車聯網網關架構的設計

車聯網網關架構的設計

車聯網能夠實現汽車內和汽車間以及汽車與外部設備和基礎設施間的通信。在車聯網系統架構中，網關是其中較為重要的一部分，其能夠將汽車內所有的電子設備構成一個車域網，實現汽車內所有電子設備的互聯。同時，網關能夠實時檢測提供服務的外部網絡，并根據車內電子設備需求選擇接入的外部網絡。由于目前汽車電子設備不僅是一種信息設備，而且已經成為一種集成先進駕駛輔助、導航、通信和娛樂的技術平臺。傳統的車聯網網關架構由于針對先進駕駛輔助、導航等而進行獨立設計，因此不可避免地導致網關功能的重復，造成成本增加，且難以控制、管理和維護。對此，需要設計搭建具有擴展性、靈活性的車聯網網關架構。

從硬件架構和軟件架構兩個方面對新設計的車聯網網關架構進行說明。①硬件結構方面，將車聯網中的網關主要分為終端接入單元、網關控制單元和網絡接口單元3個部分。終端接入單元提供汽車內電子設備的接入功能。網關控制單元作為整個網關架構的核心部分，可以通過運行應用程序和驅動程序，管理各網關網絡模塊和外圍模塊，實現各網關數據分組轉發以及用戶配置等功能。網絡接口單元為各網關接入到不同外部網絡提供接口。對這3個部分的設計均采用模塊化設計方法，以增加網關架構的擴展性和靈活性。②軟件結構方面，采用分層式設計，將整個網關架構分為物理層、操作系統層和應用層。物理層用來為各網關硬件及相應設備提供驅動程序，并確定各通信接口的協議標準。操作系統層是連接各網關硬件與應用程序的關鍵，在進行應用程序的開發時，不考慮各網關硬件的差異和細節，其就能保證開發的應用程序具有較高的移植性。應用層包括實現各網關功能的所有應用程序，如對無線通信的設置，以及各網關的管理和監測。通過模塊化設計的硬件架構和分層式設計的軟件架構，能夠實現高擴展性和高靈活性的車聯網網關架構。

Kuang-I Shu et al.SAE 2017-01-1695.

編譯：張振偉