不管對於特斯拉(Tesla)執行長Elon Musk的個人看法如何,每一家汽車OEM都不得不暗地佩服特斯拉的一件事就是它的電動車(EV)擁有整車實現空中下載(over-the-air;OTA)軟體升級的能力。

特斯拉不僅可透過OTA將軟體升級發送到車輛內的車載資通訊(telematics)單元,更新車載資訊娛樂系統(IVI)內的地圖和應用程式(App)以及其他軟體,還可以直接將軟體增補程式傳送至有關的電子控制單元(ECU),以實現安全、可靠的功能升級。

Tesla OTA update Tesla透過OTA實現整車軟體升級(來源:teslarati.com)

除了特斯拉之外,沒有其他一家汽車製造商能夠實現這一目標。

畢竟,世界上並不存在‘bug-free’的軟體。IHS Markit汽車資訊娛樂暨先進駕駛輔助系統(ADAS)研究總監Egil Juliussen指出,光是這個原因,當今搭載越來越多軟體的車輛就應該具備OTA功能來修正軟體錯誤。如果攻擊者利用軟體漏洞控制了車子或傷害乘客,這種修正功能對於「連網汽車」而言就更重要了。當這種情況發生時,汽車製造商應該盡速更新易受攻擊的軟體,以避免造成更多破壞。

Juliussen說:「特斯拉是一個例外。它的系統架構都是從頭開始建構的,以便簡化OTA過程。但大多數汽車OEM就無法這麼大手筆了。他們必須找到一種方法進行漸進式的改變。」

OTA供應商激增,但…

Tier1和Tier2供應商敏銳地意識到汽車OEM對於OTA的需求不斷成長。同時,為行動產業提供OTA的軟體供應商開始轉向汽車產業。畢竟,在他們眼中,連網汽車就是一部「有輪子的智慧型手機」(smartphones on wheels)。

許多OTA供應商們其實已經威脅到Tier1和Tier2的地位。

  • 2015年初,Harman International Industries收購了以色列的Red Bend Software,這是一家為連網裝置提供軟體管理技術以及OTA軟體與韌體(SOTA和FOTA)升級服務的公司。Harman後來被三星收購;
  • 2016年,WindRiver——當時還屬於英特爾(Intel)——將Arynga的軟體產品線整合到自家汽車業務中。Arynga是一家專為汽車產業提供SOTA和FOTA服務的公司;
  • 兩週前,WindRiver透露福特汽車公司(Ford Motor Company)使用了他們的OTA升級技術。WindRiver聲稱其‘WindRiverEdgeSync’技術可以提供差異化的更新,能以最大限度減少更新的資料量、傳輸時間和記憶體用量,實現以OTA升級車用軟體;
  • 去年,Aptiv (原本稱作Delphi Automotive)收購了密西根州的新創公司Movimento,並整合於其OTA平台。Aptiv的目標是幫助OEM收集和分析汽車資料,以檢測漏洞、擴大召回範圍、增補網絡安全漏洞,以及加速自動駕駛的發展;
  • 圖資公司HRER推出了OTAConnect,並聲稱這是一款開放來源的解決方案,專為整合至OEM的後端伺服器而設計。

此外,OTA平台市場上的其他公司還包括博世(Bosch)、Continental、Airbiquity和ATS等公司。

瞭解車輛的網路拓撲

這些舉措都在描述汽車技術供應商和OEM之間都在競爭取得OTA。然而,根據IHS Markit資深分析師Colin Bird-Martinez的觀察,大多數的OTA任務都是向遠端的車載資通訊單元發送軟體更新,無法解決安全氣囊、動力傳動系統、車身控制或安全所需的ECU軟體更新。

現實情況是,連網汽車所需的OTA與智慧型手機的OTA是完全不同的概念。

為了實現汽車OTA (從雲端到ECU),Bird-Martinez說:「你需要具備兩項條件:深入瞭解運算硬體,以及熟悉各種車載網路通訊拓撲。」

確實,針對直接與ECU通訊的軟體增補程式,OTA供應商必須熟悉車輛內部的各種硬體單元。Bird-Martinez問:「ECU是否配備了兩個記憶體組,以便在軟體更新時,在其他記憶體中還有一個較舊的程式持續運作?」

他補充說,「二進制檔案往往需要更多的空間。」雖然更新的資料可加以被壓縮,但OTA供應商仍然應該確認它發送軟體增補程式至特定ECU時,其晶片上記憶體是否有足夠的空間。

Bird-Martinez還說,各種ECU分別連接至不同類型的車載通訊網路。例如常見的CAN、FlexRay、LIN、MOST以及乙太網路等。OTA平台供應商需要了解車載通訊網路的所有細微差別,才能有效地傳送軟體更新。

曾聽說過Excelfore嗎?

一起進入Excelfore的世界看看。

儘管Excelfore還不算為人所熟知,但這家來自加州的公司已在車載網路開發協議堆疊已經擁有十年的經驗了,業界都十分看好該公司在車載網路複雜性方面的技術優勢。最近,Excelfore開發出雲端到裝置的OTA平台,稱為eSync,目標在於讓汽車製造商可以將軟體更新從雲端發送到車內的感測器或ECU上。

Excelfore行銷總監Mark Singer說:「我們的專業知識已經從汽車發展到雲端了。」據Singer表示,Excelfore的eSync平台目前已經有四家客戶了——三家是「主流」的既有汽車OEM,另兩家則是汽車新創公司。他們都試圖將完整的eSync系統嵌入車輛中,並計劃在全產品線中進行統一部署。

Excelfore並未透露目前擁有哪些客戶,但他們也不只是嘗試使用eSync。Singe表示,Excelfore的eSync OTA平台讓他們能夠向車內的5到10個電子裝置發送軟體更新,「但還不適用於所有的ECU」。

API在哪裡?

Excelfore得以從eSync雲端平台直接傳送各種汽車OEM軟體更新至車內不同電子裝置的技術,主要來自該公司開發的「伺服器-客戶端-代理」(Server-Client-Agent)架構與API。

Excelforce data API (來源:Excelfore)

抽象層允許「代理」——實際上是一段程式碼——能掌握車輛中終端裝置的特定特徵,並且瞭解如何與其通訊。Singer說,該裝置可能是安全氣囊、相機、光達或車身控制單元。由於「代理」提供了一定程度的抽象,因此,即使是不同的終端裝置也可以為OTA平台提供一致的介面。

同時,「客戶端」作為OTA主機,針對「伺服器」發送查詢,並在安全連接到「伺服器」的同時辨識車輛。

開放eSync雲端平台

Excelfore在今年初決定向開放聯盟eSync Alliance開放其eSync平台。

為什麼選擇開放產業聯盟?

Singer說,「我們的想法是這樣的:一方面,隨著越來越多的OTA新創公司出現,Tier 1和Tier 2業者也對其虎視眈眈。但是在另一方面,主要的汽車OEM都不願意只選擇一個OTA平台。如果OTA平台僅為整車軟體更新提供部份解決方案,他們將不會為了OTA的後端基礎設施進行投資,也不可能承擔在未來15到20年內維護伺服器的負擔。」

Singer說:「任何通訊鏈路的價值就取決於可以連接多少東西。我們將OTA視為一個資料管道,其價值取決於OTA可建立多少通訊——例如ECU、感測器等。」

Singer並指出,沒有人需要30種不同的管道,「但我們希望eSync聯盟能夠開發出業界標準介面,Excelfore的eSynch可望成為其中的一部份。」

不存在利益衝突嗎?

但是,Excelfore和eSync聯盟之間的關係是什麼?eSync聯盟會不會給予Excelfore某種「不公平的」特殊待遇?

對此,eSync聯盟執行董事Rick Kreifeldt告訴《EE Times》,「Excelfore是eSync聯盟委員會成員之一,並開發了原始的eSync技術。隨著我們向其他開發人員開放API,Excelfore將成為eSync技術的供應商之一。」總之,eSync聯盟希望成為不同ECU公司、OTA平台供應商和Tier 1為整個汽車產業匯聚並釋出API的樞紐。

一旦確立了API,Kreifeldt重申,「OEM則既可以使用Excelfore,也可以採用另一家供應商或甚至開發自己的eSync聯盟相容解決方案。由於該技術是模組化的,OEM甚至可以與來自兩家不同供應商的產品混搭。」例如,Singer說,安全氣囊的開發人員既可以自行編寫符合eSync聯盟標準的代理軟體當然很好,但他也可以向第三方購買,甚至Excelfore也可以協助他編寫程式碼。

Singer並補充說,目前已有5~6家OTA供應商——可能是ExcelFore的直接競爭對手——正計劃加入eSync聯盟。業界組織制定標準和向前進展的唯一方法就是撐起一個足以涵蓋所有利益相關團體的大傘。

eSync Alliance* *eSync聯盟計劃開發一條多供應商路徑,建立端對端的安全OTA和資料服務(來源:eSynch Alliance)

為什麼OTA很重要?

Kreifeldt認為,「適用於整車的OTA」應該成為汽車產業的當務之急。自動駕駛車可能真的能能夠挽救人們的生命,但如果沒有可靠的補救措施來解決導致如此多車輛召回的軟體漏洞,自動駕駛車就無法實現這一終極目標。

在我們的採訪中,Kreifeldt引用了近年來的一系列軟體召回的事件,包括:

  • 2016年:由於安全氣囊系統中的乘員檢測故障,日產(Nissan)召回320萬輛汽車;
  • 2016年:由於安全氣囊系統進入診斷模式,通用汽車(GM)召回360萬輛汽車;
  • 2017年:由於安全氣囊感測器問題,道奇(Dodge)召回了125萬輛汽車。
  • 從三年後的70%修復率來看,意味著明年將有大約240萬輛帶有安全氣囊系統瑕疪的車輛上路行駛。

更糟糕的是,許多消費者即使知道有這一類的召回事件,也可能因為麻煩而不去更新軟體。

Kreifeldt引用Stout Research估計的修復率來看:

  • 對於車齡在5年以下的車輛,在車商發佈召回的前九個月內,修復率為40%;
  • 2018年:由於轉向軟體錯誤,通用汽車召回100萬汽車。預計明年夏天還會有其中約60萬輛車子繼續上路行駛;
  • 2018年:由於後視攝影機錯誤,本田(Honda)召回232,000輛汽車。預計明年夏天仍將有其中約139,000輛車子繼續上路行駛;
  • 2018年:由於軟體故障導致失速,豐田(Toyota)召回240萬輛油電混合車。預計明年夏天將有其中約144萬車子繼續上路行駛。

想像一下,如果OEM都建立了OTA平台,那麼許多這一類的軟體召回事件都可以輕鬆應對。簡言,OTA更新不僅可以讓車用裝置保持在最新狀態,還可以在基於軟體召回的事件中讓車主節省許多時間,也讓汽車OEM省錢。

對於許多汽車OEM而言,OTA更新的主要推動力就是「節省成本」。此外,Juliussen還補充說,網路安全則是OTA必須成為連網汽車優先考慮的另一個原因。

Juliussen表示,OTA由於具有「功能性OTA」的前景,對於OEM來說更具有吸引力,因為汽車製造商可以在銷售後利用軟體升級添加功能,並進一步增加收入。

Kreifeldt指出,在雙向OTA平台下,車輛可以將車載系統和元件的診斷和運作資料傳輸到雲端;當有任何問題可能發生之前,系統將會自動向汽車OEM發出警告,提醒車子的潛在風險。

目前,特斯拉使用的是RedBend (現為Harman)的OTA平台,在雲端和車輛之間進行通訊。但是,當涉及向整車發送軟體更新時,特斯拉則採用內部開發的API。

對於OTA平台供應商而言,OTA更新的標準API (例如eSync聯盟)優勢應該是顯而易見的。 Juliussen說:「當今許多OTA供應商只有一、兩家客戶。每個人都在做一些專有的事情,業務量並沒有明顯的增加。」即使像福特和GM等大型OEM也可能會發現標準API很有意思,因為它將為OTA解決方案帶來價格競爭。

而對於較小規模的OEM,API標準可說是上天的「恩賜」,因為它自然會使其「製造或購買」決策變得更輕鬆。

(參考原文:Carmakers Envy Tesla's Whole Car OTA,by Junko Yoshida)