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Gli aggiornamenti over-the-air dei veicoli, abbreviati in aggiornamenti OTA, sono una caratteristica fondamentale dei veicoli moderni. La tendenza verso i veicoli definiti dal software richiede un maggiore utilizzo e funzionalità più avanzate degli aggiornamenti OTA. Questo articolo del blog esplora innanzitutto una storia retrospettiva degli aggiornamenti OTA, gli approcci attualmente in uso e i loro numerosi limiti. Guardando poi al futuro, analizza le funzionalità estese degli aggiornamenti OTA necessarie per soddisfare le esigenze moderne del veicolo definito dal software.
Che cos’è l’OTA (aggiornamento over-the-air)?
In generale, gli aggiornamenti over-the-air (OTA) si riferiscono all’aggiornamento del software del veicolo, solitamente tramite la riprogrammazione della memoria non volatile o dei chip “flash” all’interno dei vari sottosistemi. In passato, solo i concessionari erano in grado di aggiornare il software durante gli interventi di manutenzione. Utilizzando connessioni cablate e spesso hardware specializzato, i concessionari potevano interrogare e quindi aggiornare il software, sia per ripristinare software danneggiato, sia per installare correzioni di bug, sia, in alcuni casi, per installare nuove versioni del software.
Con il passare del tempo, man mano che i veicoli diventavano connessi, sempre più veicoli hanno acquisito la capacità di scaricare determinati tipi di aggiornamenti software da remoto, ovvero “over the air”.
Questi aggiornamenti OTA potrebbero essere distribuiti tramite una rete Wi-Fi locale o tramite una connessione di rete cellulare. In una sezione successiva verranno analizzati i pro e i contro delle diverse opzioni di connettività tra i vari approcci di distribuzione wireless.
Uno sguardo retrospettivo allo stato attuale dell'OTA per i veicoli
Le funzionalità OTA presenti in molti veicoli oggi — e anche in passato — hanno sempre presentato alcune limitazioni significative. Questa sezione offre una panoramica retrospettiva sull’evoluzione dell’OTA ed evidenzia i vincoli che continuano a caratterizzare il panorama attuale.
Come funzionavano tradizionalmente gli aggiornamenti OTA
Anche se molti automobilisti potrebbero non rendersene conto, tutti i veicoli convenzionali contengono software in ogni loro parte. Infatti, i veicoli odierni sono sistemi integrati che spesso contengono una quantità incredibile di software; i modelli all’avanguardia arrivano a contenere ben 100 milioni di righe di codice, rispetto ai soli 14 milioni presenti in un aereo 787 Dreamliner.
La maggior parte di questo software è profondamente integrata nelle unità di controllo elettroniche (ECU) che vengono aggiornate raramente o, in alcuni casi, sono impossibili da aggiornare. Uno dei motivi della notevole complessità degli aggiornamenti software per le auto è che, nei veicoli tipici, molte di queste ECU svolgono una sola funzione o gestiscono un unico sottosistema, come i finestrini, i freni, il controllo delle emissioni e così via. Un’ulteriore complessità deriva dal fatto che queste ECU sono in genere sviluppate da numerosi subappaltatori diversi (fornitori di “primo livello”) all’interno di un’auto o di un camion di serie. Ciò significa che oggi, per realizzare aggiornamenti OTA, è spesso necessario il coinvolgimento di altri produttori
Molti veicoli convenzionali dispongono in genere di alcune funzionalità limitate che consentono di effettuare aggiornamenti software in alcuni dei loro sistemi. In molti veicoli odierni, gli aggiornamenti OTA riguardano principalmente i sistemi IVI e di navigazione e, in alcuni casi, i sistemi ADAS. Ciò consente, ad esempio, di aggiornare le mappe di navigazione o di aggiungere nuove funzionalità al sistema di intrattenimento. In genere questi aggiornamenti sono poco frequenti, forse 1-2 volte all’anno, e spesso non sono ritenuti necessari dai conducenti.
Alcune auto connesse all’avanguardia, in particolare quelle di Tesla, Rivian, Mercedes e alcuni produttori cinesi, offrono funzionalità di aggiornamento più avanzate, grazie alle quali è possibile aggiornare alcune caratteristiche aggiuntive tramite OTA, anche se attualmente si tratta di una piccola percentuale dei veicoli in circolazione.
L'aggiornamento OTA dei veicoli è molto diverso da quello dei dispositivi mobili
La procedura di aggiornamento OTA (Over-the-Air) per l’installazione di un aggiornamento software sullo smartphone è ben nota alla maggior parte delle persone, che ricevono aggiornamenti per le app del telefono, il firmware del dispositivo, i sistemi operativi e, sempre più spesso, per risolvere vulnerabilità di sicurezza. L’installazione di questi aggiornamenti è solitamente semplice: il dispositivo avvisa l’utente della disponibilità di nuovo software e rende la procedura rapida e agevole tramite Internet.
Esistono però differenze sostanziali tra uno smartphone e un veicolo connesso che modificano il modo in cui gli aggiornamenti software vengono scaricati, distribuiti e installati. Una differenza fondamentale riguarda le esigenze di sicurezza e affidabilità dei veicoli. Auto e camion devono essere in possesso di una certificazione di sicurezza e gli aggiornamenti devono prestare particolare attenzione a garantire che le misure di sicurezza esistenti non vengano compromesse. Inoltre, a differenza degli smartphone che presentano un elevato livello di astrazione tra hardware e software, unito a moderni modelli di progettazione del software, la maggior parte dei veicoli attualmente in circolazione non è stata progettata per essere aggiornabile.
Inoltre, gli automobilisti sono meno abituati ad accettare gli aggiornamenti OTA per i propri veicoli, poiché storicamente le auto connesse sono state relativamente poche rispetto agli altri dispositivi di cui dispongono. La buona notizia è che i produttori possono avvalersi dell’esperienza dei consumatori nell’aggiornamento dei dispositivi mobili per spiegare agli automobilisti come funzionano gli aggiornamenti OTA e incoraggiare i propri utenti a eseguire gli aggiornamenti sulle loro auto con la stessa frequenza.
Infine, le architetture dei veicoli sono molto più complesse rispetto a quelle dei dispositivi mobili, in quanto comprendono componenti elettronici e software provenienti da numerosi produttori diversi e, spesso, componenti provenienti da più fornitori, al fine di garantire flessibilità nell’approvvigionamento della catena di fornitura.
Aggiornamenti sporadici
Oggi, gli aggiornamenti nella stragrande maggioranza dei veicoli sono poco frequenti, in genere solo una o due volte all’anno per la maggior parte dei veicoli. Questa potrebbe essere la cadenza più rapida possibile per i veicoli esistenti di vecchia generazione, poiché l’enorme complessità del coordinamento del software tra i numerosi fornitori di sottosistemi di terze parti rende difficile effettuare aggiornamenti con grande frequenza. Con il passaggio ai veicoli definiti dal software, tale approccio non sarà più praticabile.
Uso non uniforme delle reti wireless
In passato, e come ancora oggi accade per molti veicoli, gli aggiornamenti OTA non vengono offerti affatto. Per aggiornare il software è invece necessario recarsi presso il concessionario.
Per quei veicoli che consentono gli aggiornamenti da remoto, questi sono solitamente disponibili solo tramite Wi-Fi, il che richiede ai conducenti di connettersi alla rete Wi-Fi di casa, dell’ufficio o di altro tipo per scaricare gli aggiornamenti una o due volte all’anno. Anche in questo caso, trattandosi di aggiornamenti sporadici e non essenziali, che non sono fondamentali per il funzionamento del veicolo, questa limitazione può rappresentare un compromesso accettabile.
Sempre più spesso, i veicoli vengono dotati di una connessione cellulare, sempre più spesso di tipo 4G/LTE. Alcuni veicoli consentono di scaricare determinati aggiornamenti tramite LTE, ad esempio quelli di importanza critica, ma anche i veicoli dotati di LTE in genere non consentono il download di aggiornamenti più voluminosi e non critici tramite questa tecnologia. Si prenda ad esempio Tesla, nota per offrire frequenti aggiornamenti ai propri veicoli. Nella maggior parte dei casi, Tesla offre aggiornamenti scaricabili solo tramite Wi-Fi.
Aggiornamento in corso su un numero limitato di sottosistemi
La maggior parte degli aggiornamenti apportati oggi ai veicoli riguarda l’“unità principale”, nota anche come sistema di infotainment di bordo (IVI), che comprende il sistema di intrattenimento e quello di navigazione. Tale sistema, pur essendo importante per l’esperienza del conducente e dei passeggeri, non presenta lo stesso livello di criticità in termini di sicurezza rispetto ad altri sistemi del veicolo.
Una percentuale minore di aggiornamenti viene applicata ad altri sistemi, come l’ADAS. Data la rapida evoluzione delle funzionalità dell’ADAS, i costruttori dovranno fornire aggiornamenti per migliorare la sicurezza, correggere le carenze riscontrate o ottimizzare le prestazioni dell’ADAS. Con l’introduzione di nuove funzionalità dei sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) – alcune delle quali obbligatorie per legge in alcune aree geografiche – è prevedibile che questo tipo di aggiornamenti diventi più frequente.
Un'altra categoria, meno frequente, è quella degli aggiornamenti relativi ad altri sistemi del veicolo, che si tratti della messa a punto del gruppo motopropulsore o del motore, dei sistemi di gestione della batteria nei veicoli elettrici o di altri ambiti. Data la natura profondamente integrata di tali sottosistemi, gli aggiornamenti a questi sistemi dopo la produzione sono attualmente rari.
Capacità limitata di evitare guasti
Evitare gli errori durante gli aggiornamenti è fondamentale per garantire un'esperienza positiva al cliente. Negli ultimi anni si sono verificati numerosi casi di auto rese inutilizzabili a causa di aggiornamenti falliti, che hanno interessato diversi marchi automobilistici. Il fallimento di un aggiornamento, al punto da rendere necessario il traino dell’auto presso la concessionaria per un ripristino del software, può avere conseguenze devastanti sulla fedeltà dei clienti. Purtroppo, ciò si è verificato in modo molto evidente in diversi casi negli ultimi mesi.
Esistono tecnologie che possono essere utilizzate per garantire la tolleranza ai guasti, in modo da evitare che un aggiornamento fallito renda l'auto inutilizzabile — o, come si suol dire, la "blocchi" — ma non tutti i veicoli dispongono di queste funzionalità.
Differenze tra i veicoli elettrici (EV) e i veicoli convenzionali a benzina o diesel
Uno dei requisiti per gli aggiornamenti OTA è che il veicolo sia acceso. Questo può sembrare ovvio, ma comporta alcune limitazioni specifiche a seconda del tipo di veicolo. In particolare, cosa significa, nello specifico, che il veicolo sia “acceso”?
Nei veicoli convenzionali a benzina o diesel (motore a combustione interna, o ICE), in genere gli impianti elettrici non sono pienamente operativi a meno che il motore non sia effettivamente in funzione. Infatti, la maggior parte dei veicoli offre una «modalità accessori» che consente il funzionamento di alcuni sottosistemi limitati, come la radio e gli alzacristalli, quando il veicolo è parcheggiato. Tuttavia, in tale modalità, la maggior parte dei sottosistemi del veicolo rimane comunque spenta. Ciò è dovuto al fatto che essi devono essere alimentati dal motore oppure sono collegati in qualche modo al funzionamento del motore stesso.
Per loro stessa natura, i veicoli elettrici non hanno bisogno di essere avviati per funzionare a pieno regime. In generale, i veicoli elettrici dispongono di diversi sistemi sempre attivi che monitorano vari sottosistemi, come il livello di carica della batteria. Ma, cosa ancora più importante, un veicolo elettrico può attivare tutti i sistemi del veicolo senza avviare il motore. Pertanto, un veicolo elettrico parcheggiato può funzionare a pieno regime senza l’intervento del conducente e può persino essere acceso all’interno di un garage o di un altro locale chiuso in tutta sicurezza, cosa che un motore a benzina o a combustione interna non può fare.
Pertanto, sebbene entrambi i veicoli possano essere aggiornati, le caratteristiche tecniche dei loro sistemi elettronici e di alimentazione fanno sì che un aggiornamento OTA su un veicolo con motore a combustione interna sia più complesso e richieda un coinvolgimento più attivo da parte del conducente
Uno sguardo al futuro: l’OTA nell’era degli SDV
Con l’avvento dell’era dei veicoli definiti dal software (SDV), la necessità di fornire aggiornamenti over-the-air (OTA) è più cruciale che mai. Gli SDV offrono maggiori capacità grazie a interfacce hardware/software moderne e astratte, e a un numero maggiore di funzionalità implementate nel software piuttosto che in hardware dedicato. Il maggior numero di centraline aggiornabili, i cicli di innovazione più rapidi, gli aggiornamenti più frequenti e la maggiore varietà di tipi di software rendono gli aggiornamenti OTA per gli SDV più importanti che mai. Un veicolo SDV di successo deve disporre di una soluzione che consenta aggiornamenti OTA semplici, efficienti, convenienti, frequenti e affidabili. Esaminiamo alcuni dei nuovi requisiti che i veicoli SDV comporteranno, compresi quelli che offriranno nuove funzionalità nel tempo anziché limitarsi a una vendita una tantum presso il concessionario.
Aggiornamenti frequenti
Negli ultimi anni, le case automobilistiche si sono impegnate a riportare il controllo del proprio software all’interno dell’azienda o, quantomeno, a richiedere ai produttori dei propri sottosistemi di rispettare gli standard e di rendere accessibile il proprio software per gli aggiornamenti. Anche la concorrenza sta alimentando la necessità di aggiornamenti. Le case automobilistiche all’avanguardia come Tesla, Mercedes, BMW e alcuni produttori cinesi offrono aggiornamenti molto più frequenti ai propri conducenti. I rapporti degli analisti del settore hanno rilevato che negli ultimi anni la maggior parte degli aggiornamenti fornisce nuove funzionalità, mentre le correzioni di bug occupano il secondo posto e sono in crescita, e infine gli aggiornamenti di sicurezza informatica rappresentano il terzo tipo più comune.
Gli SDV saranno sottoposti ad aggiornamenti più frequenti man mano che aumenterà la quantità di contenuti software nelle auto, ma soprattutto perché le auto vengono progettate tenendo conto degli aggiornamenti OTA. Gli aggiornamenti OTA possono inoltre essere strettamente integrati con lo sviluppo cloud-native e le pipeline CI/CD per supportare le moderne pratiche di sviluppo,
Aggiornamento di altre centraline
Gli SDV aggiorneranno anche altre parti dell’auto. Oggi, il principale destinatario degli aggiornamenti over-the-air è l’“unità principale” o sistema IVI, che comprende la navigazione e l’interfaccia utente. È forse comprensibile che l’interfaccia con il conducente, rappresentata dal grande schermo, sia l’elemento che sta cambiando più rapidamente e che offra opportunità per migliorare l’esperienza di guida e introdurre nuove funzionalità tramite l’interfaccia utente.
Tuttavia, il panorama delle OTA è in espansione. Man mano che i sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS) diventano sempre più intelligenti, dovranno a loro volta evolversi e adattarsi al miglioramento degli algoritmi e dei modelli. Il computer ADAS è attualmente il secondo destinatario più frequente di aggiornamenti.
Ma gli SDV possono fare molto di più. La possibilità di collegare i componenti tramite reti moderne, come l’Ethernet automobilistico, consente inoltre di eseguire funzioni non presenti inizialmente al momento della produzione e della vendita. La riconfigurazione delle reti tramite provisioning dinamico over-the-air è uno dei modi in cui è possibile offrire successivamente nuovi servizi agli automobilisti. Sfruttando protocolli inizialmente progettati per Internet, ma estesi con nuovi standard di sicurezza e specifiche relative ai contenuti sensibili al fattore tempo presenti nei veicoli, si sblocca il potenziale dei veicoli di funzionare più come un “data center su ruote”.
E questa opportunità si estende anche ai veicoli a guida autonoma (SDV). Mentre in passato gli aggiornamenti erano limitati al firmware di pochi componenti, oggi sono sempre più numerosi i sistemi aggiornabili, che spaziano dai sistemi della carrozzeria e del telaio, al gruppo motopropulsore, ai sistemi di sicurezza e a quelli di gestione della batteria per i veicoli elettrici (EV).
Multimodale
A differenza di oggi, quando la maggior parte degli aggiornamenti OTA consiste spesso in un aggiornamento del firmware di una centralina integrata, gli aggiornamenti software nei veicoli SDV saranno più diversificati e comprenderanno diversi tipi di software, non solo il firmware. Ciò comporterà maggiori esigenze in termini di gestione delle dipendenze negli aggiornamenti OTA per i veicoli SDV.
Ad esempio, con l’evoluzione dei sistemi ADAS, l’aggiornamento modelli di apprendimento automatico per migliorare il riconoscimento, la sicurezza e l’esperienza di guida diventerà più frequente. Con l’espansione delle reti, sarà necessario provvedere al provisioning e all’ottimizzazione delle prestazioni saranno necessari man mano che verranno aggiunte nuove funzionalità, rendendo necessari gli aggiornamenti alla configurazione di rete più frequenti. Il software, oggi fornito come parte del firmware o strettamente integrato, viene sempre più spesso implementato come container.
Maggiore flessibilità nella scelta delle reti
Sebbene oggi la maggior parte degli aggiornamenti venga distribuita tramite Wi-Fi per ridurre i costi, data la loro notevole dimensione in termini di dati, questa situazione è destinata probabilmente a evolversi. Man mano che gli aggiornamenti OTA diventeranno più frequenti e forniranno sempre più miglioramenti in materia di sicurezza, prevediamo che ci sarà una combinazione di aggiornamenti urgenti o critici per la sicurezza, distribuiti tramite connessioni LTE o di rete cellulare, mentre quelli più voluminosi o meno critici saranno offerti solo tramite Wi-Fi. Ciò richiederà una pianificazione più accurata per gestire la complessità di questa nuova combinazione.
Gestione di aggiornamenti con grandi volumi di dati / aggiornamenti delta
La dimensione degli aggiornamenti OTA è di per sé un aspetto importante, poiché i costi del trasferimento dati wireless possono essere significativi. L’approccio “brute force”, che consiste nel trasmettere l’intero payload del software via etere, risulta proibitivo tramite LTE, sebbene alcuni aggiornamenti possano richiederlo. Approcci come l’invio solo delle modifiche, o “delta”, rispetto alla versione corrente possono rappresentare un modo per ridurre il traffico dati. Tuttavia, tali approcci richiedono un modello dettagliato del software attuale per comprendere la base di riferimento dell’aggiornamento.
Anche la compressione sarà fondamentale per ridurre le dimensioni del payload di dati. I progressi nel campo della compressione possono ridurre ulteriormente le dimensioni dei dati trasferiti e potrebbero richiedere un’ottimizzazione specifica per tenere conto dell’ampia varietà di profili di dati, che potrebbero non essere tutti compressi allo stesso modo con lo stesso algoritmo.
Gestione dei guasti
Anche la gestione dei guasti sarà fondamentale. I leader del settore stanno già adottando approcci quali le partizioni A/B per garantire il mantenimento di un’immagine di failover o per evitare che un aggiornamento non andato a buon fine comprometta il funzionamento dell’auto. Tuttavia, tali approcci richiedono una gestione attiva e aumentano ulteriormente la complessità degli aggiornamenti.