新能源汽車是近年來非常熱門的領(lǐng)域，而在這個領(lǐng)域中，電氣架構(gòu)是非常重要的一部分。之前網(wǎng)上相關(guān)內(nèi)容很少。作者的這篇文章完整、系統(tǒng)地總結(jié)了整個行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。非常值得業(yè)內(nèi)同學(xué)以及想進(jìn)入該行業(yè)的同學(xué)學(xué)習(xí)。

1、產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1.1 國外整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀什么是電子電氣架構(gòu)？ E/E架構(gòu)的概念由德爾福于2007年首次提出。具體來說，是在功能需求、法規(guī)和設(shè)計要求等特定約束下，將汽車內(nèi)的傳感器、中央處理器、電子電氣分配系統(tǒng)、軟件和硬件集成在一起。通過技術(shù)手段整合在一起；通過這種結(jié)構(gòu)，動力總成、傳動系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)等信息轉(zhuǎn)化為配電、信號網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、診斷、電源管理等電子電氣解決方案的實際物理布局。

關(guān)于汽車電子電氣架構(gòu)的演進(jìn)，業(yè)界討論最多的是博世提出的電子電氣架構(gòu)發(fā)展的六個階段，如下圖所示。博世將汽車EEA分為六個階段：模塊化、集成化、領(lǐng)域集中化、領(lǐng)域融合、車輛中央計算平臺（VehicleComputer）和車輛云計算。 （車輛云計算）階段。這一演進(jìn)理念明確表明，未來汽車電子電氣架構(gòu)的計算能力將逐漸集中化，并最終發(fā)展為云計算。當(dāng)前主流架構(gòu)處于集中式功能域控制器階段，并正在向多域控制器融合架構(gòu)發(fā)展。

博世EEA的六個發(fā)展階段

為適應(yīng)電氣化市場需求，實現(xiàn)電子電氣架構(gòu)從分布式向集中式的轉(zhuǎn)變。

國內(nèi)外整車企業(yè)已開始建立適合未來的汽車電子電氣架構(gòu)和汽車軟件架構(gòu)，以便不同整車計劃、開發(fā)單位和組織之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而提高開發(fā)靈活性和創(chuàng)新性，降低開發(fā)成本。時間和風(fēng)險。特斯拉、大眾等國外車企已將整車集成4個主控ECU，開發(fā)車輛域控制器軟件，實現(xiàn)軟硬件解耦設(shè)計，多次通過OTA升級車輛功能。

特斯拉Model S、Model電子電氣架構(gòu)的演變

特斯拉Model 3 ECU圖

目前最著名的就是特斯拉Model 3 使用的架構(gòu)，如上圖。

Model 3的車載中央計算機(jī)和區(qū)域控制器架構(gòu)采用Autopilot（自動駕駛）+IVI（信息娛樂系統(tǒng)）+T-BOX（車聯(lián)網(wǎng)處理器）三合一計算平臺，將三塊控制板集成到同一外殼中，推出三款新型區(qū)域控制器BCM-F/L/R，實現(xiàn)ECU集成和執(zhí)行器供電。完全放棄功能域的概念，實行集中式電子電氣架構(gòu)和區(qū)域控制器解決方案，通過中央計算模塊（CCM）統(tǒng)一管理不同區(qū)域的ECU及其組件，并通過CAN（（控制器局域網(wǎng)））通信，并實現(xiàn)了高度集成化和模塊化，對傳統(tǒng)汽車電子架構(gòu)進(jìn)行全方位創(chuàng)新，實現(xiàn)“軟件定義汽車”，加速汽車產(chǎn)品迭代。實現(xiàn)算力的集中、服務(wù)附加值的提升、內(nèi)部拓?fù)涞暮喕?

特斯拉的準(zhǔn)中央計算EEA帶來了線束革命。 Model S/Model 的長度

特斯拉的集中控制功能集成在三個域控制器中。中央計算模塊直接集成了智能駕駛和信息娛樂域控制模塊，以及外部連接和車內(nèi)通信系統(tǒng)域功能。架構(gòu)方案較以往模型更為簡單，即： AICM（智能駕駛及信息娛樂域控制模塊）：連接各類自動駕駛傳感器，綜合執(zhí)行邏輯計算功能，完成人機(jī)交互； FBCM（前車身控制模塊）/智能配電模塊：負(fù)責(zé)12V電池、配電及熱管理功能； LBCM（左車身控制模塊）和RBCM（右車身控制模塊）：分別負(fù)責(zé)其余車身和便利系統(tǒng)、底盤和安全系統(tǒng)以及部分動力系統(tǒng)功能。

為了適應(yīng)電動化的市場需求，大眾推出MEB平臺，實現(xiàn)從分布式到域集成電子電氣架構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

MEB電子電氣架構(gòu)分為三個域控制器：整車控制器（ICAS1）、智能駕駛（ICAS2）和智能座艙（ICAS3）。 ICAS1實現(xiàn)了車輛所有控制功能的集成，如高壓能量管理、低壓電源管理、扭矩控制、車身電控、網(wǎng)關(guān)、存儲等功能；此外，ICAS1連接診斷接口和T-BOX實現(xiàn)信息安全設(shè)計，并作為OTA主控ECU實現(xiàn)整車并行刷機(jī)。 ICAS2作為智能駕駛計算中心，通過以太網(wǎng)接收ICAS1傳來的雷達(dá)和攝像頭信息，進(jìn)行計算處理，實現(xiàn)對制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的請求。 ICAS3采用一機(jī)多屏控制方式，通過以太網(wǎng)接收ICAS1和ICAS2的要求。此外，大眾推出了自己的VW.OS，并利用Adaptive AUTOSAR（也稱為AUTOSAR AP，AUTOSAR自適應(yīng)平臺）和SOA來實現(xiàn)不同應(yīng)用的集成。

沃爾沃的區(qū)域電子電氣架構(gòu)包括Core System和Mechatronic Rim，如下圖所示。沃爾沃的VIU（車輛集成單元）對應(yīng)著車輛不同領(lǐng)域的感知、控制和執(zhí)行。沃爾沃的VCU（車輛計算單元）對應(yīng)車載中央計算機(jī)，提供車輛智能所需的計算能力和數(shù)據(jù)存儲。

沃爾沃EEA架構(gòu)圖

奧迪將采用中央計算集群解決方案。如下圖所示，整車分為：驅(qū)動域、能量域、水平和垂直控制域、駕駛輔助域、座艙域、車身舒適性域、信息安全域；不同域之間通過高速以太網(wǎng)進(jìn)行信息交互。 CAN\LIN用于域內(nèi)實時低速通信；新架構(gòu)分為傳感器和執(zhí)行器層以及承載不同功能的域?qū)樱卉囕v的中央計算單元將連接到企業(yè)的后端，奧迪的后端將連接到HERE后端。繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

奧迪EEA架構(gòu)圖

1.2 國內(nèi)整體行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀目前，國內(nèi)主流車企三大一體化車型的電子電氣架構(gòu)解決方案已從完全分布式控制轉(zhuǎn)向域集中控制。國內(nèi)造車新勢力普遍直接采用從功能域控制到域融合的過渡方案。領(lǐng)域融合解決方案一般聚焦于智能駕駛和智能座艙。

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1.2.1 小鵬汽車G9電子電氣架構(gòu)領(lǐng)先

前三名中，小鵬汽車在電子電氣架構(gòu)方面處于領(lǐng)先地位。隨著從G3、P7、P5到G9的車型迭代，X-EEA3.0電子電氣架構(gòu)進(jìn)入了集中式電子電氣架構(gòu)。憑借一代領(lǐng)先的架構(gòu)，配備更高算力的SOC芯片和更高的算力利用率，小鵬G9或?qū)⒊蔀槭卓钪С諼PILOT 4.0智能輔助駕駛系統(tǒng)的量產(chǎn)汽車。

小鵬P7搭載小鵬第二代電子電氣架構(gòu)，具有混合特性：

分層域控——個功能域控制器（智能駕駛域控制器、車身域控制器、動力域控制器等模塊）與中央域控制器共存；跨域集成——域控制器涵蓋多種功能并保留本地傳統(tǒng)ECU；混合設(shè)計—— 傳統(tǒng)的信號交互和服務(wù)交互成為并存設(shè)計。因此CAN總線和以太網(wǎng)總線并存，保證大數(shù)據(jù)/實時交互；以太網(wǎng)節(jié)點少，對網(wǎng)關(guān)要求低。

因此CAN總線和以太網(wǎng)總線并存，保證大數(shù)據(jù)/實時交互；以太網(wǎng)節(jié)點少，對網(wǎng)關(guān)要求低。

小鵬汽車第二代電子電氣架構(gòu)減少了傳統(tǒng)ECU數(shù)量約60%，實現(xiàn)了硬件資源的高度整合。大多數(shù)車身功能都遷移到域控制器，中央處理器可以支持儀表、信息娛樂系統(tǒng)和智能車身相關(guān)控制。其大部分功能集成中央網(wǎng)關(guān)，兼容V2X協(xié)議，支持車對車局域網(wǎng)通信、車對云互聯(lián)、車對遠(yuǎn)程數(shù)字終端連接功能。

小鵬汽車智能駕駛域控制器集高速NGP、城市GNP和停車功能于一體。小鵬汽車的輔助駕駛采用的是激光雷達(dá)視覺融合方案，與特斯拉的純視覺方案不同。這就導(dǎo)致了不同的硬件架構(gòu)以及對通信帶寬和計算能力的不同要求。

小鵬汽車電子電氣架構(gòu)演進(jìn)史

小鵬汽車稱其X-EEA3.0電子電氣架構(gòu)是“讓智能汽車在未來永不落后的秘訣”。根據(jù)該公司透露的首款G9的電子電氣架構(gòu)信息來看，G9未來有很大的升級優(yōu)化潛力。

硬件架構(gòu)方面，X-EEA 3.0采用中央超級計算機(jī)（C-DCU）+區(qū)域控制（Z-DCU）的硬件架構(gòu)。中央超級計算機(jī)包括車輛控制、智能駕駛、座艙三個域控制器。區(qū)域控制器是左右域控制器劃分的多個控制部分?；诰徒渲玫脑瓌t，分區(qū)接管相應(yīng)的功能，大大減少線束。

得益于小鵬汽車的全棧自研能力，新架構(gòu)實現(xiàn)了軟硬件的深度融合，不僅實現(xiàn)了軟件與硬件的解耦，還實現(xiàn)了軟件的分層解耦，可以使系統(tǒng)軟件平臺、基礎(chǔ)軟件平臺、智能應(yīng)用平臺分層迭代，將車輛底層軟件、基礎(chǔ)軟件與智能、技術(shù)、性能相關(guān)的應(yīng)用軟件分離。開發(fā)新功能時，只需對頂層應(yīng)用軟件進(jìn)行研究和迭代，縮短了時間研發(fā)周期和技術(shù)壁壘，用戶也能享受到汽車的快速迭代。

系統(tǒng)軟件平臺：一些定制開發(fā)是基于外包代碼，隨著車輛基礎(chǔ)軟件平臺的凍結(jié)而凍結(jié)，可以在不同車型中復(fù)用；基礎(chǔ)軟件平臺：車輛多種基礎(chǔ)功能軟件形成標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，在車輛生產(chǎn)前批量凍結(jié)可用，可在不同車型中重復(fù)使用；智能應(yīng)用平臺：自動駕駛、智能語音控制、智能場景等功能可實現(xiàn)快速開發(fā)和迭代。 X-EEA 3.0數(shù)據(jù)架構(gòu)方面，域控制器設(shè)置內(nèi)存分區(qū)，升級操作互不干擾?？神{車升級，30分鐘即可完成升級。

在通信架構(gòu)方面，X-EEA3.0在國內(nèi)率先實現(xiàn)了以千兆以太網(wǎng)為骨干的通信架構(gòu)，同時支持多種通信協(xié)議，使得車輛數(shù)據(jù)傳輸更加快捷。從G9搭載的新一代電子電氣架構(gòu)可以看出，小鵬汽車在骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和SOA方向上起步較早。

在電力架構(gòu)方面，X-EEA 3.0可以實現(xiàn)場景化精準(zhǔn)電力分配，可以根據(jù)駕駛、第三空間等不同車輛使用場景按需分配電力。例如，在路邊等人時，可以只控制空調(diào)、座椅調(diào)節(jié)、音樂等功能開啟，而其他部分關(guān)閉，從而節(jié)省能源并提高續(xù)航里程。車輛定期進(jìn)行自我診斷，主動發(fā)現(xiàn)問題、指導(dǎo)維修，并以科技手段賦能售后服務(wù)。

小鵬汽車第三代電子電氣架構(gòu)實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)+中央計算+區(qū)域控制

1.2.2 JiKr001汽車電子電氣架構(gòu)

已量產(chǎn)的極氪汽車（型號：極氪001）電子電氣架構(gòu)為功能域集中式架構(gòu)。四大功能域主站承擔(dān)了整車級各域功能邏輯軟件部署中心的角色，整合了大部分功能域。傳感器和執(zhí)行器的控制邏輯與車輛功能應(yīng)用分離。大多數(shù)普通ECU充當(dāng)純粹的傳感和執(zhí)行控制單元。功能域內(nèi)跨子系統(tǒng)和子系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯接口交互都可以在域控制內(nèi)完成。通過以Flexray（高速容錯網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）和以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)域信息交互。 ECU實現(xiàn)功能業(yè)務(wù)應(yīng)用與執(zhí)行器控制邏輯解耦，功能接口模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、開放。在電子硬件集成方面，域控集成了大量簡單的I/O驅(qū)動程序，復(fù)雜的執(zhí)行器和傳感器通過CAN/LIN/A2B/LVDS等網(wǎng)絡(luò)作為獨立的電子單元連接到各自的域控。這樣就減少了ECU的數(shù)量，降低了整車的成本。

極氪汽車EEA架構(gòu)圖

1.2.3 華為CCA架構(gòu)

華為基于自身ICT技術(shù)積累，推出了基于華為CCA架構(gòu)的全棧解決方案。底層基礎(chǔ)是以“計算+通信”為核心的CCA架構(gòu)，以以太環(huán)網(wǎng)作為車輛通信骨干網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)“功能域”+“區(qū)域”的融合。以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)+VIU區(qū)域控制器構(gòu)建車內(nèi)通信架構(gòu)。整車網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用3-5個VIU搭建，就近連接相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器甚至一些ECU，實現(xiàn)供電、電子熔絲、I/O口隔離等功能。 VIU之間通過高速以太環(huán)網(wǎng)連接，保證整個車網(wǎng)的高效率和高可靠性。在整車通信架構(gòu)之上，設(shè)置智能座艙域控制器CDC、智能駕駛域控制器MDC和整車控制VDC，共同完成信息娛樂、自動駕駛、整車和底盤域的控制。

1.3 國內(nèi)外整體架構(gòu)解決方案比較總體來看，國內(nèi)整車企業(yè)電子電氣整體架構(gòu)解決方案與國外傳統(tǒng)整車企業(yè)相當(dāng)，均處于功能域控制或功能域控制的過渡階段到域集成。

但國內(nèi)解決方案與行業(yè)領(lǐng)先的特斯拉架構(gòu)方案存在3到5年左右的差距。這些差距主要體現(xiàn)在：

A。在功能軟件設(shè)計模型方面，國內(nèi)整車企業(yè)自主設(shè)計的核心整車功能較少，缺乏開發(fā)驗證能力的積累。

b.在架構(gòu)設(shè)計的模型庫方面，特別是在智能駕駛功能方面，國外主流車企在開發(fā)智能駕駛功能時，都是基于相對完善的功能模型庫進(jìn)行設(shè)計和驗證，以保證智能駕駛的可靠性和安全性。性別。國內(nèi)車企在智能駕駛功能車型的開發(fā)上還處于空白階段，大多需要依賴國外供應(yīng)商或第三方技術(shù)支持來開展智能駕駛設(shè)計工作。此外，智能駕駛場景數(shù)據(jù)庫也是目前國內(nèi)車企的短板。

C。在控制器底層軟件方面，市場上的底層軟件大部分是國外產(chǎn)品。中國產(chǎn)品應(yīng)用范圍小、使用率低，開發(fā)和改進(jìn)困難；

d.主流車輛總線技術(shù)方面，技術(shù)被國外壟斷，難以滿足國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的通信需求；

e.在汽車電子基礎(chǔ)軟件方面，國外汽車產(chǎn)業(yè)相對成熟（日本汽車軟件標(biāo)準(zhǔn)化組織JASPAR和歐洲AUTOSAR體系），而國內(nèi)產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期。此外，汽車電子底層軟件主要依賴國外零部件供應(yīng)商。

F。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計方面，智能網(wǎng)聯(lián)汽車的通信網(wǎng)絡(luò)需要滿足大帶寬、高實時性的要求。車載以太網(wǎng)作為車載網(wǎng)絡(luò)中的骨干網(wǎng)絡(luò)，是新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的必然趨勢。國際上，基于汽車以太網(wǎng)的新型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯ㄐ艆f(xié)議已基本形成。但國內(nèi)汽車以太網(wǎng)的研究和應(yīng)用還很少，無法在汽車以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后快速進(jìn)入應(yīng)用階段。

G。在冗余技術(shù)方面，冗余技術(shù)對于保證未來智能汽車的安全性和可靠性有著非常重要的作用。國際領(lǐng)先的電子電氣架構(gòu)研發(fā)團(tuán)隊提出了多種冗余方法，將冗余技術(shù)應(yīng)用到整個電子電氣架構(gòu)的開發(fā)過程中。目前，國內(nèi)高水平自動駕駛系統(tǒng)的開發(fā)采用了較多的冗余技術(shù)。

2. 行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢2.1 電子電氣架構(gòu)演進(jìn)傳統(tǒng)汽車采用的分布式EEA由于計算能力不足、通信帶寬不足、軟件升級不便等瓶頸，無法滿足當(dāng)前汽車發(fā)展的需求。 EEA升級將有助于實現(xiàn)智能汽車的實現(xiàn)。跨越式創(chuàng)新。博世提出了著名的電子電氣架構(gòu)技術(shù)路線圖，描述了未來電子架構(gòu)的主要特點和可能的實施時間點。兩個重要的標(biāo)志性節(jié)點仍然值得強(qiáng)調(diào)，即DCU（域控制器）或HPC（高性能計算機(jī)）平臺的出現(xiàn)和統(tǒng)一基礎(chǔ)軟件平臺的出現(xiàn)，標(biāo)志著EEA的本質(zhì)演變。

A。在基于域控制的集中式架構(gòu)下，每個功能組件成為一個獨立的域，每個域下都有一套相應(yīng)的控制功能。域可以安全隔離，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行通信和互操作，形成類似于以太網(wǎng)總線上的計算機(jī)局域網(wǎng)的松散耦合架構(gòu)。每個域控制器在域本地完成自己的數(shù)據(jù)處理和決策，僅通過中央網(wǎng)關(guān)與其他域控制器交換所需的數(shù)據(jù)。其中，與自動駕駛相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)由自動駕駛域控制器進(jìn)行處理以做出決策。

b.跨域融合架構(gòu)：為了進(jìn)一步提升性能、滿足協(xié)同執(zhí)行、降低成本，跨域融合集中式解決方案應(yīng)運(yùn)而生，即將兩個或多個集成域控制器合并為一個域控制器。例如，動力域與底盤域合并、車身域與智能座艙域合并、座艙域與自動駕駛域集成到同一控制器硬件中，實現(xiàn)部分程度的中央域控制。架構(gòu)圖如下所示：

C。未來，隨著高級別自動駕駛的大規(guī)模應(yīng)用，汽車電子和軟件功能將大幅增加，架構(gòu)將演進(jìn)為基于中央計算平臺的整車集中式電子電氣架構(gòu)：各采集和執(zhí)行節(jié)點將原始數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)街醒肟刂破鬟M(jìn)行處理，所有數(shù)據(jù)處理和決策在此完成。其中，與自動駕駛相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)也將由中央控制器處理以做出決策。

d.最終，電子電氣架構(gòu)將向車路云協(xié)同架構(gòu)發(fā)展。車路云協(xié)同架構(gòu)利用新一代信息通信技術(shù)，將車、路、云的物理層、信息層、應(yīng)用層融合起來，進(jìn)行一體化感知、決策、控制，實現(xiàn)安全行駛。并確保車輛駕駛和交通運(yùn)營。全面提升效率和其他性能的信息物理系統(tǒng)。

車輛集中化階段與跨域融合階段的本質(zhì)區(qū)別在于：

首先，軟件和硬件完全分離，所有ECU/DCU共享相同的基礎(chǔ)軟件平臺。

其次，獨立的功能應(yīng)用安裝在一組高計算車載計算機(jī)（HPC）上，其計算能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過第二階段的DCU。

第三，基礎(chǔ)軟件平臺+功能獨立+HPC將帶來規(guī)模，即一套架構(gòu)可以承載任意形式、任意數(shù)量的功能和服務(wù)。

2.2 車輛計算平臺形態(tài)演進(jìn)車輛計算平臺主要分為三部分：自動駕駛集成平臺（ADIP）、車輛集成平臺（VIP）和座艙集成平臺（CIP）。集成平臺）。

VIP的主要功能區(qū)是綜合電源控制、車身控制、網(wǎng)關(guān)功能以及區(qū)域控制器控制和管理；

ADIP的主要功能范圍是高級自動駕駛、駕駛輔助和車輛運(yùn)動控制；

CIP的主要功能范圍是娛樂和網(wǎng)絡(luò)功能集。同時，它們之間也存在功能交叉。正是因為這些功能交叉點的存在，才會出現(xiàn)多種形式的車載計算平臺，如下圖：

車輛計算平臺功能的交叉點（博世）

對于SAE Level 2+的應(yīng)用場景，有如下圖所示的三種模式：

車載計算平臺三種模式（SAE Level 2+）

型號A: 三個集成平臺相對獨立，適合L2+應(yīng)用；

型號B1: CIP集成L2+駕駛輔助功能；

型號B2: VIP集成L2+駕駛輔助功能；

Pattern C: xIP（Cross-domain Integration Platform，跨域集成平臺）集成一切，通常ADIP和CIP的集成也屬于此類；

模式B2解決方案，目前的解決方案主要是擴(kuò)展一個單獨的計算芯片來執(zhí)行駕駛輔助感知等處理。

模式B1解決方案，當(dāng)前和下一代座艙芯片具有足夠的計算能力，可以直接集成駕駛輔助功能，而不需要單獨的硬件芯片。部分車企首先集成停車功能，進(jìn)一步集成L2+駕駛功能。

VIP功能主要用于實現(xiàn)電源控制、網(wǎng)關(guān)、車身等基礎(chǔ)功能，對實時性要求較高。駕駛輔助功能采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式開發(fā)，軟件持續(xù)頻繁迭代。將VIP和輔助駕駛功能結(jié)合起來會非常復(fù)雜，并且在成本效率上不會有明顯的優(yōu)勢。因此，模式B1 解決方案將優(yōu)于模式B2 解決方案。

總體而言，模式A仍將是實現(xiàn)L2+的主要架構(gòu)形式。單獨的ADIP可以接入更多的傳感器，可以實現(xiàn)更多的功能場景；對于L2+應(yīng)用，模式B1會比模式B2更好；長期來看，發(fā)展方向?qū)⑾駽模式演變。

對于SAE Level 3應(yīng)用場景，有如下圖所示三種模式：

車載計算平臺三種模式（SAE Level 3）

對于L3應(yīng)用，自動駕駛?cè)哂嗍潜匾模?

模式A：ADIP 內(nèi)部或外部冗余

模式B1: ADIP 和CIP 形成冗余

模式B2: ADIP 和VIP 形成冗余

模式C: xIP 內(nèi)部冗余

一般來說，對于L3或以上的應(yīng)用，模式A優(yōu)于模式B1，模式B1優(yōu)于模式B2；長期發(fā)展方向?qū)⑾駽模式演變。

2.3 構(gòu)建SOA（面向服務(wù)的架構(gòu)） 2.3.1 SOA

面向服務(wù)的架構(gòu)（SOA）是一種軟件架構(gòu)設(shè)計理念和方法論。也是IT行業(yè)企業(yè)軟件的主流架構(gòu)風(fēng)格。它是一個定義軟件組件（稱為服務(wù)）的體系結(jié)構(gòu)組件模型。良好的標(biāo)準(zhǔn)接口和服務(wù)契約是相聯(lián)系的。 SOA架構(gòu)需要從傳統(tǒng)電子電氣架構(gòu)的“面向信號”向“面向服務(wù)”、功能分離轉(zhuǎn)變。

其核心內(nèi)涵是從本質(zhì)上提高軟件質(zhì)量，加快軟件開發(fā)效率，通過復(fù)用、松耦合、互操作等機(jī)制，使開發(fā)的產(chǎn)品能夠交互、靈活適應(yīng)業(yè)務(wù)變化。

目標(biāo)是盡量減少應(yīng)用（或業(yè)務(wù)）變更對已部署或運(yùn)行的軟件系統(tǒng)的影響，以滿足長期治理的需求，并實現(xiàn)服務(wù)架構(gòu)隨應(yīng)用變更的可持續(xù)演進(jìn)。

2.3.2 軟件產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)

面對汽車軟件中龐大且仍在不斷增加的軟件代碼量，汽車行業(yè)開始借鑒ICT（信息與通信技術(shù)）行業(yè)的“軟件工廠”概念。例如，戴姆勒旗下全資軟件開發(fā)公司MBition正在建設(shè)軟件工廠，根據(jù)開發(fā)項目的需要，通過標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化地使用軟件組件來實現(xiàn)快速開發(fā)。正如傳統(tǒng)制造業(yè)在上世紀(jì)初引入福特式流水線生產(chǎn)一樣，軟件開發(fā)也正在從“定制化手工生產(chǎn)”向“自動化生產(chǎn)線制造”轉(zhuǎn)變。

軟件工廠需要為開發(fā)者提供可行的軟件框架、配套的開發(fā)指令、預(yù)設(shè)的程序模板、可復(fù)用的代碼以及可以隨著開發(fā)過程不斷測試的環(huán)境。在此基礎(chǔ)上，當(dāng)軟件工廠收到開發(fā)需求時，開發(fā)人員可以根據(jù)工廠現(xiàn)有的能力將需求模塊拆解，分配到各個“產(chǎn)品線”中。然后每個產(chǎn)品線可以根據(jù)新的需求來識別新的需求。復(fù)用和需要新開發(fā)的部分，確定開發(fā)工作所需的資源，最后部署開發(fā)和測試工具并完成任務(wù)。與傳統(tǒng)的“手工”開發(fā)模式相比，軟件工廠可以提高軟件產(chǎn)品的一致性、質(zhì)量和開發(fā)效率，提前識別開發(fā)工作量，預(yù)見風(fēng)險，使整個開發(fā)和部署過程更加可預(yù)測，大大提高效率車輛的。企業(yè)對軟件工作的資源配置和過程控制能力。

2.3.3 軟件和服務(wù)成為差異化關(guān)鍵

汽車電子電氣架構(gòu)的變化導(dǎo)致汽車硬件系統(tǒng)的集中化，軟件系統(tǒng)的差異化成為汽車價值差異化的關(guān)鍵?？萍脊具M(jìn)入汽車行業(yè)，推動了供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)的變革。汽車產(chǎn)業(yè)鏈逐漸從整車制造商、一二級供應(yīng)商之間的線性關(guān)系，演變?yōu)檎嚻髽I(yè)、供應(yīng)商、科技公司等更為復(fù)雜的關(guān)系。覆蓋汽車全生命周期的汽車新生態(tài)系統(tǒng)和全產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。商業(yè)模式也從銷售汽車硬件演變?yōu)殇N售硬件及后續(xù)服務(wù)。研發(fā)流程也從軟硬件集成開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浻布怦瞠毩㈤_發(fā)。車輛新型電子電氣架構(gòu)構(gòu)成未來智能網(wǎng)聯(lián)汽車的核心，軟件和服務(wù)能力將成為未來汽車產(chǎn)業(yè)最重要的競爭力。

2.3.4 標(biāo)準(zhǔn)化軟件架構(gòu)將逐步建立

汽車軟件架構(gòu)正在走向分層化、模塊化，使得應(yīng)用層功能可以在不同車型、硬件平臺、操作系統(tǒng)上復(fù)用，應(yīng)用功能可以通過標(biāo)準(zhǔn)化接口快速迭代升級。

未來，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車的應(yīng)用場景越來越豐富并逐漸固化，在面向服務(wù)的設(shè)計理念下，在容器化、虛擬化技術(shù)的支持下，汽車硬件設(shè)備趨于通用化、計算化、標(biāo)準(zhǔn)化。特征。系統(tǒng)軟件和功能軟件將是汽車行業(yè)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的重點。整車企業(yè)將更加關(guān)注產(chǎn)品定義、應(yīng)用算法開發(fā)和系統(tǒng)集成匹配，而底層通用基礎(chǔ)軟件架構(gòu)可由專業(yè)供應(yīng)商提供。

2.3.5 汽車產(chǎn)業(yè)格局將重塑

在軟件定義汽車時代，為了獲得主導(dǎo)地位并降低高昂的研發(fā)成本，車企往往選擇直接與具有較強(qiáng)自主算法研發(fā)能力的軟件供應(yīng)商合作。因此，這些軟件供應(yīng)商已經(jīng)成為Tier1廠商。未來，軟件供應(yīng)商的盈利模式有望發(fā)生改變?；A(chǔ)平臺開發(fā)將以授權(quán)費的形式收取，功能模塊以版權(quán)費和定制二次開發(fā)費的形式收取。 “硬件嵌入、軟件升級”已成為當(dāng)前車企的主流策略，到2025年將成為L3及更高級別自動駕駛發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點。軟件和算法能力領(lǐng)先的車企和軟件供應(yīng)商有望實現(xiàn)重要發(fā)展機(jī)遇。

從長遠(yuǎn)來看，SOA將重構(gòu)汽車生態(tài)系統(tǒng)，汽車行業(yè)可能會復(fù)制PC和智能手機(jī)的軟件分工模式。汽車企業(yè)可以自行建設(shè)操作系統(tǒng)和SOA平臺，也可以與供應(yīng)商合作，引入大量算法供應(yīng)商和合作伙伴，形成開發(fā)者生態(tài)系統(tǒng)。汽車行業(yè)上下游參與者各自的角色和定位將發(fā)生根本性的改變。

2.4 通信架構(gòu)升級隨著新一代架構(gòu)的發(fā)展和自動駕駛的應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢是高帶寬、低時延、高可靠、車云協(xié)同。汽車網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)正朝著多網(wǎng)絡(luò)、高帶寬、低時延、多冗余、高可靠性的方向發(fā)展。同時打破核心技術(shù)壟斷，提高自主化率，逐步實現(xiàn)領(lǐng)先和超越。

車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨勢

預(yù)計到2025年，CANFD-XL、10Base-T1S、2.5G+Base-T1等車輛總線技術(shù)將成熟并逐步量產(chǎn)應(yīng)用。

預(yù)計到2025年，隨著中央計算+區(qū)域控制器架構(gòu)的逐步落地，將逐步發(fā)展成為以1G+汽車以太網(wǎng)為骨干網(wǎng)絡(luò)，AVB/TSN、SOME/IP、DDS等相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其他傳輸協(xié)議，解決時延、高帶寬、高同步、高冗余應(yīng)用場景的底層傳輸需求。

通信技術(shù)正在快速發(fā)展，從CAN到CANFD再到CAN XL，從100M以太網(wǎng)到1G以太網(wǎng)到2.5G以太網(wǎng)，甚至10G以太網(wǎng)技術(shù)。

自動駕駛需要以更快的速度收集和處理更多的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的汽車總線無法滿足低延遲和高吞吐量的要求。因此，結(jié)合了更寬帶寬、低延遲等諸多優(yōu)勢的以太網(wǎng)有望成為未來車載網(wǎng)絡(luò)的骨干。

第一個汽車以太網(wǎng)規(guī)范100Base-T1于2015年發(fā)布，僅需要一對雙絞線進(jìn)行傳輸，可降低連接器成本70-80%

，減少 30%以上的重量，并且能夠有效的滿足車內(nèi) EMC（電磁兼容性） 電磁干擾的要求。隨著 1000BASE-T1 以及更高帶寬 NGBase-T1 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的不斷推出，以太網(wǎng)有望成為未來智能汽車時代的車載主干網(wǎng)絡(luò)。 不過為了不使零部件成本和線纜重量急劇增加，并且盡可能降低技術(shù)升級帶來的安全風(fēng)險，各域內(nèi)依然保持 CAN/CAN FD 的連接架構(gòu)。 2.5 功能安全、網(wǎng)絡(luò)安全升級隨著汽車智能化程度的不斷提高，面對車內(nèi)外通信的復(fù)雜環(huán)境和未知情況，必須提高安全策略級別以應(yīng)對復(fù)雜多變的外部環(huán)境。汽車架構(gòu)的初期設(shè)計中需充分考慮安全保障，并在在整個產(chǎn)品使用生命周期內(nèi)確保安全性。 根據(jù)新一代電子電氣架構(gòu)的正向開發(fā)方式，利用用戶思維、軟件思維和硬件思維從整車、系統(tǒng)和部件的角度開展從上到下的架構(gòu)設(shè)計，將安全體系融入其中，并在汽車的整個生命周期內(nèi)對安全保障進(jìn)行維護(hù)。汽車的智能化使得監(jiān)管和法規(guī)將《機(jī)器人安全總則》 三法則延伸到汽車產(chǎn)業(yè)上。所以最近這十年來，汽車安全的監(jiān)管和法規(guī)呈現(xiàn)三個趨勢： 從結(jié)果安全逐步向架構(gòu)、設(shè)計、開發(fā)、構(gòu)建、集成與測試、生產(chǎn)制造等全過程安全 可控擴(kuò)展； 從功能安全向網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)、隱私等安全與合規(guī)擴(kuò)展；汽車數(shù)字體驗需要不斷地獲取數(shù)據(jù)和服務(wù)，而且功能要始終保持更新，因此必須從一開始就在系統(tǒng)開發(fā)中考慮數(shù)據(jù)安全； 從整車安全向每個部件安全擴(kuò)展。 2.6 計算芯片短期分化與長期融合2.6.1 自動駕駛高性能芯片的定制化 由于自動駕駛算法仍具有高度不確定性，芯片方案需兼顧目前 AI 算法的算力要求和靈活性，GPU（圖形處理器） +FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列） 的組合受到大多數(shù)玩家的青睞。當(dāng)自動駕駛技術(shù)路線相對成熟且進(jìn)入大規(guī)模商用的階段后，GPU 也難以勝任對更多空間信息的整合處理，需要定制的專用集成電路 ASIC（特定用途集成電路） 。 ASIC 芯片可在相對低水平的能耗下，提升車載信息的數(shù)據(jù)處理速度，雖然研發(fā)和首次“開?！背杀靖撸慨a(chǎn)成本低，是算法成熟后理想的規(guī)?；鉀Q方案。 然而，魚和熊掌不可兼得，低功耗、大算力、可編程靈活性（以應(yīng)對算法的快速升級） 在短期內(nèi)是無法完美兼顧的。 多核 SoC 將成為未來智能座艙主控芯片的主流。豐富生態(tài)的中控大屏系統(tǒng)、“一芯多屏”系統(tǒng)、AR-HUD 等多屏場景需求需要多核 SoC 進(jìn)行支持。多核 SoC 芯片技術(shù)解決方案發(fā)展呈現(xiàn)多樣化，如車機(jī)主控芯片+MCU 兼顧安全的方案以及集成式的座艙域控制器方案。 2.6.2 芯片的長期兼容與融合 遠(yuǎn)期來看，負(fù)責(zé)不同域的芯片架構(gòu)將呈現(xiàn)兼容與融合趨勢。 如前文所述，短期內(nèi)自動駕駛高性能芯片和座艙主控芯片分別演進(jìn)。究其原因，座艙應(yīng)用場景和芯片性能要求已相對明晰，并且消費電子級芯片可滿足座艙現(xiàn)有場景需求，消費電子芯片可以利用規(guī)模優(yōu)勢實現(xiàn)低成本商業(yè)化開發(fā)；相反，自動駕駛技術(shù)路線尚不成熟，其人工智能算法所要求的芯片性能遠(yuǎn)高于目前消費電子芯片的能力，因而在自身技術(shù)路線選擇下進(jìn)行高成本、小規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。 據(jù)羅蘭貝格預(yù)測，2030 年以后，隨著自動駕駛技術(shù)路線的逐漸成熟，高性能芯片進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)階段，其與座艙主控芯片進(jìn)一步向中央計算芯片融合，從而通過集成進(jìn)一步提升運(yùn)算效率并降低成本，但由于自動駕駛和座艙安全要求不同，滿足安全要求將成為融合的前提。 三、問題和挑戰(zhàn)3.1 基礎(chǔ)軟件平臺規(guī)范、接口不統(tǒng)一，服務(wù)化架構(gòu)剛起步3.1.1 平臺規(guī)范層面 對于車載基礎(chǔ)軟件來說，如何滿足整車電子電氣架構(gòu)變化的需求，是值得深入探討的關(guān)鍵問題。一方面，基礎(chǔ)軟件平臺需要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)并兼容不同整車企業(yè)的應(yīng)用，另一方面，基礎(chǔ)軟件平臺安全性需要重點加以考慮，并給出系統(tǒng)性解決方案。 無論是域集中式架構(gòu)還是基于中央計算平臺的架構(gòu)，整車功能設(shè)計，控制邏輯都離不開高性能計算單元。高性能計算單元的引入增加了基礎(chǔ)軟件平臺的復(fù)雜度，整車功能設(shè)計如何把握和駕馭這種復(fù)雜度成為首要問題。 同時，基于 SOA 的整車設(shè)計和功能服務(wù)化理念也對基礎(chǔ)軟件平臺產(chǎn)生了重要影響，如何滿足新的設(shè)計和功能，實現(xiàn)未來需求也是亟待解決的問題。 電子電氣架構(gòu)基礎(chǔ)軟件平臺技術(shù)和測試要求的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范參考有助于形成軟件定義汽車的行業(yè)共識，降低整車企業(yè)、零部件供應(yīng)商等之間的溝通成本，實現(xiàn)應(yīng)用軟件復(fù)用，提高開發(fā)效率。不過國內(nèi)汽車基礎(chǔ)軟件平臺產(chǎn)業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化及產(chǎn)業(yè)發(fā)展剛起步，各行業(yè)組織或企業(yè)切入方式和領(lǐng)域不同，有待形成進(jìn)一步的共識。 與此同時，基礎(chǔ)軟件平臺的安全性也應(yīng)從整車電子電氣架構(gòu)視角考慮信息安全、功能安全、通信安全等。 3.1.2 接口層面 接口標(biāo)準(zhǔn)化主要是為智能駕駛、智能交互等應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)行環(huán)境和服務(wù)，滿足不同硬件外設(shè)可擴(kuò)展、即插即用以及功能/應(yīng)用軟件包可升級、可復(fù)用，高效實現(xiàn)和互操作，實現(xiàn)軟硬件分層解耦，滿足跨平臺、跨車型、可擴(kuò)展等要求。 當(dāng)前汽車傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備的物理接口、電氣接口和通信接口還未實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。以執(zhí)行器為例，執(zhí)行器的物理接口受限于供應(yīng)商及整車企業(yè)的布置以及產(chǎn)品延續(xù)性等因素，其標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程較為艱難，目前只局限于單個供應(yīng)商內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化或是單個整車企業(yè)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)化。 執(zhí)行器的電氣接口當(dāng)前多數(shù)為硬線驅(qū)動，由于執(zhí)行器的驅(qū)動方式不同，導(dǎo)致其硬線的電氣接口也不盡相同；但這些年已慢慢向 CAN 或 LIN 接口的智能執(zhí)行器方向發(fā)展，節(jié)省大量的硬線線束與 ECU 硬線接口，省去了接口電路的匹配工作，診斷與刷寫程序更加便捷，狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷信息更加豐富，為 ECU 電氣接口的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化提供了保障；而執(zhí)行器的通信接口標(biāo)準(zhǔn)化目前還局限于單個供應(yīng)商內(nèi)部或是單個整車企業(yè)內(nèi)部，待電氣接口標(biāo)準(zhǔn)化后逐步完備。 此外，在遠(yuǎn)程服務(wù)和車云通信方面，除了 GB/T 32960《電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》 規(guī)定了電動汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)中協(xié)議結(jié)構(gòu)、通信連接、數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)與定義、數(shù)據(jù)單元格式與定義，其他智能駕駛車輛功能的車云交互數(shù)據(jù)種類、格式、協(xié)議以及信號各類屬性的標(biāo)準(zhǔn)化工作暫未有統(tǒng)一性的成果發(fā)布。 智能網(wǎng)聯(lián)和智能駕駛技術(shù)正在日新月異的進(jìn)化中，各汽車企業(yè)開發(fā)和應(yīng)用電子電氣架構(gòu)的技術(shù)路線各異，架構(gòu)服務(wù)化程度各異，設(shè)備抽象和原子服務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化對實現(xiàn)軟件定義汽車有著顯著價值，同時接口標(biāo)準(zhǔn)化工作剛剛起步也面臨著極大的挑戰(zhàn)。 3.2 自主開發(fā)操作系統(tǒng)內(nèi)核和虛擬化軟件的挑戰(zhàn)。隨著汽車電子電氣架構(gòu)的發(fā)展，分布式架構(gòu)向集中式架構(gòu)過渡，這需要域控制器在軟件層面利用虛擬化技術(shù)在一個處理器上集成多個操作系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)。 虛擬化軟件層作為支持多個操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用系統(tǒng)同時運(yùn)行的基礎(chǔ)模塊，其安全性、隔離性和時延小成為系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。 操作系統(tǒng)內(nèi)核和虛擬化軟件是底層操作系統(tǒng)最為核心的基礎(chǔ)模塊，同時也是保護(hù)系統(tǒng)安全的核心組件。 智能網(wǎng)聯(lián)汽車的特殊屬性，要求操作系統(tǒng)內(nèi)核和虛擬化軟件應(yīng)該滿足高實時、高安全、高性能和高可靠性。在功能安全和信息安全方面面臨著極其嚴(yán)苛的考驗。 3.3 工具鏈層面缺乏從電子電氣架構(gòu)概念設(shè)計到產(chǎn)品系列開發(fā)的全過程的協(xié)同開發(fā)平臺。 針對汽車電子電氣系統(tǒng)復(fù)雜的開發(fā)過程，比如急劇增加的車型功能特性及復(fù)雜度、不同技術(shù)職能部門相關(guān)人員參與與設(shè)計交互、不同車型的特性配置管理與方案評估等，電子電氣系統(tǒng)設(shè)計工具需提供給用戶一個完整的協(xié)同開發(fā)平臺，支持從電子電氣架構(gòu)概念設(shè)計到產(chǎn)品系列開發(fā)的全過程。 當(dāng)前工具鏈多為國外企業(yè)提供，車規(guī)級芯片工具鏈平臺，包括操作系統(tǒng)、集成開發(fā)環(huán)境（IDE） 、編譯器、調(diào)試與燒錄工具、開發(fā)評估套件、底層驅(qū)動庫、USB 協(xié)議棧、TK 產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)包、無線產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)包，以及和實時操作系統(tǒng)供應(yīng)商合作開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)板級支持包。 但在面向新一代 EEA 的服務(wù)化設(shè)計方面，缺少成熟工具鏈支撐，特別是需要支持團(tuán)隊協(xié)作甚至是跨地域的協(xié)作模式的服務(wù)設(shè)計平臺，目前國內(nèi)外較為缺乏。 3.4 智能網(wǎng)聯(lián)化對汽車通信技術(shù)提出了大帶寬和高實時性的要求。通信協(xié)議棧是汽車電子電氣架構(gòu)的重要組成部分，基于 CAN 總線的信號傳輸已經(jīng)無法滿足全部需求，而新型總線的各類傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（如：TSN） 還在不斷完善，上層應(yīng)用協(xié)議的應(yīng)用生態(tài)還沒有構(gòu)建完成，各整車企業(yè)在 SOME/IP、DDS、PCIE 的協(xié)議應(yīng)用仍處于論證階段。 TSN 國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中與車載相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚不全面，并且支持 TSN 技術(shù)的芯片沒有達(dá)到車規(guī)級應(yīng)用。 SOME/IP 通信設(shè)計開發(fā)需實現(xiàn)基于服務(wù)的信號設(shè)計開發(fā)，即在功能信號中提取 “服務(wù)”，然后進(jìn)行打包傳輸，開發(fā)難度高。 3.5 中央計算硬件平臺芯片和設(shè)計方案尚不成熟中央集中式電子電氣架構(gòu)下的中央計算硬件平臺目前尚無成熟的芯片和硬件設(shè)計方案，需要整車與芯片供應(yīng)商和硬件平臺供應(yīng)商進(jìn)行同步驗證開發(fā)。同時，中央計算平臺對軟件開發(fā)能力要求也很高，需協(xié)同基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、軟件集成等資源共同實現(xiàn)軟件設(shè)計工作。 作者：阿寶說車，微信公眾號：阿寶1990 本文由 @阿寶說車 原創(chuàng)發(fā)布于人人都是產(chǎn)品經(jīng)理，未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載 題圖來自 unsplash，基于 CC0 協(xié)議 該文觀點僅代表作者本人，人人都是產(chǎn)品經(jīng)理平臺僅提供信息存儲空間服務(wù)。