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產業技術評析

聯網汽車OTA技術發展趨勢
發表日期:2020-01-01
作者:沈怡如(工研院)
摘要:
空中下載技術(Over-the-Air;OTA),指的是透過網路進行更新或升級,於智慧型手機等消費性電子產品領域已是被成熟應用的技術項目。隨著聯網汽車逐漸普及,OTA技術發展持續受到關注,也帶來全新的商業模式。

全文:

一、OTA空中下載技術
 

空中下載技術(Over-the-Air;OTA),指的是透過網路進行更新或升級,於智慧型手機等消費性電子產品領域已是被成熟應用的技術項目。隨著聯網汽車逐漸普及,OTA技術發展持續受到關注,也帶來全新的商業模式。
 

過去車輛出廠後,使用者須自行前往經銷商或維修廠進行維修或系統更新,耗時且步驟繁瑣,對於製造商而言,若是遭遇重大項目需啟動車輛召回程序,不僅需付出大量時間與成本,召回期間之可能風險也帶來隱憂。OTA技術大幅縮短維修時間並有效降低成本,同時,隨汽車聯網化趨勢,產業從硬體導向走往軟體與應用服務發展,除了可即時更新圖資、車機應用程式外,對於汽車之主被動安全系統、控制功能等也能透過OTA技術進行更新或升級。
 

二、OTA技術發展趨勢
 

汽車OTA可分為空中軟體升級(Software Over-the-Air;SOTA)及空中韌體升級 (Firmware Over-the-Air;FOTA)兩類,一般地圖、應用程式的軟體更新屬於SOTA範疇,而FOTA則是能直接對ECU進行軟體增補,達到安全性、可靠度上的升級,於技術上則更具挑戰性。
 

汽車OTA與手機OTA相比之複雜度高出許多之原因在於,手機透過一個處理器執行各個應用程式,但車輛透過電子控制單元(Electronic Control Unit;ECU)執行車輛各種功能的控制,且車輛內部ECU數量至少上百個,要實現整車OTA,除了深入了解硬體單元,對於車載通訊網路也必須具有相當程度之熟悉度。此外,OTA技術之發展,最大之隱憂來自於通訊系統的安全性,目前國際組織與產業相關業者也開始研擬與OTA相關之安全指南與法規。
 

(一)OTA安全指南
 

未來汽車安全技術研究聯盟(Future of Automotive Security Technology Research;FASTR)為一非營利組織,致力於汽車產業安全研究之機構。該機構於2017年10月發布第一版OTA安全指南,並於2018年4月發布了第二版更新,指南中涵蓋了威脅模型、建議加密演算法及評估準則清單等內容;希望透過指南提供OTA解決方案的評估指標,或可作為方案設計標準。根據FASTR預測,車載娛樂信息系統與遠程信息處理系統等將會先取得進展,未來在安全性受到確保之狀況下,才會進一步延伸應用至驅動、轉向與控制系統。
 

除了FASTR之研究外,聯合國世界車輛法規協調論壇(World Forum for Harmonization of. Vehicle Regulations;WP29)下之自動駕駛工作小組也預計在2019年對OTA技術之合法性進行投票;中國大陸也在2018年發表之「汽車電子網絡安全標準化白皮書」中,列入車載系統FOTA安全技術應用。
 

(二)技術合作聯盟
 

車載軟體業者Excelfore於2017年成立eSync聯盟(eSync Alliance),召集相關業者攜手,提供兼具標準化和相容性的OTA及診斷數據解決方案。eSync平台原為Excelfore開發之OTA平台,提供汽車製造商雲端與車載設備間的安全通道;Excelfore透過開放該平台,希望成為各ECU公司、OTA平台供應商及一階供應商匯聚之樞紐,簡化開發流程,協助解決應用程式介面(Application Programming Interface;API)問題。
 

圖1 eSync聯盟之目標OTA生態系統

資料來源:eSync Alliance
圖1 eSync聯盟之目標OTA生態系統
 

三、主要業者技術布局
 

汽車產業對於OTA技術需求之力道可從近幾年來一階與二階供應商之併購現象與汽車大廠持續發布最新OTA應用得知。
 

在併購方面,2015年,哈曼國際收購了以色列OTA升級與軟體管理服務開發商Red Bend; 2016年,Intel旗下事業部門Wind River收購了車載OTA供應商Arynga;2017年,Aptiv收購新創公司Movimento,並將其OTA平台整合至其解決方案中;2018年,圖資業者Here收購德國OTA技術業者Advanced Telematic Systems等。採用OTA技術之車廠與技術發展概況說明如下:
 

  • Tesla:為最早實現整車OTA之車廠,已可經由OTA進行應用程式、地圖、燈光、語音及其Autopilot駕駛輔助系統功能之升級;臺灣地區目前最新軟體版本為9.0 (2019.10)。
     
  • GM:預計於2020年推出OTA服務,2019年5月發表全新一代汽車電子架構,未來在此架構上,預計可支援車載娛樂、主動安全、智慧互聯等系統更新。
     
  • Ford:2017年開始於旗下搭載Sync3車用資通訊系統之車款導入OTA軟體升級服務,並表示預計2020年起,所有車款皆支援OTA更新。
     
  • BMW:現階段搭載最新作業系統(Operating System 7.0)之車款可使用OTA功能,包含其語音助理、主動式巡航控制、側方撞擊保護等系統之更新。
     
  • Toyota:2019年與Denso、豐田通商聯合投資美國聯網車服務公司Airbiquity,此舉除為了加快OTA系統的技術研發外,未來也預計擴大應用至自動駕駛功能之擴充與更新。
     
  • 其他:如Mercedes-Benz、Volkswagen、Volvo、Nissan等車廠,亦有在自家車款上提供OTA服務,但多數仍僅提供應用程式、導航等軟體更新服務。
     

四、結論與建議
 

2018年5月,美國消費者雜誌(Consumer Reports)報導,Tesla之Model 3車款,因其煞車距離過長而拒絕推薦該車款;根據該雜誌測試結果,Model 3 於時速60英里下之煞車停車距離約為152英尺,比Ford F-150皮卡貨車高出7英尺。Tesla執行長隨即承諾將在數日內改善,透過OTA更新方式,修正了防鎖死煞車系統(Antilock Braking System;ABS)。在消費者雜誌再次進行測試後,同樣於時速60英里下之煞車距離大幅縮減至133英尺,並改口推薦該車款。
 

上述案例有效顯現了OTA之價值所在,有效降低了召回成本、提升用戶體驗,同時車廠也可透過新功能的推出再次獲得收益機會,在下世代智慧車輛電動化、自動化趨勢下,OTA成為智慧化的代表項目之一。
 

然而,與傳統流程相比,經過繁雜程序以確保車輛與駕駛安全,OTA的即時更新是否經過了足夠測試與驗證,是否因此產生潛在衍生問題;另外,在更新過程中,通訊網路安全以及車輛升級過程中可能遭受的攻擊等安全性考量成為關鍵議題。傳統汽車製造商追求可靠穩定與低風險之作法確實有其考量,且目前監管單位對於OTA之法規尚未達健全。
 

整車OTA技術仍在持續發展中,未來隨技術成熟,搭載車型也會越來越多,對於未來汽車產業將帶來影響與變化,汽車製造商、管理單位、營運業者與使用者等利害關係人,應審慎評估與選擇,開發完善技術,使其發揮最大價值。
 

(本文作者為工研院產科國際所執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)


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更新日期:2020-04-08

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