Ubimetics車用資通訊環境

好萊塢電影變形金剛（Transformers）或機械公敵（I.Robot）的情境世界裡，具有智慧化與通訊技術的汽車概念，可達到與人互動並保護人身安全的功能。目前這樣的汽車技術發展現況會是如何？

「汽車終於趕上了馬車」！這是東京大學名譽教授山崎弘郎2007年底接受採訪時開場的感言。翻開汽車產業150年的發展史，雖然車輛的心臟亦即引擎，在馬力、扭力、行駛速度方面不斷淩駕於馬車之上，但直到最近，汽車才開始配備攝影鏡頭（CCD、CMOS）、雷達、GPS定位系統、無線通訊元件等多種感測器與對外通訊能力。利用電子資通訊技術，汽車終於逐漸具備如馬一般的感覺與智慧，開始營造出可與外界聯繫互動的有趣應用情境。

換句話說，以資通訊技術為核心之各式先進Telematics應用與服務，是台灣與世界各國架構UNS（Ubiquitous Network Society）不可或缺之一環，我們可稱之為Ubimetics，其願景如圖一所示。

《圖一　從Telematics到Ubimetics示意圖 》 資料來源：Teema，經濟部技術處車載資通訊先期研究計劃，2007年12月

Telematics概念與產業範疇

維基百科Wikipedia（http://en.wikipedia.org/wiki/Telematics）對於Telematics的廣義到狹義的三個解釋定義是：

結合狹義的導航系統與廣義的Telematics車載資通訊技術，常與車用電子（Auto-Electronics）以及智慧型運輸系統（ITS）相提並論。車用電子包含動力傳動、底盤、安全、保全、車身與駕駛資訊等系統；而智慧型運輸系統則包括交通管理、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。車用電子若藉由通訊技術、提供訊息給行車加以運用的部分，算是屬於Telematics範疇；ITS若藉由通訊技術、提供訊息給行車加以運用的部分，則又是屬於Telematics範疇。此三大領域的主要參與者，包括相關車廠、政府部門與新興業者，如圖二所示。

《圖二　AutoElectronics、ITS與Telematics的主要參與者 》 資料來源：經濟部技術處車載資通訊先期研究計畫，2008年2月

Telematics技術演進

Telematics是以通訊網路為主幹，串接道路與車或道路與人之間的溝通。若以通訊角度來區分Telematics系統演進，可分為三代。第一代 Telematics 是例如導航系統的獨立運作系統，較缺乏或僅有少部分無線通訊功能。第二代 Telematics使用Vehicle-to-Infrastructure的通訊方式，藉由手機向駕駛傳遞應用服務內容，以GPRS為基礎，提供駕駛行車安全及支援汽車本身（vehicle-centric）之應用服務，如GM OnStar、KDDI G-Book、裕隆 TOBE等。第三代Telematics的通訊形式為Vehicle-to-Any（V2X），包括vehicle-to-vehicle（V2V）、vehicle-to-RSU（V2R）、V2I、vehicle-to-person（V2P）等無線寬頻多樣性應用服務，可支援先進行車安全、防撞、預警等，以及支援人本身（people-centric）之創新應用服務，例如殘障輔助等。

為因應第二代Telematics雙向溝通需求，汽車產業鏈導入TSP（Telematics Service Provider）。第三代Telematics則引進V2V與V2P，具備多樣性的通訊功能，超越TSP中央控管模式，進入Ad-Hoc 隨意網通訊時代，將來更可能引出P2P （peer-to-peer）通訊，以及Web2.0的行車應用情境。例如集體出遊開車可將同一群組的使用者在地圖上顯示個別位置，或加入類似小部隊的即時語音指揮通訊系統，讓行車溝通更為便利順暢。

Telematics技術發展趨勢

1996年美國Telecom Act以來，電子產業面臨數位匯流革命，現在語音、資料、影音服務朝向整合到以IP為基礎之服務環境，如圖三所示。

《圖三　Network Convergence示意圖 》 資料來源：資策會MIC，2005年12月

Telematics產業技術也正面臨著類似變革，汽車產業發展整合為大車廠掌握的局面，但隨著電子零件在汽車內所佔成本比例越來越重要，平均由2001年佔整車的19％，預估到2010年將會增加至40％的趨勢，汽車產業在某種程度上已逐漸向資通訊技術產業概念靠攏，邁向整合式平台與開放式架構發展，亦從私有規格邁向使用標準化元件以降低成本。因此如同電子數位匯流，Telematics產業趨勢是以發展單一整合式的平台來提供多樣化的服務，如圖四所示。

《圖四　開放式Telematics 服務架構示意圖 》 資料來源：BMW R&D（GST Forum），資策會網多所整理，2007年12月

當走向開放式與標準化後，如同資通訊產業一般，Telematics系統架構也會面臨垂直整合和水平整合的課題。垂直整合主要是服務鏈中不同元件之間介面標準的訂定；而水平整合主要是不同廠商生產的同類設備，例如OBU（On-board Unit）與RSU（Roadside Unit）；或服務，例如跨不同行動電信營運商間擷取同一服務的IOT互通性（Interoperability Test）規範。這樣的典範轉移（Paradigm shift）正是台灣資通訊產業所熟悉，然而卻是過去封閉式汽車產業所較陌生的，不過這也是台灣發展Telematics的契機。

Telematics服務平台：以日本VICS（Vehicle Information and Communication System）為例

以目前來說，Telematics服務平台營運較成功的是日本VICS，其營運成功有幾個比較關鍵的因素。

交通訊息收集明確

收集交通訊息的方式有許多種，例如使用CMOS 影像感測器收集或是車速感測器等，不過收集影像與車速的資料格式並不相同，因此必須要有統一的標準整合，才可在同一個基礎上開發後續應用。日本為使用感應器收集道路與交通資訊，在47個都道府縣廣設交通資料中心。日本為解決資料整合問題，由國家編列預算成立 VICS Center來統合資訊，其後委由財團法人接手負責營運。日本政府交通中心提供各種不同格式的交通資訊，而VICS交通資料來源除了蒐集政府所提供的交通資訊外，並匯入VICS自行佈建的感測器收集資訊。經VICS Center整合兩大資料來源後加以處理，然後透過VICS中心發送，讓具備有VICS功能的OBU接收，提供行車資訊給使用者。

採用多重通訊方式傳送訊息

先資訊若經由VICS中心發送，其傳輸界面有許多技術可考量。VICS選擇三種技術作為發送的載具：

這種分層架構可因應不同路段與不同使用者的道路資訊需求。

完備成熟的訊息提供設備市場

目前日本對於使用含有VICS功能設備的OBU，可以分為初階版與進階版。初階版OBU只具備可解讀FM RDS（Radio Data System） 副載波資訊之能力；進階版OBU則可隨著經過含有光學或紅外線訊號柱的道路，就可及時更新道路資訊，使行車動向避免於塞車路段。除此之外，VICS並將OBU進行標準化整合，同時增加其他多方面的支援，目前OBU主要內建於車體，尚未發展PND（Portable Navigation Device）版。此外日本VICS在數位道路地圖上，也有一個標準提供協力廠商共同開發。

FM RDS（Radio Data System）技術持續發展

利用電台FM廣播傳送資訊已有一段時日，以往FM系統上的RDS 副載波系統，基本上已能提供交通資訊，但早期傳輸技術只能給RDS提供比較低的1200 bps傳輸速度，導致RDS的應用受到侷限。也因為許多行車人並不一定需要非常詳細的即時資訊，因此VICS在推動對於資訊即時性與區域性不具嚴格要求的FM副載波資訊播送方面，具有突破性進展。

最近亦有研究利用FM RDS副載波技術來提供高速資訊服務的系統。美國的 Digital DJ系統，傳輸速度可達16 Kbps，可利用附有LCD螢幕的收音機顯示圖片資料，日本NHK和Digital DJ正合作開發此種技術。未來台灣也即將會以歐洲標準TMC（Traffic Message Channel）格式為基礎的FM RDS-TMC系統，來升級交通資訊傳輸應用。

產、官、學、研共同合作組成推進體制

日本在發展VICS系統時，整合產、官、學、研是最難也是最關鍵的部分。經過多方折衝，最終透過VICS Center整合產業鏈業者意見，共同定義行車資訊格式化標準。目前台灣在這方面是以交通部運輸研究所為推手，已陸續在全台建置交控中心與交通資料訊息中心，並整合隸屬國道、省道、縣市道各中心之間的資訊。台灣業者也希望積極導入WiMAX 與專用短距離通訊DSRC（Dedicated Short Range Communication）等先進技術，來提供加值型創新應用服務。

此外考量駕駛者安全，VICS交通資訊顯示方式是由日本交通道路法立法所定義，例如文字顯示字數15字內，顯示二行字為限。相關VICS系統架構與處理流程可以圖五示意。

《圖五　VICS系統架構示意圖 》 資料來源：VICS，資策會網多所整理相關資料重新繪製

Telematics標準發展

國際上有許多組織在訂定Telematics發展標準，例如ISO、IEEE、OSGi、AUTOSAR Partnership、AMI-C、ETSI、3GPP、TIA等。目前較受矚目的有DSRC、OSGi VEG、AUTOSAR、SAE J2735等。其中以美國VII（Vehicle Infrastructure Integration）計畫以IEEE 802.11p的DSRC技術最受矚目。北美802.11p DSRC與其他無線技術的比較整理如下表所示。

IEEE 802.11p標準以和ASTM E2213-03相容為出發點，採用5.9GHz頻段，利用IEEE 802.11a作為底層通訊技術。為避免規格不一，影響市場接受度，IEEE 802.11p除與ASTM E2213-03相容之外，也與ISO組織下的專門制定車用規格的TC204（Intelligent Transport Systems）的WG 16建立溝通管道。TC204 WG16也決議將支援最終的IEEE 802.11p版本。TC204 WG16制定的CALM M5（Communication Air interface for Long and Medium range Microwave 5GHz），主要規範車子快速移動時，車對車通訊、不斷線通訊與多媒體影音下載等應用。CALM M5採用5GHz頻段，因此也是利用IEEE 802.11a作為傳輸技術。CALM還有其他版本利用2.5G與3G作為通訊技術的CALM Cellular等。

IEEE 802.11p是以美國DSRC規劃的方向為主，美國聯邦通訊委員會（FCC）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，並加強車用安全，包括碰撞警示、道路危險警示等。由於美國每年約維持2億輛汽車保有量，位居全球之冠，倘若美國VII計畫實驗成功，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，這波商機估計將可持續約20～30年。

美、歐、日政府、組織、業者之Telematics策略

目前美歐日等國均大力推動Telematics，並且均規劃Field Trial來試驗，圖六為美歐日ITS／Telematics推動時程示意圖。

《圖六　美歐日ITS／Telematics推動時程示意圖 》 資料來源：經濟部技術處車載資通訊先期研究計畫，2008年1月

至於中國第十一個五年計畫中資通訊的發展策略，不論是由Services、Infrastructure或促動新興產業的New Growth Engine角度看來，ITS與Telemetics都是其重點發展項目。

《表二　中國11／5計畫資通訊的發展策略一覽表 》 資料來源：Telcordia，2007年6月

綜合各國發展現況，目前各國政府在此產業上是透過National Initiatives主動參與，主要策略為降低因車輛造成之意外傷亡，在技術發展上則強調第三代 Telematics與多樣性的行車通訊。從區域來分，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，政府政策為推動車用安全最大動力。美國市場胃納量最大，但其導航應用因在交通環境、消費者認知不足下需求尚未熱烈，不過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。歐洲由於區域政治關係，強調多國協同合作，在交通環境、使用者需求及法規驅動下，對PND及車用安全需求亦相當蓬勃。

《圖七　美歐日政府、組織、業者發展Telematics計畫示意圖 》 資料來源：資策會MIC及網多所整理，2007年12月

由於各國政府積極投入，法規議題不可避免，但若過早制訂會限制Telematics產業發展，但也可促進市場需求。法規議題上有許多層面需被探討，例如行動位置的保護與應用，隱私權的保護與尊重；此外目前因使用導航設備而造成許多誤導以致傷害的案例，在法律上也引起許多糾紛。因此在發展Telematics產業同時，各國法規也是需要被分析與探討的重點。

Telematics的主要服務內容

歸納整理美歐日先進國家在Telematics的發展重點，相關訴求約可歸納為安全、效率、便捷三類。

《圖八　歸納Telematics主要應用服務示意圖 》 資料來源：資策會MIC整理，2007年12月

其中，相關車廠參與安全領域角色著力甚深，並使用許多車用電子技術保護車輛與行車人之安全，此領域包含行車預警、車內防護、緊急報知等子領域。效率領域的主要參與角色為政府部門，負責ITS基礎建設建置、維護與收費等，此領域包含車隊管理、車流控管、用路付費等子領域。便捷領域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，此領域包含定位資訊、數據服務、乘客娛樂、行車旅遊等子領域。

台灣Telematics發展潛力

過去台灣研發單位與業界對Telematics均有所投入，從產業觀點而言，公部門對於基礎建設過於保守，目前道路建設沒有一併將資訊流納入考量。然而產業大環境未臻成熟也是重要原因。隨著美國運輸部的VII計畫逐漸加溫，以及資通訊產業尋求3C以外的迫切感，近期Telematics產業逐漸受到政府與業界的重視。教育部資通訊科技人才培育先導型計畫亦成立車載資通訊教學推動中心（Promotion Center for the Telematics Consortium），加速人才培育，該中心由成大黃崇明教授擔任主持人，由成大、台大、中正、逢甲、台北大學與東華大學共同組成教學研發聯盟，相關網址為http://www.pctc.csie.ncku.edu.tw。

目前整體大環境的發展趨勢為：

Telematics平台組合多樣化

無線通訊技術快速發展，使Telematics平台的發展組合趨於多樣化。例如過去交通訊息傳播主要靠廣播方式，不夠即時、也無法針對個別需求設計，隨著無線寬頻基礎建設的完備，各式各樣行動應用越來越多元化。

半導體和光電帶動新興資訊技術

半導體、光電技術的發展，帶動新興資訊技術領域。例如導航系統由2D發展到3D地圖，甚至像Google一樣可即時下載與呈現影像，這些都需要高效率的CPU處理能力。

GPS定位應用蓬勃發展

GPS衛星定位系統正朝向大規模運用，帶動前瞻技術的應用與發展。行車應用離不開位址資訊加值服務，過去純粹的GPS定位誤差不小，平行路面或高架橋間也在電子地圖上難以區分，導致導航不精確。新技術使得定位更加準確，加速了新型LBS (Location-based Service) 開發應用越來越廣。

歐美日政策推波助瀾

歐美日國家政策支持，使得具備車載機的車輛快速增加，這將對交通控制與管理、運輸規劃及行動生活應用，帶來全面革命性的變化。例如以歐洲而言，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。

再從台灣產業環境來看。過去汽車產業價值鏈的核心為車廠，然台灣在全球汽車產業鏈相對弱勢。不過在汽車產業的第三波變革中，車廠已不再像過去擁有壓倒性地位。新的汽車產業鏈將加上Telematics所代表的資通訊產業與服務產業所構成，如圖九所示。

《圖九　Telematics變革汽車產業鏈創造新興價值示意圖 》 資料來源：資策會MIC，2006年6月

美、歐、日、中、甚至南韓，均已規劃或已投入ITS／Telematics計畫，因此2005～2006連續兩年，台灣行政院產業策略會議都以發展ITS為重大決議之一，其中Telematics為ITS之核心技術。以日本之先進經驗為例，與ITS基礎建設相關之Smartway，和以車用電子為主體之Smartcar間，透過以資通訊為主體之Telematics應用與服務串接起來，期許作為引領整體產業進步的火車頭角色，如圖十所示。

《圖十　日本的ITS產業政策發展示意圖 》 資料來源：經濟部技術處車載資通訊先期研究計畫，2007年12月

展望未來

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。台灣在資通訊產業如Notebook-PC、UMPC、Mobile Phone、WiMAX、GPS以及PND具有產業優勢；此外在扮演Telematics主幹角色的通訊網路建置上，目前大力發展的WiMAX M-Taiwan計畫，可作為Telematics創新應用服務所需寬頻通訊基礎建設的試驗場。未來整合台灣與國際廠商資源，快速建置車載平台與應用系統，與國際大車廠或車用系統廠及零組件廠商合作，是目前切入Telematics產業鏈的重要關鍵。

（本文作者邱簡謙為WiMAX技術中心經理；蔡其達為WiWAX技術中心副主任）