環旭電子 | 車聯網IoV關鍵技術：DSRC & C-V2X

09/18/2024

車聯網IoV關鍵技術：DSRC & C-V2X

作者：USI環旭電子無線暨穿戴微小化方案中心 / 莊志信

延續上篇「V2X車聯網：智慧交通的關鍵技術」的基本概念，相信您對「車聯網」已經有初步了解。「車聯網」（IoV，Internet of Vehicle）是物聯網在交通領域的應用，連結車輛資訊與行動網路，運用無線網路通訊、數據處理、衛星定位、感測器、電子標籤等技術，對車輛、行人、道路環境三方靜態和動態訊息，進行有效辨識及傳遞。其所建構的平台、車輛、路側設施與行人間的即時訊息溝通，將催生新的產品型態與服務，包括交通安全、交通服務、城市管理、物流運輸、智慧收費等。此篇文章我們將再進一步帶您深入技術內涵、了解全球不同區域的主流規格，在汽車電子發展領域探索更多的重要Know-How。

兩大主流車聯網無線通訊技術

車聯網標準體系區分為無線通訊與應用層兩大部分，其中的應用層標準由各國或聯盟根據其區域性應用各別定義，而無線通訊技術則以專用短程通信技術(DSRC)(歐盟為ITS-G5)與蜂巢式車聯網(C-V2X)為市場主流技術，以下為兩大技術的分述。

「專用短程通信技術(DSRC)」是基於IEEE 802.11p無線通訊技術所發展的V2X技術，由美國推動車用環境無線存取(Wireless Access in Vehicular Environments，WAVE)/DSRC標準，整合IEEE 802.11p與IEEE 1609標準。DSRC專利技術，主要為傳統汽車領域的整車或零組件供應商所把持，因此DSRC可說是由傳統汽車產業鏈發展延伸的新技術。主要以提升行車安全為發展目標，提供車對車(V2V)、車與基礎設施(V2I)間穩定且可信賴的通訊服務，發展上訴求交通安全、交通效率與訊息服務的提供，示意如圖1。

圖1: 專用短程通信技術 (DSRC)

蜂巢式車聯網(Cellular-Vehicle to Everything，C-V2X)規範，由第三代合作夥伴計畫(3GPP)於2015年制定，由Rel-14標準開始，內容包括服務定義、網路架構與通訊技術，C-V2X規格演進如圖2。

圖2: 蜂巢式車聯網 C-V2X 規格演進圖

C-V2X定義了兩種互補的通訊模式，其一是獨立於蜂巢式網路的直接安全通訊，可實現V2V、V2P以及V2I之間的直接相互通訊。其二，C-V2X允許車輛通過蜂巢式頻譜上的行動網路(V2N)與雲端進行通訊，如圖3所述。

圖3: C-V2X 通訊模式

整體而言，DSRC 的技術較早發展成熟，可謂是由傳統汽車產業鏈發展延伸的新技術，而C-V2X雖是持續發展中的技術，但較DSRC而言，可實踐更長通訊距離、較高傳輸容量、較快反應、支援較高車速的交通管理目標，在車聯網應用服務上也因其多元化的加值應用，吸引資通訊業者、軟體服務商與電信營運商加入。且4G/5G網路可共用性，也促使相關業者可在C-V2X標準底定前及早布局。其他項目的比較可參考表1。

表1: DSRC vs. C-V2X 技術比較

全球車聯網策略與展望

根據拓墣的研究報告指出，車輛聯網可為功能帶來大躍進，連帶會明顯推升聯網汽車的數量。2025年新車搭載車聯網技術占比將高達八成，意味著四輛新車裡面，就有三輛新車具有聯網功能。因此，各國在結合5G車聯網技術的策略，除了逐步邁進自動駕駛時代，並對其相關產業與供應鏈發展，甚至消費者對擴大商用都引頸期待。以下將針對主要幾個主要區域車聯網策略作說明，首先是各區域頻譜的分配狀況，如表2：

表2: 全球各區頻譜分配狀況

從頻段上來看，美國聯邦通訊委員會於2020年11月公布重新規畫的頻段，擬議5,850~5,895MHz頻段的45MHz，使用於非授權無線技術之應用；5,895~5,925MHz頻段之30MHz保留於V2X交通運輸系統。其中5,905~5,925MHz將專用於C-V2X，5,895~5,905MHz頻段之10MHz則考量配置於C-V2X或保留於DSRC，此舉不難看出，美國技術規畫由DSRC逐漸往C-V2X靠攏，為5GC-V2X技術導入開啟一扇大門。
歐盟採DSRC與C-V2X同時發展且於2008年制定ITS執行計畫，並於2020年初公布EN 303 613標準，定義C-V2X作為智慧運輸系統技術，亦更新ETSI TR 101 607合作式智慧運輸系統(Cooperative Intelligent Transportation System， C-ITS)場域納入LTE-V2X技術。
中國明確規定5.9GHz(5,905~5,925MHz)為發展C-V2X頻段，按照《IMT-2020(5G)推進組C-V2X白皮書》將標準分類為總體技術要求、接入層、網路層、應用層以及安全，共5大類，將車聯網由LTE-V2X演進至5G C-V2X。透過相關產業進行整合、測試、基礎建設聯網與驗證等等，朝著實現商用化推進。工信部則在2018年公布《車聯網(智慧網聯汽車)直接通訊使用5,905~5,925MHz頻段管理規定》，使法規與標準能涵蓋測試實驗室測試標準、設備布建標準、協同規範與聯網安全等等。

智能駕駛x車聯網：下一波新藍海

整體而言，5G時代來臨，搭配物聯網的大趨勢，預期有更多垂直應用領域的發展相較於消費市場將更為精彩，其中車聯網就是眾所矚目的亮點。而在車聯網無線通訊技術上，相較使用DSRC技術必須在路邊建設大量基礎設施，使其部署成本大大提高，商業模式也不明朗，C-V2X 的發展已具規模，電信運營商不需要布建專用的路側設備以及提供專用頻譜，同時其設備可以和手機使用同一類型的單一LTE晶片組，能為車廠大大降低整合成本。且隨著技術的發展，儼然成為了實現車聯網中「智能駕駛」的重要一環，且相關的標準化工作也在持續推進中。這其中又以中國政府在C-V2X的基礎建設與法規制定最為積極配合，並持續領先其他區域，預期將引領下一波新藍海。