【拓墣观点】迎接 5G 时代,联网汽车的发展与挑战

【拓墣观点】迎接 5G 时代,联网汽车的发展与挑战

汽车联网透过手机,逐渐往内建联网功能发展,意即汽车出厂时就具备联网功用,且各种基于网路连结的服务不断推陈出新,但以目前发展来看,多数车厂的联网功能集中在提升行车体验的便利和娱乐功能。而透过车联网(V2X)达到行车安全,则因需传输大量数据和达到低延迟要求,仍要等到 5G 布建完成和订定强制性法规等才能实现,同时在联网方式增加后,车辆资讯安全也需有更严密的风险管控机制。

联网汽车基本概念1. 联网汽车定义

联网汽车是指汽车具备连接网际网路功能,能透过无线网路和车外环境连接,包括其他车辆、基础设施、个人行动装置与云端等。

在 5G 即将商用之际,联网汽车的应用又成为热门讨论话题,5G 的高传输效率和低延迟特性,将联网汽车应用带出车与驾驶人、车与车厂的範围,进而实现车连车(V2V)、车连基础设施(V2I)与车连行人(V2P)等 V2X(Vehicle to Everything),透过车联网的实现,再进一步连结智慧交通和智慧城市等更大层面。

2. 联网汽车的联网与通讯方式

联网汽车可透过几个方式接入网路,包括内建 SIM 卡、外插式 SIM 卡、内建 Wi-Fi Hotspot、外接 Hotspot,透过蓝牙或 USB 线与个人行动装置连结后使用行动装置网路。

在通讯技术上,可分为车内通讯(In-Vehicle)和车外通讯(Out-Vehicle)。车内通讯技术多元,CAN(Controller Area Network)汇流排标準是车内最常见的通讯技术,但近来受到汽车电子化程度越来越高,与先进辅助驾驶各项次系统(ADAS)陆续上车,加上未来自驾系统各类感测器产生的巨量资料,对车载网路的频宽要求快速增加,因此近年厂商也相继投入具备高传输速度的车用乙太网(Ethernet AVB)。

3. 联网汽车的应用

便利

便利是车商最先想到的联网用途,目的在提供客户更佳的行车体验,透过手机等装置进行远端操作车上功能,例如上锁解锁、闪烁大灯、控制空调,或透过定位确认车辆停放位置和防盗,车厂也能透过远端监控车辆的健康和使用情况对客户发出提醒,进一步预约回厂保养时间;此外,车上的资讯娱乐系统(Infotainment)在联网后能扩大用途,例如透过 App 预定餐厅、购物与线上支付等,或语音助理功能得到强化,控制智慧家庭内的装置、查询即时天气与更新路况等。在未来完全自动驾驶的时代,民众待在座舱内的时间增多,提供多种娱乐和功能的沉浸式座舱需依赖高效率联网。

安全

与安全有关功能中,急难救助和路侧协助是最常见的功能,车厂透过车内 Sensor 侦测碰撞,或透过安全带和安全气囊的反应判断是否有意外发生,有些车厂在碰撞讯息确认后,会由车厂的资讯中心通报救助系统,或者如欧盟 e-call 系统,自动通报汽车位置讯息到附近的 112 公共安全回应点(Public Safety Answering Point,PSAP)判断是否要进行救助。进一步实现 V2X 之后,透过车辆间与车和交通号誌间的通讯,能辅助自动驾驶感测器的不足,协助判断路况,减少碰撞意外、塞车与不熟悉道路等妨碍交通的情况。

衍伸商用服务

透过联网,汽车能收集的资讯变多,进而衍生多种商用服务,包括汽车共享、保险与车队管理等,例如台湾泰安产物保险厂商推出 UBI 车险,利用 App 和 OBD II 记录行驶里程数、驾驶时段与急煞车频率等因子,进行保险费率动态调整。此外,在商用车的车队管理上,联网也能发挥包括管理驾驶行为、燃料耗用、闲置管理、位置讯息、避开塞车与侦测危险等多功能,不仅增加管理效率,也为车队节省成本。

【拓墣观点】迎接 5G 时代,联网汽车的发展与挑战

联网汽车的功能与服务。

车厂在联网汽车上的布局与发展1. 车厂的联网服务现况

联网服务项目多且雷同

各车厂的联网服务多元但差异不大,集中于远端遥控功能、定位与防盗、导航与即时路况更新、线上音乐串流、强化语音助理、紧急救助与路侧救援、车辆健康管理与随时联网等功能。部分车厂则提供一些较特殊服务,例如地理围栏提醒功能(Geofence)可限制车辆活动範围,日系车厂 Nissan 和 Honda 皆有此服务,美系车厂 GM 也将推出;宵禁提醒(Curfew Alert)则是设定车辆使用时间,防止他人非经同意使用车辆,或家长设定该功能提醒孩子车辆使用时间已到;而泊车提醒(Valet Alert)设定车辆移动半径範围,避免车辆在泊车时被不当使用。

汽车联网的利用率待观察

联网功能不再是豪华车系或高阶车种的特殊待遇,在车厂逐渐将全车系导入内建式 SIM 卡或内建 Wi-Fi Hotspot,以及智慧型手机高度普及化两大因素下,备有联网能力的汽车数量快速增加。由于联网功能多数非永久免费,且目前对车主来说并非绝对必要,因此在免费使用期一过,该联网功能未必会继续被使用,导致一部分车辆虽有联网功能却没有实际联网。车厂的多元付费方案除了打包方案(Package),也可购买单项服务,购买期间分为永久、年与月,使得联网汽车的利用率和传输数据量差异大,有些汽车可能只串流音乐,有些汽车则有语音助理、即时路况与行动支付等。

区域性差异大

区域性差异可分为提供服务差异和合作对象差异,由于车厂考量各地区环境条件、消费者行为与法规,以及提供的联网服务不同,费用上也随着服务组成而有差异,较难比较,但欧洲、美国与日本等已开发国家的服务,一般较其他国家齐全。在合作商部分也因地制宜,例如 BMW 的语音平台在欧美以亚马逊(Amazon)为主,在中国则与阿里巴巴合作推动「从家到车」远端服务,可透过 AI 音箱远端查询车辆状况。

2. 车厂联网服务未来发展联网功能扩及全车系

随着大众对联网熟悉度和依赖程度变高,车厂将朝全面导入联网功能迈进,例如 Toyota 在 2018 年「The Connected Day」中提出,于 2022 年前在日本和美国销售的新车,将全面配备 DCM 车载通讯设备,并呼吁其他产业携手合作推动互联汽车普及化;Volkswagen 成立数位移动事业部门,与 Microsoft Azure 合作建立「Volkswagen We」连接旗下所有车款,预计 2020 年将有 500 万辆汽车连接到该平台;Ford 也同样计划 2022 年全车系搭载 V2X 系统,初步计画以美国市场为主。

往实现安全功能的车联网发展

目前联网汽车服务由车厂独立开发后提供给消费者,多以便利性和娱乐性等强化行车体验功能为主,与安全相关的则是急难救助和路侧协助,其他提升安全的 V2V、V2I 与 V2P 等,尚待 DSRC 或 C-V2X 等技术成熟后才能实现。若 V2X 无法做到跨品牌车辆互联,以及所有车辆皆能与基础设施或行人互联,那幺 V2X 理想将是空谈,加上 V2X 讯号发射和接收端众多,需处理的数据量庞大,且各地交通条件不同,需实际场景演练确认挑战和问题,因此世界各地皆进行跨领域合作和测试,美国、欧洲、日本与中国则相继完成智慧交通系统演示。

联网让车厂积极转型为服务提供商

各车厂皆把「服务」纳入发展策略的重要一环,无论是提供给私家车或商用车,让服务从「附加价值」定位逐渐走向「获利」。1996 年即发展 OnStar 系统的 GM,近期宣布将北美 OnStar 业务重新定位为 Revenue Center,专注于能创造获利的联网业务,同时也包括与其他合作厂商共享数据。

德国两大车企 Daimler 和 BMW 宣布合资成立 5 家移动服务公司,透过联网提供五大服务:ReachNow(多型态交通方式平台)、ChargeNow(充电服务)、FreeNow(叫车服务)、ParkNow(停车服务)与 ShareNow(汽车共享)。

衍生差异化服务

在联网服务逐渐同质化的趋势中,车厂开始往特色差异化服务发展,并以跨领域合作为主。例如 GM、Volvo 与 Amazon 合作「Amazon Key In-Car」,针对 Amazon Premium 客户提供送货到客户的后车厢,其过程使用 GM OnStar 和 Volvo On Call 系统,只要将车行驶到指定区域内,Amazon 物流人员找到车辆后扫描包裹,就能要求车厂解锁后车厢门放置货品,过程皆有加密处理。

3. 联网汽车的威胁与挑战

车辆资讯安全

发展资安系统的软、硬体厂商和进行渗透测试的网路安全厂商,皆透过实际骇入联网汽车来证明资安风险确实存在,且现有防护系统似乎一攻即破。汽车资安风险节节升高的原因包括。

  1. 联网方式变多:包括 3G、LTE、Wi-Fi、Bluetooth,或车厂用来更新软体的 OTA 技术(Over-The-Air),多种联网方式等于提供更多骇客入侵的接口。
  2. 联网系统和零组件变多:包括车内资讯娱乐系统(Infotainment)、车载通讯系统(Telematics)、ECU、ADAS 次系统与各种感测器等皆能联网,根据资安厂商的渗透测试研究,资讯娱乐系统最容易被骇,原因是该系统底层多为 Linux,与一台电脑无异。
  3. CAN走向乙太网:随着车辆搭载越来越多 ADAS 次系统,CAN 频宽已不敷使用,车厂开始改用车用乙太网路,让读取和传送讯号的连接与一般网路相同,使得入侵汽车变容易。

资料储存权限与位置

与购买消费品相同,车厂在提供联网服务时都有隐私权声明,并需要消费者同意其资料使用範围,但随着各国越来越严谨的个人资料保护法规,将使个人资料的储存权限、类型、期限与位置有越严格规範。

付费模式

车厂提供的联网服务和付费方案多元,一般给予基本功能的免费使用期限为 1~3 年,之后就要收取费用,这与以往一次买断的汽车商业模式不同,车主为了享有服务必须持续花费,但有多少车主愿意额外付费获取服务,还要看该服务对行车旅程的重要性。

此外,目前车内联网最常使用的还是透过个人行动装置购买的网路流量,车辆提供的流量以使用购买的联网功能使用为主,若要流量无上限联网就需负担更多费用,或与电信厂商购买车内 Wi-Fi Hotspot 方案的方式实现,至于如何说服消费者持续负担车价外的费用,将是联网汽车的挑战。

额外成本

联网汽车除了车辆零组件成本、资料储存成本与合作平台间的授权成本增加外,众多联网服务势必要培训汽车销售人员,教导客户如何使用和解决客户问题,在仍以经销门市卖车时,车厂也需在人力成本上负担额外费用。

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