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| 圖1 台灣瑞薩技術行銷部副主任何吉哲認為，Telematics在原裝與售後市場均有向上成長的態勢。 |
隨著駕駛者與乘客對於車載資通訊功能的需求升溫，也帶動相關技術趨勢的成形，台灣瑞薩(Renesas)技術行銷部副主任何吉哲(圖1)表示，車用娛樂系統(CIS)、無線通訊與智慧型運輸系統(ITS)、高速車用網路以及安全駕駛輔助等相關支援的技術將對於智慧型車輛的發展扮演相當重要的角色。
Telematics驅動半導體元件商機
車用資通訊娛樂設備的半導體市場規模成長相當快速，由瑞薩提供的市場預估資料顯示，2010年車用資訊娛樂設備的半導體需求規模已可達37.91億美元，在應用模組方面，基本車載音響與數位裝置的普及率最高，達到25%；零組件方面，特定應用標準產品微控制器(ASSP MCU)、車用娛樂SoC以及多媒體相關晶片的需求量最大，比重達20%，顯示目前車用娛樂仍將是汽車電子領域中需求最大的應用領域。
車用資通訊娛樂系統涵蓋資訊、通訊以及娛樂功能，而其中，未來車用娛樂系統的功能發展將朝向幾大方向演進，包括大型顯示螢幕、真實影像的3D地圖、多媒體效能、清楚的音訊品質、多種通訊技術的連結、以及智慧型運輸系統方案。 何吉哲指出，車用娛樂系統包含導航、數位音訊系統、個人數位助理(PDA)以及多媒體影像等以視訊為主的功能，為滿足強大的功能需求，配備繪圖引擎、車用網路介面支援、編解碼器、資料傳輸介面、以及影像輸出/入等效能的車用多媒體處理器重要性將倍增。
除了車用娛樂系統以外，自2005年始，無線通訊技術也開始從消費性電子市場延伸至汽車電子領域，未來透過基礎架構的設立，汽車將可透過包括3G、WiMAX以及短距無線通訊等技術與外部作資料的連接與傳輸。
為了提升未來汽車對於環保、安全與舒適性控制所需要的處理能力，以達成智慧型運輸系統的應用，半導體業者也透過提升晶片的演算能力達成此目標(圖2)。當中，增進車輛安全(ASV)的系統將成為實現智慧型運輸系統重點，其囊括道路交通、通訊系統，功能包括路面訊息提供支援系統、彎道進入防止支援系統、行人碰撞防止支援系統，未來透過無線/有線通訊技術的連結、半導體元件以及感測器的輔助，將可實現功能強大的車載資通訊系統平台。
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| 資料來源：瑞薩 圖2 未來汽車控制所需要的處理能力 |
由於汽車功能朝向更智慧化的方向演進，也帶動車內使用的半導體元件數量大幅提升，何吉哲預估，現階段汽車內部控制多媒體娛樂、車用網路、車身與保全、安全防護、底盤、動力等電子控制元件數目已高達100件。半導體元件占汽車整體成本比重的持續攀升，也意謂車內電子裝置已由過去的配角轉變為主要功能的角色，因此半導體元件的比重也由1980年的1%成長至2015年達40%，其中主要的功能元件多集中在車用多媒體娛樂性能，由此可知，車用娛樂相關晶片將成為日後推動車用電子半導體市場成長的重要驅動力。
車載資通訊系統中，市場成長性也相當高的應用為車用導航，以車載資通訊系統中發展得最為健全的日本國家為例，其原裝的導航市場已大幅超越售後市場的規模，換句話說，日本消費者在選購汽車時，車用導航系統的性能已成為重要的訴求之一。
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| 圖3 掌微科技總監江煥勳指出，車用導航未來結合娛樂與通訊功能後，將建立新的用戶群 |
掌微科技總監江煥勳(圖3)指出，2005年車載導航市場出貨量已達220萬件，且2003～2008年車用導航市場出貨量年複合成長率可達15%，其中，原裝市場的市占比重最高，不過，售後市場的需求也維持向上成長的態勢。
車載導航為Telematics系統發展重點功能
車用導航系統在原裝與售後市場的功能要求所有不同，原裝市場注重的是導航裝置與車內其他裝置間的資訊溝通；而售後市場則強調多媒體娛樂的功能。
江煥勳指出，未來車用導航系統的功能被賦予提供多媒體、通訊等多元化的娛樂功能將成為大勢所趨，效能更強大的定位系統、更快速的導航、更多樣的多媒體功能以及更低的價格為消費者對產品的要求，也將成為半導體和系統業者在系統設計上所要面臨的一大挑戰。
在多媒體功能規畫方面，須提供簡易操作的人機介面，如清楚的字體與適中按的鈕；支援所有音樂播放格式，包括MP3、AAC、WMA等。在強化導航效能上，則強調繪圖表現的功能，如在每一主要地鐵可顯示最多三十個路標、高建築顯示密度等。通訊方面，未來將有更多的功能應用與GPS結合，因此未來每一種外界訊息或媒體，如即時交通訊息、MSN等均可透過車內外網路相互連接。數位電視也是車用導航系統熱門的功能發展之一，未來將針對不同市場需求可支援所需的行動電視標準。
日本、韓國以及中國大陸是目前車載資通訊系統主要的三大市場，也成為系統製造廠商爭取的主要銷售市場，江煥勳認為，未來系統廠商在產品規畫上須真正考量使用者對於車用娛樂功能的需求，並提供更快速的通訊連接與更低價格的硬體，還有持續更新的內容，才能吸引客戶與消費者花錢購買。
車載資通訊系統包含多種無線通訊技術
車載資通訊系統中包含的無線通訊技術有藍牙(Bluetooth)、WiFi、胎壓監控系統(Tire Pressure Monitoring System, TPMS)、無線射頻識別系統(RFID)、ZigBee、全球衛星定位系統(GPS)與GSM/EDGE/3G等，所使用的頻寬如表1所示。
| 表1 車載資通訊系統使用之無線通訊種類與頻寬 | ||||
| 類別 | 技術種類與頻段 | |||
| 車內通訊 | 藍牙(2.4GHz) | WiFi(2.4GHz/5GHz) | 胎壓監控系統(315/ 433MHz/UHF/2.4GHz) |
RFID(13.56MHz/ 313MHz/433MHz/2.45GHz) |
| 車路通訊 | RFID(313/433MHz/ UHF/2.45GHz) |
ZigBee(315/433MHz/ UHF/2.4GHz) |
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| 車間通訊 | RFID(2.45GHz) | ZigBee(315/433MHz/ UHF/2.4GHz) |
— | — |
| 車外通訊 | GPS | GSM/EDGE/3G | — | — |
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| 圖4 太克業務部產品經理楊宗文表示，目前ZigBee技術已用於大眾捷運系統中，可控制閘道門於列車門開啟後才打開，以維護乘客上下車安全。 |
由表1可發現封閉的車內通訊中，所用的無線技術最多，且多採用2.4GHz頻段，太克(Tektronix)業務部產品經理楊宗文(圖4)表示，2.4GHz是目前大多無線技術採用的主要頻段，而封閉的車內通訊中同時有藍牙、WiFi、胎壓監控等技術運作中，因此，須考慮各無線技術訊號干擾問題，一旦訊號間干擾嚴重，會造成訊號遺失、讀取端與接收端溝通不良等問題，則車內影音品質與車輛安全將受影響。
分析各種車載資通訊所使用的無線技術波形，可發現機藍牙占用很大的頻寬與時間，且一直處於跳頻的狀況；而WiFi呈現雜亂之頻譜，可藉由ZigBee的誤差向量振幅(Error Vector Magnitude, EVM)值作為比較參數，判斷WiFi之EVM品質優劣；ZigBee波形則與RFID相似；GPS系統中配置強波器，因此訊號較其他技術穩定。楊宗文提到，3G因發展時間較長，導入應用較快，因此整合於車用資通訊系統中的速度將較近來當紅的WiMAX快。
RFID與胎壓檢測規範/調變技術相似
RFID為一種低耗電、短距無線通訊技術，可結合資料庫管理系統、電腦網路與防火牆等技術，提供全自動安全便利的即時監控系統功能，相關整合應用包括航空行李監控、生產自動化管控、倉儲管理、運輸監控、保全管制以及醫療管理等，應用於車內資通訊系統時，可提供安全辨識功能，且目前技術已臻成熟。
RFID系統包含幾個部分，即電子標籤(Tag)、讀取器(Reader)、記錄器(Writer)，電子標籤通常以電池的有無區分為被動式和主動式兩種類型，被動式電子標籤是接收讀取器所傳送的能量，轉換成電子標籤內部電路操作電能，不須外加電池，可達到體積小、價格便宜、壽命長及數位資料可攜性等優點，讀取器利用高頻電磁波傳遞能量與訊號，電子標籤的辨識速率每秒可達五十個以上，可以利用有線或無線通訊方式，與應用系統結合使用，圖5所示為RFID系統運作架構。
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| 圖5 RFID系統架構示意圖 |
圖中架構可大致分為兩個部分，即詢問者與詢答機，楊宗文表示，詢問者區塊若為被動，即使用者發出指令才動作，詢答機區塊為主動回應，則整體RFID架構設計較為簡單，但價格卻偏高，反之，若詢問者區塊若為主動，即不須使用者提出詢問指令，自行掃描所有的標籤，詢答機為根據使用者所需資料個別被動的回應，此系統架構雖價格較低，但目前為止，市面上並未出現。而為使RFID系統能在汽車中發揮其效能，則須利用儀器針對RFID之頻率、回應時間、捕捉和跳頻訊號分析及鑑定射頻干擾等準確量測，以確保RFID系統訊號間斷性很小、捕捉到的射頻訊號均來自智慧卡和電子標籤，而非其他不相關的資料。
胎壓監控系統因無全球統一標準，皆由各國法規自行規範，因此，發展胎壓檢測系統之廠商，大多跟隨RFID標準與技術，作為其系統設計時之規範。胎壓檢測統架構惟在車輛每一個胎裝上感測器，並在車內有配置一個中央接收器或個別的天線，感測器接收到的數據會傳輸到控制模塊，控制模塊進行數據分析後，由訊號顯示器發出警告。楊宗文表示，胎壓感測系統費用較高，且傳感器一旦斷裂，則整個系統皆須換新並重置，雖然如此，但以製造商而言，成本較低，因此獲利相對較高，加上目前已經有許多國家或車廠，已將胎壓偵測系統視為汽車標準配備，該市場將成為各廠競逐之地。
雖胎壓檢測系統以RFID標準為基礎，但設計者與製造商在車內互動傳感器接收射頻和解碼電路的時機、在波段測試抗干擾能力等，皆將遭遇與量測RFID時不同的挑戰，楊宗文強調，在胎壓檢測系統中，傳統的頻譜分析儀限於表面射頻訊號質量，難以測量瞬間連發射頻訊號，而實時頻譜分析儀則為理想的測試胎壓檢測系統的工具，可有效擷取時間記錄與特定的連發訊號，並可深入分析胎壓檢測系統的訊號。
