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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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閃亮第4C 車載資通訊啟動兆元商機

文/陳帝鴻

清晨出門運動,正準備過斑馬線的老伯伯,只要口袋裡裝著大小如ETC車機的車載資通訊(Telematics)盒子,即將接近此路口的汽機車,早在一公里外就會收到警示,得知前方有行人正要穿越馬路,駕駛人可以提前預警,提早降低車速。

行車在蜿蜒的台北陽明山上,遇上狹隘刁鑽的髮夾彎,雖然駕駛人無法用肉眼判定對向是否有來車,但位於道路上的車載資通訊路側設備(Road Side Unit;RSU),早在彎角頂點的500公尺前,就已將對向來車資訊,傳送到正高速朝彎角前進之車輛的車上設備(On Board Unit;OBU),以便駕駛人了解肉眼所不能及的對向車況,及早做好各種因應準備。

不幸在開車時遇到慢吞吞的「路隊長」,讓你決定自後方超車,身為駕駛人的你不需要按喇叭,也不必對前車閃大燈,只要透過車對車(Vehicle to Vehicle;V2V)的車載資通訊設備,就可以直接對前車發送出超車訊息,即時告知前車你的下一步動向。

救護車上的傷患亟需送醫,偏偏醫院前的大馬路正嚴重塞車,要是這時候能夠以車載資通訊設備,預先通知壅塞在此條路的車輛,在救護車即將抵達以前,就事先讓出一個車道來,救護車上傷患的存活機會,肯定能夠大幅提高。

車與車之間也能溝通

以上種種車載資通訊的應用,並非遠在天邊,而是近在眼前。工研院資通所車載資通訊與控制系統組組長蔣村杰博士表示:「第一代的車載資通訊,只是讓車子裡面有影音系統,讓你可以聽音樂和廣播,或者是加入GPS衛星定位,讓你可以接收到與位置相關的資訊。第二代的車載資通訊,除了第一代的影音系統和GPS之外,已經加入導航、觀光景點搜尋、最近的停車場和加油站導引等功能,或者是把3G無線通訊也加進來;但無論如何,車輛還是處於獨自接收訊息的狀態,並沒有互相連結。」

「但是到了第三代的車載資通訊,車輛與車輛之間、甚至車輛與路側設備RSU、道路基礎建設(Infrastructure)之間,是相互連結起來的;這樣的概念,在一些比較高級的車子上,比如說M-Benz和BMW,已經開始應用了。」的確,包括M-Benz、BMW、Audi、VW等歐系品牌,在部分高級車款所上提供的駕駛注意力輔助系統(Attention Assist)等,就是第三代車載資通訊的初步應用實例。

駕駛注意力輔助系統,能夠透過位於車內後視鏡上方的前置攝影機,以及方向盤角度感知器,監視前方的路面,再利用視覺辨識的技術,判定出前方視野中車道線的所在;要是系統發現車身的行進方向,有偏離既有車道的可能,並且駕駛人未事先打方向燈,系統會自行判定駕駛人可能已經睡著了,將以方向盤微幅振動的方式,警示駕駛者醒來。有的車款甚至會同時發出聲音,並在儀表板上顯示「咖啡杯」提醒圖示,同時進入預備煞車狀態,以保障車內乘客與車外行人的安全。速限輔助系統(Speed Limit Assist),則同樣利用後視鏡上的攝影機,自動掃瞄行經公路兩側標示最高速限的紅圈圈,在偵測到符合的圖樣後,系統會對紅圈圈內的數字進行判讀,並在儀表液晶顯示器上,以同樣的圖示與字型,告訴駕駛人目前路段的速限。而盲點安全警示系統(Blind Spot Assist)則是利用雷達技術,偵測後鏡盲點中的車輛,並在後視鏡上以紅色警示提醒駕駛。

不過,蔣村杰表示,雖然這些應用已經上路,但只要不是所有的車輛都安裝上同樣的互通系統,風險便依舊存在;「所以為了讓所有的汽車與道路,都能夠全部串連起來,會有一個新的WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments)/DSRC(Dedicated Short Range Communications)技術導入。WAVE/DSRC所代表的是IEEE 802.11p與IEEE 1609的國際通訊標準,應用於車用環境的即時短距離通訊,以達到維護行車安全的目的。」

蔣村杰指出,關於DSRC的應用,國內其實早在幾年前已經上路了,「目前台灣最普遍應用的DSRC系統,就是利用紅外線的ETC(Electronic Toll Collection)。但ETC只是車載資通訊金字塔最底下那一層的部份應用而已。」他說:「下世代的高速公路收費系統,是美國和歐盟等國家正在使用的VPS微波系統。這個系統的概念,就是『使用者付費』;和目前台灣ETC一次統一收40元的概念完全不同!」事實上,VPS結合了全球衛星定位系統(GPS)、無線通訊(GSM或3G)、車輛導航、移動付費(Mobile Payment)等技術,所以高速公路全線不用像ETC那樣設置收費站,控制中心只要利用路旁門架,就能即時得知車輛使用高速公路的里程,然後可以依行駛距離、上下高速公路的時段、車子的大小、甚至車輛的空污排放多寡等來收費。蔣村杰說:「這樣的系統,才是更高階的車載資通訊在電子收費上的應用,也是目前最多人嗅到商機所在的部分。」

軟實力打入全球市場

不過,蔣村杰認為,雖然電子收付系統是目前車載資通訊領域中,商業模式最明確,與普羅大眾的生活最相關,也是市場大餅看起來最大的一塊,「但我們不能只將技術停留在看似最大、卻在最下層的這一塊。」蔣村杰的目標,是要讓國內有能力投入車載資通訊相關產業的業者「向上提升」,能夠有機會切入金字塔最頂端、產值最高,也就是本文一開始所提到的行車主動安全(Active Safety)領域去發展。

為了達到這個目標,目前工研院已經成功研發出全台灣第一套符合WAVE/DSRC國際車用環境無線存取技術,以及專屬短距通訊標準的下世代車載資通訊系統雛型產品IWCU(ITRI WAVE/DSRC Communications Unit),做為發展車載資通訊高階應用的平台。這套產品已引發國內學界的濃厚興趣,目前已提供十多套給國內學術單位,另外於美國加州大學柏克來分校(UC Berkeley)也裝設有一套。

他強調:「在下世代的車載資通訊全球競爭裡,要比的不是硬體,而是由軟體所主導的『軟實力』。WAVE/DSRC的國際標準,在2010年9月才會底定;在此之前,台灣必須自己主動去參與標準、瞭解標準,才有機會在未來成為領先者,而不是總是只能跟在別人後面當追隨者。所以我們不但一開始就積極參與國際標準的制訂,我們所做出來的IWCU,除了那顆晶片以外,更裡裡外外全部『Made in Taiwan』,包括source code也都是自己寫,完全沒有用到open source,所以所有的技術都是我們自己的。」

「目前在IEEE 802.11這個通訊協定之下的產品,全世界市占率最高的,就是台灣廠商,市場佔有率高達90%。」蔣村杰分析,台灣廠商最擅長的,就是通訊晶片跟硬體模組設備,「我們跟台灣廠商是完全互補,因為我們只有那個部分不做,我們做的是所有跟系統整合相關的軟體。工研院已經將這些軟體全部做好,等著台灣廠商把應用軟體服務放上來。」

根據資策會MIC的統計資料,2009年全球車載資通訊服務市場規模,大約為60至70億美元,2010年可達80億美元;不過到2011與2012年將急速成長,可望分別達到120億美元與近200億美元的規模。若以地區別區分,北美仍占大宗,而亞洲與歐洲在未來幾年將以相同速度發展。

看好北美汽車市場的實力,蔣村杰的目標,就是將IWCU,順利打進美國車廠的供應鏈,目前也已經得到美國一級大廠的正面回應。「當美國的一線車廠都在用你的產品時,你的實力就不一樣了,到時候再跟國內產業界來談技轉也不遲。」

電動車興起推波助瀾

除了IWCU,工研院資通所車載資通訊與控制系統組今年的目標,還包括要做出一套IVCG(ITRI Vehicle Communication Gateway)。除了既有的WAVE/DSRC之外,再加上3.5G、WiMAX,等於是將台灣所有的通訊技術,全都應用到車載資通訊系統上;甚至還要再將汽車內部通訊所使用的CAN(Controller Area Network,區域網路控制),也給整合進這個平台。蔣村杰表示:「工研院的責任,就是把技術面給做好,把這樣的平台建立起來,來造福業者能夠把應用軟體給放上來,造就新的產業契機。」

更何況,蔣村杰認為,隨著電動車的興起,國內產業界其實是很有機會將電動車與車載資通訊相結合,讓台灣過去只能仰賴國際大廠鼻息的汽車產業,有機會鹹魚翻身、後來居上。

「過去國際汽車大廠的領先優勢,大約有六、七成是來自引擎和傳動系統,但是電動車根本不需要引擎,甚至也不需要變速箱,讓國際汽車大廠的領先優勢,一下子只剩下原來的30%。更何況,台灣的ICT(Information and Communications Technology)產業是全世界數一數二的,從ICT切入電動車,真的讓台灣很有機會直追歐美日大廠,創造下一波競爭優勢。」

而車載資通訊在電動車上面的應用,也比應用在目前的內燃機動力車輛上,來得更為寬廣,也更為迫切。蔣村杰表示:「目前車載資通訊在汽車上的應用進行到第三代,隨著電動車的興起,也將使車載資通訊的發展,正式進入第四代。」

蔣村杰舉例:「早期的汽車上診斷系統(On Board Diagnostics;OBD),是美國加州政府在1990年代為了監測車輛油耗與排污,於是統一診斷接頭規格,各品牌車款皆採用特定的介面(阜pin)。到了1996年以後,發展出第二代OBDII,增加至16到20個pin,讓所監測的項目更多;包括機油水箱及ATF溫度、轉速與時速、電壓監控、觸媒轉換器及其加熱功能、燃油系統等項目,都是監測的範圍。在進行維修保養時,只要利用OBD II來檢測車上的微電腦控制單元(Electronic Control Unit;ECU),就可以透過電腦做基本的監控設定、錯誤碼排除,以及ECU調整。」

到了電動車時代,沒有燃油系統,也不需要檢測空污排放與引擎轉速,車載資通訊更讓與汽車相關的檢測,可以在車輛行進間就進行資訊傳輸。「好比說,電動車的續航力普遍都不長,萬一開到沒電停在半路上,真的會很麻煩。我們就可以透過行控中心(Control Center),監控在路上跑的電動車,要是車子快沒電了,行控中心會主動發訊息到行進中的電動車上,提醒駕駛人電力即將不足,然後提供距離他所在位置最近的充電站地點,讓他可以就近去充電。」

帶動全新服務型態

如此一來,還將帶動出一個新興產業TSP(Telematics Service Provider),也就是「車載資通訊服務提供者」,未來也將成為車載資通訊完整産業結構成員中,潛在獲利最大的受益者。在車載資通訊產業鏈上,TSP肩負整合內容提供者的資訊,選擇搭配使用的硬體設備,然後利用客服中心(Call Center),將服務內容傳遞至消費者。除了傳統TSP業者透過客服中心所提供的保全與安全服務,新世代的TSP業者,還大量增加資訊與娛樂方面的互動式服務平台,橫跨安全、保全、導航、資訊、娛樂、通訊及電子商務等服務領域。這樣全新的服務型態,也讓汽車製造商有機會從傳統製造業者轉型,跨足至服務產業,得到延伸傳統價值鏈的機會。

位於中國長春的TSP業者啟明信息技術股份有限公司,就是由中國一汽集團所改制出來的資訊公司,是一家汽車業管理軟體與汽車電子產品研發製造及服務的高科技企業。「因為中國的信用保險制度較不完善,所以當地銀行在核准汽車貸款的時候,就會要求車主要採用啟明的車載資通訊服務。或者是交通運輸業要監控運輸車輛的位置所在,並監測車輛上零件變化的時候,也會需要用到啟明的服務。」蔣村杰說明:「好比說,有汽車貸款的客戶已經好幾個月沒繳貸款了,啟明就可以透過監控系統,得知特定車輛所在的位置,然後就遠距將車子『關機』(shot down),之後再派人去把車子牽回來。」

在歐洲,則是以德國電信公司Deutsche Telekom的子公司T-Systems,為目前歐洲著名的TSP公司。蔣村杰分析,因為電信公司一定有Call Center,由電信公司來成立TSP,不管在客服人員或電話線路方面的成本,都會比由汽車公司來做要來得低。甚至由汽車公司所成立的TSP,若要自己設立Call Center會不符合成本效益,直接跟電信公司分租線路和客服人員,會比較划算。」

蔣村杰認為,較適合台灣的TSP業者的發展型態,應該是遵循「德國模式」,「由電信業者來主導,或許會是比較符合成本效益,也比較適合台灣的模式。而一旦將商業模式建立以後,複製便會是最快速提高收益的方法。」他舉例:「就像日本正積極將電子收付系統,複製到急速成長中的中國市場。遠通電收的ETC系統,也很有機會複製至東南亞國家。」

試想像,如果把ETC的紅外線拿掉,換成WAVE/DSRC系統,是不是能夠應用在主動安全上?蔣村杰更進一步分析:「如此一來,ETC就不是只能在高速公路上收費,還能夠做停車場收費、主動安全、衛星導航等,這才是真正的智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System;ITS)的解決方案,也才能夠讓所有的相關業者都加入,把真正的商機大門打開。」他非常肯定的表示:「未來全世界的WAVE/DSRC市場,絕對是屬於台灣廠商大展伸手的絕佳機會!」

工研院資通所車載資通訊與控制系統組組長蔣村杰: 創造下一波優勢,與歐美大廠平起平坐

問:車載資通訊該如何定義?
答:Telematics這個字,其實是Telecom(通訊)與Informatic(資訊)的結合,因此中文翻譯為「車載資通訊」。傳統車對車通訊是按喇叭、閃大燈,但我們不能永遠停留在這種簡單的方法。下世代車載資通訊系統,指的是以車與車之間(V2V)、車與路側單元(Vehicle to Roadside;V2R),甚至車與公共基礎建設(Vehicle to Infrastructure;V2I)之間的專屬短距通訊,來強化行車安全警訊、動態即時導航、節能、減碳等多元服務。

問:車載資通訊有哪些可能的應用?
答:Telemetics的應用,就像一個金字塔一樣。最上面是主動性安全,在技術上最困難,由於涉及到人命,導入市場的時程也最久。中間這一層是即時路況導航,也是ICT產業所能提供的附加價值。最下面這一塊是電子收付系統,商業模式最成熟,例如高速公路電子收費系統ETC等。當技術到達金字塔尖端的主動性安全時,車載資通訊產業的產值能涵蓋整座金字塔;若是只停留在最下面一層,永遠沒辦法向技術層次更高、產值也更高的上層發展。

問:目前工研院在車載資通訊方面的具體成果及未來發展方向?
答:我們於2009年已成功做出全台灣第一套符合WAVE/DSRC國際車用環境無線存取技術,以及專屬短距通訊標準的下世代車載資通訊系統雛型產品IWCU。這套設備不僅可以幫助各種應用軟體的開發,也可以發展個人化資訊及與安全相關的車載網路服務,等於提供國內產業一個朝向金字塔頂端攻堅的良好基礎平台。

2010年的目標,是希望做出IVCG。這裡Gateway的意思是一種device,具有兩種以上的interface。希望除了原來的WAVE/DSRC之外,還要再加上3.5G;未來有可能會再繼續加入WiMAX及CAN,將車內和車外所有資訊都串連起來,成為很好的車載資通訊解決方案。工研院的責任,就是把這樣的技術給做好,把平台建立起來,造福業者能夠把應用軟體放上來,造就新的產業契機。

問:車載資通訊產業在台灣發展的前景如何?
答:過去台灣其實沒有真正的車載資通訊產業,只有裕隆汽車曾經嘗試以TOBE對裕隆車主提供整合服務。其實,在1990年代至2000年初期,世界各大車廠就開始進入車載資通訊領域。不過從去年開始,大車廠一家接著一家倒,以及中國市場內需增加,讓全球汽車產業重心往亞洲移動;再加上能源議題讓電動車興起,汽車產業原本在引擎與傳動系統方面的絕對優勢不再。

如此一來,台灣汽車產業和國際大廠的差距立即大幅縮減,只要持續投入研發,未來真的充滿想像空間!尤其電動車所需要的電路和控制線,都是台灣的強項,台灣產業一定要掌握這一波機會,趁著國際大廠還沒有掌握絕對優勢之前,迅速讓自己變強、變大。

尤其對電動車來說,車載資通訊的應用是格外重要的。比如說,萬一電動車發生車禍,就可以運用ICT的通訊技術,主動對外發出訊息求援。諸如此類的應用,就是我們台灣產業的機會所在。工研院的任務,正是幫台灣的業者創造下一波的優勢,讓台灣的汽車與車載資通訊產業,能夠直接與歐美大廠平起平坐。

關鍵技術:車載資通訊WAVE/DSRC平台

在車載資通訊系統中,美國電氣與電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers;IEEE)為車用環境無線存取技術(WAVE)所定義的通訊標準為IEEE 802.11p,以及IEEE 1609,應用於專用短距離通訊(DSRC)。

該系統能夠提供高速移動中的汽車,一個多頻道的運作架構,使得車上設備OBU與路側設備RSU,能夠在高速行車環境中,建立車對車(V2V)、車對路側(V2R)的短距通訊,再加上聯結既有的通訊系統如WiFi、WiMAX、3.5G等,可達到動態導航、掌握即時路況及行車安全警訊等目的。

不像過去應用在車輛上的GSM、GPRS、WiFi與3.5G技術,仍然採用與尋常通訊技術相同的頻帶與基地台;IEEE 802.11p與IEEE 1609,卻是專屬於車用系統的網路頻帶,由於頻段較為獨立,傳輸速率也較有保障,能夠做到在短距離之內,提供最訊速的資訊傳輸。

目前工研院已於2009年7月,發表國內首套符合國際車用環境無線存取技術,以及專屬短距通訊標準的下世代車載資通訊系統雛型產品IWCU;在資通所同仁的不斷努力之下,第二代IWCU產品也已經出爐。IWCU不僅能幫助未來車載資通訊在各種應用軟體方面的開發,也可以發展個人化資訊及行車安全相關的車載網路服務,並促進電子商務跨入車用環境。此外,工研院也已與美國推動智慧型運輸系統的知名機構PATH(Institute of Transportation Studies 之California Partners for Advanced Transit and Highways)簽訂合作備忘錄,希望在技術驗證、場域建置及行銷管道上,進軍國際市場。

工研院資通所車載資通訊與控制系統組組長蔣村杰指出,在WAVE/DSRC系統上,工研院一直積極與國際接軌,不但參與國際計畫與標準的制訂,也努力爭取切入國際供應鏈,爭取國際業務。「目前我們的IWCU,已經得到美國一級汽車大廠的注意,企圖打入它的供應鏈,參與美國一項名為CAMP(Crash Avoidance for Metrics Partnership)、耗資3,000萬美元的大規模車上實機實測計畫。」他表示:「CAMP將採用四套WAVE/DSRC的解決方案,在美國境內做互通測試;我們的IWCU,正在爭取此機會。」

蔣村杰分析,只要能夠成功地通過互通測試,就非常有機會能夠打進國際一級大廠的供應鏈,為台灣的通訊產業爭取新契機。「尤其目前台灣在IEEE 802.11 a/b/g/n標準之下的無線網卡與寬頻閘道處理器的世界佔有率,高達90%,位居世界第一;IEEE 802.11又與WAVE/DSRC的IEEE 802.11p,是同屬於同一個通訊標準『家族』,看好台灣過去在ICT產業方面的優勢,我們真的很有機會。」

與其餘三家國際競爭者的WAVE/DSRC設備相較,蔣村杰對工研院自主研發的IWCU非常有信心。「我們的IWCU,光第一代的價格,就大約只有美國競爭對手的一半。在短距離內的資訊傳輸效能上,IWCU也同樣領先對手。」蔣村杰表示:「雖然WAVE/DSRC設備的傳輸效能標準,要到今年第三季才會抵定,但是我們的IWCU不但一路都是跟著標準齊步走,我們更是制訂這套傳輸效能國際標準的共同參與者。」

未來,工研院資通將持續以此優勢,大力協助國內ICT優勢廠商,迅速切入汽車電子產業,並努力爭取這一波新市場所帶來的新機會,掌握國際智慧交通新浪潮。



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