通訊網(wǎng)絡(luò)在軟件定義汽車中的關(guān)鍵角色

由于軟件定義汽車（SDV）主要就是透過軟件來管理操作、新增功能并啟用新特性的一種汽車，它既是一種制造模式，同時也是一種商業(yè)模式，在制造出廠之初，就已設(shè)定了種種與云端連接應(yīng)用的功能，后續(xù)的維護(hù)、新服務(wù)，乃至于與其他第三方的系統(tǒng)共構(gòu)搭配，都得透過通訊網(wǎng)絡(luò)來達(dá)成。這些通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)是多方面的，也是SDV發(fā)展的關(guān)鍵。
SDV制造模式的通訊要求
SDV可以視為一種融合了制造模式和商業(yè)模式的創(chuàng)新概念。它主要透過軟件來控制汽車的功能和服務(wù)，不僅改變了汽車的設(shè)計和制造過程，也為汽車企業(yè)提供了新的商業(yè)機(jī)會和盈利模式。
從制造模式的角度看，軟件定義汽車強(qiáng)調(diào)的是通過軟件而非傳統(tǒng)硬件來增加和更新車輛功能。這要求汽車在設(shè)計時間就具有高度的軟硬件整合能力，以及在整個生命周期內(nèi)透過軟件更新來持續(xù)提升其性能和功能的靈活性。這些都得透過以下種種網(wǎng)絡(luò)通訊來做實(shí)時的服務(wù)：
1.軟件伺服中心：汽車功能和服務(wù)主要通過軟件實(shí)現(xiàn)，使車輛能夠通過軟件更新來進(jìn)行升級和維護(hù)。
2.連接性：強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)連接能力是必要的，以支持OTA（Over-The-Air）更新，即遠(yuǎn)程無線傳輸軟件更新。
3.數(shù)據(jù)分析能力：能夠收集和分析車輛數(shù)據(jù)，用于改進(jìn)車輛性能、用戶體驗(yàn)和開發(fā)新服務(wù)。

SDV商業(yè)模式的通訊要求
1.安全和隱私保護(hù)：隨著車輛越來越多地依賴于軟件和數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的安全和用戶隱私變得尤為重要。如同計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的資安服務(wù)一樣，這些都是可能產(chǎn)生的攻防市場。
2.用戶體驗(yàn)焦點(diǎn)：提供可定制化的駕駛體驗(yàn)，用戶可以根據(jù)個人偏好調(diào)整車輛設(shè)置和功能。有些開放的API（軟件開發(fā)工具）可以讓其他廠商加入遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如提供信息娛樂服務(wù)，車主可以通過連接性播放音樂、觀看視頻和瀏覽互聯(lián)網(wǎng)。
3.生態(tài)系統(tǒng)和平臺策略：開發(fā)一個生態(tài)系統(tǒng)，支持第三方開發(fā)者和公司在車輛平臺上創(chuàng)建和提供新應(yīng)用和服務(wù)。

也就是說，軟件定義汽車代表了汽車產(chǎn)業(yè)的一個轉(zhuǎn)變點(diǎn)，它不僅改變了汽車的技術(shù)和功能架構(gòu)，也為汽車制造商和服務(wù)提供商創(chuàng)造了新的商業(yè)模式和收入來源。具體來說，可以參考iPhone手機(jī)的制造與商業(yè)模式，iPhone等類似的智能手機(jī)，都強(qiáng)調(diào)了軟件、云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在產(chǎn)品功能、靈活性和用戶體驗(yàn)方面的關(guān)鍵作用，并且都依賴于持續(xù)的創(chuàng)新和生態(tài)系統(tǒng)的支持來滿足用戶的需求和期望。

各類通訊模式的需求與架構(gòu)
通訊連接性在軟件定義汽車的概念中包括了汽車通訊，即車輛與外部裝置、其他車輛（車對車，V2V）、基礎(chǔ)設(shè)施（車對基礎(chǔ)設(shè)施，V2I）、行人（車對行人，V2P）以及網(wǎng)絡(luò)（車對網(wǎng)絡(luò)，V2N）的聯(lián)機(jī)應(yīng)用。這些連接性功能是智能交通系統(tǒng)（ITS）和自動駕駛汽車技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，它們使得車輛能夠收集和共享關(guān)鍵信息，從而提高駕駛安全性、提升交通效率和增加道路容量。
1.車對車通訊（V2V）：允許車輛互相交換位置、速度和路徑等信息，以預(yù)防碰撞和提高交通流動性。
2.車對基礎(chǔ)設(shè)施通訊（V2I）：車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施（如信號燈、交通標(biāo)志）交換信息，用于提高交通管理效率和道路安全。
3.車對行人通訊（V2P）：增強(qiáng)對行人的警示，特別是在視線受阻或夜間條件下，從而提高行人的安全性。
4.車對網(wǎng)絡(luò)通訊（V2N）：透過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)或其他無線網(wǎng)絡(luò)與云端服務(wù)連接，支持遠(yuǎn)程軟件更新、實(shí)時交通信息獲取等服務(wù)。
5.車對云（V2C）：車輛與云端服務(wù)的直接連接，用于數(shù)據(jù)分析、軟件更新和增強(qiáng)型導(dǎo)航服務(wù)。

 
圖一 提供SDV通訊組件或解決方案的供貨商

簡單來說，這些連接性技術(shù)不僅使軟件定義汽車能夠提供更安全、更高效的駕駛體驗(yàn)，還為創(chuàng)新的服務(wù)和應(yīng)用開啟了大門，從而實(shí)現(xiàn)了車輛的智能化和數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策。通過整合這些技術(shù)，軟件定義汽車正在推動汽車產(chǎn)業(yè)朝著更加互聯(lián)、智能和自動化的方向發(fā)展。
在通訊架構(gòu)上，則可以分為短距與遠(yuǎn)程無線通信的兩種，分別說明如下：
1.專用短距離通訊（DSRC）：DSRC是一種基于Wi-Fi技術(shù)的無線通信協(xié)議，專為車輛通訊設(shè)計。它支持高速數(shù)據(jù)傳輸和低延遲，非常適合支持車對車（V2V）和車對基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）的安全相關(guān)應(yīng)用。然而，DSRC的普及和發(fā)展在不同地區(qū)進(jìn)展不一，部分原因是由于新興的蜂窩V2X技術(shù)提供了另一種選擇。
2.蜂窩V2X（C-V2X）：蜂窩V2X是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車輛通訊技術(shù)，它支持直接通訊（車輛之間、車輛與行人）和網(wǎng)絡(luò)通訊（通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)）。C-V2X的優(yōu)勢在于它能夠利用現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并且隨著5G技術(shù)的發(fā)展，其性能和應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。
3.Wi-Fi 6（Wi-Fi 6E）：Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲以及更好的連接密度，這對于滿足車輛在城市和擁擠環(huán)境中的通訊需求非常重要。這些技術(shù)可用于支持車輛內(nèi)部的高速數(shù)據(jù)傳輸需求，以及車輛與近距離基礎(chǔ)設(shè)施的通訊。

在遠(yuǎn)程無線通信方面，主要就是依靠目前發(fā)展的行動網(wǎng)絡(luò)通訊的架構(gòu)，也就是LTE和5G網(wǎng)絡(luò)。隨著5G和即將到來的6G技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程無線通信將能夠支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速度和更低的延遲，這對于SDV的實(shí)時數(shù)據(jù)處理和決策至關(guān)重要。這些技術(shù)將使得車輛能夠更有效地與其他車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和行人進(jìn)行通信，從而提高道路安全性和交通效率。隨著這些技術(shù)的進(jìn)步，我們可以期待在未來的智能交通系統(tǒng)中看到更多創(chuàng)新的應(yīng)用。
這些技術(shù)的發(fā)展為軟件定義汽車的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，使得車輛能夠?qū)崟r連接至互聯(lián)網(wǎng)、更新軟件、分享和接收關(guān)鍵信息。以上這些通訊架構(gòu)主要還是以都會區(qū)的應(yīng)用為主，當(dāng)汽車在駛在偏遠(yuǎn)地區(qū)，甚至是想達(dá)到全球性覆蓋的通訊能力時，在遠(yuǎn)程無線通信方面就得依賴低軌衛(wèi)星聯(lián)機(jī)的發(fā)展應(yīng)用了。

低軌道衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的應(yīng)用
低軌道衛(wèi)星通訊系統(tǒng)，如Starlink等，開啟了將衛(wèi)星通訊技術(shù)應(yīng)用于軟件定義汽車（SDV）的可能性。這些系統(tǒng)利用低地球軌道（LEO）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入，具有全球覆蓋范圍、低延遲和相對高的數(shù)據(jù)傳輸速率的特點(diǎn)。這些特性使得低軌道衛(wèi)星通訊成為軟件定義汽車中實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、軟件更新和其他連接性服務(wù)的有力補(bǔ)充，它用于SDV上有三個特點(diǎn)：
1.全球覆蓋：低軌衛(wèi)星通訊能夠提供在傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的偏遠(yuǎn)地區(qū)的連接性，這對于保持車輛在任何地區(qū)的連接性至關(guān)重要。
2.增強(qiáng)連接性：在城市峽谷或是由于地形導(dǎo)致的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳的地區(qū)，低軌衛(wèi)星可以提供輔助連接，保證車輛通訊的持續(xù)性和可靠性。
3.遠(yuǎn)程軟件更新和維護(hù)：衛(wèi)星通訊可以支持在任何位置對車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程軟件更新（OTA updates），確保軟件保持最新狀態(tài)。

目前的發(fā)展?fàn)顩r是，一些汽車制造商已經(jīng)開始探索與低軌衛(wèi)星通訊服務(wù)提供商合作的可能性。例如特斯拉（Tesla）與SpaceX有關(guān)聯(lián)，存在將Starlink衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)整合到其車輛中的潛力和討論，但其實(shí)施計劃和細(xì)節(jié)尚未公開。
然而低軌道衛(wèi)星應(yīng)用在SDV上仍有許多技術(shù)挑戰(zhàn)和成本問題，包括如何在車輛上安裝必要的接收設(shè)備（如相對較大的衛(wèi)星天線）、成本和技術(shù)的復(fù)雜性。但也可以預(yù)期，隨著技術(shù)的成熟和規(guī)模化生產(chǎn)，這些挑戰(zhàn)可能會逐漸被克服。
另外，比較困難地方就是要有政策支持，政府和國際組織的政策支持將對低軌衛(wèi)星通訊技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要，包括頻譜分配、跨境服務(wù)提供等方面的規(guī)范。
至于低軌道衛(wèi)星通訊應(yīng)用于SDV的標(biāo)準(zhǔn)化問題，目前可能連紙上作業(yè)都還談不上，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化是推動低軌衛(wèi)星通訊在SDV中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。透過制定統(tǒng)一的技術(shù)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，可以促進(jìn)不同系統(tǒng)和設(shè)備之間的互操作性，從而加快技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。
總的來說，低軌道衛(wèi)星通訊在軟件定義汽車領(lǐng)域提供了一個充滿潛力的補(bǔ)充連接性選項，尤其是對于提高偏遠(yuǎn)地區(qū)的連接性和車輛通訊的可靠性。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，預(yù)計未來將看到更多關(guān)于低軌道衛(wèi)星通訊在軟件定義汽車（SDV）中應(yīng)用的探索和實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)檫@些本來就是汽車發(fā)展的根本原則與目標(biāo)。

在法規(guī)與社會發(fā)展上的挑戰(zhàn)
軟件定義汽車的各項鏈接通訊措施，牽涉到的問題遠(yuǎn)比軟件定義手機(jī)要來得復(fù)雜，影響也更深遠(yuǎn)。SDV連接性技術(shù)，雖然帶來了諸多創(chuàng)新和改善，但在法規(guī)、社會接受度和社會結(jié)構(gòu)上也面臨著一系列挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)需要通過政策制定、技術(shù)創(chuàng)新和公眾教育來克服，以確保技術(shù)發(fā)展與社會福祉的平衡。
在法規(guī)挑戰(zhàn)方面，一是隱私與數(shù)據(jù)保護(hù)，二是安全標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，三是責(zé)任歸屬和保險問題。這些所牽涉到的問題都比智能手機(jī)要嚴(yán)重，直接挑戰(zhàn)了生命財產(chǎn)生存上的基本保障。解決之道，不可能只是依靠通訊技術(shù)的改進(jìn)，政府法律的配合制定與基本原則的闡釋，才能確保正常的運(yùn)行。
在社會發(fā)展方面，汽車產(chǎn)業(yè)就會馬上面臨工作市場的變化，就好像iPhone一推出沒多久，整個手機(jī)產(chǎn)業(yè)就發(fā)生天翻地覆的改變。再者是政府在城鄉(xiāng)建設(shè)與交通規(guī)劃上的挑戰(zhàn)，需要重新考慮道路設(shè)計、交通流量管理和公共交通系統(tǒng)的布局。

結(jié)語
通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在SDV的發(fā)展上，除了必然會扮演關(guān)鍵性的角色外，也因?yàn)槠鋸?fù)雜的模式，會牽涉到更多外圍事物的連動，甚至對社會秩序或生活樣態(tài)都會有所改變與影響。想想看，智能手機(jī)的推行，到現(xiàn)在已經(jīng)是人手一機(jī)，改變了多少產(chǎn)業(yè)的樣貌？又創(chuàng)造了多少市場機(jī)會？未來如果手機(jī)加上SDV汽車的操控連動，恐怕也會有令人意想不到發(fā)展，我們應(yīng)該說就是未來communication的工具大大不一樣了。