2B等不断发展的新的车载网络尺度实现了优质音频和视频内容在车载数字装备上的播放。此外还支持多种类型的数字媒体，包罗流媒体视频、社交媒体办事、贵宾办事、车载电子邮件、视频会议、智能手机连接以及健康监测器和智能手表等可穿戴装备的数据传送。车载以太网的通讯带宽已经达到、甚至超过100MB/s，最大限度地增加了数字媒体用户的无线连接带宽，这也是提高用户满意度的关键。 表1：高带宽节点的车载连接 以太网广泛用于办公室计算情况中，IEEE802.1Q扩展尺度802.1Qat和802.1Qav对由车载以太网网络互换机执行的媒体访问控制(MAC)桥和虚拟网桥局域网操作举行了详细说明。为帮助确保执行音视频桥接(AVB)尺度的装备间的互操作性，为汽车、消费者和专业音视频市场开辟装备认证的AVNU Alliance成立。以太网音视频桥接(eAVB)技能解决了车内通过尺度以太网网络传送音频和视频流时会出现的时间同步题目。 以下图2是典型的车载eAVB结构，含有一系列差别的“泉源”和“接收器”节点。
车联网货币化 随着车联网技能的日渐成熟，将出现新的市场，一些办事供应商已经进入车联网市场。通过嵌入式调制解调器或嵌入式智能手机订购数据连接的办事模式已经普及。汽车制造商还提供他们自己的云办事，包罗贵宾支持、停车场定位器、耗电监控、远程诊断和道路救援等。一些汽车制造商还与智能手机和平板电脑举行整合，实现许多车载功效，这些功效可改善汽车供应商与车主之间建立的终身连接，并为制造商提供持续的收入泉源。 联网车辆的技能堆栈 IEEE 802.11是现今无线通讯的通用尺度。该尺度设立了一系列媒体访问控制和物理层规范，覆盖固定局域网和无线局域网的安装。它是迄今为止最受欢迎的网络通讯解决方案，应用于办公室和家庭计算机以及智能手机和消费电子等各种装备。2010年，IEEE发布了IEEE 802.11p扩充通讯协定，为必要无线连接的高速移动组件提供了情况支持，例如在高速公路上行驶的汽车。它可应对诸多挑战，包罗多普勒频移和快速变化的无线路径条件，以及必要快速建立无线连接和在很短的时间内（通常不到100毫秒）管理数据互换等。IEEE 802.11p为专用短程无线通讯(DSRC)频谱中定义的通讯信道提供了多信道控制机制。 基于5.9GHz DSRC的频率已被选择用于车联网/V2X通讯。这为联网车辆互相通讯和与路边基础设施通讯提供了所需功效，相关概述请见下图第一栏。 表2：无线汽车通讯技能概览（泉源：NHTSA : 2006） 5.9GHz波段被分为几个频道。一个频道被定义为“控制频道”(CCH)，专门用于智能交通体系道路安全，其它频道称为“办事频道”(SCH)，可用于智能交通体系道路安全以及任意数据互换（天气预报、软件无线更新、互联网办事等）。
通过无线通讯执行Linux平台 Linux日益成为行使车辆首选的操作体系。虽然已经出现许多差别版本，但很少有被认为是汽车级并且在原型上是可用于生产的。开源社区贡献了中间件层，支持多种差别的通讯技能。汽车制造商不盼望承担由不必要的无用功效产生的责任，因此像明导(Mentor Graphics)这样的公司专门致力于对默认Linux发行版的许多方面举行定制化。典型的变化包罗启动时间优化，从默认的15-20秒缩短到2秒甚至更短，另外还加强了通讯驱动程序。将Linux移植到汽车级硬件时，经过优化的安全内存分区、引导装载程序认证以及装备驱动器优化是必需的几项变动。 以下图4显示的就是描述了IEEE 802.11p无线通讯元素的一个典型汽车Linux堆栈：
市面上有许多Linux用户空间工具，好比用于无线装备配置和状态检查的iw和iwconfig。汽车制造商开辟内部技能来支持这些新技能，并寻求专业机构（好比明导）的外援支持。一些计划工具让性能衡量、体系调试和测试可以或许满意ISO26262功效安全尺度的要求。汽车制造商试图建立可重复使用的资产，最终可以或许降低计划和开辟成本，同时实现创新。 结论 联网汽车是我们物联网革命的重要组成部分。并非所有人都想乘坐无人驾驶汽车，但我们所有人却都能受益于更好地接收实时信息，以及在驾车时连接至互联网和数十亿台其它电子装备。 拥有优化、安全且前瞻性的软件平台是互联汽车技能重要的第一步，Mentor Graphics已成为Linux车载体系市场的领先供应商。一级计划人员或原始装备制造商可采用这些软件构件和参考计划，为ADAS和联网汽车打造专门的解决方案。 |
