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互聯汽車技術,歐盟決定5G與Wi-Fi並存、加速C-V2X發展

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科技產業資訊室 - 張小玫、何思穎 發表於 2019年9月6日

圖、歐盟決定5G與Wi-Fi並存、加速C-V2X發展
 
互聯汽車市場潛力無窮,不僅是物聯網(IoT)產品增長最快領域之一,根據Machina Research 報告顯示,至2025年,潛在的應用價值高達2530億美元。此外,互聯汽車也對公民安全影響甚鉅,據Bosch分析,到2025年,互聯汽車可以挽救11,000人的生命,減少260,000的事故,同時每年減少40萬噸的二氧化碳排放並節省2.8億小時的駕駛時間。
 
5G行動通訊是推動自駕車的主要動力,而C-V2X技術(vehicle-to-everything)更是其中重要關鍵之一。C-V2X技術將使互聯汽車市場充分發揮潛力,C-V2X是3GPP組織制訂的汽車通信產業標準,目前在全球範圍內可商用,並得到世界領先的運營商、汽車製造商和供應商的支持,承諾將C-V2X技術加到公司的產品組合中。C-V2X提供的安全性、範圍、延遲和可靠性水平,已被證明遠遠超過替代解決方案 DSRC / 802.11p 短距無線通訊技術的能力。
 

歐盟決定5G與Wi-Fi並存

2019年7月4日,21個歐盟國家投票反對歐盟委員會計劃,該計劃原先欲採用短距離Wi-Fi作為車對車(V2V)通信技術,也阻止車聯網採用5G技術。歐盟此次決定不僅為5G互聯汽車開啟了大門,同時也不會排除Wi- Fi使用。
 
多年來,汽車產業在互聯汽車方面分為Wi-Fi和5G兩派:
  • 支持Wi-Fi:通用汽車、NXP、豐田、福斯和Volvo
  • 支持5G:BMW、戴姆勒、福特、華為、英特爾、高通和三星
受到這兩派技術爭辯而拖延了原先訂於2016年部署Wi-Fi的時程,如今5G已經在「全球部署多個5G網路」以及「互聯汽車的發佈延遲」的情況下,Wi-Fi似乎不再值得討論。歐洲公司對於投資「即將過時」的Wi-Fi技術,心生遲疑態度。特別是,車輛Wi-Fi標準802.11p使用低頻寬的5.9GHz無線電頻道,在汽車高速行駛高達 260km/hr 的情況下,行駛150m - 1km距離以 3至27Mbps 的速度傳輸數據,不論是汽車或火車。然而,考量到實際因素,Wi-Fi的實際傳輸距離和數據頻寬可能落在低至中間的範圍部分。

無論是使用Wi-Fi還是5G,對V2X通信的基本概念都是相同的,也就是汽車得以將數據傳輸到其他汽車和當地基礎設施(道路、交通信號燈和控制系統)藉由5G/Wi-Fi網路連結起來,為安全性進行協調,最終達成完全自動化。


C-V2X優點表現出色:使汽車成為所有汽車的"眼睛"

相形之下,C-V2X可以使用與802.11p相同的5.9GHz無線電頻道,同時提供低頻寬和高頻寬兩種選項,用於傳輸更多數據,保證在範圍、可靠性和延遲方面更出色的表現。高通公司表示,5G C-V2X將支持行駛速度高達 500km/hr 車輛之間的數據傳輸,即使距離超過450公尺,並且受益於5G多塔台的特色。事實上,C-V2X是唯一一項具有5G永續發展路線圖的互聯汽車技術,可以支持反向相容(backward compatibility)。C-V2X也已經發展到5G-V2X,新釋出的3GPP版本為該技術增強了基礎功能。

基於以上優勢,再加上高階移動手機晶片開發商的支持,使得5G成為法國、德國和義大利大多數汽車製造商,英國捷豹路虎和勞斯萊斯以及中國上汽集團明確的選擇。2019年4月,歐盟拒絕將WiFi技術作為C-V2X標準的提議,正式允許5G和Wi-Fi兩種標準競爭。

事實上,5G佈建已經在義大利、德國、英國和西班牙等多個歐洲國家建立,而配備C-V2X的車輛極可能在未來幾年內推出,例如:商用5G車輛服務,Waymo自動駕駛正在開發中,而高通的9150 C-V2X晶片也搭載在多家車廠進行路測。
 

企業加入C-V2X聯盟一直在增加

C-V2X聯盟受到5GAA支持,在2017年開始時僅8個創始成員,現在有120個成員,並且參與者來自跨多個行業,包括奧迪,寶馬,戴姆勒,福特汽車,通用汽車,本田,現代,日產,大眾和沃爾沃在內的汽車製造商都是會員,還有科技公司,例如英特爾,三星和高通;阿爾卑斯,大陸和博世等汽車電子公司;諾基亞和愛立信等網絡設備製造商; 和運營商AT&T,T-Mobile,Verizon和Vodafone。福特汽車更是C-V2X忠實擁護者,尤其在經過大量DSRC投資後,福特認為C-V2X更快,更可靠,更便宜。

根據3GPP推動5G進程,第16版(Release 16)預計到2020年中期將更加強化C-V2X能力,例如讓多輛汽車溝通談判穿越交叉路口的最佳方式,而且,第16版應該將延遲從幾十毫秒減少到10毫秒。 


其實,2018年,C-V2X已在歐洲、日本、澳洲、中國和美國等地成功進行了驗證性試驗及互通性測試。C-V2X是目前所有V2X選項中,唯一可透過反向相容方式明確朝著5G方向發展的技術,就是要達到在實際的駕駛情境中,提供可靠而穩定的表現。
 
C-V2X通訊技術不僅能夠補足其他先進駕駛輔助系統(ADAS),如雷達、光達和攝影機等系統的不足之處,還能夠支援日趨多元的道路安全情境,並透過偵測且直接交換重要資訊的方式,強化車輛的狀況發生的察覺能力。
 

政府監管機構必須支持

C-V2X倡導者也必須說服監管機構,這個過程需要花時間。 1999年,美國政府曾為早期標準DSRC的5.9GHz頻段附近劃出了一片有價值的電波頻譜,而目前 C-V2X的支持者就需要大約四分之一的無線頻譜。美國聯邦通信委員會正在審查有關為C-V2X騰出空間的可能豁免的意見。


C-V2X 名詞解釋:
C-V2X(蜂巢式車輛對一切)敘述一組技術允許車輛通過現有的蜂巢式網路,彼此之間以及與其他智慧運輸解決方案通訊,並保證服務的完全覆蓋和連續性。
 
V2V(車輛對車輛):允許車輛相互通話並發送和接收,例如:關於緊急煞車或靜止車輛的警告,得以避免追撞事故,以及交通路口和交叉口處的碰撞警告,提高交通安全。
 
V2I(車輛對基礎設施):允許車輛與道路基礎設施通訊,例如交通信號燈、速限標誌和收費站。舉例來說,駕駛可以監控交通信號燈的狀態和轉換時間,他們可以預測何時減速或加速。這不僅可以改善交通流量、防止事故發生,還可以節省燃料並減少空污。
 
V2P(車輛對行人):允許車輛通過手機與行人和腳踏車騎士溝通。V2P的目的是保護易受攻擊的道路使用者,減少擦撞,使街道更安全,這不僅是為了司機,還有所有的道路參與者。
 
V2N(車輛對網路):允許車輛與行動網路通信,通過現有的蜂巢式網路基礎建設,實現車輛、基礎設施和行人之間高度可靠性及遠程通訊。使車輛能夠在視線之外進行通訊,進一步提高了道路安全性和交通效率。(1280字;圖1)
 
 
參考資料:
Why Europe just boosted 5G over Wi-Fi for connected cars. VentureBeat, 2019/7/5
CONNECTED VEHICLES: C-V2X on the road to 5G. GSMA
5G could make self-driving cars smarter and commutes safer. CNet, 2019/8/27. 

 
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