Wi-Fi
Les mises à jour à distance des véhicules, ou mises à jour OTA (Over-the-Air), constituent une caractéristique essentielle des véhicules modernes. La tendance vers les véhicules définis par logiciel nécessite un recours accru aux mises à jour OTA et des fonctionnalités plus avancées. Cet article de blog propose tout d’abord un retour sur l’histoire des mises à jour OTA, les approches actuellement utilisées et leurs nombreuses limites. Il se tourne ensuite vers l’avenir en explorant les capacités étendues des mises à jour OTA nécessaires pour répondre aux besoins actuels du véhicule défini par logiciel.
Qu'est-ce que la mise à jour OTA (Over-The-Air) ?
En général, les mises à jour « over-the-air » (OTA) désignent la mise à jour du logiciel d’un véhicule, généralement par la reprogrammation de la mémoire non volatile ou des puces « flash » présentes au sein de divers sous-systèmes. Autrefois, seuls les concessionnaires étaient en mesure de mettre à jour le logiciel lors des rendez-vous d’entretien. À l’aide de connexions câblées et souvent de matériel spécialisé, les concessionnaires pouvaient interroger puis mettre à jour le logiciel, soit pour restaurer un logiciel endommagé, soit pour installer des correctifs, soit, dans certains cas, pour installer de nouvelles versions logicielles.
Au fil du temps, à mesure que les véhicules se sont connectés, de plus en plus d'entre eux ont acquis la capacité de télécharger à distance, ou « par voie hertzienne », certains types de mises à jour logicielles.
Ces mises à jour OTA peuvent être transmises via un réseau Wi-Fi local ou via une connexion au réseau mobile. Une section ultérieure examine les avantages et les inconvénients liés aux différents choix de connectivité entre les différentes méthodes de transmission sans fil.
Bilan rétrospectif de l'état actuel des mises à jour OTA pour les véhicules
Les fonctionnalités OTA présentes dans de nombreux véhicules aujourd'hui — et depuis toujours — ont connu des limites importantes. Cette section revient sur l'évolution de la technologie OTA et met en lumière les contraintes qui continuent d'influencer le paysage actuel.
Comment fonctionnaient traditionnellement les mises à jour OTA
Même si de nombreux conducteurs ne s’en rendent peut-être pas compte, les véhicules conventionnels contiennent tous des logiciels dans l’ensemble du véhicule. En réalité, les véhicules actuels sont des systèmes embarqués qui contiennent souvent une quantité incroyable de logiciels, les modèles de pointe pouvant en contenir jusqu’à 100 millions de lignes de code, contre seulement 14 millions dans un avion 787 Dreamliner.
La plupart de ces logiciels sont profondément intégrés dans des unités de contrôle électroniques (ECU) qui sont rarement mises à jour, voire impossibles à mettre à jour dans certains cas. L’une des raisons de la grande complexité des mises à jour logicielles pour les voitures tient au fait que, dans les véhicules classiques, bon nombre de ces ECU n’assurent qu’une seule fonction ou ne gèrent qu’un seul sous-système, comme les vitres, le freinage, le contrôle des émissions, etc. Une complexité supplémentaire tient au fait que ces ECU sont généralement développés par de nombreux sous-traitants différents (fournisseurs « de niveau 1 ») au sein d’un même modèle de voiture ou de camion. Cela signifie qu’aujourd’hui, la mise en œuvre de mises à jour OTA nécessite souvent l’implication d’autres constructeurs
De nombreux véhicules traditionnels disposent généralement de capacités limitées pour effectuer des mises à jour logicielles sur certains de leurs systèmes. Dans de nombreux véhicules actuels, les mises à jour OTA concernent principalement les systèmes d’infodivertissement et de navigation, ainsi que, dans certains cas, les systèmes ADAS. Cela permet, par exemple, de mettre à jour les cartes de navigation ou d’ajouter de nouvelles fonctionnalités au système d’infodivertissement. En général, ces mises à jour sont peu fréquentes (environ une à deux fois par an) et ne sont souvent pas jugées indispensables par les conducteurs.
Certains modèles de voitures connectées à la pointe de la technologie, notamment ceux de Tesla, Rivian, Mercedes et de certains constructeurs chinois, offrent des possibilités de mise à jour plus étendues, permettant d'ajouter certaines fonctionnalités supplémentaires par mise à jour OTA ; toutefois, cela ne concerne aujourd'hui qu'une infime partie des véhicules en circulation.
La mise à jour OTA des véhicules est très différente de celle des appareils mobiles
La plupart des utilisateurs connaissent bien le processus de mise à jour OTA (Over-the-Air) permettant d’installer une mise à jour logicielle sur leur smartphone. Ils reçoivent ainsi des mises à jour pour les applications de leur téléphone, le micrologiciel de l’appareil, le système d’exploitation et, de plus en plus souvent, pour corriger des failles de sécurité. L’installation de ces mises à jour est généralement simple : l’appareil avertit l’utilisateur qu’un nouveau logiciel est disponible et permet d’effectuer la mise à jour rapidement et facilement via Internet.
Il existe toutefois des différences majeures entre un smartphone et un véhicule connecté, qui modifient la manière dont les mises à jour logicielles sont téléchargées, transmises et installées. Les exigences en matière de sécurité et de fiabilité des véhicules constituent l’une des principales différences. Les voitures et les camions doivent obligatoirement disposer d’une certification de sécurité, et les mises à jour doivent être effectuées avec une prudence particulière afin de ne pas compromettre les mesures de sécurité existantes. De plus, contrairement aux smartphones qui bénéficient d’une forte abstraction du matériel et des logiciels, associée à des conceptions logicielles modernes, la plupart des véhicules actuellement en circulation n’ont pas été conçus pour être mis à jour.
Les conducteurs sont également moins habitués à accepter les mises à jour OTA sur leurs véhicules, car, historiquement, très peu de véhicules étaient connectés, par rapport à leurs autres appareils. La bonne nouvelle, c'est que les constructeurs peuvent s'appuyer sur l'expérience des consommateurs en matière de mise à jour des appareils mobiles pour expliquer aux conducteurs le fonctionnement des mises à jour OTA et les encourager à effectuer ces mises à jour aussi fréquemment sur leurs voitures.
Enfin, les architectures des véhicules sont bien plus complexes que celles des appareils mobiles : elles intègrent des composants électroniques et des logiciels provenant de nombreux fabricants différents, ainsi que, souvent, des composants issus de plusieurs sources, afin de garantir la flexibilité de l'approvisionnement tout au long de la chaîne logistique.
Mises à jour peu fréquentes
Aujourd’hui, les mises à jour sont peu fréquentes sur la grande majorité des véhicules : en général, elles n’ont lieu qu’une ou deux fois par an pour la plupart d’entre eux. Il s’agit sans doute de la cadence la plus rapide possible pour les véhicules existants, car la complexité même de la coordination des logiciels entre de nombreux fournisseurs tiers de sous-systèmes rend difficile la mise en place de mises à jour très fréquentes. À mesure que nous évoluons vers des véhicules définis par logiciel, cette approche ne sera plus viable.
Utilisation irrégulière des réseaux sans fil
Autrefois, et c'est encore le cas aujourd'hui pour de nombreux véhicules, les mises à jour OTA n'étaient tout simplement pas proposées. Il fallait alors se rendre chez le concessionnaire pour installer le nouveau logiciel.
Pour les véhicules qui prennent en charge les mises à jour à distance, celles-ci ne sont généralement disponibles que via Wi-Fi, ce qui oblige les conducteurs à se connecter au réseau Wi-Fi de leur domicile, de leur lieu de travail ou d’un autre réseau pour télécharger les mises à jour une ou deux fois par an. Là encore, s’agissant de mises à jour peu fréquentes et non essentielles, qui ne sont pas indispensables au bon fonctionnement du véhicule, cette limitation peut constituer un compromis acceptable.
De plus en plus, les véhicules sont équipés d’une connexion mobile, de plus en plus souvent en 4G/LTE. Certains véhicules permettent de télécharger certaines mises à jour via le réseau LTE, notamment celles qui sont essentielles au bon fonctionnement du véhicule, mais même les véhicules équipés de la technologie LTE ne permettent généralement pas le téléchargement de mises à jour plus volumineuses et non essentielles via ce réseau. Prenons l’exemple de Tesla, qui est réputé pour proposer des mises à jour fréquentes pour ses véhicules. Dans la plupart des cas, Tesla ne propose le téléchargement des mises à jour que via le Wi-Fi.
Mise à jour de certains sous-systèmes
Aujourd'hui, la plupart des mises à jour apportées aux véhicules concernent l'« unité centrale », également appelée système d'infodivertissement embarqué (IVI), qui regroupe les systèmes de divertissement et de navigation. Ce système, bien qu'important pour l'expérience du conducteur et des passagers, ne présente pas le même niveau de criticité en matière de sécurité que d'autres systèmes du véhicule.
Une part plus restreinte des mises à jour concerne d'autres systèmes, tels que les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS). Compte tenu de l'évolution rapide des capacités des systèmes ADAS, les équipementiers devront proposer des mises à jour afin d'améliorer la sécurité, de corriger les failles détectées ou d'optimiser les performances de ces systèmes. Avec l'ajout de nouvelles fonctionnalités aux systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) – dont certaines sont obligatoires dans certaines régions –, il faut s'attendre à ce que ce type de mise à jour devienne plus fréquent.
Une autre catégorie, moins courante, concerne les mises à jour d'autres systèmes du véhicule, qu'il s'agisse du réglage du groupe motopropulseur ou du moteur, des systèmes de gestion de batterie dans les véhicules électriques, ou d'autres domaines. En raison de la nature profondément intégrée de ces sous-systèmes, les mises à jour de ces systèmes après la production sont actuellement rares.
Capacité limitée à éviter les défaillances
Il est essentiel d'éviter les défaillances lors des mises à jour pour garantir une expérience client positive. Ces dernières années, on a pu observer de nombreux cas de voitures immobilisées à la suite de mises à jour défaillantes, touchant plusieurs marques de constructeurs automobiles. Une mise à jour qui échoue au point que la voiture doive être remorquée chez le concessionnaire pour une réinitialisation du logiciel peut avoir des conséquences désastreuses sur la fidélité des clients. Malheureusement, cela s'est produit de manière très médiatisée à plusieurs reprises ces derniers mois.
Il existe des technologies permettant d'assurer une tolérance aux pannes afin d'éviter qu'une mise à jour ayant échoué ne rende la voiture inutilisable — ou ne la « bloque », comme on dit —, mais tous les véhicules ne disposent pas de ces capacités.
Différences entre les véhicules électriques (VE) et les véhicules classiques à essence ou diesel
L'une des conditions requises pour les mises à jour OTA est que le véhicule soit allumé. Cela peut sembler évident, mais cela implique certaines contraintes spécifiques selon le type de véhicule. Plus précisément, que signifie exactement « être allumé » ?
Dans les véhicules classiques à essence ou diesel (moteur à combustion interne, ou MCI), les systèmes électriques ne sont généralement pas pleinement opérationnels tant que le moteur ne tourne pas. En effet, la plupart des véhicules disposent d'un « mode accessoire » qui permet à certains sous-systèmes, comme la radio et les vitres, de fonctionner lorsque le véhicule est à l'arrêt. Cependant, dans ce mode, la plupart des sous-systèmes du véhicule ne sont toujours pas alimentés. Cela s'explique soit par le fait qu'ils doivent être alimentés par le moteur, soit par le fait qu'ils sont liés d'une manière ou d'une autre au fonctionnement du moteur.
De par leur nature même, les véhicules électriques n’ont pas besoin d’être mis en marche pour fonctionner à plein régime. En général, ils sont équipés de plusieurs systèmes qui restent toujours actifs et surveillent divers sous-systèmes, tels que le niveau de charge de la batterie. Mais surtout, un véhicule électrique peut activer tous ses systèmes sans démarrer de moteur. Ainsi, un véhicule électrique garé peut fonctionner à plein régime sans l’intervention du conducteur et peut même être mis en marche en toute sécurité à l’intérieur d’un garage ou d’un autre espace clos, ce qu’un moteur à essence ou à combustion interne ne peut pas faire.
Ainsi, bien que les deux types de véhicules puissent être mis à jour, les spécificités techniques de leur système électronique et de leur groupe motopropulseur font qu’une mise à jour OTA sur un véhicule à moteur thermique est plus complexe et nécessite une implication plus active de la part du conducteur.
Regard vers l'avenir : l'OTA à l'ère des véhicules connectés (SDV)
Alors que nous entrons dans l’ère des véhicules définis par logiciel (SDV), la nécessité de proposer des mises à jour en direct (OTA) est plus cruciale que jamais. Les SDV offrent davantage de capacités grâce à des interfaces matérielles et logicielles modernes et abstraites, et à des fonctionnalités davantage implémentées dans le logiciel que dans du matériel dédié. Le nombre accru d’ECU pouvant être mis à jour, l’accélération des cycles d’innovation, la fréquence accrue des mises à jour et la diversité croissante des types de logiciels font que les mises à jour OTA pour les SDV revêtent plus d’importance que jamais. Pour qu’un SDV soit une réussite, il doit disposer d’une solution permettant des mises à jour OTA simples, efficaces, rentables, fréquentes et fiables. Examinons certaines des nouvelles exigences que les SDV vont imposer, notamment celles qui offrent de nouvelles fonctionnalités au fil du temps, plutôt qu’une simple vente ponctuelle chez le concessionnaire.
Mises à jour fréquentes
Ces dernières années, les constructeurs automobiles se sont efforcés soit de prendre en charge en interne la gestion de leurs logiciels, soit, à tout le moins, d’exiger de leurs fournisseurs de sous-systèmes qu’ils se conforment aux normes et qu’ils rendent leurs logiciels accessibles aux mises à jour. La concurrence est également un facteur qui stimule le besoin de mises à jour. Les constructeurs automobiles de pointe, tels que Tesla, Mercedes, BMW et certains constructeurs chinois, proposent des mises à jour beaucoup plus fréquentes à leurs conducteurs. Des rapports d’analystes du secteur ont révélé que, ces dernières années, la plupart des mises à jour apportaient de nouvelles fonctionnalités, les corrections de bogues occupant la deuxième place (avec une part en hausse), et les mises à jour de sécurité et de cybersécurité arrivant en troisième position.
Les SDV bénéficieront de mises à jour plus fréquentes à mesure que le volume de contenu logiciel dans les véhicules augmentera, mais surtout parce que ces véhicules sont conçus dès le départ pour prendre en charge les mises à jour OTA. Les mises à jour OTA peuvent également être étroitement associées au développement « cloud-native » et aux pipelines CI/CD afin de s'adapter aux pratiques de développement modernes,
Mise à jour d'un plus grand nombre de calculateurs
Les SDV permettront également de mettre à jour davantage de composants du véhicule. À l’heure actuelle, c’est principalement l’« unité centrale » ou le système IVI, qui intègre la navigation et l’interface utilisateur, qui bénéficie des mises à jour à distance. Il est sans doute compréhensible que l’interface à grand écran destinée au conducteur soit le domaine qui évolue le plus rapidement, offrant ainsi des possibilités d’améliorer l’expérience du conducteur et d’introduire de nouvelles fonctionnalités via l’interface utilisateur.
Cependant, le champ d'application de l'OTA ne cesse de s'étendre. À mesure que les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS) gagnent en intelligence, ils devront également évoluer et s'adapter au fur et à mesure que les algorithmes et les modèles s'améliorent. L'ordinateur ADAS est actuellement le deuxième récepteur le plus fréquent de mises à jour.
Mais les SDV peuvent faire bien plus encore. La possibilité de connecter des composants via des réseaux modernes, tels que l’Ethernet automobile, ouvre également la voie à des fonctionnalités qui n’étaient pas présentes lors de la fabrication et de la vente initiale. La reconfiguration des réseaux via un provisionnement dynamique par liaison radio est l'un des moyens permettant de proposer ultérieurement de nouveaux services aux conducteurs. L'exploitation de protocoles initialement conçus pour Internet, mais étendus avec de nouvelles normes de sécurité et des spécificités liées aux contenus sensibles au temps présents dans les véhicules, permet à ces derniers de fonctionner davantage comme un « centre de données sur roues ».
Et cette évolution se poursuit avec les véhicules connectés (SDV). Alors qu’auparavant les mises à jour se limitaient aux mises à jour du micrologiciel de quelques composants, de plus en plus de systèmes peuvent désormais être mis à jour, qu’il s’agisse des systèmes de carrosserie et de châssis, du groupe motopropulseur, des systèmes de sécurité ou encore des systèmes de gestion des batteries pour les véhicules électriques.
Multimodal
Contrairement à aujourd'hui, où la plupart des mises à jour OTA consistent souvent en une mise à jour du micrologiciel d'un calculateur embarqué, les mises à jour logicielles des véhicules SDV seront plus variées et concerneront différents types de logiciels, et pas uniquement le micrologiciel. Cela imposera des exigences accrues en matière de gestion des dépendances dans le cadre des mises à jour OTA pour les véhicules SDV.
Par exemple, à mesure que les systèmes ADAS évoluent, la mise à jour modèles d’apprentissage automatique pour améliorer la reconnaissance, la sécurité et l’expérience du conducteur deviendra plus fréquente. À mesure que les réseaux s’étendent, la mise en service et l’optimisation des performances seront nécessaires à mesure que de nouvelles fonctionnalités seront ajoutées, ce qui rendra nécessaire la mise à jour de la configuration du réseau de plus en plus fréquentes. Les logiciels, qui étaient jusqu’à présent fournis sous forme de micrologiciels ou étroitement intégrés, sont de plus en plus souvent déployés sous forme de conteneurs.
Une plus grande flexibilité dans le choix des réseaux
Si, aujourd’hui, la plupart des mises à jour sont diffusées via le Wi-Fi afin de réduire les coûts liés à leur volume de données important, cette situation devrait évoluer. À mesure que les mises à jour OTA se multiplieront et apporteront de plus en plus d’améliorations en matière de sécurité, nous prévoyons qu’il y aura une combinaison de mises à jour urgentes ou critiques pour la sécurité, diffusées via des connexions LTE ou le réseau cellulaire, tandis que les mises à jour plus volumineuses ou moins critiques ne seront proposées que via le Wi-Fi. Cela nécessitera une planification plus minutieuse afin de gérer la complexité de cette nouvelle combinaison.
Gestion de mises à jour de très grande taille / mises à jour delta
La taille des mises à jour OTA constitue en soi un aspect important, car les coûts liés au transfert de données sans fil peuvent être considérables. L’approche « à la force brute », consistant à transmettre l’intégralité de la charge utile logicielle par voie hertzienne, s’avère prohibitive via le réseau LTE, même si certaines mises à jour peuvent l’exiger. Des approches telles que l’envoi exclusif des modifications, ou « delta », par rapport à la version actuelle peuvent constituer un moyen de réduire le trafic de données. Cependant, ces approches nécessitent un modèle détaillé du logiciel actuel afin de comprendre la base de référence de la mise à jour.
La compression jouera également un rôle essentiel dans la réduction de la taille des données utiles. Les progrès réalisés en matière de compression peuvent permettre de réduire encore davantage la taille des transferts ; il pourra toutefois s'avérer nécessaire d'ajuster ces techniques afin de tenir compte de la grande diversité des profils de données, qui ne se prêtent pas tous aussi bien à la compression avec le même algorithme.
Gérer les échecs
La gestion des défaillances sera également cruciale. Les leaders du secteur ont déjà recours à des approches telles que les partitions A/B pour garantir le maintien d'une image de basculement ou pour éviter qu'une mise à jour ayant échoué n'endommage le véhicule. Cependant, ces approches nécessitent une gestion active et alourdissent encore davantage la complexité des mises à jour.