使用 AWS IoT 构建和现代化联接车辆平台 官方博客

AWS IoT 带来的连接车辆平台建设与现代化

关键要点

引言

AWS 兴奋地宣布新的建筑指导和设计模式，以现代化和构建连接车辆平台，使用 AWS IoT。如今，汽车制造商OEM不再仅仅通过硬件和规格来区分他们的产品，而是凭借创新的、软件驱动的连接特征。在车辆连接性和获取车辆数据遥测的机会下，汽车公司正在构建和提供更先进的功能，例如：

连接车辆平台能够简化收集和发送车辆遥测数据到云端的过程，使 AWS 服务能够获取、分析和处理所摄取的数据。许多汽车公司，例如 本田 和 WirelessCar，已基于 AWS 服务的性能、可扩展性、成本效益和灵活性采用了 AWS IoT 作为其连接车辆平台。许多维持传统车辆平台和本地技术堆栈的公司正通过迁移到云本地架构来现代化他们的系统，以便将可扩展性、弹性和安全性等基础设施责任卸载给 AWS。在本文中，我们将分享如何利用 AWS IoT Core 和 AWS IoT FleetWise 作为现代连接车辆平台架构的一部分。

MQTT 消息代理的好处

消息代理是连接车辆架构的核心，因为它为车队与云之间提供了双向、安全的通信。MQTT 作为连接车辆消息代理的事实标准，允许车辆与云之间保持持久、始终在线的连接。在间歇性连接的情况下例如，车辆穿过地下隧道，MQTT 可以轻松处理缓冲、排队和在车辆重新建立连接时的同步。MQTT 是连接车辆平台的理想通信协议，因为它轻量且能够高效地与云端通信，还能减少边缘的电力消耗，利用持久连接而不是请求/响应和多个 TLS 握手，避免了其他协议例如 HTTP 等带来的更高成本和低效。

AWS IoT Core 提供了一个管理的 MQTT 消息代理，支持数亿连接设备，每天无需汽车制造商担心可扩展性、弹性或满足峰值需求的计算基础设施配置。AWS IoT Core 可以轻松扩展并可靠地处理您车队中的数百万辆车辆，具有多区域能力和按需计费的实用定价模型。通过迁移到 AWS IoT 管理服务，客户可以降低运营成本和第三方技术许可证的费用。此外，AWS IoT Core 在全球范围内可用，使客户能够遵守地方数据存储、主权和隐私要求。作为对服务正常运行和可用性的一种承诺，AWS 提供了 AWS IoT Core 的服务等级协议。

在连接车辆架构中，AWS IoT Core 提供了连接层行业标准的管理 MQTT 消息代理，车辆在全球各地安全地与云进行通信。AWS IoT Core 的 MQTT 代理启用利用发布/订阅机制的事件驱动架构。该通信协议还允许车辆安全地连接并与其他下游 AWS 服务进行通信，以实现成本效益的存储、高性能计算、丰富的机器学习服务组合以及许多其他 AWS 服务集成。

AWS 最近宣布完全支持 MQTTv5，将进一步解锁更多的连接车辆用例。MQTTv5 具有多项适用于连接平台的新功能，包括：

借助这些新的 MQTTv5 功能，许多客户正在将现有的生产中的 MQTT 消息代理在本地部署或与第三方解决方案中托管迁移至 AWS IoT Core，以获取管理的 MQTT 服务。这保证了与他们当前平台的功能对等，同时通过减少自身管理基础设施的运营负担来节省成本和工程时间。

现代化现有连接车辆平台

AWS 最近发布了一系列 参考架构，用于基于 AWS IoT 建设连接车辆平台，重点展示了迁移至 AWS IoT Core 的简单性，同时保持现有车辆配置的静态，以最小化现代化生产中的传统平台所涉及的风险。借助最新的 MQTTv5 功能，OEM 可以避免供应商锁定，通过无缝更新当前连接车辆负载并将摄取端点切换至 AWS IoT Core，从而迁移至托管的 MQTT 消息代理前提是现有平台遵循并正确实施 MQTT 31 或 MQTTv5 规范。这使得 OEM 能够现代化其当前的消息代理，并提供轻松访问其他 AWS 服务存储、计算、机器学习、分析、可视化工具等。

图 1 AWS 连接车辆架构 现代化

现代化参考架构为连接车辆平台的最常见功能提供了高层次的指导。并不要求实现架构中列出的所有用例或功能，而是旨在展示 MQTTv5 与 AWS IoT Core 的强大功能，提供最佳实践技术指导和可重复设计模式。要实施参考架构，基本假设是车辆或将被配置为使用 mTLS、MQTT 和适当的加密库例如，支持连接 AWS IoT Core 所需条件的 OpenSSL 库来安全连接 AWS IoT Core。将 MQTT 消息代理迁移至 AWS IoT Core 使现有车辆平台的发布和订阅机制能够按原样工作。为完成迁移，需更新并配置云内的逻辑，以处理来自车辆发送的数据负载。

在 2022 年的 AWS reInvent 上，梅赛德斯奔驰北美研究与开发中心 展示了他们的消息代理现代化方法，描述了他们如何将数百万辆车辆迁移至 AWS IoT Core，以减少消息代理实现的复杂性并降低成本。对他们而言，现代化的发布/订阅架构能够更好地获取每辆车辆的观察能力，以便于故障排查、调试和追踪功能。通过流式架构和更新的消息代理，他们可以将遥测收集与命令/控制操作分开，从而能够更快地迭代生产工作负载，并与其他下游 AWS 服务如亚马逊 Kinesis无缝集成。

通过这种消息代理现代化的方法，OEM 可以通过几个简单步骤启动迁移至 AWS IoT Core，为他们的连接车辆平台的操作、可观察性和可扩展性提供即时影响和价值。

构建新一代连接车辆平台

对于计划构建新一代连接车辆平台的 OEM、自动驾驶创业公司或车载解决方案提供商，或希望通过新 MQTTv5 功能扩展现有 AWS IoT Core 平台的企业，我们发布了一种新的连接车辆参考架构，强调了连接平台的关键元素和功能。这是构建新一代连接车辆平台的最佳实践设计或蓝图，展示了使用 AWS IoT 和相关 AWS 服务的现代云原生方法的可能性。

图 2 AWS 连接车辆架构

架构起始于车辆，包含必要的组件，以安全地将车辆连接至 AWS IoT Core 和 AWS IoT FleetWise。与 AWS IoT Core 的通信需要使用 X509 证书和私钥进行双向 TLSmTLS身份验证。AWS 提供了一个 IoT SDK，可以在连接车辆的软件堆栈中自定义和集成，或客户可以选择构建和部署自己的自定义 MQTT 客户端。为了连接到 AWS IoT Core，AWS 不要求或强制在车辆上部署任何特定软件。要在连接平台中包含 AWS IoT FleetWise，AWS 提供了一个开源、轻量级的 AWS IoT FleetWise Edge Agent，可以从 GitHub 下载。FleetWise Edge Agent 将解码来自车辆 CAN 总线的信号，根据条件和事件将数据发送到云中，与云中的 AWS IoT FleetWise 服务协同工作以存储数据、采取行动并分发发送到您 AWS 账户的数据。

对于多区域部署，AWS 提供了一种简单的设计模式，使用 Route53 地理位置路由，识别车辆应与之通信的最近代理，基于客户配置的规则来管理车辆如何连接到云基础设施。此外，我们还提供有关动态主题和订阅的指导，这可以作为车辆在首次连接到 Route53 时的启动配置。

AWS IoT FleetWise 是第一个专为汽车行业构建的 AWS 服务，采用云优先的方法来建模车辆并根据这些模型部署数据收集活动。这消除了撰写和维护数据记录器或其他数据收集机制的无差异工作，因为 AWS IoT FleetWise 与 AWS IoT Core 声明协作，采用与 AWS IoT Core 相同的身份验证机制来聚合和发送数据到 AWS。

结论

新的 IoT 参考架构指导旨在为使用 AWS IoT 构建连接车辆平台的 AWS 客户和合作伙伴提供指导和最佳实践，而不意味着这是一个必须在不修改的情况下部署的包罗万象的单一架构。这些架构旨在作为讨论、头脑风暴和设计现代下一代连接车辆平台的基础蓝图，优化长周期运行和可维护性。在提供技术架构的基础上，进一步的建议和指导推荐参考 AWS IoT for Automotive workshop 或 AWS 白皮书 ‘在 AWS IoT Core 上设计下一代车辆通信平台 ’。我们还鼓励客户联系他们的 AWS 账户团队，安排头脑风暴和其他技术会议，邀请 AWS 的主题专家帮助设计最佳满足业务和技术需求的 AWS 架构。

Andrew Givens

Andrew 是亚马逊云科技的 IoT 专家，位于亚特兰大，帮助全球汽车客户构建基于 AWS IoT 的连接车辆解决方案。凭借在汽车行业的深厚经验，他特别关注于可扩展的车辆通信平台。

Lowry Snow

Lowry 是亚马逊云科技 IoT 和连接车辆的全球市场营销负责人，位于盐湖城。在过去五年中，他一直领导 AWS IoT 团队的市场推广工作，专注于帮助客户构建和现代化基于 AWS 服务的连接车辆平台。