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通訊網路在SDV中的關鍵角色
從製造模式到商業模式

【作者: 黃弘毅】   2024年03月25日 星期一

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由於軟體定義汽車(SDV)主要就是透過軟體來管理操作、新增功能並啟用新特性的一種汽車,它既是一種製造模式,同時也是一種商業模式,在製造出廠之初,就已設定了種種與雲端連接應用的功能,後續的維護、新服務,乃至於與其他第三方的系統共構搭配,都得透過通訊網路來達成。這些通訊網路架構與標準是多方面的,也是SDV發展的關鍵。


SDV製造模式的通訊要求

SDV可以視為一種融合了製造模式和商業模式的創新概念。它主要透過軟體來控制汽車的功能和服務,不僅改變了汽車的設計和製造過程,也為汽車企業提供了新的商業機會和盈利模式。


從製造模式的角度看,軟體定義汽車強調的是通過軟體而非傳統硬體來增加和更新車輛功能。這要求汽車在設計階段就具有高度的軟硬體整合能力,以及在整個生命周期內透過軟體更新來持續提升其性能和功能的靈活性。這些都得透過以下種種網路通訊來做即時的服務:


1.軟體伺服中心:汽車功能和服務主要通過軟體實現,使車輛能夠通過軟體更新來進行升級和維護。


2.連接性:強大的網絡連接能力是必要的,以支持OTA(Over-The-Air)更新,即遠程無線傳輸軟體更新。


3.數據分析能力:能夠收集和分析車輛數據,用於改進車輛性能、用戶體驗和開發新服務。


SDV商業模式的通訊要求

1.安全和隱私保護:隨著車輛越來越多地依賴於軟體和數據,確保數據的安全和用戶隱私變得尤為重要。如同電腦網路上的資安服務一樣,這些都是可能產生的攻防市場。


2.用戶體驗焦點:提供可定制化的駕駛體驗,用戶可以根據個人偏好調整車輛設置和功能。有些開放的API(軟體開發工具)可以讓其他廠商加入遠端網路服務,例如提供資訊娛樂服務,車主可以通過連接性播放音樂、觀看視頻和瀏覽互聯網。


3.生態系統和平台策略:開發一個生態系統,支持第三方開發者和公司在車輛平台上創建和提供新應用和服務。


也就是說,軟體定義汽車代表了汽車產業的一個轉變點,它不僅改變了汽車的技術和功能架構,也為汽車製造商和服務提供商創造了新的商業模式和收入來源。具體來說,可以參考iPhone手機的製造與商業模式,iPhone等類似的智能手機,都強調了軟體、雲端網路服務在產品功能、靈活性和用戶體驗方面的關鍵作用,並且都依賴於持續的創新和生態系統的支持來滿足用戶的需求和期望。


各類通訊模式的需求與架構

通訊連接性在軟體定義汽車的概念中包括了汽車通訊,即車輛與外部裝置、其他車輛(車對車,V2V)、基礎設施(車對基礎設施,V2I)、行人(車對行人,V2P)以及網路(車對網路,V2N)的連線應用。這些連接性功能是智慧交通系統(ITS)和自動駕駛汽車技術的關鍵組成部分,它們使得車輛能夠收集和共享關鍵信息,從而提高駕駛安全性、提升交通效率和增加道路容量。


1.車對車通訊(V2V):允許車輛互相交換位置、速度和路徑等信息,以預防碰撞和提高交通流動性。


2.車對基礎設施通訊(V2I):車輛與道路基礎設施(如信號燈、交通標誌)交換信息,用於提高交通管理效率和道路安全。


3.車對行人通訊(V2P):增強對行人的警示,特別是在視線受阻或夜間條件下,從而提高行人的安全性。


4.車對網絡通訊(V2N):透過手機網絡或其他無線網絡與雲端服務連接,支持遠程軟體更新、實時交通信息獲取等服務。


5.車對雲(V2C):車輛與雲端服務的直接連接,用於數據分析、軟體更新和增強型導航服務。



圖一 : 提供SDV通訊元件或解決方案的供應商
圖一 : 提供SDV通訊元件或解決方案的供應商

簡單來說,這些連接性技術不僅使軟體定義汽車能夠提供更安全、更高效的駕駛體驗,還為創新的服務和應用開啟了大門,從而實現了車輛的智能化和數據驅動的決策。通過整合這些技術,軟體定義汽車正在推動汽車產業朝著更加互聯、智能和自動化的方向發展。


在通訊架構上,則可以分為短距與遠程無線通訊的兩種,分別說明如下:


1.專用短距離通訊(DSRC):DSRC是一種基於Wi-Fi技術的無線通訊協議,專為車輛通訊設計。它支持高速數據傳輸和低延遲,非常適合支持車對車(V2V)和車對基礎設施(V2I)的安全相關應用。然而,DSRC的普及和發展在不同地區進展不一,部分原因是由於新興的蜂窩V2X技術提供了另一種選擇。


2.蜂窩V2X(C-V2X):蜂窩V2X是基於蜂窩網絡的車輛通訊技術,它支持直接通訊(車輛之間、車輛與行人)和網絡通訊(通過蜂窩網絡)。C-V2X的優勢在於它能夠利用現有的蜂窩網絡基礎設施,並且隨著5G技術的發展,其性能和應用範圍將進一步擴大。


3.Wi-Fi 6(Wi-Fi 6E):Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E提供了更高的數據傳輸速率、更低的延遲以及更好的連接密度,這對於滿足車輛在城市和擁擠環境中的通訊需求非常重要。這些技術可用於支持車輛內部的高速數據傳輸需求,以及車輛與近距離基礎設施的通訊。


在遠程無線通訊方面,主要就是依靠目前發展的行動網路通訊的架構,也就是LTE和5G網路。隨著5G和即將到來的6G技術的發展,遠程無線通訊將能夠支持更高的數據傳輸速度和更低的延遲,這對於SDV的即時數據處理和決策至關重要。這些技術將使得車輛能夠更有效地與其他車輛、基礎設施和行人進行通信,從而提高道路安全性和交通效率。隨著這些技術的進步,我們可以期待在未來的智慧交通系統中看到更多創新的應用。


這些技術的發展為軟體定義汽車的實現提供了技術基礎,使得車輛能夠實時連接至互聯網、更新軟體、分享和接收關鍵資訊。以上這些通訊架構主要還是以都會區的應用為主,當汽車在駛在偏遠地區,甚至是想達到全球性覆蓋的通訊能力時,在遠程無線通訊方面就得依賴低軌衛星連線的發展應用了。


低軌道衛星通訊系統的應用

低軌道衛星通訊系統,如Starlink等,開啟了將衛星通訊技術應用於軟體定義汽車(SDV)的可能性。這些系統利用低地球軌道(LEO)衛星網絡提供高速互聯網接入,具有全球覆蓋範圍、低延遲和相對高的數據傳輸速率的特點。這些特性使得低軌道衛星通訊成為軟體定義汽車中實現遠程通訊、軟體更新和其他連接性服務的有力補充,它用於SDV上有三個特點:


1.全球覆蓋:低軌衛星通訊能夠提供在傳統蜂窩網路覆蓋不到的偏遠地區的連接性,這對於保持車輛在任何地區的連接性至關重要。


2.增強連接性:在城市峽谷或是由於地形導致的蜂窩網路覆蓋不佳的地區,低軌衛星可以提供輔助連接,保證車輛通訊的持續性和可靠性。


3.遠程軟體更新和維護:衛星通訊可以支持在任何位置對車輛進行遠程軟體更新(OTA updates),確保軟體保持最新狀態。



圖二 : SDV應用低軌衛星解決偏遠地區行車通訊
圖二 : SDV應用低軌衛星解決偏遠地區行車通訊

目前的發展狀況是,一些汽車製造商已經開始探索與低軌衛星通訊服務提供商合作的可能性。例如特斯拉(Tesla)與SpaceX有關聯,存在將Starlink衛星互聯網服務整合到其車輛中的潛力和討論,但其實施計劃和細節尚未公開。


然而低軌道衛星應用在SDV上仍有許多技術挑戰和成本問題,包括如何在車輛上安裝必要的接收設備(如相對較大的衛星天線)、成本和技術的複雜性。但也可以預期,隨著技術的成熟和規模化生產,這些挑戰可能會逐漸被克服。


另外,比較困難地方就是要有政策支持,政府和國際組織的政策支持將對低軌衛星通訊技術的商業應用至關重要,包括頻譜分配、跨境服務提供等方面的規範。


至於低軌道衛星通訊應用於SDV的標準化問題,目前可能連紙上作業都還談不上,而行業標準化是推動低軌衛星通訊在SDV中廣泛應用的關鍵。透過制定統一的技術和服務標準,可以促進不同系統和設備之間的互操作性,從而加快技術的商業化進程。


總的來說,低軌道衛星通訊在軟體定義汽車領域提供了一個充滿潛力的補充連接性選項,尤其是對於提高偏遠地區的連接性和車輛通訊的可靠性。隨著技術的進步和成本的降低,預計未來將看到更多關於低軌道衛星通訊在軟體定義汽車(SDV)中應用的探索和實際應用,因為這些本來就是汽車發展的根本原則與目標。


在法規與社會發展上的挑戰

軟體定義汽車的各項連結通訊措施,牽涉到的問題遠比軟體定義手機要來得複雜,影響也更深遠。SDV連接性技術,雖然帶來了諸多創新和改善,但在法規、社會接受度和社會結構上也面臨著一系列挑戰。這些挑戰需要通過政策制定、技術創新和公眾教育來克服,以確保技術發展與社會福祉的平衡。


在法規挑戰方面,一是隱私與數據保護,二是安全標準與規範,三是責任歸屬和保險問題。這些所牽涉到的問題都比智能手機要嚴重,直接挑戰了生命財產生存上的基本保障。解決之道,不可能只是依靠通訊技術的改進,政府法律的配合制定與基本原則的闡釋,才能確保正常的運行。


在社會發展方面,汽車產業就會馬上面臨工作市場的變化,就好像iPhone一推出沒多久,整個手機產業就發生天翻地覆的改變。再者是政府在城鄉建設與交通規劃上的挑戰,需要重新考慮道路設計、交通流量管理和公共交通系統的布局。


結語

通訊網路架構在SDV的發展上,除了必然會扮演關鍵性的角色外,也因為其複雜的模式,會牽涉到更多週邊事物的連動,甚至對社會秩序或生活樣態都會有所改變與影響。想想看,智能手機的推行,到現在已經是人手一機,改變了多少產業的樣貌?又創造了多少市場機會?未來如果手機加上SDV汽車的操控連動,恐怕也會有令人意想不到發展,我們應該說就是未來communication的工具大大不一樣了。


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