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17 November 2017
建構車聯網的技術關鍵──通訊系統

如果以系統面區分,車聯網主要由下層通訊元件、中層通訊協定與上層應用所構成。通訊元件與通訊協定與目前常使用的 WiFi 或是蜂巢式通訊系統(Cellular)類似,事實上車聯網幾乎就是由此兩大通訊陣營因應車用特性所修改的。車聯網除了本身車子裝置外,另外需要道路周邊基地台(Road Side Unit/RSU)共同配合,經過多年來的研發討論,在車聯網內的專用短距離通訊(Dedicated Short Range Communication/DSRC)確定使用 WAVE 標準,此實體層採用 IEEE 802.11p,而上層協定層則採用 IEEE 1609。目前北美主要以採行 DSRC 標準為主。


除了 WAVE 之外,另一個目前最常討論的標準就是 3GPP 制訂車聯網,其主要分為兩類:在 R14 以前的 V2X,以及正在討論研發的 IMT-2020(5G)NR 的 eV2X。在 R14 的 V2X 以融入現行 4G 基礎架構(infrastructure)並納入裝置間直接傳輸(Device to Device/D2D),其優點為不需要大幅變更現行網路基地台與核心網路,可以節省廠商成本。

上述系統遇到主要困難在於現行LTE網路的延遲性(Latency),當初制訂的目的是為了資料間傳輸使用,對於車用間最主要的延遲性要求並無著墨。根據愛立信(Ericsson)統計,各國電信商系統 LTE 裝置間的延遲性平均約落在 33~75 毫秒(ms),某些最差狀況甚至超過 200 毫秒,這對分秒必爭關係到生命的高速行駛環境是無法容忍的。

因此比較好的做法是修定現有的通訊協定,加入車聯網特殊規格與需求,例如 WAVE 就是修改 WiFi 標準以因應延遲性的改變,這樣的作法或許比直接制定全新車聯網標準要快和省錢;同時藉由新一代通訊系統 5G 即將到來,將車聯網必要的特性─超可靠低延遲通訊(Ultra Reliable Low Latency Communication/URLLC)納入在 5G 標準當中。

在車聯網的硬體部分,包含了模組廠商與晶片廠商。晶片除了通訊收發實體層外,也包含了微處理器、記憶體所需要的軟體協定。高通(Qualcomm)、恩智浦(NXP)、瑞薩(Reneses)與德州儀器(TI)等目前全球各大系統晶片廠紛紛瞄準此車聯網商機,最近的併購案包含高通併購了恩智浦,以及英特爾併購了經營車用安全(Function Safety)的義大利半導體廠商 Yogitech,STM 也與 Autotalk 合作 V2X 晶片。

除了硬體之外,應用軟體端也是構建整體車聯網的重要一環。電信業者紛紛期待在新的車聯網有新的商業模式,例如 5G 來臨,目前在 3GPP SA 討論會議內,電信業者在 5G 的車聯網同時制訂架構與計費方式有許多討論,而在最上層的純軟體應用,地圖業者、導航業者都將會受益於車聯網的全面普及。如高通與松下(Panasonic)電子共同合作發佈了下一代車載資訊娛樂系統,此外高通還與奧迪(Audi)、愛立信(Ericsson)、SWARCO交通系統公司和德國凱撒勞頓大學(University of Kaiserslautern)共同進行了關於蜂巢式-V2X(Celluar-V2X)的測試合作。

台灣廠商目前在車聯網晶片發展最為全面的業者如聯發科,其在車用市場規劃朝 Safety ADAS 與 Telematics 都與未來車聯網相關;瑞昱半導體則延伸其在消費端乙太網路過去的優勢,聚焦在車用乙太網路上的發展。電信業者台灣大哥大也投入電子化 SIM 卡(E-SIM)在車聯網上的應用;中華電則攜手客運業者打造車聯網的實際應用。成車方面,裕隆旗下的華創車電不讓國外車廠繼續全盤掌握新一代應用,正全力投入車用電子的開發。另外也有許多公司投入通訊標準間相容與車用電子可靠性測試。

(首圖來源:shutterstock)

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