WAVE/DSRC为IEEE 802.11p与IEEE 1609系列标准所构成之DSRC技术,其采用5.9GHz频段,与现有无线通信技术,如蓝牙、WLAN、蜂巢式通讯系统(Cellular System)、卫星通讯相较下,WAVE/DSRC具有低传输延迟(0.002秒)与高传输距离(1000公尺)等特性,如表一所示。此外,为达到交通事故预防与安全警示之综效,车间通讯环境对于信息传递延迟时间的要求也特别严苛。许多行车服务应用所要求之延迟时间皆低于0.1秒,而撞击预警侦测(Pre-Crash Sensing)应用则更进一步要求低于0.02秒,如表二所示,故WAVE/DSRC低传输延迟的特性,不仅能符合上述行车环境安全性应用之需求,更可视为车间通讯的最佳无线传输技术。
WAVE/DSRC标准上路 应用装置纷问世
WAVE/DSRC技术底层采用IEEE 802.11p标准,而上层则采用IEEE 1609系列标准。WAVE/DSRC系统之标准架构如图一所示,对应至开放系统互连参考模型(OSI Reference Model),IEEE 802.11p标准制定物理层与数据链结层中的媒介访问控制层(MAC)之通讯协议,此标准乃以修改IEEE 802.11a-1999标准之ASTM E2213-03标准为基础,修订IEEE 802.11-2007标准,并已于2010年7月公布。而WAVE/DSRC上层则采用IEEE 1609系列标准,发展媒介访问控制层以上之标准协议,各个子标准名称与目前制定状态如表三所示。
随着WAVE/DSRC标准的制定,各家厂商也陆续开发出符合IEEE 802.11p与IEEE 1609系列标准之车载设备(OBU)与路侧设备(RSU)。由工业技术研究院所开发之工研院车载通讯组件(ITRI WAVE/DSRC Communications Units, IWCU),是为提供智能型运输系统(Intelligent Transportation Systems, ITS)以及道路上安全性提升而发展出的一套整合型无线通信信道系统,为国内第一套具世界级效能WAVE/DSRC产品,同时也是国内第一套符合国际标准IEEE 802.11p/1609与SAE J2735之产品。IWCU提供两种不同型态的成品:一个是可置于车上的车载组件(OBU),另一个是可架设于路旁建筑上的路侧设备(RSU),如图二所示。现今的IWCU产品整合3G/3.5G、CAN以及WiFi功能,支持车用规范(-40C 至85C),亦同时具有多项增进多频道通讯效能之创新专利,并提供各种不同型态的应用情境,例如:车内通讯(intra-vehicle)、车对车间通讯(V2V)、车辆对路边设施间通讯(V2R),以及车辆对建筑物间通讯(V2I)等应用情境。IWCU亦提供用户软件开发环境(Software Development Kit, SDK),不仅能帮助未来车载资通讯在各种应用软件方面的开发,也可以发展个人化信息及行车安全相关的车载网络服务。
![《图二 IWCU (上方为OBU 3.0;下方为RSU)》](/art/2011/09/091414047580/p2.jpg)
《图二 IWCU (上方为OBU 3.0;下方为RSU)》 |
|
技术领先 工研院IWCU切入国际车厂
2010年美国交通部IntelliDrive计划下的HIA(Here I Am)车载通讯设备的标案共提供给八家供货商,工研院IWCU是获选的供货商之一,相关新闻稿如图三所示;美国交通部随后于2011年的RSE(Roadside Equipment)与HIA Test bed标案,各选出四个供货商,工研院IWCU又同时取得此二项标案,相关新闻稿如图四所示。此外IWCU亦提供给国际车厂如Toyota等进行相关研发计划,率先为台湾电子、软件、服务、消费、系统整合等产业争取切入国际合作之新契机。
在实验场域建置方面,目前工研院与美国加州大学柏克莱分校交通运输研究机构 PATH已分别建置WAVE/DSRC-based实验场域环境,以测试验证所发展IWCU技术之成熟度,同时积极协助政府推动各项车载资通讯、智能交通系统场域之建置,图五即为IWCU在PATH的WAVE/DSRC-based实验场域之展示与建置情形。IWCU目前已成功推广至美国交通部研究与创新技术管理局、国际车厂如Toyota等、美国加州柏克莱大学、台大、清大、交大、成大等大学。此外,IWCU目前亦积极整合欧洲车载相关标准,将有利于与欧洲车载资通讯市场接轨,加速进军全球车载市场版图。值得一提的是,工研院IWCU于今年荣获车载资通讯产业推动办公室举办「台湾ITS/Telematics精彩100选拔活动」技术类特优奖。
![《图三 ITRI获选为美国交通部IntelliDrive计划下的HIA(Here I Am)车载通讯设》](/art/2011/09/091414047580/p3.jpg)
《图三 ITRI获选为美国交通部IntelliDrive计划下的HIA(Here I Am)车载通讯设》 |
|
备标案之供货商 (http://www.its.dot.gov/press/2010/hia_device_award.htm)
全球汽车产业在不断提升车辆运作效率的同时,透过更先进的电子科技来提升汽车的价值与差异化已是主要的途径。透过WAVE/DSRC技术,将带给驾驶者与乘客,更舒适、更便利、更洁净、更省能、更省时、更安全的全新体验与感受。在行车安全方面,从过去由驾驶者自行判断危险,并采取行动的被动式安全,逐渐的将朝向主动式安全发展,让智能车辆透过V2V或V2R之通讯,以及信息运算处理,并结合车辆控制,达到反应时间更短、更适当的车辆自主安全措施。而相关的行车安全应用包括:事故车警示、施工路段警示、紧急剎车警示,以及紧急车辆优先通行警示等协同式安全应用等。
![《图四 ITRI获选为美国交通部Safety Pilot计划下的RSE (Roadside Equipment)标案之供货商》](/art/2011/09/091414047580/p4.jpg)
《图四 ITRI获选为美国交通部Safety Pilot计划下的RSE (Roadside Equipment)标案之供货商》 |
|
WAVE/DSRC技术拓展全新驾车体验
过去的车载资通讯技术,已经为人类带来车内影音娱乐、3G无线通信等功能应用与服务,透过WAVE/DSRC的技术,搭配目前车辆所在地点,亦能提供景点导览服务。在此应用情境中,路侧设备负责播送景点的内容信息,当车辆进入其通讯涵盖范围即可接收景点相关信息,让驾驶人与乘客可以更便捷的获得邻近景点信息。此外,WAVE/DSRC技术亦可应用于群组车队的服务,提供车队成员实时位置、成员位置、以及语音通讯等功能,车队成员位于短距离内可使用WAVE/DSRC作实时的V2V通讯;当车队成员超出V2V通讯涵盖范围时,系统即可自动切换至V2I广域通讯模式,让整个车队网络不间断。
高速公路电子收费系统(ETC)亦为WAVE/DSRC可应用之情境,其主要透过通讯交易完成扣款收费,车辆必须搭载电子收费车载设备以及无线通信装置,当车辆行经电子收费闸门上的路侧设备所定义好的收费区域时,双方便会自动以无线通信的方式使用特定的频道通报后端的扣款模块。台湾目前的高速公路ETC系统即使用红外线为基础的DSRC技术,但是红外线较容易受天候影响,以及光的直向性限制,而WAVE/DSRC是采用专属于车用系统的独立频段,传输速率也较有保障,能够做到在短距离之内可靠且迅速的数据传输,因此更适合处理高车流密度的网络环境。
![《图五 IWCU于PATH WAVE/DSRC-based实验场域的展示与建置情形》](/art/2011/09/091414047580/p5.jpg)
《图五 IWCU于PATH WAVE/DSRC-based实验场域的展示与建置情形》 |
|
结论
车载资通讯技术及科技创新应用服务的发展,已经是下世代车载资通讯的主要潮流,车辆将成为住家与工作场合外的「第3个智能空间」,未来人、车、路与环境中之终端设备、服务中心、服务设施、路侧设备等将透过异质网络整合,形成网网相连状态,使分散的信息得以融合,促使用车人与车辆及周遭环境之互动。WAVE/DSRC技术之低传输延迟特性将使其于行车环境中扮演重要之角色,并以达到用车人之安全、便捷与舒适为最终目标。