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車載資通訊技術標準簡介(一)

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科技產業資訊室 (iKnow) - 王宣智 發表於 2013年7月22日

車載資通訊(Telematics)的主要用途在於利用資訊、通訊 (主要為無線技術和相關基礎建設) 以及汽車電子技術的結合,提供駕駛人各式各樣的服務。隨著通訊技術的成熟發展、網路雲端服務的盛行、用路環境的智能建設漸漸發展,車載資通訊不再僅侷限在汽車內部的電子元件與多媒體應用整合,逐漸朝向更多元的資訊整合服務的方式,以滿足行車時的安全、交通、通訊、娛樂以及商務等需求。近年來各國為了改善交通、減少能源消耗、保障用路人的安全、便捷民眾的生活,開始發展智慧型運輸系統(Intelligent Transportation Systems , ITS)。透過路況資訊的提供、定位系統的應用、在地化資源的整合與數據通訊的發展等方式,提供嶄新用路體驗,政府並依據地域的環境與需求特性,與車廠、大眾運輸業者、電信業者以及相關資通訊廠商密切配合,計畫性的建置智慧型運輸環境,車載資通訊技術正是建構智慧型運輸系統中重要的一環。


早期的車載資訊系統是指車輛電腦化、e化,利用車載小型電腦,連結車輛上許多電子元件,達到智能化運輸與安全預警的需求,但是近來年無線通訊技術與數據通訊技術快速的發展,行動資通訊設備如智慧型手機、導航設備、平板電腦、隨身的影音播放裝置愈來愈普及與成熟,讓車載資訊系統由車內的電子元件設備整合擴展外與隨身裝置的整合。另一方面,因交通道路的建設日趨完整稠密,讓移動的行車路線也具有多樣化的選擇,再加上商務活動的熱絡及生活休閒比重提升,讓行車洽公及旅遊的需求日益增加,如何提供駕駛一個安全、效率且便捷的服務,也變成重要的課題。車載資通訊的發展就是在這一個情況下,快速發展起來。

從上述的描述中,可發現車載資通訊技術大致可從三個不同的面向去描述,分別是從資訊溝通的對象、提供的服務資訊與行車的協助。從資訊溝通的對象的面向,車資訊通訊技術分為了車間通訊(Vehicle to Vehicle,V2V)、車路通訊(Vehicle to Roadside,V2R)、車外通訊(Vehicle to Infrastructure,V2I)與人車通訊(Vehicle to Pedestrian,V2P)等四種方式;從提供的服務資訊來看,車載資訊通技術需能夠接受與傳遞行車娛樂資訊、行車安全服務、道路交通資訊、緊急服務資訊、車輛位置資訊、行車引導資訊等;從駕駛行車的協助來看,需提供自動收費機制、停車管理服務、車輛防盜與更有善的輔助資訊介面等。

相關的通訊技術中,車載資通訊技術主要是採用專用短距離通訊(Dedicated Short-Range Communication,DSRC)與車用環境無線接取(Wireless Access in Vehicular Environment,WAVE)的兩種方式進行溝通。更進一步說,如果IEEE 802.11p是車用環境無線接取(WAVE)技術,那麼DSRC則是一種適用於高速移動之無線通訊技術,可用於車輛的安全應用(如協同式行車安全)或是即時性路況回報與交換(如探偵車)。但是目前車載資通訊相關的標準仍十分的混亂,為了讓車載資訊服務能夠更穩定的發展,所以組織與聯盟紛紛著手制定相關的車載資通訊標準,這些標準大部分是建議在無線通訊基礎之上,如CEN/TC 278、ISO TC204 第16工作群組的路地移動通訊的取(Communications Access for Land Mobiles)、 ETSI TC-ITS、IEEE1609等。各標準的特徵將分述如下:

1.IEEE 802.11p 與 1609

電機電子工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineers , IEEE)制訂的車載資訊通訊技術包含了兩個部分:車用環境無線接取(WAVE)技術為主的IEEE 802.11p與專用短距離通訊為主IEEE1609。

車載資訊通訊技術標準IEEE 802.11p 是以美國材料試驗協會(American Society for Testing and Materials , ASTM)所提出之E2213-03為基礎,採5.9GHz頻段(5.850G~5.925GHz),利用IEEE 802.11a作為通訊技術,除了原先所規畫的電子收費系統(ETC)應用外,更加強車用安全,包括碰撞警示、道路危險警示等。  

IEEE 1609標準由電機電子工程師協會車輛技術學會(Vehicular Technology Society)的智慧運輸系統委員會(Intelligent Transportation Systems Committee)所發行,是美國交通路(United Stated Department of Transportation , USDOT)主導智慧運輸系統(ITS)計畫之產物。IEEE1609 針對 WAVE 定義通訊系統架構及一系列標準化的服務與接口,以 IEEE 802.11p 標準為底層無線存取技術基礎,制定 V2V、V2I 間之上層無線通訊協定標準。IEEE 1609 於1999年開始制定,在2006-2007年陸續出版4個Trial-Use 標準,2008年4月,IEEE標準會議決定將 IEEE 1609.1、IEEE 1609.2、IEEE 1609.3、IEEE 1609.4標準修訂為Full-Use版本,並增加 IEEE 1609.0與IEEE1609.11標準之制訂,在2010年12月,再新增IEEE1609.12。IEEE 1609 系列標準架構如圖1所示,各子標準描述如表1所示。

圖1  IEEE1609 系列標準架構

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表1 IEEE1609子標準簡述

子標準 標準內容簡述
1609.0 架構(Architecture)
描述整個WAVE/DSRC 的架構與提供多通道 WAVE/DSRC 裝置於移動車載環境下必要服務。
1609.1 遠端管理服務(Remote Management Services)
屬於OSI (Open Systems Interconnection) 層架構的應用層,提供可相互操作服務以管理WAVE裝置。
1609.2 安全服務(Security Services)
定義WAVE裝置使用之安全訊息封包格式及其處理程序。
1609.3 網路服務(Networking Services)
提供OSI模型中網路層與輸輸層之服務予 WAVE 裝置與系統。
1609.4 多通道操作(Multi-channel Operation)
描述多通道無線電運作、WAVE模式、媒體存取控制及實體層的規範及管理服務。
1609.11 ITS 電子支付交換協議(Over-the-Air Electronic Payment Exchange Protocol for Intelligent Transport Systems)
描述付款與身分確認所需之電子付款服務層及配置,並描述WAVE/DSRC應用之付後傳送機制。
1609.12 識別符分配(Identifier Allocations)
描述 IEEE 1609 中所使用的ID(identifier)、並描述WAVE標準中的ID值分配方式。

2. CEN/TC 278、 TC 226、TC 287、TC 224

車載資通訊因地制宜,地域演進差異大,歐洲雖然擁有廣大的汽車市場基礎,但因歐盟是多國組成其放射狀道路的特性,將增加交通/運輸服務規劃的複雜度。歐洲標準化委員會(EuropeanCommittee for Standardization , CEN)為決此現象,1991年成立技術委員會(TC),企圖解決智慧型運輸標準不一的問題,該委員會的執掌涵蓋一般車輛、貨櫃車、可拆卸貨廂與鐵道貨車的分類、車輛與基礎建設間的通訊機制(V2I)、車輛間的通訊機制(V2V)、車內與車載資通訊有關的人機介面(CAN)、交通與停車管理、使用者收費機制、大眾運輸管理與使用者資訊等標準的訂定。

歐盟技術委員會 CEN/TC 278 (Road transport and traffic telematics)標準以 5.8 GHz 做為DSRC通訊頻率。標準制定工作分為四大類:處理非特定應用的共通規格與專業術語、特定領域的應用、定義資料交換和座標參照的共通解決方案通訊技術與介面相關的技術。目前 TC 278 在電子收集、公共交通、專用短距離通訊等共發佈了99個標準。

表 2 TC 278 發佈的標準範圍

  工作內容 已發佈的標準數
1 電子收費
23
3 公共交通
19
4 交通和旅行資訊
28
8 道路交通資料
3
9 專用短距離通訊
4
10 人機介面
5
12 自動車輛和設備的識別
12
14 後防盜系統
6
15 通訊安全與電子呼叫
4
共計
99

歐洲標準化委員會除了 TC 278 外,還有一些與車載資通訊標準有關的技術委員會,包括TC 226(Road Equipment)、TC 287(Geographic Information)、TC 224(Machine-readable Cards)等,歐洲標準化委員的作法是採用技術委員會間的合作,制定出符合ITS的更詳盡的規範。

(1762字;圖2;表2)


 
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