车联网网关架构的设计

车联网网关架构的设计

车联网能够实现汽车内和汽车间以及汽车与外部设备和基础设施间的通信。在车联网系统架构中，网关是其中较为重要的一部分，其能够将汽车内所有的电子设备构成一个车域网，实现汽车内所有电子设备的互联。同时，网关能够实时检测提供服务的外部网络，并根据车内电子设备需求选择接入的外部网络。由于目前汽车电子设备不仅是一种信息设备，而且已经成为一种集成先进驾驶辅助、导航、通信和娱乐的技术平台。传统的车联网网关架构由于针对先进驾驶辅助、导航等而进行独立设计，因此不可避免地导致网关功能的重复，造成成本增加，且难以控制、管理和维护。对此，需要设计搭建具有扩展性、灵活性的车联网网关架构。

从硬件架构和软件架构两个方面对新设计的车联网网关架构进行说明。①硬件结构方面，将车联网中的网关主要分为终端接入单元、网关控制单元和网络接口单元3个部分。终端接入单元提供汽车内电子设备的接入功能。网关控制单元作为整个网关架构的核心部分，可以通过运行应用程序和驱动程序，管理各网关网络模块和外围模块，实现各网关数据分组转发以及用户配置等功能。网络接口单元为各网关接入到不同外部网络提供接口。对这3个部分的设计均采用模块化设计方法，以增加网关架构的扩展性和灵活性。②软件结构方面，采用分层式设计，将整个网关架构分为物理层、操作系统层和应用层。物理层用来为各网关硬件及相应设备提供驱动程序，并确定各通信接口的协议标准。操作系统层是连接各网关硬件与应用程序的关键，在进行应用程序的开发时，不考虑各网关硬件的差异和细节，其就能保证开发的应用程序具有较高的移植性。应用层包括实现各网关功能的所有应用程序，如对无线通信的设置，以及各网关的管理和监测。通过模块化设计的硬件架构和分层式设计的软件架构，能够实现高扩展性和高灵活性的车联网网关架构。

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

编译：张振伟