隨著資通訊技術(shù)快速發(fā)展，利用相關(guān)技術(shù)協(xié)助駕駛?cè)伺袛嗦窙r并預防事故發(fā)生已成為近年各大車廠與各國政府致力發(fā)展的目標；而在通訊標準、感測技術(shù)與頻譜規(guī)畫等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)相繼到位后，V2X等車聯(lián)網(wǎng)應用已日益開枝散葉，朝向全面普及方向邁進。

在交通安全對全球人民生命財產(chǎn)造成極大威脅，各國政府主管除透過法規(guī)管理用路人行為外，隨資通訊技術(shù)快速發(fā)展，利用相關(guān)技術(shù)協(xié)助駕駛?cè)伺袛嗦窙r預防事故發(fā)生為近年各大車廠與政府致力發(fā)展的目標，感測技術(shù)與通訊技術(shù)為車聯(lián)網(wǎng)安全應用領(lǐng)域之核心，相關(guān)技術(shù)需要政府配置頻譜資源協(xié)助發(fā)展與應用。

汽車安全系統(tǒng)可分為被動式安全與主動式安全，被動式安全如安全氣囊、安全帶等，主要在災害發(fā)生時減輕對駕駛?cè)伺c乘客受害程度，主動式安全可即時偵測車體周遭，事前預防事故發(fā)生如先進駕駛輔助系統(tǒng)(AdvancedDrivingAssistantSystem，ADAS)，各國主管單位積極推動將相關(guān)系統(tǒng)列入新車評鑒指標，國際車廠如BMW、Mercedes-Benz、Volkswagen等亦投入相關(guān)技術(shù)研發(fā)與導入。

車聯(lián)網(wǎng)安全應用系統(tǒng)架構(gòu)包含感知層、通訊層與應用層，感知層包含雷達、光學雷達與影像感測器等，提供車輛收集周邊環(huán)境資訊；通訊層也可稱為汽車區(qū)域網(wǎng)路(VehicleAreaNetwork，VAN)，分為車載通訊(in-vehiclecommunication)、車外通訊、車間通訊(vehicletovehiclecommunication)與車路通訊(vehicletoroadcommunication)等四部分，目前商用汽車已經(jīng)能夠支援車載通訊及車外通訊，車間通訊與車路通訊尚在研發(fā)與測試階段；應用層則提供資料分析與決策協(xié)助等。

車用感測技術(shù)五花八門各有優(yōu)缺點

汽車感測技術(shù)部分包含影像、雷射、超音波與雷達等，其中雷達系統(tǒng)在天氣適應性、直接探測范圍及速度方面都較其他感測器具優(yōu)勢。

雷達感測

雷達依據(jù)偵測距離可分為短距雷達(ShortRangeRadar，SRR)、中距雷達(MediumRangeRadar，MRR)以及長距雷達(LongRangeRadar，LRR)，提供車輛于不同環(huán)境中整合運用。SRR主要提供30公尺內(nèi)近距離的物品偵測，如前方碰撞預防、盲點偵測與車道變換協(xié)助等；LRR則提供30?150公尺距離偵測范圍，提供自動導航功能。

LRR在汽車上最早應用可追溯至1999年Mercedes-Benz于S-class系列車款中導入全球第一個雷達主動車距控制巡航系統(tǒng)(AutonomousCruiseControl，ACC)，結(jié)合SRR和LRR將可以提供駕駛者更多行車判斷與協(xié)助。

雷達系統(tǒng)基本運作方式為透過發(fā)射器輻射特定波形的電磁波，由接收器感測周邊目標物體所反射之電波，依據(jù)電波發(fā)射回傳的時間測量目標物與車體的距離，根據(jù)回傳電波的到達角度得知目標物的方向，透過回傳訊號的都卜勒頻移(DopplerFrequencyShift)測定目標物的相對速度。

雷達主要分為脈沖波雷達(PulsedRadar)與連續(xù)波雷達(ContinuousWaveRadar)。車聯(lián)網(wǎng)安全應用之雷達主要使用頻段包含SRR的24?26GHz、79GHz頻段，以及LRR使用76?77GHz。雷達愈往高頻體積愈小，解析度愈高，可提供更精準判斷，因此包含歐洲、日本多國皆積極推動毫米波雷達發(fā)展。

光達感測

此外，光學雷達(LightDetectiveRaging，LiDAR)近年被Google、福特(Ford)等廠商采用發(fā)展自動駕駛技術(shù)，LiDAR因為具備不受電磁波干擾、可描繪物體外圍輪廓提供辨識、測距精確度高等特性，能夠及時建立車體周圍的3D環(huán)境地圖，但光學雷達在應用上遇到高成本、體積大與偵測能力易受氣候影響等因素影響，使相關(guān)發(fā)展仍受到限制。

DSRC、LTE－V搶攻車間／車路通訊商機

車間與車路間網(wǎng)路通訊部分，過去有紅外線、微波、Wi-Fi等，在移動性、覆蓋范圍與傳輸速度上皆有所差異。目前國際上主要關(guān)注的技術(shù)包含專用短程通訊(DedicatedShortRangeCommunication，DSRC)與LTE-V。

DSRC／802．11p技術(shù)概要

DSRC由物理層標準IEEE802.11p又稱為WAVE(WirelessAccessinVehicularEnvironment)及網(wǎng)路層標準IEEE1609所構(gòu)成，在此基礎之上，美國汽車工程師協(xié)會(SocietyofAutomotiveEngineers，SAE)規(guī)范V2V與V2I資訊的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，歐洲相關(guān)標準由ETSICT-ITS所規(guī)范。IEEE802.11p由IEEE802.11標準擴充，專門應用于車用環(huán)境的無線通訊技術(shù)，支援915MHz與5.9GHz。

802.11p物理層架構(gòu)與802.11a大致相同，采用正交多頻分工(OrthogonalFrequency-divisionMultiplexing，OFDM)調(diào)變技術(shù)，且52個子載波可支援正交振幅調(diào)變(QuadratureAmplitudeModulation，QAM)、相位移鍵調(diào)變(Phase-shiftkeying，PSK)等調(diào)變技術(shù)，同時搭配向前錯誤校正技術(shù)(ForwardErrorCorrection，F(xiàn)EC)，減少資訊重新傳輸所發(fā)生的延遲情況，能夠因應在高速移動下資訊傳遞的即時性。

802.11p在915MHz頻段中，支援傳輸距離小于300公尺，傳輸速率低于0.5Mbit/s，使用5.9GHz頻段通訊時，傳輸距離最遠可達1，000公尺，以頻道頻寬10MHz為單位，傳輸速率最高為27Mbit/s，允許在車速260km/h下進行車與車之間以及車與道路設備之間的資訊傳輸。

DSRC系統(tǒng)包含車載裝置(OnBoardUnit，OBU)與路側(cè)裝置(RoadSiteUnit，RSU)兩項重要元件，透過OBU與RSU提供車間與車路間資訊的雙向傳輸，RSU再透過光纖或行動網(wǎng)路將交通資訊傳送至后端平臺。由于車間與車路通訊應用情境復雜，汽車數(shù)量多寡、距離與道路氣候等都會影響無線網(wǎng)路的通訊，通訊速度與品質(zhì)將對用路人安全造成極大影響，因此車聯(lián)網(wǎng)安全應用相關(guān)通訊網(wǎng)路通常被要求須要具備高移動性與低延遲率，IEEE將安全應用通訊延遲容許范圍定在50ms內(nèi)，最多不超過100ms，允許接收訊息后有足夠反應時間。

LTV－V技術(shù)概要

車間與車路間的通訊技術(shù)除DSRC外，華為、高通(Qualcomm)等網(wǎng)通廠商積極推動以LTE網(wǎng)路為基礎的LTEV2X技術(shù)，3GPP自2015年底將LTE-V技術(shù)納入Release14標準制定，目前于SAWG1內(nèi)進行相關(guān)服務之研究及討論。

英國商業(yè)、創(chuàng)新既技能部(DepartmentofBusiness，Innovation，andSkills，BIS)2016年透過智慧運輸基金(IntelligentMobilityFund)提供8個下世代自動駕駛車研發(fā)計畫資金，其中英國智慧互連交通環(huán)境計畫(UKConnectedIntelligentTransportEnvironment，UKCITE)，第一階段為場域布建，預計2017年將在超過40英里的都市道路、高速公路上進行包含LTE-V等不同聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛車輛技術(shù)實證，參與測試計畫者包含JaguarLandRover、西門子(Siemens)、華為、Vodafone、CoventryUniversity與UniversityofWarwick等。

德國電信亦宣布將與華為、豐田(Toyota)及奧迪(Audi)汽車合作，在因哥爾斯塔特高速公路(Ingolstadtautobahn)的測試場域上進行LTE-V技術(shù)實證。德國電信將在LTE基地臺上設置華為供應的LTE-V硬體，Toyota及Audi車載LTE-V裝置同樣由華為提供。中國政府也看好LTE應用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，由中國資訊通信研究院主導成立LTE-V核心工作組，在中國通訊標準化協(xié)會與3GPP架構(gòu)下推動LTE-V的標準化與商業(yè)化發(fā)展。

在3GPP架構(gòu)下，與V2X相關(guān)技術(shù)標準包含多媒體廣播群播(MultimediaBroadcastMulticastService，MBMS)與LTEDirect通訊。利用MBMS技術(shù)可同時對大量裝置廣播如公共警示等緊急訊息，LTEDirect通訊部分，3GPP于2011年展開相關(guān)研究，并正式將其納入Release12的標準制定，LTEDirect可自動搜尋鄰近上千臺裝置，能夠讓處于LTE訊號覆蓋范圍內(nèi)外之車輛、路側(cè)裝置等在不透過基地臺情形下相互溝通。

3GPP于TS22.185文件中描述LTE-V應用情境與傳輸要求，LTE-V應用情境包含LTE網(wǎng)路范圍內(nèi)及范圍外的V2V、車對基礎建設/網(wǎng)路(VehicletoInfrastructure/Network，V2I/N)及車對行人(VehicletoPedestrian，V2P)等。傳輸部分須達到支援最大相對速度280km/h、絕對速度160km/h的高速移動，以及V2V環(huán)境下延遲速度低于100ms等要求。

LTE-V的實際運作可分為LTE覆蓋范圍外的V2X通訊，單一營運商透過基地臺管理的V2X通訊以及多營運商透過基地臺管理的V2X通訊等。3GPP認為，在多營運商提供V2X服務的情境下，訊息傳遞有三種情形需被考慮：

第一，特定區(qū)域內(nèi)僅有一家營運商有基地臺，該營運商與其他營運商分享基地臺提供包含V2X等多種服務；

第二，特定區(qū)域內(nèi)僅有一家營運商擁有V2X頻段，該營運商分享基地臺給其他營運商限定提供V2X服務；

第三，特定區(qū)域內(nèi)有2家營運商都擁有基地臺，V2X伺服器分配V2X訊息給2家營運商的網(wǎng)路。終端應能夠接收不同營運商之V2X訊息，避免漏接重要資訊。

車間與車路間通訊技術(shù)可協(xié)助提升車輛安全，也是未來自動駕駛車輛的關(guān)鍵技術(shù)之一，DSRC與LTE-V都利用車載裝置間以及車輛與路側(cè)裝置間進行資訊交換，達到即時資訊傳遞，提供駕駛者判斷或車輛自動控制，兩者在技術(shù)上都必須達到一定傳輸要求來實現(xiàn)車輛安全應用。

DSRC、LTE各有優(yōu)勢

在標準進程與導入方面，DSRC發(fā)展較成熟，美國、歐洲等國家已提出相關(guān)標準規(guī)格，LTE-V目前已在3GPP進入標準制定流程，但至少需到2017年Release14中才會完成，在布建上DSRC由于需要安裝新的路側(cè)設備，將增加導入成本與時間，LTE-V則能夠整合既有的基地臺裝置，不需要大量布建新基礎建設，可縮短導入時間，兩者之間互有優(yōu)勢。

各國頻譜政策大致相同主流頻段出列

有關(guān)車用雷達感測系統(tǒng)相關(guān)頻譜之規(guī)畫，美國FCC于Part15規(guī)范16.2，17.7GHz與23.12，29GHz提供寬頻雷達系統(tǒng)使用，46.7，46.9GHz、77GHz限制作為車載電場擾動感測器的車用雷達系統(tǒng)使用，并于2015年發(fā)布法規(guī)制定通告，將76，81GHz劃給雷達系統(tǒng)使用。

車聯(lián)網(wǎng)安全應用之推動需由車廠、零組件制造商、網(wǎng)通設備廠商、營運商等相關(guān)業(yè)者共同合作，為加速不同業(yè)者之間的整合，需要頻譜主管單位確立相關(guān)應用服務之作業(yè)頻段，考慮設備取得、維護成本以及本土業(yè)者相關(guān)解決方案的全球出口，在頻譜規(guī)劃上建議仍以國際主流頻段為首要考量。

目前我國主管單位已展開相關(guān)研究，但仍需要規(guī)畫單位與管理單位進行協(xié)調(diào)，厘清國內(nèi)相關(guān)頻段及鄰近頻段的使用現(xiàn)況，確立相關(guān)使用規(guī)則，加速車聯(lián)網(wǎng)安全應用產(chǎn)品及服務于國內(nèi)之發(fā)展與推動。