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車輛無線更新（簡稱 OTA 更新）是現代車輛的一項關鍵特性。邁向 軟體定義車輛 的發展趨勢，要求更廣泛地運用 OTA 更新，並具備更豐富的功能。這篇部落格文章首先回顧 OTA 的發展歷史，探討目前採用的方法及其諸多限制；接著展望未來，探討為滿足 現代需求 所必需的 OTA 擴展功能。
什麼是 OTA（無線更新）？
一般而言，無線（OTA）更新是指更新車輛軟體，通常是透過重新編程各子系統內的非揮發性記憶體或「快閃」晶片來實現。過去，只有經銷商才能在維修預約期間進行軟體更新。經銷商透過有線連接，並經常使用專用硬體，能夠查詢並更新軟體，目的是修復受損的軟體、安裝錯誤修正程式，或在某些情況下安裝新的軟體版本。
隨著時間推移，隨著車輛逐漸連網，越來越多的車輛具備了遠端（或稱「無線」）下載某些類型軟體更新的能力。
這些 OTA 更新可透過本地 Wi-Fi 網路，或透過行動網路連線進行傳輸。後文將探討不同無線傳輸方式在連線選擇上的取捨。
回顧車輛 OTA 的現況
當今許多車輛所具備的 OTA 功能——以及過往的情況——在若干重要方面都存在限制。本節將回顧 OTA 的演進歷程，並重點探討那些持續影響該領域現狀的限制因素。
OTA 更新傳統上是如何運作的
儘管許多駕駛人 或許並未察覺，但傳統車輛的各個部分其實都內含軟體。事實上，當今的車輛都是嵌入式系統，往往包含驚人的軟體量，其中尖端車型的軟體量甚至多達 1億行程式碼，而一架 787 夢幻客機的程式碼量則僅有 1,400 萬行。
這類軟體大多深度嵌入於電子控制單元（ECU）中，而這些電子控制單元極少進行更新，甚至在某些情況下根本無法更新。汽車軟體更新之所以極為複雜，其中一個原因在於：在典型的車輛中，許多電子控制單元僅執行單一功能或管理單一子系統，例如車窗、煞車、排放控制等。 另一項複雜性在於，同一輛轎車或卡車中的這些 ECU，通常是由許多不同的分包商（「一級」供應商）所開發。這意味著，如今要實現 OTA 更新，往往需要其他製造商的參與
許多傳統車輛通常確實具備對部分系統進行軟體更新的有限能力。在當今許多車輛中，OTA 更新的重點主要集中在車載資訊娛樂系統（IVI）和導航系統上，某些情況下也包括先進駕駛輔助系統（ADAS）。這使得駕駛人能夠更新導航地圖，或為娛樂系統新增功能等。一般而言，這類更新頻率較低，可能每年僅 1 至 2 次，且通常並非駕駛人必須執行的更新
部分領先的聯網車款，尤其是特斯拉、Rivian、賓士以及部分中國製造商的車款，提供了更豐富的更新功能，其中部分附加功能可透過 OTA 進行更新，儘管目前這類車款僅佔路上行駛車輛的一小部分。
車載 OTA 與行動裝置的 OTA 有很大不同
大多數人對透過 OTA 更新程序為智慧型手機安裝軟體更新的流程都已相當熟悉，這些更新包含手機應用程式、裝置韌體、作業系統，以及——越來越常見的——用於修復安全漏洞的更新。安裝這些更新通常相當簡單：裝置會通知使用者有新軟體可供安裝，並透過網際網路快速輕鬆地完成安裝程序。
然而，智慧型手機與聯網車輛之間存在重大差異，這些差異改變了軟體更新的下載、傳輸及安裝方式。其中一項關鍵差異在於車輛對安全與可靠性的需求。 汽車和卡車必須取得安全認證，而在進行更新時必須格外謹慎，以確保現有的安全措施不會受到損害。此外，與具備高度硬體與軟體抽象化程度、並結合現代軟體設計的智慧型手機不同，目前道路上行駛的大多數車輛，其架構原本就未設計成可更新的。
駕駛人對接受車輛的 OTA 更新也較不習慣，因為相較於其他裝置，過去具備聯網功能的車輛相對較少。好消息是，製造商可以借鑒消費者在更新行動裝置時的經驗，向駕駛人說明 OTA 更新的運作方式，並鼓勵使用者同樣頻繁地為愛車進行更新。
最後，車輛架構遠比行動裝置的架構複雜得多，其中包含來自眾多不同製造商的電子元件與軟體，且為確保供應鏈採購的靈活性，通常會採用多重零組件來源。
更新頻率較低
目前，絕大多數車輛的更新頻率相當低，多數車輛通常每年僅更新一至兩次。對於現有的傳統車輛而言，這可能是現階段最快的更新頻率，因為要協調來自眾多不同第三方子系統供應商的軟體，其複雜程度極高，使得頻繁更新變得極具挑戰性。隨著我們邁向軟體定義車輛的時代，這種做法將不再可行。
無線網路的使用方式不一致
過去如此，而時至今日，許多車輛仍未提供 OTA 更新服務。相反地，必須前往經銷商處才能更新新版軟體。
對於那些允許遠端更新的車款，通常僅透過 Wi-Fi 提供此服務，駕駛人必須每年一至兩次連線至家中、工作場所或其他 Wi-Fi 網路，才能下載更新。同樣地，對於這些更新頻率不高、非必要且不涉及關鍵功能的更新而言，這項限制或許是一個可接受的取捨。
越來越多的車輛配備了行動網路連線功能，其中 4G/LTE 連線的普及率正持續上升。部分車款允許透過 LTE 下載特定更新（例如關鍵任務更新），但即使是具備 LTE 功能的車輛，通常也不允許透過 LTE 下載較大且非關鍵的更新。以特斯拉為例，該公司以頻繁為其車輛提供更新而聞名。在大多數情況下，特斯拉僅允許透過 Wi-Fi 下載更新。
正在更新部分子系統
當今車輛的大部分更新都集中在「主機」上，亦即車載資訊娛樂系統（IVI），該系統包含娛樂與導航功能。雖然該系統對駕駛與乘客的體驗至關重要，但其安全關鍵性並未達到其他車輛系統的水平。
只有一小部分更新會套用至其他系統，例如先進駕駛輔助系統（ADAS）。鑑於先進駕駛輔助系統（ADAS）功能的快速演進，原廠製造商（OEM）將需要提供更新，以提升安全性、修正已發現的缺陷，或改善先進駕駛輔助系統（ADAS）的性能。隨著新的先進駕駛輔助系統（ADAS）功能不斷增加——其中部分功能在某些地區已屬法規強制要求——我們可以預期這類更新的頻率將會越來越高。
另一類較不常見的更新，則是針對其他車輛系統的更新，無論是動力總成／引擎調校、電動車的電池管理系統，還是其他領域。由於這些子系統具有高度嵌入式的特性，因此目前在量產後對這些系統進行更新的情況相當罕見。
避免故障的能力有限
避免更新過程中的故障，對於確保良好的客戶體驗至關重要。近年來，已有許多案例顯示，更新失敗導致車輛無法行駛，涉及多個不同的原廠（OEM）品牌。若更新失敗嚴重到必須將車輛拖至經銷商處進行軟體重置，將對客戶忠誠度造成毀滅性打擊。遺憾的是，近幾個月來已發生多起此類事件，且均廣為人知。
雖然有技術可以提供容錯功能，以避免因更新失敗導致車輛無法運作——也就是俗稱的「讓車子變磚」——但並非所有車輛都具備這些功能。
電動車（EV）與傳統汽油或柴油車輛的差異
OTA 更新的一項要求是車輛必須處於「開啟」狀態。這看似顯而易見，但根據車輛類型不同，這會帶來一些特定的限制。具體來說，「開啟」究竟代表什麼意思？
在傳統的汽油或柴油（內燃機，簡稱 ICE）車輛中，通常除非引擎實際運轉，否則電氣系統無法完全運作。 事實上，大多數車輛都設有「附件模式」，讓車輛停放時仍能運作某些有限的子系統，例如收音機和車窗。然而，在此模式下，車輛的大部分子系統仍無法供電。這是因為這些子系統要麼需要由引擎供電，要麼以某種方式與引擎運作相關聯。
電動車（EV）的本質決定了其無需啟動即可進入全面運作狀態。一般而言，電動車配備多個始終處於運作狀態的系統，用以監控各項子系統，例如電池電量。但更重要的是，電動車無需啟動引擎即可開啟所有車輛系統。因此，停放中的電動車無需駕駛員協助即可進入全面運作狀態，甚至能在車庫或其他封閉空間內安全運作，這是汽油引擎／內燃機所無法做到的。
因此，雖然這兩款車型均可進行更新，但考量到其電子系統與動力系統的實際細節，對內燃機車型進行 OTA 更新會更加複雜，且需要駕駛人更積極地參與其中
展望未來：SDV 時代的 OTA
隨著我們邁入軟體定義車輛（SDV）的時代，提供無線更新（OTA）的需求比以往任何時候都更加關鍵。SDV 憑藉現代化且抽象化的硬體／軟體介面，具備更強大的功能，且越來越多的功能是透過軟體實現，而非專用硬體。隨著可更新的電子控制單元（ECU）數量增加、創新週期加速、更新頻率提高，以及軟體類型日益多元，這一切都意味著 OTA 對 SDV 而言比以往任何時候都更加重要。 成功的軟體定義車輛必須具備一套解決方案，能夠實現簡易、高效、經濟實惠、頻繁且可靠的 OTA 更新。讓我們來探討軟體定義車輛將帶來的部分新要求，包括那些能隨時間推移提供新功能，而非僅限於經銷商處一次性銷售的解決方案。
頻繁更新
近年來，汽車製造商要麼致力於將軟體控制權收歸內部，要麼至少要求其子系統製造商遵守標準，並開放軟體以供更新。 市場競爭同樣推動了更新需求。特斯拉、賓士、寶馬等車廠，以及部分中國車廠等業界領先者，正向駕駛者提供更頻繁的更新。產業分析師報告指出，近年來多數更新旨在提供新功能，其中錯誤修復位居第二且比例持續上升，而資安更新則位居第三。
隨著車載軟體內容量的增加，SDV 的更新頻率將會提高；但更重要的是，車輛在設計之初便已將 OTA 更新納入考量。OTA 還能與雲原生開發及 CI/CD 管道緊密結合，以支援現代化的開發實務，
更新更多 ECU
SDV 也將更新車輛的更多部件。目前，透過無線更新獲得最多更新的部分是「主機」或 IVI 系統，其中包含導航與使用者介面。駕駛者面前的大螢幕介面正經歷快速變革，這或許不難理解；透過使用者介面，這也為提升駕駛體驗及開發新功能提供了契機。
然而，OTA 的應用前景正不斷擴大。隨著先進駕駛輔助系統（ADAS）日益智慧化，隨著演算法與模型的改進，這些系統也將需要不斷演進與適應。目前，ADAS 電腦是更新頻率第二高的裝置。
但軟體定義車輛（SDV）還能做到更多。透過現代網路（例如汽車乙太網路）連接各組件的潛力，也開啟了執行那些在製造及初次銷售時原本不具備的功能的可能性。 透過動態無線配置重新設定網路，是日後向駕駛人提供新服務的一種方式。運用最初為網際網路設計、但已擴充了新安全標準及與車內即時內容相關細節的通訊協定，能充分釋放車輛的潛能，使其運作更像一個「輪上的資料中心」。
而這項發展趨勢在軟體定義車輛（SDV）領域中持續延伸。過去，系統更新僅限於少數組件的韌體更新，如今則有越來越多的系統能夠進行更新，範圍涵蓋車身與底盤系統，乃至電動車的動力傳動系統、安全系統及電池管理系統。
多模態
與當今情況不同，如今大多數 OTA 更新通常是針對嵌入式 ECU 的韌體更新；而 SDV 中的軟體更新將更加多元，不僅限於韌體，還將涵蓋各類軟體。這將對 SDV OTA 更新中的依賴關係管理提出更高要求。
舉例來說，隨著 ADAS 系統的演進，更新 機器學習模型 以提升辨識能力、安全性及駕駛體驗，此類更新將變得更加頻繁。隨著網路規模擴大， 配置與效能優化 將隨著新功能的加入而變得不可或缺，這也使得 網路配置 的頻率也將隨之增加。當今作為韌體的一部分或深度嵌入系統中的軟體，正日益以 容器進行部署。
在網路選擇上擁有更大的彈性
雖然目前大多數更新都是透過 Wi-Fi 傳送，以因應其龐大的資料量而降低成本，但這種情況未來可能會有所演變。隨著 OTA 更新頻率日益增加，且越來越多更新涉及安全強化，我們預期未來將出現一種混合模式：對時間敏感或涉及安全關鍵的更新將透過 LTE／行動網路傳送，而較大或非關鍵的更新則僅透過 Wi-Fi 提供。這將需要更周詳的規劃，以應對這種新混合模式所帶來的複雜性。
處理龐大的更新資料量／增量更新
OTA 更新的檔案大小本身就是一個重要考量因素，因為無線資料傳輸的成本可能相當可觀。透過 LTE 網路將整個軟體載荷透過無線方式傳輸這種「暴力」方法，其成本過高而難以實現，但某些更新可能仍需如此。例如僅傳送相較於當前版本的變更內容（即「增量」），這類方法或許能減少資料傳輸量。然而，這些方法需要對當前軟體具備詳盡的模型，才能掌握更新的基準狀態。
壓縮對於縮小資料載荷大小也至關重要。壓縮技術的進步可進一步減少傳輸量，且可能需要進行調整，以因應各種不同的資料特徵——因為並非所有資料都能透過相同的演算法達到同樣理想的壓縮效果。
應對失敗
處理故障亦將至關重要。該領域的領先廠商已採用 A/B 分區等方法，以確保能維持故障轉移映像，或防止更新失敗導致車輛系統損毀。但這些方法需要主動管理，並進一步增加了更新的複雜性。