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車聯網雙模設計勢不可擋 設立5G專網將加速普及
[作者 施莉芸]   2019年04月12日 星期五 瀏覽人次: [1962]


圖一 : 未來使用DSRC將可接軌C-V2X外,目前也已著手研發可同時支援DSRC及C-V2X的「雙模基站」或「雙模路側單元」。(source:electronic design)
圖一 : 未來使用DSRC將可接軌C-V2X外,目前也已著手研發可同時支援DSRC及C-V2X的「雙模基站」或「雙模路側單元」。(source:electronic design)

車聯網(V2X)技術的概念及應用早在20年前就被提出,自1999年起,美國交通部為推動相關道路安全應用,提出短距無線通訊技術(Dedicated Short Range Communication, DSRC),目的便是為了透過車輛上搭載的裝置,並結合感測、通訊、網路、數據處理等技術,將資訊在平台上進行存取、利用,有效掌握即時且準確的資訊,在提升運輸安全的同時,也能夠依照不同需求提供各項服務。


工研院資通所組長蔣村杰指出,以工研院基於WAVE/DSRC所研發之「iRoadSafe智慧道路安全警示系統」來說,透過車對車、車對路通訊即時交換資訊,提升車輛對環境的感知能力,可於路口與高速公路匝道等易肇事路段偵測可能發生危險之車輛,透過RSU(Roadside Unit)路側設備與OBU (Onboard Unit)車載機之間的即時通訊,提供駕駛人行車安全之預警能力。


他接著說明,此系統可提供駕駛者擁有路口防撞警示(Intersection Movement Assist, IMA)、路口左轉安全警示(Left Turn Assist, LTA)、緊急電子煞車警示(Emergency Electronic Brake Light, EEBL)、前方防碰撞警示(Forward Collision Warning, FCW)以及危險路況警示(Road Hazard Signalling, RHS)等行車安全預警,不僅為符合美國V2V Mandate應用趨勢以及歐洲ITS (Intelligent Transport Systems)需求之系統產品,更獲頒「創新界奧斯卡獎」美譽的愛迪生獎(Edison Awards)。


DSRC與C-V2X各具優勢 雙模設計成車連網趨勢

由於目前DSRC發展技術相對成熟,不僅已有相關標準及車廠相繼採用,在系統穩定上也已進入可量產階段,蔣村杰觀察,由於目前仍無行動商提供相關服務,因此目前台灣車聯網也多是架構於DSRC技術標準上所發展而成的系統。


但相較於DSRC,基於蜂巢式網路(行動網路)的蜂巢式車聯網(Cellular Vehicle-to -Everything, C-V2X),現階段雖仍由標準組織3GPP制定中,不過由於C-V2X為採用直接通訊模式,支援車兩與其他汽車、行人、路側設施進行直接通訊,無需使用蜂巢式網路或成為行動數據電信用戶,這項優勢將可為安全及未來自動駕駛在不同情境下帶來更加卓越的性能。



圖二 : 工研院資通所組長蔣村杰解釋,DSRC與C-V2X兩項技術標準,其實是競爭兼互補的關係。
圖二 : 工研院資通所組長蔣村杰解釋,DSRC與C-V2X兩項技術標準,其實是競爭兼互補的關係。

看準兩大技術皆具可期的發展性,蔣村杰說明,雖目前系統大部分都是架構於DSRC上,不過由於兩種技術標準差別僅在底層及網路層,且根據標準所訂,兩者在應用層面的使用上將可互通切換。他也指出,未來使用DSRC將可接軌C-V2X外,目前也已著手研發可同時支援DSRC及C-V2X的「雙模基站」或「雙模路側單元」。


蔣村杰解釋,DSRC與C-V2X兩項技術標準,其實是競爭兼互補的關係。他指出,就像Wi-Fi與行動網路,使用者在使用上並不會有差異,兩種技術差別僅在底層技術及網路層的不同,且由於3GPP與IEEE 1609達成協議,因此在上層應用面則保持一致。


因DSRC與C-V2X各具優劣勢,因此,兩項標準相互融合交是未來方向。在有網路、有基地台狀況下,採用C-V2X會更有效率,同時C-V2X更具技術前瞻性,有逐漸升級可能;相對而言,DSRC則發展較成熟,且具系統穩定的優勢。總和兩項技術的各面向,雙模設計將成為車連網勢不可擋的發展方向。


瞄準低延遲、超可靠性與高速傳輸 5G C-V2X最快2021上路

他接著說明,以美國制定的WAVE/DSRC(Wireless Access in Vehicular Environment, WAVE車用環境無線存取)DSRC技術而言,是以IEEE 802.11p標準作為底層之通訊協定,上層則以IEEE 1609系列標準所構,並由政府立法規範,以5.875到5.925GHz作為使用頻段,提供車用環境之短距通訊服務。


而C-V2X目前則是由3GPP從2015年8月起,針對蜂巢式車聯網應用情境與系統需求,分成Rel-14到Rel-16進行3階段標準制定工作。前兩階段為依據長期演進技術(Long Tern Evolution, LTE)架構,完成車間通訊服務需求;第三階段則針對新無線電技術第一階段(New Radio Access Technology Phase 1)架構,進行Rel-16 5G C-V2X標準化研究。



圖三 : C-V2X採直接通訊模式,可支援車兩與其他汽車、行人、路側設施進行直接通訊,這項優勢將可為安全及未來自動駕駛在不同情境下帶來更加卓越的性能。(source:BOSCH)
圖三 : C-V2X採直接通訊模式,可支援車兩與其他汽車、行人、路側設施進行直接通訊,這項優勢將可為安全及未來自動駕駛在不同情境下帶來更加卓越的性能。(source:BOSCH)

在實際導入上,蔣村杰指出,在不要求時間延遲或主動性安全的情況下,以目前4G LTE就可以做到車聯網技術;但若要利用5G通訊技術的URLLC低延遲的功能,就須等到Rel-16定義出爐後才較明朗,因此蔣村杰認為,市場上市至少要等到2021年之後。


為了達成5G C-V2X超低延遲、超可靠性與高速傳輸需求,蔣村杰指出,不同於DSRC僅需將RSU路側設備與OBU車載機之間的即時通訊,並將管理機制提出作適當管理,佈建完成便能使用;C-V2X則須考慮到UE(User Equipment)、頻譜、河網…等設備,更重要的是,需考量是否能夠符合電信規範,以及能否與國際標準串接,因此在施行上挑戰更大。


在LTE Release 14版本中,3GPP已先將C-V2X標準,區分為V2V/V2I(Infrastructure)/V2P(Pedestrian)應用為主的短距離通訊介面(PC5 Interface),及透過行動基地台到雲端網路、適用長距離通訊的V2N(Network)應用介面(Uu Interface)等兩種類型。


蔣村杰表示,在技術上,Uu Interface雖須等到Rel-16出爐後,在Low Latency才能有較突破的發展,不過在高速行駛的狀況之下,是否達成與號誌連動等應用要求,都仍有待觀察。


相對而言,PC5 Interface在實行上則不僅須解決兩車對開時,行駛速度所造成的相對速度差,更面臨隱私的問題,由於未來V2V可以跳過基地台做直接通訊,在監測上,恐怕需要一個介面與標準,讓監測單位得到這方面資訊,也因此,電信業者也需要從中思考,如何得知兩個使用者的使用情況,或另尋其他商業模式。


升級5G成本大 官立專網有助加速普及

此外,經營一個電信網路,不僅要執照費用、基地台需要升級,在網路的佈建成本上,要從4G轉到5G,網路端也需要跟著升級,因此也需考量是否有足夠的應用能夠達到有效回收。


蔣村杰指出,未來車聯網提供5G服務有兩種方式,一是電信公司提供,否則就是建立5G垂直產業應用網路(或稱5G專網、企業私網、垂直場域)。他接著說明,以國外案例來看,垂直專網大多由電信商提供服務,並應用在科學園區或工業區等特定區域內。


蔣村杰則建議,政府可提供一個專用於行車安全的頻道。事實上,蔣村杰指出,台灣可參考美國於2015年所提出的CBRS頻譜共享機制,透過頻譜資源共享,將是一個非常好的機會讓相關業者投入研發,不僅將能解決上述營運商商業模式的問題,也將加速車聯網普及腳步。


[CTIMES名詞解釋]

公眾寬頻無線服務(Citizens Broadband Radio Service, CBRS)


美國於2015年提出CBRS頻譜共享機制,採三層式授權架構(three-tiered framework),主要目的在促進3.5GHz頻段(3550-3700MHz)頻段資源之運用,使消費者、業者與政府三方依據不同層級使用規則,透過頻譜資源共享,增加鄉村與偏遠地區人民近用寬頻網路的機會,並促進先進製造技術(advanced manufacturing)、能源與健康照護服務之發展。


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