自動駕駛產生的海量數據誰終將為其買單？

編輯 | 麻粒兒

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速度一直是汽車行業所著眼的一個重要部分。但是在處理資訊方面，汽車的發展速度是出了名的慢。隨著自動駕駛汽車時代的來臨，這個問題變得愈發緊迫。各個行業利益集團都爭先恐後地想第一個找到該問題的解決方案。

汽車一直依賴於一種相對簡單的網絡標準，稱為CAN或者Controller Area Network（控制器區域網絡）總線。CAN總線協調所有的微處理器以及電子控制部門（E.C.U.s）， 並傳輸一些像是傳輸狀態和液位等的細節資訊。

隨著越來越多的像是車窗和座椅調節裝置這樣的電子控件被加入到車身中，CAN總線在這幾年不斷進行改進，增加了本地互連網絡(LINs)來處理不斷膨脹的通信負載。

然而這款33年以前由Bosch首創的CAN總線，似乎也是時候退出這個大舞台了。

目前全新的先進的駕駛輔助系統例如自動緊急刹車、電子穩定控制和保持在車道內行駛輔助都需要即時通訊。因此，汽車製造商們一直在補足他們的網絡工具，例如，它們將100兆比特每秒（Mbps）的以太網電纜添加到了車內的大鼠布線中。

“但是每添加一個新的功能，都得加上一個新的電子控制單元以及一層新的線路，” 英特爾自動駕駛解決方案的首席系統架構師Jack Weast說道。

那種方法效率很低、成本昂貴而且笨重——最重要的是反應很慢。“所以從連接性的角度來看，我們有需要將汽車從裡到外重新設計一遍，”Weast說。

已經到來的自動駕駛系統浪潮，使得汽車的高速網絡開發極具緊迫性。

雷射雷達公司Luminar的首席執行官Austin Russell所進行的一項穿越擁擠的曼哈頓街道的試駕，向我們演示了自動駕駛汽車運行所獲得的數據是有多麽地多。

在上西區（Upper West Side），一輛配備了Luminiar雷射雷達系統（利用紅外線探測周圍的物體）的汽車可以做到每秒十次對數千個數據點進行高分辨率掃描，描繪出一副完整的包括騎自行車的人、行人、街頭小販以及狗的長達800英尺的3-D掃描圖。

“你必須擁有不可思議的超級傳感器去彌補電腦無法與人腦匹敵的事實——並且在未來很長一段時間電腦都會不如人腦，”隨著汽車的傳感器掃過Central Park West的擁擠街區的時候，Russell隨之說道。

這也就意味著汽車需要更多的傳感器——或者說更多的數據。自動駕駛汽車的實驗設計包括了16個攝影機、12個雷達傳感器、6個超聲波傳感器和4到5個雷射雷達傳感器。而且為了讓自動駕駛汽車不受暴風雪和傾盆大雨等緊急情況的影響，可能會需要安裝更多的傳感器和掃描器。

“我們已看見過數據寬頻的爆炸式增長了，” Aptiv的副總裁Lee Bauer說道。Bauer引用了自動駕駛汽車工程師們常說的一句話：自動駕駛汽車每小時將產生4tb的數據。

其中包括了關於路線狀況、氣象、周圍物體、交通和街道標誌的實時資訊數據——所有這些資訊都必須在車內各部件之間共享，並用於在瞬間做出駕駛決定。

自動駕駛汽車製造商們都意識到了即將到來的數據海嘯。

芯片供應商Xilinx的高級主管Willard Tu說：“他們認為自動駕駛汽車需要每秒300兆次的運算能力。” 每秒運算兆次，這意味著每一輛車都是一台滾動的超級電腦。

“因此，連接所有這些部件的管道的類型和直徑，”Tu說道，“都必須非常靈活。” 據估計，管道的大小應該在每秒25到40千兆字節之間。。

實際呢？“至今沒有人能解決如何將所有數據流轉到中央處理器的問題。”Tu說道。

雖然工程師們和製造商們都同意如今的汽車需要被完全改造，但是大多數人來說，問題在於用什麽去改造呢？

通過使用短距離無線系統完全消除電纜將是最簡單的方式。然而，無線系統容易受到射頻干擾，從而影響到其有效性並且會使用戶陷入危險。另外無線系統更容易受到安全威脅，英特爾的Weast說道。

光纖可以提供最高的傳輸速度並且線纜很輕。但是光纖很貴而且比較脆弱；半導體公司Aquantia的發言人Amir Bar-Niv說，連接器的濕度，振動和灰塵都會導致信號丟失。一些奢侈品牌汽車嘗試過光纖，結果好壞參半。 “所以汽車製造商已經表示他們不會在車上裝光纖了，”他說。

到目前為止，最受歡迎的汽車內部網絡線路布線依舊要數銅線。儘管銅線在長距離傳輸高速數據方面依舊是一項挑戰，但大多數汽車裡的所需長度都相對較短，而且汽車製造商們對於銅線的使用已經有了數十年的經驗了。

也許比物理布線更重要的是汽車應該使用的網絡協定類型，以更好的加速資訊流。最常見的局域網協定是以太網，這種格式幾十年來一直是商業和家庭網絡標準。但目前大多數以以太網為基礎的網絡最高速度通常為每秒1千兆比特(Gbps)，不足以處理自動駕駛汽車產生的海量數據。

為了加快傳輸速度並鼓勵使用以太網，一些公司最近成立了自動駕駛汽車網絡聯盟（Networking for Autonomous Vehicles Alliance，NVA）。

NAV聯盟包括博世(Bosch)和大陸航空(Continental)等領先的零組件和系統供應商，以及芯片製造商英偉達(Nvidia)和Aquantia，以及全球最大的汽車製造商大眾(Volkswagen)。

他們的目標是讓業界圍繞一個速度更快的多功能汽車以太網網絡標準聯合起來。最初的提議速度為2.5Gbps，但最終確定為10 Gbps

不過，還有著其它的競爭者在重構自動駕駛汽車產業，例如HDBaseT。HDBaseT最初是為處理高分辨率影片和音頻而開發的，它還可以通過非屏蔽銅纜傳輸功率以及基於以太網的的通信（最高6Gps）。

HDBaseT由Valens開發，它獲得了包括LG電子，索尼和三星電子在內的主要消費電子公司的支持。HDBaseT的支持者還認為，更新後的版本速度將很快達到20 Gbps和40 Gbps。

無論誰贏得了將高速網絡引入汽車的這場競賽，都能贏得一筆巨大的財富。同時這還將為支持新標準的數百萬新連接芯片、網關和控制器創造一個全新的市場。這正是Aquantia、Valens和Xilinx等公司所希望的。

靈活性可能會是最終的決定性因素。Autonomou Stuff的首席執行官Bobby Hambrick表示，舊的CAN和LIN網絡不會馬上就被捨棄。

Hambrick說道：“CAN總線將用於一些非常基本的東西，LIN則用於控制喇叭或者窗戶，因為用於這兩樣網絡的芯片非常便宜。”

Hambrick的公司成立了自動駕駛汽車研發平台，其中包括從中國的公司百度引進的阿波羅平台。他說，任何新的高速以太網或HDBaseT網絡都必須向後兼容這些舊系統。

此外，自動駕駛汽車和卡車所需的組件和傳感器，以及搜集到的資訊該如何去管理和釋義等的問題，還遠遠未解決。大多數的公司都沒有承諾為未來的自動駕駛汽車提供特定類型的攝影頭或雷射雷達傳感器，，所以任何新的網絡都必須兼容各種組件。

Bar-Niv先生說：“我拜訪了兩家汽車製造商，對於他們想要什麽樣的系統，我有三種不同的看法。但是我可以說他們都想要一個高速的網絡系統。”

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