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連網車輛究竟連結了什麼？
作者 : Egil Juliussen，EE Times專欄作者
2020-08-11
車用資通訊服務的開發是為了滿足車廠與車輛擁有者的需求，還有一些其他相關單位或產業也看到車輛資料的價值，或是能從傳送資料與內容給車輛的服務中產生營收。這些因素已經劇烈改變了連網車輛產業，並將持續帶來更多變化。
美國的第一輛連網汽車問世已經超過20年了──通用汽車(GM)被認為是在1996年率先底推出車用資通訊系統(telematics system)的公司，福特(Ford)也加入行列但很快就放棄其系統；於是GM的OnStar系統成為領導級車用資通訊系統。
OnStar的市場領導地位一直維持到現在，迄在美國的累計銷售量已達5,000萬台。而因為OnStar成為最具影響力的車用資通訊系統，也迫使GM的其他競爭對手跟進連網汽車市場。
不過，現在特斯拉(Tesla)才是遠勝其他車廠的「真正」連網車輛技術領先者。Tesla能無線更新(over-the-air，OTA)所有軟體並收集大量使用資料，再利用這些資料與分析結果支援後續的快速、頻繁軟體更新。Tesla能這麼做是因為先進的系統架構，大多數車廠正在開發自家的類似技術，但要追上Tesla還有好一段距離。
車用資通訊服務的開發是為了滿足車廠與車輛擁有者的需求，還有一些其他相關單位或產業也看到車輛資料的價值，或是能從傳送資料與內容給車輛的服務中產生營收。這些因素已經劇烈改變了連網車輛產業，並將持續帶來更多變化。
為了讓讀者們對連網車輛技術與市場的目前狀況與未來發展有更多方面的了解；筆者將從以下的幾個問題出發，提供我的答案與觀點：
連網的對象包括什麼？(簡單的答案是：軟硬體、資料、內容、事件與人)
如何實現連網？(簡單的答案是：透過嵌入式數據機、智慧型手機、Wi-Fi或藍牙)
要連結消費者與車輛資料，需要什麼基礎設施？
要將外部資料/內容與車用系統和人連結，需要什麼基礎設施？
哪些車輛資料對汽車市場或其他產業的消費者來說是有價值的？
哪些車輛資料對車內的電子系統與人是有價值的？
是否有技術上的問題使得連網車輛在市場上的普及率發展緩慢？
連網車輛的商業模式──包括現在與新興的──是如何？
長期來看連網車輛的市場商機如何？
長期來看自動駕駛技術將為連網車輛帶來什麼影響？
連網車輛產業正朝著多個方向發展，並隨著新的細分市場出現使得結構複雜度增加。幸好這是個電腦時代，以下筆者用畫圖的方式來呈現這個複雜產業領域的全貌，有時一張圖可以省略千言萬語：
上圖左側摘要說明了車輛內部的連網元素，基本上分為兩個部份：一是眾多車用電子系統或電子控制單元(ECU)，另一個是由連網車輛駕駛人執行的動作。ECU會產生大多數來自車輛的資料/數據，這些資料/數據被越來越多消費者使用。ECU也接收越來越多進入車輛之內容，特別像是OTA軟體更新功能已經被添加到眾多新車款中。
連網車輛駕駛人扮演的角色重要性則是日益顯著，不但是對許多產業來說有價值之資料/數據的產生者，也是饋入車輛的音樂與其他內容的消耗者，以及車內電子商務的使用者。連網車輛乘客也扮演重要角色，因為他們可能會將自己的行動裝置與連網車輛的系統連結；為了簡化連網車輛元素的分類，在此將乘客也併入駕駛人的部份。
以上兩個車輛內部的連網元素，會透過一個以上的無線裝置與外部世界連結，如上圖中段的方格所示。最常見的連結方案是嵌入式數據機，這種裝置已經在車用資通訊系統內佔據關鍵位置近25年。
現在大多數的車用資通訊系統都能連結數據機或者是智慧型手機，Apple與Google兩大陣營也都有提供能將智慧型手機與大多數車廠之車用資通訊系統或車用資通訊娛樂(infotainment system)系統整合的軟體，所以駕駛人的智慧型手機也能扮演在車用資通訊系統之外的獨立連結裝置；但手機也可能會讓駕駛人分心，就算是採用免手持介面。
短距離無線技術例如Wi-Fi或藍牙也被用來支援車用連結──大多數是應用在車用資通訊系統與智慧型手機、平板裝置之間的連線；OTA軟體更新則是通常會透過駕駛人家中的Wi-Fi無線區域網路來完成。
車用通訊(V2X)包括車輛之間的通訊(V2V)、車輛與交通基礎設之間的通訊(V2I)，還有車輛與行人之間的通訊(V2P)；可惜在車用通訊技術上，汽車產業與蜂巢式行動通訊產業之間有標準戰爭──車廠開發的V2X方案是採用以IEEE 802.11p標準為基礎的專用短距離通訊技術(DSRC)，行動通訊產業則開發與DSRC有一部份重疊、但以4G/5G技術為基礎的C-V2X規格。
車用通訊標準之爭議已成為技術和政治角力。因為有部分車廠已經加入C-V2X陣營，該標準可能成為贏家；中國也決定採用C-V2X，正在5G通訊網路推出的同時進行佈署該方案的測試。
資料對車輛的傳輸與車輛內部資料的送出，主要是透過蜂巢式網路以及實現通訊的不同部份來進行。車用資通訊服務供應商(TSP)在其中扮演主導的角色，這些供應商通常與一家以上的特定車廠合作。
有越來越多廠商提供眾多智慧型手機應用程式(Apps)，可傳送大量內容與資料至車輛，或者接收來自車輛的內容/資料；第三方業者和汽車後裝市場(aftermarket)業者也會連結車用系統或/與駕駛人。
保險業則是使用後裝市場裝置的領先者，這類裝置連結車輛的診斷系統(OBDII)以取得駕駛資訊，以更妥善評估其客戶的駕駛風險；這種所謂的UBI (user-based insurance )駕駛行為險在市場上越來越受到歡迎。
在上面的圖片中以紅色字標示的部份，是說明車輛資料如何透過聚合業者(aggregator companies)傳播至他們的客戶。這兩個部份在資料流與參與公司數量方面都有大幅簡化，只有列出少數範例；我們將在未來的專欄文章中繼續討論相關細節，探索資料的貨幣化領域的結構，還有一些關鍵業者。
來自車輛的資料
從車輛來的資料主要是對車廠有幫助，特別是定期進行或是按照客戶需求執行的遠端診斷所取得的車用資通訊系統資料，在過去20年來對車廠與Tier One供應商來說最具價值，主要在於能協助他們降低保固成本，此外也能判斷問題是否早在車輛的生產週期中已經解決，以提供更高的信賴度與商譽。
基於類似的理由，遠端診斷是對車主來說最有價值的車用資通訊服務；遠端診斷能早期發現一些車輛磨損的問題，以避免它們變成更大、要付出更高代價維修的問題──但前提是車主能修正這些小問題。而具備每月遠端診斷歷程記錄的連網車輛，在二手車市場上通常也能賣個好價錢。
對不同產業與企業來說，有更多車輛資料具備潛在價值；而車廠缺乏開發這類業務的專長已經有很長一段時間，因此出現像是Otonomo (EETT編按：總部位於以色列)這樣的車輛資料聚合業者公司開發了商業模式與雲端平台。後裝市場的聚合業者Verisk (EETT編按：總部位於美國紐澤西州)原本主要服務保險業者，也伸展了車輛資料商機的觸角。
車輛資料聚合業者正在改變其商業模式，與車廠創造雙贏。車廠現在能提供眾家聚合業者想要的車輛資料，以換取某一部分聚合業者創造的營收。這擴大了潛在客戶群以及可接觸的車輛資料範圍，稍後筆者將就車輛資料市場與技術提供更多觀點。
饋送至車輛的內容
饋送至車輛的內容商機所獲得的注意不如從車輛產生的資料，不過這個領域有不少相關的開發成果以及新機會。對車廠來說，最具潛力的是OTA軟體更新，這是另一個能為它們節省成本的商業模式；遠端軟體更新比在車輛經銷商維修中心進行更新要省成本。現在透過OTA進行軟體更新的車輛比例，遠高過在汽車經銷商處進行軟體更新的比例。
功能性軟體的更新能為ECU添加新功能，這對汽車產業來說是一個新的收入來源。Tesla已經證明了這一點，許多其他車廠也正在努力為自家系統導入功能性軟體更新的能力。目前採用CAN匯流排設計的車用電子系統架構不利於功能性軟體更新，但隨著採用乙太網路的系統架構佈署數量越來越大，功能性軟體更新將會更容易進行。
還有其他許多饋送至車輛的內容商機正在崛起──特別是針對駕駛人；音樂一直是車輛資通訊娛樂系統的主流內容，現在則轉向透過智慧型手機透過串流格式實現。此外地圖圖資更新、交通路況資訊、停車資訊等等扮演的重要性也日益顯著。
以車輛駕駛人為對象的新興服務市場領域正在起飛，這個領域因為GM率先推出市場的產品Marketplace而被稱為「市集」服務；這種服務基本上就是一個廣告與電子商務平台，透過車用資通訊系統連結以最大化降低駕駛人可能分心的問題。
以GM的市集服務為例，零售業者需要在該平台註冊才能上架，這能讓駕駛人更方便在每日的行車路線上進行採購；GM能從駕駛人的採購訂單中獲得佣金。當然推銷產品以及提供折價券優惠等等，也是該系統功能的一部分。
貨品快遞是一個持續成長的業務，該領域對連網車輛來說亦是一個正崛起的市場。有越來越多的連網車輛後行李廂或是車門能透過車用資通訊系統的一次性程式碼開啟，因此可以將包裹快遞到車子裡──無論是電子商務包裹或是一些雜貨日用品，都可以透過這種方式遞送。
附圖：連網車輛產業的全貌。
（圖片來源：Egil Juliussen）
資料來源：https://www.eettaiwan.com/20200811nt01-connected-cars-let-me-count-the-ways/
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#通訊 #物聯網IoT #裝置介面 #大規模多輸入多輸出MassiveMIMO #毫米波mmWave #汽車電子 #A-PHY
【體會 5G 快感，裝置介面也要跟得上！】
雖然 5G 基礎建設的核心網路與接取網路迥異於前幾代，但多數裝置端的傳輸介面仍可沿用 4G 規範。不過 MIPI 聯盟強調，5G 演進不只是無線端，包括攝影機、顯示器、無線電、觸控、儲存和音訊等裝置的傳輸介面也要與時俱進，以實現機器手臂等較長距離的傳輸，主要對應四大規範：
●MIPI RFFE (射頻前端)：大規模多輸入多輸出 (Massive MIMO) 和毫米波 (mmWave)；
●MIPI CSI-2：從相機拓展至視訊和新興影像用例；
●MIPI DSI-2：提升顯示解析度，延伸至觸控及 XR 用例；
●MIPI I3C：集成更多高精度感測器。
MIPI 生態系橫跨代工業 (OEM)、處理器、半導體、測試、矽智財、消費電子和汽車電子，涉及低功耗、高頻寬、低電磁干擾 (EMI) 等48 個規範家族，產業別已從行動裝置外溢至物聯網 (IoT)、汽車業、飛機、醫材和工控等。如今的汽車，儼然已是廣義的行動裝置，偌大商機自然也吸引 MIPI 的目光，故開發出「A-PHY」專用介面搶市。
MIPI 聯盟表示，雖然手機年產 20 億支大於汽車每年 1 億台的產量，但自駕車用到的感測器介面至少有十個，換算下來每年也有十億個感測器需求，規模近乎手機的一半，不容小覷。再者，汽車產業變革的推動，如：新車安全評價制度、燃油效率要求、碰撞警示系統、車道偏離警示、煞車防鎖死………，汽車絕對是眾兵家必爭之地。汽車與手機基本無異，差別只在距離與實體層介面不同；手機通訊距離約 10～15 吋，而汽車可達 15 公尺。
單就介面層標準來看，相較於同步雙向傳輸的車用乙太網，介面上須加裝一個處理器，會增加成本與功耗；A-PHY 採用直接相連且非同步傳輸架構，好處是：多個攝影機傳輸到車上主機或閘道器的速率高 (＞10Gbps)，但允許反向傳輸低以降低成本。兩者可互補共存，並非競爭關係。MIPI 聯盟還透露，「功能性安全」(Function Safety) 將是下個階段性目標，現正積極向業界收集收發器等具體規範的需求清單，預計今年底、明年初將出爐穩定版標準草案，於 2024 年正式發佈。
延伸閱讀：
《射頻前端、攝影、顯示、感測、車用裝置介面，MIPI 聲勢壯》
http://compotechasia.com/a/tactic/2019/1106/43227.html
#MIPI聯盟 #射頻前端RFF #CSI-2 #DSI-2 #I3C
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