車聯網通訊技術發展與案例介紹

摘要：車聯網是指車與車、車與路、車與人、車與感知設備之間能相互溝通，以connectivity為基礎，結合先進感知及互動技術，透過多元通訊技術，整合人車路資訊，提供涵蓋connected car、connected driver，以及connected user experiences的技術與解決方案，進而達成車輛與其它網路通訊環境連結的動態移動通訊系統，開創智慧先進車載應用。本文整理工研院研發V2X車載通訊技術與應用，及參與國際車載資通訊標準經驗與相關文獻，提供國內各界進行相關研究的參考。

Abstract: Internet of Vehicles (IOV) is an integrated use of advanced sensors and interactive technologies, communications, and digital content technologies to provide vehicle-to-vehicle (V2V), vehicle-to-roadside (V2R), and vehicle-to-human (V2H) communications that supports the multi-channel operation architecture for high-speed moving vehicles to achieve the vision of clean, safe, and comfortable telematics applications. In this paper, we will describe the communication technology, applications, international standards, and development of IOV in Taiwan.

關鍵詞：車聯網、智慧運輸系統、車載專用短距離通訊技術

Keywords：Internet of Vehicles, Intelligent Transportation System, Wireless Access in Vehicular Environments/Dedicated Short Range Communications

車聯網簡介
隨著科技的進步，人類的行車環境系統也不斷地變革，從過去第一代單純透過單向廣播方式提供行車資訊，如RDS-TMC（radio data system-traffic message channel）等系統，到現在第二代透過電信網路提供互動服務，如GM Onstar等系統，這些系統帶給駕駛人以往沒有的訊息，如交通資訊和在地化服務（location based service, LBS）資訊，也增加駕駛人行車及旅遊的方便與樂趣，但對駕駛人或用路人所渴望的安全與效率增加有限，探究其原因，主要是通訊系統及資訊（路況、路側及駕駛人即時狀況等）偵測技術不夠成熟，造成資訊的提供不夠即時，無法提供即時性且更多元化的服務。為滿足駕駛人或用路人所渴望的行車安全與效率，各先進國家政府（歐、美、日等）、科技大廠及各大車廠正努力催生第三代的行車環境系統，也就是以智慧聯網車輛（connected vehicle）為基礎構建而成的車聯網。

車聯網（internet of vehicles, IOV）是指車與車、車與路、車與人、車與感知設備之間能相互溝通，以connectivity為基礎，結合先進感知及互動技術，透過多元通訊技術，整合人車路資訊，提供涵蓋connected car、connected driver，以及connected user experiences的技術與解決方案，進而達成車輛與其它網路通訊環境連結的動態移動通訊系統，開創智慧先進車載應用。它可以通過車與車、車與人、車與路互通實現資訊共用，同時收集車輛、道路和環境的資訊，並在車輛終端設備及雲端資訊平台上對各種資訊進行分析、計算、彙整和發布，依據不同功能需求對車輛進行有效的警示、監控與管理，以提供專業的安全、效率與智慧移動應用服務。

車聯網系統可視為三個子系統的整合集成，包括終端系統、通訊系統及雲端系統，分別說明如下：

• 終端系統：終端系統包括車內的智慧感知設備及智慧通訊閘道；智慧感知設備負責採集與獲取車輛的智慧資訊，感知行車狀態與環境；智慧通訊閘道則是具有車內通訊、車間通訊、車路通訊能力的整合通訊閘道，同時還是讓汽車具備IOV定址和網路可信任標識等能力的設備。
• 通訊系統：主要提供車與車（vehicle-to-vehicle, V2V）、車與路（vehicle-to-roadside, V2R）、車與人（vehicle-to-human, V2H）等統稱為V2X通訊的能力，實現車輛自組網路及多種異質網路之間的通訊與漫遊，在功能和性能上保障即時性與可服務性等。
• 雲端系統：車聯網是一個雲端架構的車輛運行資訊平台，可帶動多元新興服務成長，促使既有汽車供應鏈體系中之業者向外找尋新合作夥伴，以提升內容與服務之質量。透過整合資訊平台，跨領域整合內容供應商、系統平台供應商，以提供各式多元新興服務整體解決方案。它的生態鏈包含智慧交通、客貨運物流、特殊車輛監控、車輛維運管理、緊急救援等，是多元化資訊的彙集，因此需要安全認證、儲存、虛擬化等雲端計算功能。

車聯網的發展與智慧運輸系統（intelligent transportation system, ITS）、汽車電子（auto electronics, AE）、移動網際網路（mobile internet, MI）密不可分。下一代智慧運輸系統發展需要解決的難題包括全面獲取交通狀態、即時偵測道路路況並瞭解車輛的運行狀況、根據車/路況等相關狀態智慧發布資訊，替駕駛人以及用路人提供更有效的交通資訊，達到綠色運輸、改善效率的目標。下一代汽車電子發展的方向為感知車輛即時狀態及周遭環境變化，提供車輛主動控制能力，提升行車安全性，達成車輛安全性無人自動駕駛的目標。下一代移動網際網路發展的方向為依據雲端運算彙整分析的結果，給予駕駛人以及用路人適時、適地、適人的智慧化資訊，達成舒適便利的使用者經驗。這三者都可藉由具備V2X智慧聯網能力的車輛，從其衍生的技術有效地蒐集車輛及環境狀態，這些狀態包括車輛行駛（位置、方向、速度、加速度），動力（油量、轉速），車輛安全（安全帶、氣囊、門窗鎖），環境（天氣、路況、擁塞）等，讓車輛從一台台毫不相干的個體成為解決效率、安全、舒適需求的智慧互聯主體。