服务型网关打“数据怪兽”

安富利 2020-09-03 00:00

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毫不夸张地讲，今天的汽车犹如一头“数据怪兽”：据估算，一辆汽车每小时由车内各个电子系统产生的车载数据量已经达到了4TB，这是一个相当可观的量级。

在“大数据”拥趸们的眼中，这样海量的数据无疑是一座价值连城的“宝矿”，未来可期；但是在车企和消费者用户的眼中，为了支持这些数据，则需要付出很现实的代价。就拿支撑这些车辆数据交互流动的线束系统来说，如今一辆高端车的线束系统总长就达5000米，重量约为60公斤；而在未来的无人驾驶汽车中，基于目前的车载网路架构，线束系统重量将高达100公斤。对于车企来说这无疑是一笔沉甸甸的成本，而对于用户来讲，这无异于是在为增加的“数据”掏油钱。

因此，如何能够唤醒这些“沉睡”的汽车数据，真正让他们“变现”，也就成了当今汽车行业迫切需要解决的一个问题。在诸多解决思路中，有一个名词这两年被反复提及，这就是“服务型网关”。

什么是服务型网关？

其实随着汽车网联化的发展，人们对车载网关的概念已经不陌生了——一方面，车载网关担负着在车辆不同总线架构之间协议转化的工作，以打破不同车载子网络之间数据的藩篱；另一方面车载网关也扮演着汽车与外部通信网络之间沟通纽带的角色，让汽车不再是一个信息孤岛。

但是这样的传统车载网关，其对数据的加工是“初级”的，其核心的作用就是进行数据的转换和处理；而越来越多的应用场景会要求，车载网关能够担负起更多的设备管理的工作，进而可以为用户提供更加智能的服务，这时候就要求车载网关能够对数据做进一步的“精加工”——或是在本地基于数据进行及时的决策和响应，或是在经过边缘计算处理后将“有用”的数据传输到云端，进行全局化的分析和洞察，为汽车赋予更多的智能。进化到这个层次的车载网关，就可以称其为“服务型网关”了。

我们可以用更简单的一句话去概括传统车载网关和服务型网关之间的差别：前者处理的对象是数据，而后者面对的则是用户，表面上看两者只是在性能和功能上的差异，而实际上其背后是设计和应用理念深刻的改变，这也会对未来的汽车架构乃至汽车行业的商业模式产生深远的影响。

加速车辆架构演变

首先，服务型网关的出现，将加速未来车辆架构的演变。

传统汽车采用的是分布式的电子架构，也就是由多个ECU来实现车辆的电子电气功能，再通过相应的汽车总线将相关联的ECU连接在一起。但是这样一种点对点、扁平化的架构从本质上来讲，是一种基于硬件的架构，在系统的扩展性上很容易遭遇瓶颈，且功能的升级也会很难，这显然不利于汽车行业因应市场发展快速迭代的要求。而基于软件的、集中化管理也就成为了车辆架构演变的一个大方向。

服务型网关的出现，将大大推进传统分布式的车辆架构向基于功能域的架构演进。所谓基于功能域的架构，就是指将功能相同或相近的ECU纳入到一个功能域中（如动力传动、底盘与安全、车身控制、信息娱乐、高级驾驶辅助系统等），由域控制器来集中管理，而服务型网关则作为整车的中心枢纽，安全地与功能域控制器互联并处理异构车载网络中的数据，同时与云端建立安全高效的连接，支持从云端接收无线（OTA）更新，对车载电子系统进行远程的升级、管理和维护。

图1，基于域的车辆架构中，服务型网关处于重要的核心地位（图源：NXP）

挖掘汽车数据价值

这种车辆结构的变化，实际上也为挖掘海量汽车数据的潜在价值奠定了基础。

正如上文所述，以服务型网关为核心的基于功能域的车辆架构的发展，将一种传统的依赖于硬件的系统转变为基于软件管理的系统，这里面的潜台词就是：以前由硬件定义的汽车的功能，以后将改由“软件定义”，你买到手的汽车会经由软件的升级呈现出不同的“状态”。比如你早上开启汽车，中控屏上会显示“您的汽车已经通过自动OTA升级增加了某种新功能”——这有点像我们的智能手机——然后你就可以开始体验了。由此带给用户的感觉是：一个汽车不是越用越旧，而是常用常新！这样的惊喜谁不想要呢？

而对于车企来说，未来他们也可以通过服务型网关实施更多的远程管理服务：除了通过OTA给用户系统升级“送惊喜”，还可以远程修复软件中的bug，避免以往繁琐而昂贵的召回维修工作。进一步来讲，车企可以通过云计算，对服务型网关收集上来的数据进行分析和处理，并据此掌握用户的偏好，以便为其推送和销售更为个性化的服务。这背后的“钱”景就很广阔了——这意味着，一辆车的销售，不再是一锤子买卖，通过服务型网关这个纽带，车企和用户之间将发生更为频繁而长久的互动，进而促成更多可产生附加价值的交易。

而且这种车辆数据所释放出来能量，也将辐射到整个汽车生态链中的其他环节。比如基于服务型网关收集的原始数据，保险公司可根据驾驶员行为（加速、制动、速度、转向灯的使用）、车辆位置和路况等，实行个性化、动态化的保险费率，从而降低成本。物流公司也可以通过服务型网关，随时监控运输车辆的状态，以便优化燃油效率或解决预测性维护问题，从而减少车辆意外故障的发生。当然这些数据，对于共享汽车等新业态的发展也会起到推波助澜的作用。

服务型网关离我们还有多远？

像每一次重大的技术升级换代一样，服务型网关的应用以及车辆架构的变革，还需要一个过程，这对于行事非常审慎的汽车行业来说，更是如此。在这个过程中，也有不少技术挑战需要去克服。

比如说，服务型网关就对新一代的车载处理器/控制器提出了更高的要求，需要其具有更高的处理性能，能够确保车载信息安全的需要，并且具有足够高的功能安全性。

为此，各个汽车处理器厂商已经在厉兵秣马。今年年初恩智浦推出的S32G处理器，可以说就是一款为服务型网关量身定制的产品：S32G同时提供ASIL D等级的MCU和MPU，以及针对网络通信的硬件加速器，从而能够减轻处理器的负担，以应对新一代汽车所处复杂实时环境，提供确定性的网络性能，从而提供增值服务。同时，S32G嵌入了高性能的硬件安全加速器以及由硬件安全引擎(HSE)支持的公共密钥基础设施(PKI)，确保足够的信息安全性。恩智浦希望S32G能够提供10倍算力与网络性能，并借此卡位服务型网关的风口。