इन-व्हीकल नेटवर्क डोमेन आर्किटेक्चर से जोनल आर्किटेक्चर की ओर स्थानांतरित होना शुरू कर रहे हैं, एक ऐसा दृष्टिकोण जो कम प्रोटोकॉल, कम वायरिंग और अंततः कम लागत का उपयोग करके वाहन में संचार को सरल और तेज़ करेगा।

जोनल आर्किटेक्चर वाहनों को ऐसे क्षेत्रों में विभाजित करेगा जो अधिक प्रबंधनीय और लचीले होंगे, लेकिन वहां पहुंचने में समय लगेगा। आज वाहनों में इतनी पुरानी तकनीक मौजूद है कि कार निर्माताओं को प्रोटोकॉल के वर्णमाला-सूप संग्रह का समर्थन करना चाहिए। उदाहरण के लिए, वाहन कुछ आंतरिक रूप से विकसित प्रोटोकॉल के साथ, इंफोटेनमेंट के लिए ब्लूटूथ, यूएसबी, एलटीई समर्थन मोबाइल उपकरणों का समर्थन कर सकते हैं। कैमरों के लिए, MIPI प्रमुख प्रोटोकॉल है। और एडीएएस, ईसीयू और सेंसर फ़्यूज़न के वास्तविक समय नियंत्रण के लिए, वे संभवतः समर्थन करेंगे नियंत्रक क्षेत्र नेटवर्क (CANs), स्थानीय इंटरकनेक्ट नेटवर्क (LINs), ईथरनेट, और अन्य।

इस बदलाव को सक्षम करने के लिए प्रमुख तत्वों में से एक तेज़ संचार है। कई साल पहले, 93% ऑटोमोटिव नेटवर्क 100 एमबीपीएस से कम गति पर चलते थे, और इसमें से अधिकांश में रातोंरात बदलाव की संभावना नहीं है। वास्तव में, इसकी संभावना 10/100/1000BASE-T1 है ऑटोमोटिव ईथरनेट और कम गति वाली बसें, जैसे कि CAN और इसके वेरिएंट, अधिकांश कम गति वाले संचार की सेवा जारी रखेंगी। लेकिन डेटा के तीव्र संचलन के लिए समय के साथ वाहनों में मल्टी-गीगाबिट स्पीड जोड़ी जाएगी क्योंकि कारें विभिन्न क्षेत्रों से इनपुट के आधार पर अधिक परिणामी निर्णय लेना शुरू कर देंगी।

चित्र 1: विभिन्न प्रकार की ऑटोमोटिव नेटवर्क प्रौद्योगिकियों की तुलना। स्रोत: कीसाइट

ऑटोमोटिव ईथरनेट प्रौद्योगिकियों के समाधान वास्तुकार और योजनाकार जे योंग ने कहा, "ऑटो उद्योग को उम्मीद है कि ऑटोमोटिव ईथरनेट सभी पुरानी कनेक्टिविटी को प्रतिस्थापित नहीं करेगा।" कीज़. “इसके बजाय, हम विभिन्न संचार प्रोटोकॉल और तरीकों का मिश्रण देखना जारी रखेंगे। चित्र 1 के शीर्ष दाईं ओर सितारों का विशाल समूह सबसे अधिक गतिशील है, और यहीं पर बहुत सारे नवाचार हो रहे हैं। जैसा कि हम भौतिकी से जानते हैं, उच्च बॉड दरें विद्युत हस्तक्षेप, शोर स्रोतों, प्रतिबिंबों, क्षीणन और अन्य नुकसानों को बढ़ाती हैं जो संकेतों और उन संकेतों के भीतर किए गए डेटा को प्रभावित करती हैं। डेटा दरें जितनी तेज़ होंगी, तैनाती से पहले परीक्षण करना उतना ही अधिक चुनौतीपूर्ण और महत्वपूर्ण होगा। हम उम्मीद करते हैं कि मल्टी-गीगाबिट ऑटोमोटिव ईथरनेट IEEE 802.3ch और IEEE 802.3cy मानकों के आधार पर उच्च गति संचार की जरूरतों को पूरा करेगा। उदाहरण के लिए, एक नया मल्टीगिगाबिट ऑप्टिकल ऑटोमोटिव ईथरनेट मानक है जिसे हाल ही में IEEE 802.3cz समूह से जारी किया गया था। ऑटोमोटिव नेटवर्किंग के लिए यह एक दिलचस्प समय है और हमें आगे कई चुनौतियों और नवाचारों की उम्मीद करनी चाहिए।

अन्य लोग इस बात से सहमत हैं कि तेज संचार को एक बार में होने वाले बदलाव के बजाय एक विकासवादी दिशा के रूप में देखा जा सकता है। लेकिन फिर भी इस बदलाव के फायदे महत्वपूर्ण हैं।

डेविड फ्रिट्ज़, हाइब्रिड और वर्चुअल सिस्टम के उपाध्यक्ष सीमेंस डिजिटल इंडस्ट्रीज सॉफ्टवेयर, इस क्षेत्र में संभावित नेता के रूप में ऑटोमोटिव ईथरनेट की ओर इशारा करता है। “बैंडविड्थ बहुत जल्द L4 और L5 स्वायत्तता के सभी कार्यान्वयन का समर्थन करेगा। इसके अलावा, CAN फ्रेम को ईथरनेट नेटवर्क पर प्रसारित किया जा सकता है, जिससे गेटवे को मौजूदा ECU का समर्थन करने वाले स्थानीय CAN और CAN FD जोनल नेटवर्क को प्रबंधित करने की अनुमति मिलती है। ऑटोमोटिव ईथरनेट का वजन और शक्ति पहलू पारंपरिक CAN नेटवर्क से कहीं बेहतर है। कैन एफडी ईथरनेट के प्रतिस्पर्धी के रूप में उभर रहा है, और जूरी अभी भी तय नहीं कर पाई है कि कौन जीतेगा। हालाँकि, एक संकेत यह है कि हम ऊपर उल्लिखित गुणों के कारण सेंसर, एक्चुएटर और ईसीयू प्रदाताओं को सीधे ऑटोमोटिव ईथरनेट का समर्थन करते हुए देख रहे हैं।

ऑटोमोटिव ईथरनेट एक मजबूत विकल्प है। ऑटोमोटिव सॉल्यूशंस के समूह निदेशक रॉबर्ट श्वेइगर ने कहा, "यहां लक्ष्यों में से एक मालिकाना समाधानों को प्रतिस्थापित करना है, इसके बजाय जितना संभव हो उतने मानकीकृत नेटवर्किंग प्रौद्योगिकियों - प्रोटोकॉल, नियंत्रक और पीएचवाई - का उपयोग करना है।" ताल. “अधिक समरूप नेटवर्क आर्किटेक्चर बनाने के लिए विभिन्न नेटवर्किंग तकनीकों की विविधता को कम करना एक अन्य उद्देश्य है। ऐसा करने के लिए ऑटोमोटिव ईथरनेट का लाभ उठाने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, 10BASE-T1, 100BASE-T1, 1000BASE-T1, 10G BASE-T1।"

श्वेइगर ने कहा कि जोनल आर्किटेक्चर की कुंजी इन-व्हीकल नेटवर्क की समग्र बैंडविड्थ और दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि होगी, जोनल आर्किटेक्चर मुख्य रूप से ऑटोमोटिव ईथरनेट, एएसए मोशन-लिंक/एमआईपीआई ए-पीएचवाई, एमआईपीआई सीएसआई2, एमआईपीआई डीएसआई पर निर्भर है। पीओएफ, कैन और लिन। "बेशक, यह OEM से OEM तक भिन्न हो सकता है, कुछ मालिकाना समाधान अभी भी मिश्रण में हैं।"

चित्र 2: आंचलिक वास्तुकला पारंपरिक डोमेन दृष्टिकोण को सरल बनाती है। स्रोत: मार्वेल

बेशक, ऑटोमोटिव डिज़ाइन में रातोंरात कुछ भी नहीं बदलता है। डिज़ाइन चक्र आम तौर पर कम से कम कई वर्षों तक चलते हैं, और कुछ घटकों और उप-प्रणालियों के लिए डिज़ाइन उससे भी अधिक समय तक बाज़ार में बने रह सकते हैं। परिणामस्वरूप, ऑटोमोटिव नेटवर्क परिदृश्य प्रोटोकॉल और एप्लिकेशन-निर्भर योजनाओं का मिश्रण बना रहेगा। कुछ गैर-वास्तविक समय अनुप्रयोगों जैसे इन्फोटेनमेंट और इन-केबिन रहने वाले व्यवहार की निगरानी की सेवा करेंगे। अन्य प्रोटोकॉल सुरक्षा और अन्य वास्तविक समय अनुप्रयोगों का समर्थन करेंगे।

कीसाइट में ऑटोमोटिव सर्डेस टेक्नोलॉजीज के सॉल्यूशन आर्किटेक्ट और प्लानर केविन केर्शनर ने कहा, "उदाहरण के लिए, अगर ड्राइवर वाहन छोड़ते समय बच्चों या पालतू जानवरों को लावारिस छोड़ देता है तो ड्राइवर सतर्क हो जाएंगे।" "ओईएम प्रदर्शन और संचार गति को बढ़ाते हुए, विशेष रूप से स्वायत्त ड्राइविंग में, वास्तविक समय अनुप्रयोगों के डिजाइन को सरल बनाने के लिए काम कर रहे हैं।"

इसके अलावा, ऑटोमोटिव उद्योग में इलेक्ट्रिक और इलेक्ट्रॉनिक (ई/ई) आर्किटेक्चर तेजी से जटिल आवश्यकताओं का समर्थन करने के लिए विकसित हो रहे हैं, जिसमें सेंसर-आधारित ड्राइवर सहायता प्रणाली (एडीएएस) और स्वायत्त ड्राइविंग (एडी) अनुप्रयोगों की भूमिका शामिल है।

केर्शनर ने कहा, "वाहन के अंदर और आसपास प्रचुर मात्रा में डिस्प्ले तकनीक मौजूद है, जिसमें उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले डैश पैनल, साइड-व्यू मिरर पैनल और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस सेवाओं के बराबर इंफोटेनमेंट विकल्प शामिल हैं।" "कैमरे, लिडार और रडार सहित कई सेंसर, उच्च-रिज़ॉल्यूशन डेटा को कैप्चर करते हैं, फिर इसे एडीएएस/एडी एप्लिकेशन द्वारा आगे की प्रक्रिया के लिए अन्य सेंसर डेटा के साथ प्रसारित या एकत्रित करते हैं।"

जहां तक ​​सराउंड-व्यू कैमरा सिस्टम की बात है, कई कैमरे भी वाहन के अंदर डिस्प्ले पर वीडियो फीड कर सकते हैं। "यहां, यह एप्लिकेशन आवश्यकताएं हैं जो ई/ई की पसंद को संचालित करती हैं, जिसमें सेंसर की कुल संख्या और डेटा स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक बैंडविड्थ शामिल है," उन्होंने कहा। “इसका मतलब है कि संचार प्रौद्योगिकी का चुनाव वास्तव में अनुप्रयोग पर निर्भर है। उच्च गति वाले उपकरणों की लागत, जटिलता और बिजली की खपत के कारण कम गति वाले कार्यों में 'अति-इंजीनियर्ड' उच्च गति वाली बसों का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। कुछ प्रौद्योगिकियाँ पॉइंट-टू-पॉइंट हैं, जबकि अन्य मल्टी-ड्रॉप नोड्स की दक्षता का समर्थन करती हैं। कुछ हाई-स्पीड लिंक सममित हैं, जो हाई-पावर कंप्यूट नोड्स के बीच द्वि-दिशात्मक संचार का समर्थन करते हैं। इसके विपरीत, दूसरों को उन अनुप्रयोगों के समर्थन में असममित होने के लिए डिज़ाइन किया गया है जिनके लिए एक ही दिशा में उच्च थ्रूपुट की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, कैमरा आउटपुट डाउनस्ट्रीम, कमांड और कंट्रोल अपस्ट्रीम)।

डोमेन से लेकर जोनल आर्किटेक्चर तक
ईसीयू वाहनों के लिए बुनियादी निर्माण खंड हैं। वे विभिन्न कार्यों जैसे इंजन संचालन, ट्रांसमिशन, आपातकालीन ब्रेकिंग और अन्य निगरानी कार्यों जैसे टायर दबाव और इन-केबिन जलवायु नियंत्रण को नियंत्रित करते हैं। जोनल आर्किटेक्चर के विपरीत, एक डोमेन आर्किटेक्चर उन डोमेन के भौतिक स्थान पर विचार किए बिना विभिन्न कार्यों को डोमेन में समूहित करता है। डोमेन आर्किटेक्चर में, प्रत्येक डोमेन का समर्थन करने वाले ईसीयू को वाहन के भीतर फैलाया जा सकता है। परिणामस्वरूप, इन डोमेन से कनेक्ट करने के लिए लंबे केबल हार्नेस की आवश्यकता हो सकती है।

परंपरागत रूप से, OEM अपने डिज़ाइन में डोमेन आर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं। डोमेन आर्किटेक्चर में उपयोग किए जाने वाले प्राथमिक नेटवर्क प्रोटोकॉल नियंत्रक क्षेत्र नेटवर्क (CAN) और स्थानीय इंटरकनेक्ट नेटवर्क (LIN) हैं, दोनों का उपयोग OEM द्वारा विभिन्न कार्यों का वास्तविक समय नियंत्रण करने के लिए किया गया है। CAN (ISO 11898-1:2003) एक सीरियल नेटवर्क प्रोटोकॉल है जो तीन अलग-अलग गति का समर्थन करता है:

• कम गति - 125 मीटर बस लंबाई पर 500 केबीपीएस (अधिकतम)
• उच्च गति - 1 मीटर बस लंबाई पर 40 एमबीपीएस (अधिकतम)
• लचीली डेटा दर (CAN FD) - 15 मीटर बस लंबाई पर 10 एमबीपीएस (अधिकतम)

ECU सहित वितरित वास्तविक समय नियंत्रण और मल्टीप्लेक्सिंग उपकरणों का समर्थन करने के लिए CAN भरोसेमंद और अपेक्षाकृत कम लागत वाला साबित हुआ है। LIN (ISO 17987-2), जो CAN का पूरक है, एक सीरियल नेटवर्क प्रोटोकॉल भी है। यह 19.2 Kbit/s की कम डेटा गति का समर्थन करता है, और आमतौर पर इसका उपयोग केबिन लाइट नियंत्रण, जैसे डिमिंग में किया जाता है।

जैसे-जैसे उद्योग सॉफ्टवेयर-परिभाषित वाहनों और स्वायत्त ड्राइविंग का समर्थन करने के लिए अधिक सॉफ्टवेयर और इलेक्ट्रॉनिक्स को शामिल करने की ओर बढ़ रहा है, उच्च गति संचार की मांग बढ़ रही है। हालांकि राय अलग-अलग है, कुछ विशेषज्ञों का सुझाव है कि भविष्य में स्वायत्त ड्राइविंग के लिए विभिन्न वास्तविक समय एडीएएस और ईसीयू कार्यों का समर्थन करने के लिए 50 जीबीपीएस की सीमा में डेटा ट्रांसफर गति की आवश्यकता होगी। ईथरनेट एलायंस के अनुसार, आज, ईथरनेट 100 जीबीपीएस में सक्षम है, अगले कुछ वर्षों में प्रति सेकंड टेरा बिट्स तक पहुंचने की क्षमता है।

नई प्रौद्योगिकियों और नई सुविधाओं के विकसित होने पर यह बदल सकता है। हाल के वर्षों में, ऑटोमोटिव नेटवर्क डोमेन-आधारित से ऑटोमोटिव ईथरनेट-आधारित जोनल आर्किटेक्चर की ओर बढ़ रहे हैं।

मार्वेल में ऑटोमोटिव मार्केटिंग के उपाध्यक्ष अमीर बार-निव ने कहा कि एक इलेक्ट्रिक वाहन रैंक के भीतर केबल हार्नेस का कुल वजन कार के इंजन और चेसिस के वजन के ठीक पीछे है। केबलों की लंबाई और संख्या कम करने से वाहन का कुल वजन कम हो जाता है, ईंधन दक्षता (या इलेक्ट्रिक वाहन में रेंज) बढ़ जाती है, और विनिर्माण प्रक्रिया सरल हो जाती है।

संचार को सरल बनाने का भी प्रयास किया जा रहा है। वर्तमान में, व्यक्तिगत नेटवर्क को बैंडविड्थ की एक श्रृंखला और विभिन्न प्रोटोकॉल का समर्थन करना चाहिए। उदाहरण के लिए, एडीएएस नेटवर्किंग प्रोटोकॉल की बैंडविड्थ बढ़ाने की आवश्यकता को बढ़ाएगा।

वायरलेस संचार आंशिक रूप से मदद कर सकता है क्योंकि इसका अधिकांश भाग ऑटोमोटिव के बाहर विकसित और परिष्कृत किया गया है। "चूंकि वायरलेस प्रोटोकॉल आम तौर पर ऑटोमोटिव-विशिष्ट नहीं होते हैं, इसलिए उन्हें उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के समर्थन को सक्षम करने के लिए और एकीकृत किया जाएगा," ऑटोमोटिव लाइन ऑफ बिजनेस के ऑटोमोटिव पार्टनरशिप के निदेशक बर्नहार्ड रिल ने कहा। बांह व्याख्या की। “उद्योग भर में, यह निर्धारित करने के लिए काम चल रहा है कि भविष्य में ऑटोमोटिव-विशिष्ट उपयोग के मामलों के लिए इन वायरलेस प्रोटोकॉल का उपयोग कैसे किया जा सकता है। आज कारें बड़ी मात्रा में नेटवर्क का उपयोग करती हैं, जिससे संचार को मजबूत करने की प्रवृत्ति को बढ़ावा मिलता है। जब ई/ई आर्किटेक्चर की बात आती है तो नेटवर्किंग पर विशेष ध्यान दिया जाता है। ऑटोमोटिव ओईएम CAN-FD और 10BASE-T1S जैसे ईथरनेट-आधारित नेटवर्क की ओर देख रहे हैं। इसके अलावा, बड़े पैमाने पर उत्पादन उपयोग के लिए इंटरऑपरेबल 2.5 जीबीपीएस बैकबोन ईथरनेट को सख्त करने की आवश्यकता है, और उच्च गति वाले कनेक्शन सुसंगत सिलिकॉन डिजाइन के लिए पीसीआईई का उपयोग करेंगे।

ज़ोनल बनाम डोमेन आर्किटेक्चर
उच्च गति ईथरनेट का उपयोग करने वाले जोनल आर्किटेक्चर का विचार गति पकड़ रहा है क्योंकि डोमेन आर्किटेक्चर की तुलना में इसका निर्माण करना सरल और आसान है। यह प्रौद्योगिकी दृष्टिकोण विभिन्न कार्यों को नियंत्रित करने के लिए कई जोनल स्विच का उपयोग करता है।

चित्र 3: जोनल आर्किटेक्चर डिज़ाइन में, एक वाहन में विभिन्न कार्यों को नियंत्रित करने के लिए विभिन्न गति के कई जोनल स्विच का उपयोग किया जाता है। स्रोत: कीसाइट

मिडलवेयर स्टैक जो ऑपरेटिंग सिस्टम और हार्डवेयर के बीच बैठता है, जोनल आर्किटेक्चर और कई स्वायत्त ड्राइविंग कार्यों में महत्वपूर्ण हो जाएगा ADAS और आपातकालीन ब्रेकिंग मिडलवेयर द्वारा की जाती है। मिडलवेयर में सेवा की गुणवत्ता महत्वपूर्ण है, जिसमें संगीत की स्ट्रीमिंग पर मिशन-महत्वपूर्ण, वास्तविक समय और समय-संवेदनशील ट्रैफ़िक को प्राथमिकता देना शामिल है।

आर्म्स रिल को स्पष्ट संकेत मिलते हैं कि ऑटोमोटिव ई/ई आर्किटेक्चर आगे चलकर जोनल में बदल जाएगा। उन्होंने नोट किया कि आर्म सक्रिय रूप से कार्य कर रहा है पारिस्थितिकी तंत्र भागीदारों के साथ यह निर्धारित करने के लिए कि ज़ोनल नियंत्रकों का उपयोग कैसे किया जा सकता है और बॉडी अनुप्रयोगों के अलावा एडीएएस और डिजिटल केबिन-संबंधित उपयोग के मामलों सहित वहां कौन से फ़ंक्शन होस्ट किए जा सकते हैं। "ऑटोमोटिव में लंबे विकास चक्रों को देखते हुए, जोनल आर्किटेक्चर में बदलाव में समय लगेगा।"

विरासत कारक
फिर भी, वर्तमान में ओईएम द्वारा उपयोग किए जाने वाले कई पुराने नेटवर्क प्रोटोकॉल के साथ, ईथरनेट का उपयोग करके जोनल आर्किटेक्चर में बदलना जितना लगता है उससे कहीं अधिक कठिन हो सकता है। किसी भी नए डिज़ाइन को पुराने प्रोटोकॉल को बदलने के बाद कम से कम पुराने डिज़ाइन के समान ही कार्य करने की आवश्यकता होगी। वास्तविक चुनौती नए उत्पाद परिचय को प्रभावित किए बिना सुचारु परिवर्तन लागू करना है। परिणामस्वरूप, ओईएम के पास क्षेत्रीय परिवर्तन और समय सारिणी की विभिन्न डिग्री हो सकती हैं।

"अधिकांश अनुप्रयोगों में विलंबता और/या पेलोड आवश्यकता होती है जो वाहन के परिचालन पहलुओं जैसे वास्तविक समय संचालन का समर्थन करती है, उदाहरण के लिए उच्च विलंबता/कम पेलोड के लिए लिन, कम विलंबता/उच्च पेलोड के लिए ईथरनेट।" अमेरिका के लिए वाहन उपयोगकर्ता अनुभव खंड Infineon Technologies. सामान्य तौर पर, नेटवर्क का आकार उन आवश्यकताओं के अनुसार होता है, और यह प्रति एप्लिकेशन सर्वोत्तम लागत-से-प्रदर्शन अनुपात का समर्थन करता है। यह आश्वस्त करता है कि नेटवर्क का डिज़ाइन न तो ख़त्म हुआ है और न ही कम उपयोग में आया है।

दूसरी ओर, जो ओईएम सॉफ्टवेयर-परिभाषित वाहन दृष्टिकोण की ओर बढ़ने की योजना बना रहे हैं, वे जोनल आर्किटेक्चर का विकल्प चुनेंगे। "इस भारी ज़ोनलाइज़ेशन में मल्टी-जीबी, उच्च इंजीनियर ईथरनेट बैकबोन शामिल होगा जो अधिक सुरक्षा/सुरक्षा-उन्मुख ज़ोनल मॉड्यूल को जोड़ देगा, जो सिस्टम के पूर्ण अलगाव को प्राप्त करने में सक्षम होगा, जो समान भौतिक संसाधनों को साझा कर रहे हैं," मेन्डर्ट वैन डेन बेल्ड ने कहा, एनएक्सपी में इन-व्हीकल नेटवर्किंग के वरिष्ठ उपाध्यक्ष और महाप्रबंधक।

इस प्रकार, स्टार्टअप या नए ओईएम के पास पुराने डिज़ाइन वाले ओईएम की तुलना में जोनल आर्किटेक्चर को अपनाने में अधिक लचीलापन हो सकता है।

उत्पाद विपणन के निदेशक सैम गोल्ड ने कहा, "जोनल आर्किटेक्चर की शुरूआत दृढ़ता से व्यक्तिगत ओईएम रणनीतियों पर निर्भर करती है।" Renesas'उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग, एनालॉग और पावर सॉल्यूशंस समूह। “नए खिलाड़ी मौजूदा आर्किटेक्चर को संशोधित करने के लिए स्वतंत्र हैं, या नई आर्किटेक्चर अवधारणाओं को लागू करने के लिए स्क्रैच से शुरू करने में भी सक्षम हैं। दूसरी ओर, स्थापित ओईएम को मजबूत विरासत निर्भरता का सामना करना पड़ सकता है और उनके पास मजबूत परस्पर निर्भरता के साथ कार मॉडलों की एक विशाल विविधता है। इससे यह तथ्य सामने आता है कि नेटवर्क टोपोलॉजी या आर्किटेक्चर में केवल सीमांत या विकासवादी परिवर्तन ही लागू किए जा सकते हैं। हार्नेस की लागत, जटिलता और वजन को कम करने का समग्र लक्ष्य सभी ओईएम द्वारा साझा किया जाता है। यहां भी, हार्नेस के स्वचालित बनाम मैन्युअल निर्माण का पहलू एक बड़ा लागत कारक है।

क्षेत्रीय सुरक्षा संबंधी चिंताएँ
ऑटोमोटिव में सुरक्षा एक बड़ी चिंता बनी हुई है, और जबकि सैद्धांतिक रूप से जोनल आर्किटेक्चर पुलिस के लिए आसान है, परिवर्तन चरण जिसमें CAN, LIN, ईथरनेट और अन्य प्रौद्योगिकियों का संयोजन हो सकता है, नई कमजोरियां पैदा कर सकता है। इसका मतलब है कि साइबर हमलों के जोखिम को कम करने के लिए ओईएम की ओर से बहुत अधिक काम किया जाएगा।

कीसाइट में स्वायत्त वाहन व्यवसाय लाइन उत्पाद प्रबंधक कैरी ब्राउन ने कहा, "जटिलता एक नई सामान्य बात है क्योंकि ऑटोमोटिव उद्योग तेजी से जटिल डिस्प्ले और कनेक्टिविटी मांगों को समायोजित करने के लिए अनुकूलित हो रहा है।" “जैसे-जैसे वाहन के भीतर नेटवर्क तेज़ और अधिक जटिल होते जाते हैं, वे लगातार कार्यक्षमता सुनिश्चित करने के लिए उच्च स्तर के परीक्षण की मांग करते हैं। यह केवल एक विलासिता नहीं है, बल्कि यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि प्रत्येक इंटरफ़ेस साइबर खतरों से सुरक्षित है। उदाहरण के लिए, CAN, ब्लूटूथ, ऑटोमोटिव ईथरनेट, सर्डेस, वायरलेस, सेल्यूलर के माध्यम से कार में अधिक कनेक्शन के साथ, जानकारी के भ्रष्टाचार और संभावित खतरे वाले इंटरफ़ेस के लिए अधिक संभावना है। इसलिए, डिजाइन, सत्यापन और उत्पादन के दौरान नियमों (आईएसओ/एसएई 21434 और यूएन-आर155) का अनुपालन और नेटवर्क का सत्यापन आवश्यक है।

इन्फिनियोन के नोटारेंटोनियो सहमत हुए। “नेटवर्क सुरक्षा अब कई वर्षों से वाहनों पर मानक रही है। संदेशों को एक सुरक्षित डोमेन में हार्डवेयर सुरक्षा मॉड्यूल और समर्पित सॉफ़्टवेयर के साथ प्रमाणित किया जाता है। CAN और CAN-FD नेटवर्क सुरक्षा जोड़ने वाले पहले नेटवर्कों में से थे, और उस समय से इसका विस्तार ही हुआ है। वाहनों पर ईथरनेट, कुछ चुनिंदा एमएसीएसईसी और आईपीएसईसी जैसे नए नेटवर्क की सुरक्षा के लिए आज विकल्प बनाए जा रहे हैं, लेकिन कुछ भी असुरक्षित नहीं छोड़ा गया है।''

साथ ही, वाहन से अधिक से अधिक कनेक्टिविटी के साथ, ऑटोमोटिव नेटवर्क को अनिवार्य साइबर सुरक्षा जोखिम प्रबंधन के साथ डिजाइन किया जाना चाहिए।

रेनेसा गोल्ड ने कहा, "ओईएम को गहराई से रक्षा विकसित करनी चाहिए, लेकिन क्रिप्टो चपलता को भी सक्षम करना चाहिए।" “गहराई में रक्षा को बाहरी वाहन संचार (जैसे, टीएलएस, बाहरी आई/एफ प्रमाणीकरण) की सुरक्षा और आंतरिक संचार (जैसे, आईडीएस/आईपीएस, टीएलएस, एमएसीसेक, आईपीसेक, सेकओसी) की सुरक्षा को ध्यान में रखना चाहिए। सुरक्षा लॉग उपरोक्त सुरक्षा तंत्रों का विश्लेषण एक वाहन सुरक्षा संचालन केंद्र द्वारा किया जा सकता है, जो यदि आवश्यक हो, तो वाहन ऑटोमोटिव नेटवर्क पर साइबर खतरों को कम करने के लिए फर्मवेयर-ओवर-द-एयर के माध्यम से सुरक्षा पैच तैनात कर सकता है। लंबी कुंजी लंबाई और/या क्रिप्टोसिस्टम के टूटने के कारण ऑटोमोटिव नेटवर्क प्रोटोकॉल अपडेट का समर्थन करने के लिए क्रिप्ट चपलता पर विचार किया जाना चाहिए। पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टो अगली पीढ़ी के एल्गोरिदम के रूप में विचाराधीन है। सुरक्षा बाधाओं (उदाहरण के लिए, वितरित सुरक्षा प्रसंस्करण) को रोकने के लिए उपयुक्त आर्किटेक्चर को परिभाषित किया जाना चाहिए।

ओईएम अपनाना
हालांकि यह अनुमान लगाना मुश्किल है कि ओईएम वास्तव में 100% ईथरनेट नेटवर्क कब लागू करेंगे, अधिकांश ओईएम वर्तमान और भविष्य के डिजाइनों में ईथरनेट का उपयोग करने की ओर बढ़ रहे हैं। मार्वेल के बार-निव ने सुझाव दिया कि अगले कुछ वर्षों में गोद लेने की दर में तेजी आएगी।

चित्र 4: अगले कुछ वर्षों में क्षेत्रीय वास्तुकला अपनाने में तेजी आने की उम्मीद है। स्रोत: मार्वेल

वास्तव में, गोद लेना पहले ही शुरू हो चुका है। बीएमडब्ल्यू अपने वाहनों में ईथरनेट को शामिल करने वाले पहले लोगों में से एक थी। 2021 में, इसने अपने प्रोडक्शन मॉडल BMW iX में गीगाबिट ईथरनेट पेश किया। आज, ईथरनेट का उपयोग सभी उत्पादन मॉडलों में किया जाता है।

अन्य सभी ओईएम की तरह, हुंडई ने बताया कि वह CAN और ईथरनेट के हाइब्रिड मॉडल का उपयोग करती है। इसके कोना और सांता फ़े ओटीए का समर्थन करने के लिए ईथरनेट का उपयोग करने वाले मॉडल के उदाहरण हैं। मर्सिडीज-बेंज ईथरनेट और CAN/LIN के संयोजन का उपयोग करता है। 2013 में, इसके 222 (एस-क्लास) मॉडल ने सिग्नलिंग लाइट के लिए ईथरनेट का उपयोग करते हुए अधिकांश नियंत्रणों के लिए CAN और LIN 2.1 का उपयोग किया। 2020 तक, मर्सिडीज-बेंज की 223 (एस-क्लास) मॉडल की श्रृंखला प्रमुख डोमेन के बीच संचार के लिए ईथरनेट का उपयोग कर रही थी। 2024 से शुरू होकर, ऑडी विकेंद्रीकृत प्रीमियम प्लेटफॉर्म इलेक्ट्रिक पर आधारित एक पूरी तरह से नया ई/ई आर्किटेक्चर (ई3) पेश करेगी, जो हाई-स्पीड बैकबोन सहित ईथरनेट तकनीक का विस्तार करेगा।

जबकि अधिकांश ओईएम अपने डिज़ाइन में ईथरनेट को शामिल कर रहे हैं, टोयोटा मॉडल इस समय ईथरनेट का समर्थन नहीं करते हैं।

इस बीच, अमेरिकी ओईएम जोनल आर्किटेक्चर की ओर बढ़ रहे हैं। "जोनल दृष्टिकोण का एक हिस्सा उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग केंद्रों को उन सभी कार्यों से जोड़ना है जो एक कार को एक कार बनाते हैं, और अधिक कार्यों को एक ही क्षेत्र में एकीकृत करके ऐसा कर रहे हैं," इन्फिनॉन के नोटरैंटोनियो ने कहा। "एकीकरण सामग्री लागत और तार दोहन जटिलता को कम करने में मदद कर सकता है।"

इसके अलावा, ये ओईएम केवल एक फ़ंक्शन जोड़ने या ईसीयू जोड़ने से आगे बढ़ रहे हैं, क्योंकि यह वायर हार्नेस और सॉफ्टवेयर जटिलता में एक प्रमुख योगदानकर्ता है, उन्होंने कहा।

जापान में लक्ष्य समान हैं। लेकिन वहां, ओईएम ने अपने वाहन बनाने के लिए डोमेन-आधारित आर्किटेक्चर का चयन किया है। "किसी भी उदाहरण में, वे केंद्रीय नोड्स में अधिकांश अपडेट और ज़ोन या डोमेन में सीमित अपडेट की अनुमति देते हैं, लेकिन सॉफ़्टवेयर-परिभाषित वाहन सॉफ़्टवेयर और वायर हार्नेस जटिलता को कम करने का भविष्य का मार्ग हैं," नोटारेंटोनियो ने कहा।

फ़्यूचर विजन
आज ओईएम क्या कर रहे हैं, उसके आधार पर यह मान लेना सुरक्षित है कि जोनल आर्किटेक्चर गति प्राप्त करना जारी रखेगा। ऑटोमोटिव डिज़ाइन को सरल बनाने के अलावा, एक ज़ोनल ऑटोमोटिव आर्किटेक्चर आपूर्ति श्रृंखला के लिए नए अवसर पैदा करता है।

"ऑटोमोटिव नेटवर्क जटिलता को कम करने के लिए एक संभावित समाधान, जोनल आर्किटेक्चर ओईएम को वाहन के इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को ज़ोन में व्यवस्थित करके वायरिंग और संचार मार्गों को सरल बनाने की सुविधा देता है, प्रत्येक ज़ोन लागत बचत, बढ़ी हुई दक्षता और बेहतर विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए विशिष्ट कार्यों को संभालता है," मेई चिंग ने कहा। (मैगी) लिम, कीसाइट पर स्वायत्त वाहन व्यवसाय लाइन समाधान समर्थन। "एक प्राथमिक उद्देश्य, केबल हार्नेस वजन और जटिलता को कम करना, उच्च गति संचार प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके डेटा थ्रूपुट बढ़ाने की मांग के विपरीत है।"

इसके अलावा, लंबी दूरी पर संचार चैनल संचालन की मांग, कई नेटवर्क खंडों में शामिल होने के लिए इनलाइन कनेक्टर का उपयोग करना, विद्युत प्रदर्शन पर सख्त आवश्यकताएं डालता है। लिम ने कहा, "इसका मतलब है कि उभरते मानकों को अनुमत चैनल हानि को सख्ती से परिभाषित करना चाहिए, और परीक्षण विधियों को प्रदर्शन को मान्य करना चाहिए।" “आवेदन आवश्यकताएँ ई/ई आर्किटेक्चर विकल्प निर्धारित करती हैं। केबल के वजन और लागत को कम करने के लिए विभिन्न सेंसरों को एक ही लिंक पर एकत्रित करने से थ्रूपुट आवश्यकताओं में वृद्धि होती है। बढ़ती दक्षता और विश्वसनीयता, साथ ही वजन कम करना, महत्वपूर्ण चालक हैं। हालाँकि, जोनल आर्किटेक्चर प्रमुख हो जाता है या नहीं यह कई कारकों पर निर्भर करता है, जिसमें तकनीकी प्रगति, उद्योग को अपनाना और ऑटोमोटिव पारिस्थितिकी तंत्र की उभरती ज़रूरतें शामिल हैं। स्वायत्तता का स्तर, कनेक्टिविटी आवश्यकताएँ और लागत संबंधी विचार कारक हैं। उद्योग गतिशील है, और ऑटोमोटिव वास्तुकला का विकास चल रहे तकनीकी विकास और वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में इन अवधारणाओं के सफल कार्यान्वयन पर निर्भर करेगा।

इसके अतिरिक्त, जोनल आर्किटेक्चर ईसीयू, नेटवर्क और यूटीपी/एसटीपी वायरिंग समेकन के अलावा स्केलेबिलिटी का वादा करता है, जो वितरित/डोमेन-आधारित आर्किटेक्चर की तुलना में समग्र लागत को कम करने में मदद करता है। कैडेंस के श्वेइगर ने कहा, "ओटीए सॉफ्टवेयर अपग्रेड ओईएम को वाहन के जीवन चक्र के दौरान अतिरिक्त सुविधाएं या सेवाएं प्रदान करने में सक्षम बनाता है, और जोनल आर्किटेक्चर ओटीए प्रक्रिया में काफी सुधार करेगा।"

चित्र 5: निकट भविष्य में, डोमेन और ज़ोनल आर्किटेक्चर सह-अस्तित्व में होंगे। स्रोत: इन्फिनियन

जबकि क्षेत्रीय वास्तुकला को व्यापक रूप से भविष्य माना जाता है, परिवर्तन में समय लगेगा। कुछ ओईएम पूर्ण गति से चार्ज कर रहे हैं, जबकि अन्य डोमेन आर्किटेक्चर का समर्थन करना जारी रखते हैं। परिणामस्वरूप, निकट भविष्य में ऑटोमोटिव डिज़ाइन में उपयोग किए जाने वाले नेटवर्क प्रोटोकॉल का मिश्रण जारी रहने की संभावना है।

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• स्रोत: https://semiengineering.com/auto-network-speeds-rise-as-carmakers-prep-for-autonomy/