Vous mélangez beaucoup de choses :
Google Mobile Services (GMS) ainsi que toutes les autres applications et services de Google ne font pas partie d'Android Open Source Project (ASOP), donc en utilisant AOSP vous ne les aurez jamais.
Quel est le système utilisé pour fournir des mises à jour OTA ?
L'AOSP est un code source. Vous pouvez le cloner en utilisant Git/Gerrit pour cloner les dépôts de code source - c'est tout (et ensuite l'utiliser pour développer une propre version pour votre appareil). Les mises à jour OTA sont fournies par Google pour les Smartphones Google. Il en va de même pour tous les autres vendeurs de smartphones Android (s'ils fournissent des mises à jour). Chaque appareil reçoit sa propre mise à jour. Les mises à jour de Google sont inutiles pour tout autre appareil.
J'ai entendu dire que Google ne fournissait des mises à jour que pendant 3 ans et qu'il fallait donc adopter la prochaine mise à jour majeure au cours de ces 3 années, est-ce vrai ?
Cela est vrai pour les versions Android des smartphones. Je ne peux pas trouver la source mais AFAIR Google fournit des correctifs pour le code source AOSP depuis plus de trois ans.
Quels sont les difficultés / défis rencontrés ?
Pour vous, le plus grand défi est de comprendre qu'Android n'est pas un système d'exploitation comme Windows. Il n'y a pas de système d'exploitation général qui peut être installé sur différents types d'appareils, il n'y a pas de versions binaires, pas de mises à jour binaires, juste le code source sans pilotes de périphériques, ...
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Il s'avère qu'à l'origine vous voulez développer une propre ROM, veuillez utiliser https://stackoverflow.com pour d'autres questions car les questions en développement sont hors sujet ici.