Telematics車載資通訊系統的應用與技術趨勢

本文作者:admin       點擊: 2008-03-18 00:00
前言:
『汽車終於趕上了馬車』!這是東京大學名譽教授山崎弘郎2007年底在接受採訪中,開場的感言。回顧過去一百五時年汽車產業的發展,汽車在功率、速度方面,不斷淩駕於馬車之上。然而一直到最近,汽車中開始配備攝影鏡頭、雷達、GPS、無線通訊等多種感測器與對外通訊能力,利用電子資通訊技術,汽車終於逐漸具備了馬一樣的感覺和智慧,和外界有了聯繫。電子資通訊技術的發展,將來甚至可使汽車、辦公室與住家間,構成無縫隙的優化(Ubiquitous)生活環境,而不再純粹是從某一點到另一點的運輸工具。

Telematics概念與產業範疇
Telematics是Telecom與Informatics的合稱,一般譯為”車載資通訊”。結合了資訊、通訊及汽車電子技術,來滿足行車環境之各項需求,如便利、交通、溝通、娛樂、安全與商務等。一般人們常將Telematics與ITS(智慧型運輸系統)以及AutoElectronics(車用電子)相提並論。的確,這三者在產業上的關聯確是密不可分。車用電子包含了如動力傳動、底盤、安全、保全、車身與駕駛資訊等系統。其中與資通訊相關的 是Telematics的範疇;而ITS包含了如交通管理、公共運輸系統、商車營運系統、緊急事故系統、電子收付費系統或是弱勢使用者保護系統等。其中,在透過通訊技術,提供訊息給行車機加以運用的部分,則又是屬與Telematics的範疇。

Telematics技術的演進
講到Telematics每個人腦中浮現的印象不盡相同。有的人認為使用搭配GPS的PDA,便是Telematics;較先進一點的,國內使用TOBE服務的,認為那便是Telematics。的確都是,因為他們都滿足之前我們所下的定義。只是搭配不同技術與平台,使用者所能享用的服務則不盡相同。由於Telematics是以通訊網路為主幹,來串接路與車,如果以通訊的角度來做區分,我們大約可以將Telematics系統分為三代:
·第一代 Telematics(V2Null)
–為獨立運作之系統,如獨立導航系統
–缺乏或僅有少部分無線通訊功能
·第二代 Telematics(V2I – vehicle-to-infrastructure)
–透過手機向駕駛傳遞應用服務
–以GPS(Global Positioning System)為基礎提供駕駛行車安全及支援汽車本身應用之服務(如防盜)
–如GM OnStar, KDDI G-Book,裕隆 TOBE
·第三代Telematics (V2X – vehicle-to-any)
–V2V、V2R、V2I、V2P無線寬頻多樣性應用服務
–支援行車安全/預警,效能與殘障輔助
    
第二代Telematics由於有了雙向的溝通,便導入了TSP(Telematics Service Provider);第三代Telematics引進了V2V與V2P,有更多樣向的通訊可能,則超越了TSP中央控管模式,進入了Ad-Hoc(隨意網)通訊。將來更可能引出P2P(peer-to-peer)通訊,以及Web2.0之行車應用情境。

Telematics系統由封閉轉為開放
汽車發展歷經興衰,整合後發展為幾大車廠掌握汽車的產品。但隨著電子零件在汽車中所佔的成本比例越來越重要(由2001年佔整輛車的19% 預估到2010年將會增加至40%),汽車產業再某種程度上,逐漸向ICT(Information-Communication Technologies 資通訊技術)產業靠攏,邁向整合式平台與開放式架構。從私有規格邁向使用標準化元件,將可以降低成本。而我們也觀察到,大部分的車廠也都投資經營TSP服務業,這是繼車廠跨入維修服務後,又向前邁進一步。畢竟服務業能提供持續性的營收。然而,現代化的服務業是所謂的ITCeS(ITC-enabled Service),趨勢上是以單一整合式的平台,來提供多樣化的服務。如同數位匯流一般,過去語音、資料、影音服務,都是由不同網路所提供,現在則都整合到一以IP為基礎之服務環境。

當系統架構走向開放式與標準化後,其面臨的議題如同ICT一般,有垂直整合的議題,也有水平整合的議題:
·垂直整合(Vertical Integration)主要是介面標準之訂定,包括:
–Telematics使用設備(UE)與車載服務(TSP)的介面,相關議題通訊介面(Communications Interface)、動態服務載入(Dynamic Service Loading)、登入更新(registering, updating)、認證與安全(Authentication and security) …等
–車載服務(TSP)與應用服務(ASP)之介面,相關議題如軟體元件的生命週期管理、資料模型與訊息格式…等。
·水平整合(Horizontal Integration)主要是互通性(IOT – Inter-Operability Test)規範,包括:
–不同OBU(On-Board Unit車上機)/RSU (Road-Side Unit路側機)間的IOT
–不同TSP服務元件/系統間的IOT
–不同Telematics服務透過不同行動電信營運商間的IOT
–軟體元件在不同應用軟體供應商(ASPs)間的再利用性

汽車資通訊介面發展中的標準
車載資通訊發展的標準在國際上有許多組織在訂定,例如ISO、IEEE、OSGi VEG、AUTOSTAR、AMI-C、ETSI、3GPP、TIA…等,這些組織訂定的標準目前都在如火如荼展開,目前比較受到矚目的有DSRC、OSGi VEG、AUTOSTAR、SAE J2735…等。因此多方標準在發展當中,哪一個標準可以受到汽車廠與TSP青睞,則比較容易成為最後車載資通訊的業界標準。
其中值得一提的是DSRC,因為目前提升行車安全是各國以國家政策推動Telematics發展之最主要動機。如日本Telematics發展,過去以舒適、便捷為主要訴求,但在其2006年1月提出的“IT新改革戰略”中,便制定“2012年交通事故死亡人數降至5000人以下”的目標;歐洲則有在2010年前,將EU境內交通意外數減半的願景;而美國VII計劃,更是打一開始便以安全為主要訴求。

而觀諸美、歐、日之推動計畫,都將第三代Telematics之汽車間通信(V2V)技術至於其規劃藍圖之中。而V2V的主要技術便是採用DSRC。然而觀諸目前態勢,美、歐、日各有不同標準之DSRC。預期將來中國大陸,應該也會產出自己的標準:
•歐洲標準化委員會(Committee of European Standardization; CEN)採用CEN/TC278標準; 採5.8GHz作為DSRC通訊頻率
•日本採用的是ISO/TC204標準,採5.8GHz作為DSRC通訊頻率
•北美802.11p,採5.9GHz短距離及中等距離的DSRC標準,FCC(美國聯邦通訊委員會)也正式核定5.9GHz的頻段認證,作為專用於車輛短距離的通訊技術
由於美國仍是全球汽車保有量居冠(每年約2億輛)的國家,而美國VII計畫若實驗成功,並於2010年後提案呈交國會通過立法,則自2012年起所有銷往美國之車輛均需加裝DSRC 5.9 GHz車載設備,這更將帶來無限商機。

美、歐、日政府、組織、業者之車載資通訊策略
綜合各國發展現況可以發現,目前各國政府在此產業上是主動參與(National Initiatives),在技術發展上則強調第三代 Telematics與其多樣性的行車通訊如:車內(CAN–Controller Area Network)、車路(Vehicle-2-RSU)、車間(Vehicle-2-Vehicle)與車外通(vehicle-2-Infrastructure如3G, WiMAX),與人車(Vehicle-2-Person,如盲人過馬路)…等,並且發展在其產業衍生下之多樣性先進加值應用與服務。歐洲計畫尤其多,主要是其區域政治的關係,採用的是bottom-up規劃,整合私人與公共研究單位的計畫;不似美、日均是採用top-down規劃,先訂出整體架構,再據以訂定子系統。

公部門的投入強調公共議題如:安全、效能與環保。以區域來分類,目前美國市場最大,但美國之導航應用因在交通環境、消費者認知不足下需求尚未熱烈,但車用安全則因車廠及政策積極推動下,主動/被動安全發展蓬勃;歐洲在交通環境、使用者需求及法規驅動下,對PND及車用安全需求蓬勃;日本在ITS政策、車廠推動及交通環境等條件下,車載導航發展冠於全球;車用安全政府政策為最大驅動力,影響相關規格制訂。

在法規議題上面有許多需要被探討的部分如:隱私權的保護與尊重,在美國是重要議題;此外,目前因導航造成許多因導航誤導以致造成傷害,在法律上也引起許多糾紛。因此在產業發展同時,各國的法規也是需要被分析與探討。

Telematics的服務
歸納整理美、歐、日先進國家的發展,其訴求約可歸納為安全、效率、便捷三類。其中,安全領域包含了行車預警、車內防護、緊急報知等子領域、其主要的參與角色是相關車廠、使用許多車用電子技術;效率領域包含了車隊管理、車流控管、用路付費,其主要的參與角色是政府部門、負責ITS基礎建設之建置、維護與收費等;便捷領域包含了定位資訊、數據服務、乘客娛樂等子領域,其主要的參與角色是新興TSP業者,應用資通訊技術來提供行車便利的各項服務。圖七歸納Telematics的主要應用服務。其實,屬於便捷領域的數據服務所帶動的行動商務(M-Commerce)商機,將讓汽車產業透過Telematics從製造業轉型為服務業,成為帶動通訊產、金融體系、醫療保險、資訊服務產業…等的火車頭工業。

台灣Telematics發展潛力
對台灣而言Telematics並非一個新名詞。過去國內研發單位與業界都有所投入,或許由於大環境尚未成熟吧!過去並沒有得到很好的重視。也許,隨著美國運輸部的VII計畫的加溫,以及資通訊產業尋求3C以外的第四C的努力,約從前年開始Telematics產業逐漸受到了重視。總而言之,就大環境面,我們看到了幾項趨勢:
·無線通訊技術快速發展,使車載資通訊平台的發展組合趨於多樣化。過去交通訊息的傳播,主要靠廣播。既不即時,也無法針對個別需求,隨著無線寬頻基礎建設的完備,各式各樣行動應用變得可能。 
·半導體、光電技術的發展,帶動新興資訊技術領域。這邊我們看到了導航系統由2D地圖,進展到3D地圖,甚至像Google一樣的即時影像下載與呈現,在在都需要高效率的CPU處理能力。 
·衛星定位系統的大規模運用,將帶動前瞻技術應用與發展。行車應用離不開位址資訊加值,過去純粹的GPS定位誤差不小,使得平興之路面或高架橋間在電子地圖上難以區分,導致導航的不準確。新的技術使得定位更加準確,加速了新型LBS(Location-based Service)應用之開發。
·先進國家政策支持,使得具備車載機的車輛快速增加,將對交通控制與管理、運輸規劃及行動生活應用帶來革命性的變化。以歐洲而言,eCall計畫便是串連歐洲各國的緊急報知服務,主要由EU跨國來主導。
再從台灣的產業環境來看。台灣是海島型經濟國家,而我國主要出口國美、歐、日、中國,甚至韓國均已規劃或已投入ITS/ Telematics計畫,而台灣擁有優勢的資通訊產業,具備開發Telematics所需差異化核心技術之利基,在這新一波的產業變革中,應該具有相當大的機會。

展望未來
我國在2005~2006連續兩年行政院產業策略(SRB)會議,都以發展ITS為重大決議之一,而其中Telematics為ITS之核心技術。Telematics應用與服務串起ITS與車用電子,帶來汽車產業的第三波變革。

在多元標準和新興應用帶領下,Telematics技術可望藉由系統整合創新商業模式,改變傳統汽車工業的生態。感知行車、行動辦公室、數位居家,三者將是先進優化社會(Ubiquitous-Society)的基石。運用Telematics技術來提升安全性,將可以保障用路人生命的保護;對於能源使用的效率,以及其所帶動的二氧化碳排放等環保議題上,也可以有進一步的幫助;另外行車的舒適性也將可以包含在移動的空間中,帶動各式各樣的行動商務,進而達到另一波的行車革命。

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