1 前言
“網(wǎng)聯(lián)化”作為中國(guó)自主汽車發(fā)展的主要方向，依托于中國(guó)發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及海量的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容服務(wù)，可為中國(guó)汽車用戶帶來優(yōu)越的聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)?；诖?，用戶可在車內(nèi)輕松在線導(dǎo)航，實(shí)時(shí)獲取地圖更新，及時(shí)規(guī)避擁堵路況；可通過語(yǔ)音識(shí)別操控車輛，語(yǔ)音系統(tǒng)通過云端獲取更為準(zhǔn)確的語(yǔ)義理解，以及更為豐富的互通資源；可通過音響單元收聽在線音樂，且與手機(jī)端賬號(hào)無縫打通，聽歌習(xí)慣無差異遷移；可通過第3方停車服務(wù)的接入，輕松找到停車位置以及在線付費(fèi)。國(guó)內(nèi)用戶通過車聯(lián)網(wǎng)的長(zhǎng)足發(fā)展，享受到了未來智慧汽車的使用體驗(yàn)。
與傳統(tǒng)移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不同的是，汽車作為高速交通工具，一旦發(fā)生意外后果不堪設(shè)想，因此汽車安全十分重要。而且，汽車作為移動(dòng)的第3空間，允許用戶在保證安全的前提下，通過手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提升使用體驗(yàn)。同時(shí)，汽車內(nèi)部也有基于以太網(wǎng)或者CAN總線的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，汽車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要考慮到車外網(wǎng)絡(luò)與車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的安全隔離與融合。綜上，汽車的聯(lián)網(wǎng)鏈路設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行解構(gòu)與分析，有助于提升汽車聯(lián)網(wǎng)鏈路的設(shè)計(jì)水平。
2 車內(nèi)主要網(wǎng)絡(luò)使用設(shè)備
傳統(tǒng)意義上，汽車在物理“道路”上行駛，隨著消費(fèi)電子通訊行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車開始在“網(wǎng)路”上行駛。車載的主要聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要包括聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備（Telematics Box,T-Box）和車載信息娛樂系統(tǒng)（In-Vehicle Infotainment,IVI），圖1為T-Box 3D數(shù)據(jù)。
圖1 T-Box 3D數(shù)據(jù)
2.1 T-Box主要功能
T-Box為車內(nèi)主要的聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，一方面為整車需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)通路，另一方面又是網(wǎng)絡(luò)功能的使用方。T-Box系統(tǒng)主要有如下功能：
（1）CAN通訊，收發(fā)整車CAN網(wǎng)絡(luò)信號(hào)；
（2）以太網(wǎng)通訊，用于高帶寬通訊需求；
（3）全網(wǎng)通頻段，支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信運(yùn)營(yíng)商；
（4）支持SIM貼片卡，滿足物聯(lián)網(wǎng)需求；
（5）藍(lán)牙，用于藍(lán)牙鑰匙功能；
（6）GNSS，用于GPS和北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航定位；
（7）內(nèi)置4G天線，用于外部天線損壞時(shí)備用；
（8）語(yǔ)音呼叫，E-Call和B-Call，支持E-Call自動(dòng)觸發(fā)；
（9）收發(fā)短信，用于整車的喚醒；
（10）網(wǎng)絡(luò)授時(shí)，用于調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間；
（11）音頻輸出，將E-Call和B-Call的聲音發(fā)送到IVI系統(tǒng)進(jìn)行整車播放；
（12）麥克輸入，支持通話功能；
（13）備用電池，用于車輛嚴(yán)重碰撞致KL30斷開時(shí)的E-Call自動(dòng)正常觸發(fā)；
（14）支持硬件信息安全加密芯片的信息安全方案；
（15）整車OTA，用于車端ECU升級(jí)包下載，也可作為OTA升級(jí)的主控制器，執(zhí)行各ECU的刷寫服務(wù)；
（16）遠(yuǎn)程車控，通過手機(jī)APP對(duì)車輛狀況進(jìn)行查詢，以及遠(yuǎn)程下發(fā)空調(diào)、車窗等交互指令。
2.2 T-Box遠(yuǎn)程控制
以T-Box遠(yuǎn)程控制這一經(jīng)典的系統(tǒng)工程案例對(duì)T-Box的聯(lián)網(wǎng)功能做進(jìn)一步的闡釋。
遠(yuǎn)程控制功能是由車輛使用者在智能終端APP上下發(fā)遠(yuǎn)程控制車輛的操作指令（如遠(yuǎn)程閉鎖車門），該指令會(huì)經(jīng)由用戶端的4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程控制功能的云端數(shù)據(jù)平臺(tái)（Telematics Service Provider,TSP）；TSP接收該指令信號(hào)后，對(duì)車輛端聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，繼而通過4G網(wǎng)絡(luò)通道下發(fā)相應(yīng)遠(yuǎn)程控制指令至車端T-Box；車端T-Box接收該指令后，完成車輛遠(yuǎn)程控制前置條件判斷、整車通信網(wǎng)絡(luò)喚醒[4]、與車身控制器的防盜鑒權(quán)認(rèn)證后下發(fā)閉鎖車門的CAN報(bào)文至CAN總線；車端CAN節(jié)點(diǎn)網(wǎng)關(guān)（Gateway,GW）收到報(bào)文后，將其轉(zhuǎn)發(fā)至車身域的車身控制器（Body Control Module,BCM）；BCM在收到該報(bào)文后，將執(zhí)行車門閉鎖的指令下發(fā)給執(zhí)行器；執(zhí)行器完成對(duì)應(yīng)的動(dòng)作后，將門鎖狀態(tài)反饋給BCM，BCM將動(dòng)作執(zhí)行結(jié)果通過GW反饋給T-Box，T-Box將該狀態(tài)反饋給TSP，TSP將遠(yuǎn)程控制執(zhí)行結(jié)果反饋給智能終端APP。同時(shí)，車端GW會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程控制后的車端CAN通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，車輛回歸休眠狀態(tài)。至此，1次遠(yuǎn)程控制操作完成，遠(yuǎn)程控制涉及的車端交互流程如圖2所示。
圖2 遠(yuǎn)程控制車端流程
如圖3所示，該遠(yuǎn)程控制流程多次涉及到車端、智能終端、云端的信息聯(lián)動(dòng)，將傳統(tǒng)的封閉車端功能范疇擴(kuò)展到云端和智能終端，并高度依賴無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。具體涉及到SIM卡資費(fèi)套餐、接入基站網(wǎng)絡(luò)覆蓋、核心網(wǎng)調(diào)度、虛擬專線隧道建設(shè)、云端服務(wù)器負(fù)載能力、車-管-端3點(diǎn)間通道信息安全網(wǎng)關(guān)。
圖3 遠(yuǎn)程控制業(yè)務(wù)參與節(jié)點(diǎn)
由此可見，在智能網(wǎng)聯(lián)汽車背景框架下，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的條件和能力是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)功能良好落地的極重要影響因素。
2.3 IVI主要功能
從傳統(tǒng)的收音機(jī)發(fā)展到彩屏收音機(jī)（MP5），再發(fā)展到具備聯(lián)網(wǎng)功能和觸控功能的大屏車聯(lián)網(wǎng)終端的車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI），已成為整個(gè)智能座艙發(fā)展的核心，也是智能汽車明確的發(fā)展方向。IVI的操作系統(tǒng)多為L(zhǎng)inux，其實(shí)時(shí)性能和響應(yīng)延遲參數(shù)能夠滿足車聯(lián)生態(tài)的使用場(chǎng)景。圖4為1種典型IVI系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
圖4 1種大屏IVI系統(tǒng)實(shí)物
IVI系統(tǒng)主要功能如下：
（1）車輛設(shè)置，用于對(duì)如車輛駕駛模式、主動(dòng)安全、以及舒適性配置進(jìn)行控制；
（2）系統(tǒng)設(shè)置，用于對(duì)IVI自身的的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，如聲音、顯示、快捷方式、版本信息等；
（3）收音機(jī)以及數(shù)字廣播；
（4）導(dǎo)航，以在線導(dǎo)航為主，離線導(dǎo)航為輔，輔助以實(shí)施交通信息顯示，綜合充電、加油、停車等相關(guān)服務(wù)，為用戶出行帶來更好體驗(yàn)；
（5）在線音頻，包括在線音樂、在線電臺(tái)服務(wù)；
（6）在線視頻，包括在線短視頻、長(zhǎng)視頻數(shù)字多媒體服務(wù)；
（7）使用手冊(cè)，通過文字、圖片、動(dòng)圖、視頻或者新手引導(dǎo)的方式教導(dǎo)用戶如何使用車輛；
（8）賬戶服務(wù)，用于用戶對(duì)頭像、ID、流量、付費(fèi)性服務(wù)進(jìn)行管理，以及包括預(yù)約保養(yǎng)、意見反饋與互動(dòng)；
（9）天氣查詢，提供基于位置的未來一段時(shí)間的天氣顯示；
（10）語(yǔ)音系統(tǒng)，為用戶提供1種新的交互形式，通常可通過語(yǔ)音喚醒或方向盤按鍵激活，提升用戶駕車安全性。
從上述的功能描述已經(jīng)可以看出，IVI系統(tǒng)已經(jīng)從以本地功能為主的系統(tǒng)，發(fā)展為以聯(lián)網(wǎng)功能為主的系統(tǒng)。
隨著智能汽車的快速發(fā)展，除了T-Box和IVI系統(tǒng)外，用于智能輔助駕駛的核心控制器智能駕駛控制器也出現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)需求，主要包括在線高精度地圖的更新，以及通過V2X(Vehicle-to-everything)技術(shù)進(jìn)行融合感知。
因此，汽車網(wǎng)聯(lián)化無疑成為未來智能汽車發(fā)展的關(guān)鍵，而聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性和聯(lián)網(wǎng)成功率也已經(jīng)成為用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。
3 車載設(shè)備聯(lián)網(wǎng)鏈路
智能網(wǎng)聯(lián)汽車主要聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為T-Box和IVI，結(jié)合T-Box和IVI的網(wǎng)絡(luò)依賴功能，結(jié)合整車電子電器架構(gòu)，基本上梳理出整車的聯(lián)網(wǎng)鏈路如圖5所示。
T-Box的聯(lián)網(wǎng)功能本身涉及到了將整車的狀態(tài)信號(hào)上傳或者將云端的信號(hào)傳輸?shù)秸?，因此?管-車協(xié)同才是整個(gè)聯(lián)網(wǎng)功能的全貌，車內(nèi)電子電器架構(gòu)也有部分出現(xiàn)在了聯(lián)網(wǎng)鏈路分析圖中。
從圖5中可以看出，T-Box的聯(lián)網(wǎng)鏈路比較復(fù)雜，涉及到自身內(nèi)部、車端以及運(yùn)營(yíng)商端、TSP端多個(gè)系統(tǒng)。因此，一旦發(fā)生了某聯(lián)網(wǎng)功能異常，排查起來十分困難。本文嘗試將鏈路圖中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行闡述，說明車端設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的原理，從而對(duì)于建立穩(wěn)定的聯(lián)網(wǎng)能力和排查異常問題有所幫助。整車聯(lián)網(wǎng)鏈路包括眾多節(jié)點(diǎn)，本章節(jié)按照?qǐng)D5標(biāo)識(shí)序號(hào)，對(duì)其中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行說明。
圖5 整車網(wǎng)絡(luò)鏈路分析
3.1 T-Box與整車網(wǎng)絡(luò)通信
通過此節(jié)點(diǎn)，T-Box可以將整車重要報(bào)文（國(guó)標(biāo)以及地標(biāo)或者企標(biāo)需求的報(bào)文）以要求的頻率和協(xié)議形式，傳輸?shù)杰噺STSP平臺(tái)，而后車廠TSP平臺(tái)將相關(guān)信號(hào)流轉(zhuǎn)到國(guó)家新能源汽車監(jiān)控平臺(tái)、地方新能源汽車監(jiān)控平臺(tái)或企業(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，因而對(duì)車輛進(jìn)行管理或者大數(shù)據(jù)挖掘。同時(shí)，T-Box將來自后臺(tái)的信息推送到整車（如：遠(yuǎn)程喚醒的命令、遠(yuǎn)程控制的命令）。部分車廠將整車OTA和遠(yuǎn)程診斷的主程序，集成于T-Box系統(tǒng)中，依賴于T-Box和整車網(wǎng)絡(luò)以及后臺(tái)的通信，實(shí)現(xiàn)OTA和遠(yuǎn)程診斷功能。
3.2 SIM卡制備
通常前裝T-Box采用為SIM貼片卡。對(duì)于SIM貼片卡，是直接將卡嵌入到設(shè)備芯片上，而不是作為獨(dú)立的可移除零部件加入設(shè)備中。以保證前裝的機(jī)械、環(huán)境、電子和電磁要求。傳統(tǒng)消費(fèi)級(jí)SIM插拔卡和SIM貼片卡形式對(duì)比如圖6所示。
圖6 SIM貼片卡（左）、SIM插拔卡（右）
近年來，運(yùn)營(yíng)商推出1種基于物聯(lián)網(wǎng)卡業(yè)務(wù)的新應(yīng)用—嵌入式SIM卡（Embedded-SIM,eSIM）。在研發(fā)階段，模組不需要貼片提前灌裝好profile文件的SIM貼片卡，而是內(nèi)置虛擬卡號(hào)，后期將物聯(lián)網(wǎng)卡號(hào)碼通過遠(yuǎn)程空中燒號(hào)的方式寫入eSIM卡，即可實(shí)現(xiàn)卡號(hào)的實(shí)時(shí)分配。雖然目前eSIM開始有所普及，但是仍不是主流的形式。
SIM作為網(wǎng)絡(luò)連接的核心部件，內(nèi)部存儲(chǔ)著重要信息，包括：即集成電路卡識(shí)別碼（Integrate circuit card identity,ICCID），也就是SIM卡號(hào)。ICCID為IC卡的唯一識(shí)別號(hào)碼，共有20位字符組成，其編碼格式為：XXXXXX 0MFSS YYGXX XXXX。前6位為運(yùn)營(yíng)商代碼，其中，中國(guó)移動(dòng)為：898600、898602、898604、898607，中國(guó)聯(lián)通為：898601、898606、898609，中國(guó)電信為：898603、898611。國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別號(hào)碼（In?ternational Mobile Subscriber Identity,IMSl）是用戶的唯一識(shí)別標(biāo)識(shí)，也就是手機(jī)號(hào)碼，它使用網(wǎng)絡(luò)來識(shí)別用戶歸屬于哪一個(gè)國(guó)家、哪一個(gè)電信經(jīng)營(yíng)部門、哪一個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)服務(wù)區(qū)。其余還包括用戶密鑰和保密算法，PIN碼以及存儲(chǔ)空間等。
一般主機(jī)廠會(huì)指定單獨(dú)的制卡商和運(yùn)營(yíng)商。主機(jī)廠和運(yùn)營(yíng)商針對(duì)套餐、流量、APN、電話白名單等信息進(jìn)行確認(rèn)后，輸出制卡要求到制卡商，由制卡商進(jìn)行制備后，發(fā)送到T-Box供應(yīng)商進(jìn)行貼片生產(chǎn)。
SIM貼片卡的使用可向eSIM方向演進(jìn)。通過連接網(wǎng)絡(luò)載入卡數(shù)據(jù)包profile至內(nèi)置芯片，eSIM比起傳統(tǒng)SIM卡更便利、更低成本、更安全。
3.3 信息安全加密芯片的灌裝
在通信網(wǎng)絡(luò)安全的研究中，數(shù)據(jù)信息安全是非常關(guān)鍵的內(nèi)容，科學(xué)方法保證數(shù)據(jù)信息安全，提高了通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，突出了互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全保障作用。為了保證安全，針對(duì)車端與后臺(tái)的相互通信，主機(jī)廠一般都會(huì)增加信息安全的要求，包括安全性較低的軟件加密和安全性較高的硬件加密手段。V2X技術(shù)的發(fā)展也引發(fā)了許多安全和隱私問題，為了解決這些問題，大量面向V2X通信的認(rèn)證協(xié)議被提出，其中也包括增加符合V2X通信特性的硬件安全方案。其中硬件加密手段，需要在T-Box本地端布置1顆專用硬件安全模塊（Hardware Security Module,HSM）。
在主機(jī)廠確定整體的信息安全方案后，將原版的信息安全證書下發(fā)到信息安全加密芯片供應(yīng)商對(duì)空白芯片進(jìn)行灌裝，然后出貨到T-Box供應(yīng)商進(jìn)行貼片生產(chǎn)，供后續(xù)信息安全系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用。
3.4 信息安全SDK對(duì)信息安全加密芯片的調(diào)用
信息安全軟件開發(fā)包（Software Development Kit,SDK）對(duì)信息安全加密芯片的調(diào)用，主要包括以下接口：
（1）安全芯片功能接口的注冊(cè)；
（2）枚舉設(shè)備獲取系統(tǒng)中芯片列表；
（3）與芯片進(jìn)行連接/斷開；
（4）獲取芯片的信息（標(biāo)簽、廠商和支持算法）；
（5）芯片鎖定/解鎖獨(dú)占使用權(quán)；
（6）校驗(yàn)PIN；
（7）導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)字證書；
（8）生成隨機(jī)數(shù)；
（9）生成RSA公私鑰；
（10）RSA簽名/驗(yàn)簽[13]；
（11）鑒權(quán)碼運(yùn)算。
3.5 T-Box應(yīng)用開發(fā)對(duì)信息安全SDK的調(diào)用
有了信息安全加密芯片和信息安全SDK，則TBox信息安全開發(fā)有了硬件基礎(chǔ)和軟件基礎(chǔ)。T-Box供應(yīng)商進(jìn)行信息安全應(yīng)用開發(fā)時(shí)，根據(jù)信息安全方案商的系統(tǒng)要求結(jié)合T-Box具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景，對(duì)信息安全SDK通過接口進(jìn)行調(diào)用[12]，主要的接口如下：
（1）獲取信息安全SDK版本信息；
（2）判斷安全芯片是否存在安全證書；
（3）安全證書申請(qǐng)；
（4）安全通道創(chuàng)建和關(guān)閉；
（5）日志打??；
（6）獲取安全通道接口狀態(tài)。
圖7可以看出T-Box在登陸TSP平臺(tái)的場(chǎng)景中，信息安全SDK起到的核心作用。
圖7 T-BOX登陸TSP平臺(tái)信息安全接入入網(wǎng)流程
由于在IVI系統(tǒng)中部分業(yè)務(wù)也需要與TSP進(jìn)行加密通訊（如：車機(jī)端二維碼的展示），IVI端的信息安全SDK對(duì)T-Box內(nèi)的安全芯片的調(diào)用以及IVI安卓應(yīng)用開發(fā)對(duì)信息安全SDK的調(diào)用，與T-Box近乎一致。
3.6 通訊模組的配置
為了保證T-Box可根據(jù)前期與運(yùn)營(yíng)商達(dá)成一致的方案方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通知滿足信息安全的要求，TBox應(yīng)用開發(fā)中需要保證通訊模組的正確配置，主要包括如下內(nèi)容：
（1）TSP平臺(tái)域名；
（2）單個(gè)或者多個(gè)APN信息；
（3）數(shù)據(jù)上傳的地址、端口；
（4）E-Call呼入和呼出的號(hào)碼；
（5）B-Call呼出的號(hào)碼。
汽車屬于高安全性要求產(chǎn)品，但目前車聯(lián)網(wǎng)接入的網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)、電腦等消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品接入的網(wǎng)絡(luò)一致，無法保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的穩(wěn)定性。為了保證車輛聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性，需要車輛在本地端做大量的冗余邏輯，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常的情況進(jìn)行處理，包括重新?lián)芴?hào)、重新開關(guān)飛行、甚至對(duì)T-Box進(jìn)行模組重啟的動(dòng)作，以恢復(fù)自身網(wǎng)絡(luò)連接。
3.7 近場(chǎng)藍(lán)牙通訊
藍(lán)牙鑰匙功能即用戶可使用手機(jī)替代智能鑰匙的功能。此種場(chǎng)景下，手機(jī)APP與T-Box通過藍(lán)牙進(jìn)行通訊，用戶在手機(jī)端進(jìn)行APP登錄后，通過藍(lán)牙與T-Box發(fā)起鑒權(quán)。鑒權(quán)通過后，APP通過藍(lán)牙發(fā)出命令，T-Box通過藍(lán)牙進(jìn)行狀態(tài)反饋。在藍(lán)牙斷開超時(shí)后，整車重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。
3.8 車輛遠(yuǎn)程控制與狀態(tài)查詢
由于T-Box已經(jīng)按照企標(biāo)的數(shù)據(jù)上傳要求，將需求的整車報(bào)文傳輸?shù)胶笈_(tái)，用戶通過手機(jī)APP認(rèn)證登錄后，通過狀態(tài)查詢即可以看到車輛最新上傳的相關(guān)狀態(tài)。同時(shí)，用戶登錄APP后與T-Box通過4G建立安全通道，建立成功后通過振鈴或者短信將遠(yuǎn)程控制開始的請(qǐng)求發(fā)送到T-Box。T-Box對(duì)整車網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行喚醒，并對(duì)遠(yuǎn)程控制前提條件進(jìn)行判斷。如判斷可行，T-Box將遠(yuǎn)程控制指令下發(fā)整車網(wǎng)絡(luò)，并將執(zhí)行狀態(tài)返回。
3.9 公私網(wǎng)通路
根據(jù)具體的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，云端資源被部署在公司自有的云端平臺(tái)或者第3方云端平臺(tái)。像天氣、導(dǎo)航和音頻等資源均部署在墨跡天氣、高德地圖和qq音樂等第3方的云平臺(tái)中，因此T-Box與此部分資源的連接通路為公網(wǎng)。與企業(yè)后臺(tái)通訊的業(yè)務(wù)中，根據(jù)重要程度，可以選擇通過公網(wǎng)進(jìn)行通訊或者私網(wǎng)進(jìn)行通訊。無論通過私網(wǎng)還是公網(wǎng)與企業(yè)后臺(tái)通訊，出于信息安全的考慮，都必須通過安全網(wǎng)關(guān)的認(rèn)證。一般來說，公網(wǎng)通路取名APN2，私網(wǎng)通路取名APN1。
結(jié)合圖3可以看出，整車聯(lián)網(wǎng)的過程中涉及到很多系統(tǒng)的相互協(xié)作，僅列舉其中幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行闡述，未展開節(jié)點(diǎn)并非不重要，任何1個(gè)節(jié)點(diǎn)出錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效。
4 失效模式分析
整個(gè)聯(lián)網(wǎng)鏈路十分復(fù)雜，重點(diǎn)針對(duì)下面4個(gè)方面進(jìn)行闡述。
（1）信息安全加密芯片如涉及到多端調(diào)用，必須完善優(yōu)先級(jí)設(shè)定，否則容易發(fā)生系統(tǒng)沖突。信息安全芯片分別可通過T-Box端的信息安全SDK和IVI端的信息安全SDK觸發(fā)。類似此種的多端調(diào)用問題，必須明確各端的優(yōu)先級(jí)問題，否則很有可能會(huì)出現(xiàn)多端同時(shí)調(diào)用造成的沖突，導(dǎo)致某1端連接TSP平臺(tái)的失敗。例如，T-BOX和IVI在創(chuàng)建安全通道網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，需要由APP請(qǐng)求各自信息安全的安全接入SDK，進(jìn)入創(chuàng)建安全通道線程。各自SDK會(huì)調(diào)用集成在T-BOX上的安全芯片模塊接口，如查詢安全證書狀態(tài)find_cert_insafecard()函數(shù)可通過pthread_mutex_init函數(shù)為調(diào)用對(duì)象加鎖，以防調(diào)用沖突導(dǎo)致的程序異常。
（2）要注意各個(gè)場(chǎng)景下安全證書的有效性，避免因此導(dǎo)致信息安全系統(tǒng)加載失敗。有些信息安全方案中，要求安全證書有效的前提，必須具有正確的系統(tǒng)時(shí)間。而大部分車廠總裝線均為鋼筋棚頂結(jié)構(gòu)，對(duì)4G信號(hào)以及GPS信號(hào)的傳播有很強(qiáng)的阻斷作用，導(dǎo)致無論通過網(wǎng)絡(luò)授時(shí)或者GPS授時(shí)都無法獲取正確的時(shí)間，導(dǎo)致證書無法在EOL環(huán)節(jié)生效，導(dǎo)致診斷報(bào)錯(cuò)。因此，除了聯(lián)系運(yùn)營(yíng)商增加室分基站外，還需合理的制定證書失效與否判定的超時(shí)邏輯。
除此之外，可增加T-BOX的授時(shí)途徑，在GPS授時(shí)基礎(chǔ)上增加NTP、總線網(wǎng)絡(luò)授時(shí)機(jī)制。此外，在業(yè)務(wù)層增加異常時(shí)間的判斷邏輯，當(dāng)識(shí)別到為授時(shí)失敗的初始時(shí)間（多為UNIX系統(tǒng)的起始時(shí)間1970年1月1日），則記錄授時(shí)故障DTC，以通知下線檢測(cè)設(shè)備（End-Of-Letter,EOL），非TSP連接或證書失效問題所致。
（3）應(yīng)該注意T-Box啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)問題，合理設(shè)計(jì)邏輯避免電檢或者上傳數(shù)據(jù)出錯(cuò)。一般了解到T-Box冷啟動(dòng)時(shí)間在1 min左右，這個(gè)問題有2個(gè)主要表象：在T-Box裝配環(huán)節(jié)中，初次上電，從倉(cāng)儲(chǔ)模式中啟動(dòng)，導(dǎo)致在EOL電檢前未啟動(dòng)完成，導(dǎo)致電檢失敗。使T-Box網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的最后1個(gè)方法為重啟T-Box，此時(shí)如車輛處于行進(jìn)中，重啟花費(fèi)的時(shí)間會(huì)導(dǎo)致車輛的速度、位置甚至里程產(chǎn)生比較多的變化，而這個(gè)過程中T-Box完全無法工作，無法采集總線數(shù)據(jù)導(dǎo)致上報(bào)國(guó)家和地標(biāo)、企標(biāo)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生跳變。
為解決該問題，一方面要合理的設(shè)計(jì)T-Box上電到EOL電檢的時(shí)間，保證T-Box充分啟動(dòng)；另一方面，采用重啟恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)這個(gè)方法時(shí)，最好增加車速、電源模式等前置條件，以降低對(duì)國(guó)標(biāo)數(shù)據(jù)的影響。
（4）斷網(wǎng)現(xiàn)象多種多樣，不易排查，對(duì)T-Box工程師有比較高的要求。由于有太多的業(yè)務(wù)都涉及聯(lián)網(wǎng)，針對(duì)單一的每個(gè)聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，又有多個(gè)環(huán)節(jié)的參與，發(fā)生斷網(wǎng)狀況時(shí)很難快速判斷哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問題。比如天氣無法查詢，可能的原因就有天氣服務(wù)本身出現(xiàn)問題，IVI與T-Box的USB通訊出現(xiàn)問題，T-Box供網(wǎng)能力出現(xiàn)問題，SIM卡被限制，或者運(yùn)營(yíng)商后臺(tái)出現(xiàn)短暫無法聯(lián)網(wǎng)等。當(dāng)涉及到5G通信制式的漫游業(yè)務(wù)時(shí)，問題將更加難以定位分析。因此，作為T-Box工程師或者聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的主要參與者，需要對(duì)整個(gè)聯(lián)網(wǎng)鏈路深入理解，包括4G/5G核心網(wǎng)境內(nèi)網(wǎng)/異網(wǎng)漫游的主要業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行分析，并可配合在工程模式中開發(fā)部分診斷工具，用于分析問題產(chǎn)生的具體原因。
5 結(jié)論
智能汽車的發(fā)展，對(duì)汽車網(wǎng)聯(lián)化屬性提出了更高的要求。保障汽車聯(lián)網(wǎng)的可靠性，才能保證用戶基本的用車體驗(yàn)。本文對(duì)車內(nèi)主要的聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備IVI和T-Box進(jìn)行了介紹，并從本地到云端，對(duì)車輛的整個(gè)聯(lián)網(wǎng)鏈路進(jìn)行描述，針對(duì)T-Box與整車網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全芯片與SDK集成、車輛遠(yuǎn)程控制與狀態(tài)查詢、車輛近場(chǎng)藍(lán)牙通訊等重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了重點(diǎn)描述。信息安全雖表面看起來與網(wǎng)絡(luò)相干性不強(qiáng)，實(shí)則為車輛與TSP通信的唯一入口，是保證車輛數(shù)據(jù)上傳與遠(yuǎn)程查詢控制的關(guān)鍵，各車廠必須予以高度重視。同時(shí)，安全證書有效性、信息安全SDK調(diào)用優(yōu)先級(jí)、T-Box啟動(dòng)時(shí)間等問題，亦需通過合理的設(shè)計(jì)，才能保證T-Box工作穩(wěn)定性。
當(dāng)前階段的智能汽車已通過T-Box將車輛部分信號(hào)，以比較低的頻率上傳至TSP。隨著5G基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推進(jìn)，以及5G T-Box在車端的普及，TBox可以把全量的信號(hào)以與信號(hào)周期一致的頻率發(fā)送至TSP，實(shí)現(xiàn)云端車輛數(shù)據(jù)的最大化，同時(shí)有效降低車輛狀態(tài)查詢和控制的時(shí)延，極大的提升用戶體驗(yàn)。
轉(zhuǎn)自智能汽車設(shè)計(jì)
