1、 开发新架构的驱动因素
1）思维方式的变化
a、当前的思维方式 ：汽车与用户日常的数字化应用体验是相互隔离的。
图1. 当前的思维方式
b、未来的思维方式：将汽车融入到用户日常的数字化应用体验之中。
图1. 当前的思维方式
2）技术驱动 - 数字化世界代表着创新和与时俱进
就像灯泡在不断的更新升级一样，汽车也需要能够不断的更新和升级；
图3. 不断升级和更新换代的灯泡
那么，人类对智能汽车又有哪些期待呢？
我们会渴望拥有一辆像手机一样的汽车，能够在其生命周期内不断的增加新功能或者对原有功能进行更新升级的智能汽车：
a、多样化 ： 针对不同车辆配置和不同型号的车辆增加应用程序多样性
b、个性化： 具有相同硬件的车辆具有不同功能和设置
c、私人化 ：可用功能和设置链接到每个驾驶员帐户
d、可升级性：随着时间的推移可以安装新功能
图4. 像手机一样的智能汽车
2、大众是如何让汽车实现可升级
图5. 大众新的EE架构
开发一种新的EE架构 - 新的EE架构由3个车载应用服务器（ICAS）组成包括：ICAS1 - 整车控制域服务器、ICAS2 - 自动驾驶域服务器和ICAS3 - 影音娱乐域服务器；
图6. 集中式EE架构示意图
新架构的特点：
1）将应用程序软件与I/O功能解耦的集中式功能架构：降低整体系统复杂性和应用程序之间的依赖性
将车辆功能集成在少数几个功能强大的ECU之中，这些ECU被称之为ICAS（车载应用服务器）
使用强大的网络技术（例如以太网和CAN-FD）将传感器和执行器连接到中央ECU；
通过采用虚拟化技术在功能强大的ECU中整合许多不同的功能
2）高效快速开发用户功能：
提供一些用户功能的基本服务
利用面向服务的通信
新架构的需求：
1）高性能微处理器
2）强大的操作系统：Linux + 自适应AUTOSAR
3）大带宽高速率网络：基于以太网的摄像头系统和其他ADAS传感器，以及WiFi和LTE连接等功能需要更大带宽和更高速率的网络。
图7. 不同传感器/功能对网络传输速率的要求
新架构的优点：
1）与分布式架构相比，集中式E/E架构降低了系统的复杂性
2）传感器/执行器ECU之间没有功能依赖性
3）传感器/执行器和高级车辆功能的分离增加了添加新功能（功能更新）的灵活性
面向服务的架构是数字化的关键
通过改进可更新性、可升级性、可重用性和可移植性，使大众汽车能够轻松地即插即用新功能：
面向服务的通信
使用服务发现和发布/订阅的动态绑定
主要基于REST（表示状态传输）的数据表示 → 统一的接口，无状态，关注点分离……
接口的前后兼容性
图8. 面向服务的架构
3、基于Adaptive AUTOSAR 面向服务的架构
1）基于Adaptive AUTOSAR的通用软件框架的特点：
a、独立于ICAS和操作系统开发的客户功能/基本服务
b、统一的方法和交换格式
c、统一的更新和通讯协议
图9. 通用的软件框架
图10.ICAS软件参考架构
2）基于以太网和IP协议栈的面向服务的通信
特点：
a、通过以太网进行面向服务的通信可实现更高的带宽和更大的灵活性
b、整个堆栈中尽可能全部标准化
图11.基于以太网和IP协议栈的面向服务的通信
使用TLS和SecOC 增强网络安全性：
TLS（传输层安全） 和 DTLS（数据包传输层安全）
a、通讯认证 - 客户端和服务器身份认证 和 数据的完整性
b、通讯加密 - 保密信息加密
c、SecO C 用于通信的真实信号
VLAN和数据包筛选器防火墙
VLAN实现不同安全区域的网络
使用数据包过滤器在安全域之间进行通信的安全路由
图12. VLAN和数据包过滤器防火墙
4、小结
1）大众汽车新架构重点关注用户功能的可更新性和可升级性；
2）车载应用服务器（ICAS）使用自适应AUTO SAR作为标准化软件框架；
3）车载应用服务器（ICAS）使用标准化的Ethernet / IP协议进行面向服务的通信。
参考资料：
-
Ethernet & Adaptive AUTOSAR Key elements of the new Volkswagen E/ E architecture.
-
1000BASE-T1 from Standard to Series Production Enabling Next Generation Scalable Architecture.
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