車用網路:車聯網發展下的車間通訊技術
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車用網路:車聯網發展下的車間通訊技術

2017 年 1 月 20 日


車載資訊系統提供駕駛人多媒體娛樂、行車交通與整車運作資訊,隨著人們想要汽車做的事越來越多,其中所需傳輸技術也必須越來越好。無線通訊與數據通訊技術本身就一直在進步,而將其導入汽車中,發展至今又是如何的景象?以下我們將分別從整車內部的資訊傳遞系統、對外的一般行動網路應用,以及在智慧交通發展下的車間通訊技術三方面談起。

車內傳遞

隨著汽車電子化程度的增加,一輛汽車所配備的 ECU 數量從原本的數十個到現在有些高階車款已超過一百個 ECU 的情況下,其資料的傳輸量可想而知的將大幅增加。根據統計,汽車若採用傳統的配線設計(一線一用),將需 40 公斤、超過 2 公里長的電線,如此一來將佔據車子許多的空間和成本,因此,目前多以 CAN、LIN、FlexRay 等網路連接技術,透過一線多用的方式,大幅減少纜線的使用,以達到簡化整車配置與減輕車身重量的目標。

車輛各個系統間的資訊傳遞靠得就是散布在整車中大大小小的電線,運用 LIN、CAN、FlexRay 和 MOST 等網路連接技術,主要控制車內各電子系統裝置與 ECU 之間的資訊交換,因需求的不同而選擇使用不同特性的技術。如 LIN 的主要訴求在於價格低廉,一些不須高速、低複雜度的電控系統,就以較低成本的 LIN 為主,如門窗控制、雨刷控制等,而 CAN 相較於 LIN 能提供較快速且穩定的傳輸速率,因此像動力控制、防鎖死煞車系統等,90% 以上的廠商都會選擇使用 CAN 來控制,至於 FlexRay 則用於中高速先進系統的同步資料通訊上,如主動式懸吊系統;而 MOST 則是主要為多媒體功能所設計。

下圖為簡單的車用網絡,這四種網路連接技術依其特性形成了一個如同人體神經系統的資訊傳遞網絡,將有助於車載電腦與汽車電子的整合,以期達到更多車輛控制的應用。

車用網路系統-04

圖:FlexRay 發展聯盟擬定的車身網路架構方向。利用不同特性的傳輸技術相互搭配建構成完整的車身網路系統。

對外聯網

了解車內的資訊傳遞網絡後,車輛的對外聯網也是一項發展重點。汽車對外資料傳輸量隨著車用影音娛樂、雲端管理與遠端連線等需求而急遽增加中。目前常用於行動網路連結,如 WIFI、3G 等我們所熟知的連網技術,也已是目前消費者在購車時的基本要求。

由於消費者對車用影音的需求大增,配備豪華影音規格儼然成為車廠拉攏消費者的手段之一,國際大廠追求的不會只是簡單的房車,而是以配有頂級影音系統的家庭式移動劇院為號召,吸引更多消費者青睞。另外,隨著雲端運算的發展與智慧型手機的普及,即時遠端監控與隨時掌握自己愛車的狀態也逐漸受到消費者的重視,因此,如何順暢地傳輸這些需要高頻寬的娛樂資訊及相關應用更是兵家必爭之地。

汽車的全面網際化已是不可擋的趨勢,無論是雙B還是台灣的納智捷,甚至是許多 IT 大廠如 Apple(AAPL-US)、Google(GOOGL-US)也都覬覦這塊大餅,希望未來能搶下汽車這行動平台更多的商機。

車間通訊

行車安全早已是各個先進國家及各大車廠高度重視的發展項目之一,未來的智慧交通更是希望能達成零事故的用車環境。過去車子跟車子之間的溝通,透過的是無線通訊技術如 GPRS、GSM、WiMAX,但這些無線通訊需輾轉經過基地台,並無法達到車與車(V2V)和車與路(V2R)間的立即通訊,使智慧交通的發展受到限制。因此,歐美日等國目前正積極另發展 DSRC(Dedicated Short-Range Communications,專用短程通訊)與WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments,車用環境無線存取)技術。

車用環境無線存取(WAVE)及專用短程通訊(DSRC)為專屬行車系統的獨立頻道,可使車與車(V2V)和車與路邊設備(V2R)間直接連結,立即完成資訊傳輸,透過這個獨立頻段,即使車子是在高速行駛的狀態下,也可在第一時間知道彼此的位置、車速及行車動態。在 WAVE 與 DSRC 等技術的應用下,將改變過去由駕駛者自行判斷危險再採取行動的被動式安全模式,未來將變成由車子自行通訊的 V2V、V2R 主動式安全模式,例如像緊急煞車、車輛轉彎、兩車距離過近等,都可藉由系統感應來加以警示,以防止人為疏忽的碰撞和車禍事故。

車間通訊系統(vehicle-to-vehicle,V2V) 圖/美國交通運輸部(DOT)

透過以上對車子從內至外多種資訊傳遞過程及應用的了解,未來智慧交通運輸系統的發展將使車用網路技術更臻成熟,尤其是搭載 DSRC 的車載設備與道路環境,美、日、歐盟等先進國家均積極投入資源發展,以解決現今各大城市最頭痛的交通問題。

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