Telematics重要性升溫 嵌入式作業系統三強相爭

作者: 李強
2005 年 06 月 02 日

當車廠正戮力提升Telematics普及率、晶片供應商致力發展成為全球標準化硬體平台,以及服務供應商絞盡腦汁推出滿足消費者經濟效益服務方案之際,如何連結各場所間資訊傳遞的戰爭已日益白熱化,而嵌入式作業系統終將在Telematics整體系統架構中扮演行車安全、整合硬體與軟體平台與簡化操作介面之關鍵角色。
 


 

儘管嵌入式系統目前在Telematics產業整體發展上所創造的價值極其低微,不過,預估未來嵌入式即時系統(Embedded RTOS)將佔整體汽車製造成本高達30%,使得嵌入式即時系統的重要性已逐漸被突顯出來。
 

汽車嵌入式即時系統戰鼓頻催
 

嵌入式軟體系統供應商在未來必須面對多種挑戰,包括如何提升整體軟硬體之間的信賴度(Reliable)、促成軟硬體得以在多種品牌機器上做有意義的溝通、使服務供應廠商在新增服務時具有足夠的彈性(Flexibility)與延展性(Scalability)等,都讓嵌入式軟體系統供應業者很有機會成為車用嵌入式即時系統的支配者。目前全球提供車用嵌入式即時作業系統的提供廠商中,除分別於1980與1981年成立並專注於嵌入式即時系統的QNX與 Wind River外,稱霸電腦作業系統的霸主微軟(Microsoft)也在2000年跨足車用嵌入式即時系統的領域,一場車用嵌入式即時系統之戰的硝煙正蔓延開來,如表1所示。
 

微軟Car.NET將電腦經驗移植至汽車
 

微軟於2001年推出以.NET技術架構為基礎之車用系統平台科技「Car.NET」,透過此平台架構,微軟以革命性的方式將具備運算 (Computing)與通訊(Communicating)功能的嵌入式即時系統「WinCE 3.5」帶進汽車產業。藉由Car.NET的車用平台技術,未來除可提供TSPs(Telematics Service Providers)將目前在電腦方面的運算經驗延伸至汽車產業中,同時亦開啟以著重駕駛員在安全與保全訴求方面之無線網路應用的模式。WinCE 3.5/4.2除了藉由無線網路開創具備可提昇汽車駕駛員與乘客以安全與保全為訴求於車用電腦新應用功能之外,駕駛員亦得以透過語音辨識系統連結網際網路來存取個人化資訊、要求緊急事件處理服務、道路救援服務與享受由服務供應商(TSPs)所提供的服務與娛樂資訊相關的應用。
 

車用的WinCE與之前微軟所開發的平台系統最大的不同之處,除在於此次所採用的系統架構為一開放式平台外,由於更提供具彈性與多樣化選擇的運算平台、硬體介面及軟體元件程式模組等,因此可提供開發應用服務相關系統的設計人員與提供軟體解決方案的廠商,能夠在極短時間內提供解決方案。
 

Car.NET為整合與協同服務的車用平台
 

由於Car.NET平台架構係承襲於微軟在.NET方面的架構,所以能夠創造、整合與協同(Colla-brate)網路服務(Web Services)方面所具備的互補性服務,如結合車內電子如多媒體、電話、導航與Telematics(透過區域追蹤與無線通訊整合車用控制與監督系統)等需透過系統分配功能特性之服務。另外,藉由此項服務功能的整合將能夠讓汽車駕駛者在行車與旅遊的過程中更安全、享受更多的娛樂、面臨較少的行車壓力與獲得較高的安全保障等。
 

Car.NET 的另一個主要特色為End-to-End的主從式架構,在Client端方面,主要為提供汽車客戶端(Clients)具備運算功能的WinCE作業系統;而在Sever端方面,主要是針對汽車所設計出基於微軟行動資訊伺服器架構的伺服器。基於主從式架構的基礎,微軟藉由4種方式將.NET應用於 Car.NET車用平台,如下所述:
 

Car.NET Framework能擴大架構範圍
 

由於Car.NET平台架構主要以.NET為架構基礎,並以XML程式語言為建立與開發新一代車輛連結服務應用開發工具的基礎,因此擴大了Car.NET架構的範圍,包括從Tele-matics核心服務(如緊急回應與道路救援),至整合性服務(如路徑規劃、導航與從地區性服務為基礎的電子商務至顧客關係管理的應用與服務)等。透過Car.NET所提供的架構與工具,將使得汽車製造商、汽車供應商與服務內容提供/整合者等,得以透過網際網路相關科技依客戶需求條件的不同,提供客製化的應用相關硬體規格與服務內容等。
 

Car.NET devices開放式設計免除相容性問題
 

以. NET架構為基礎的Car.NET,除了以Windows CE為車用運算與通訊的硬體設備與手持式裝置相容於Car.NET平台外,由於Car.NET為採用開放式架構的軟體開發工具,因此無論採用何種軟體開發架構的行動運算裝置與設備,包含嵌入式的設備如駕駛資訊系統、導航系統、智慧型廣播系統,與個人行動裝置如免持式行動電話、個人數位助理(PDA)與筆記型電腦等,皆可與Car.NET架構相連結。因此,Car.NET架構沒有作業系統與語言的相容性問題。
 

Car.NET server可提供無線服務傳輸介面
 

微軟Car.NET伺服器主要是指能提供任何車用行動裝置最適化無線服務傳輸介面的「行動資訊伺服器」。同時,由於行動資訊伺服器平台亦可支援任何網路服務的連結,如Microsoft Exchange or Lotus Notes的E-mail伺服器等,因此微軟行動資訊伺服器最大的特色之一,在於能夠支援各種傳輸介面發送標準。為了讓服務內容提供/整合者能延伸既有的服務項目以產生服務內容的加值與提升服務競爭力,此行動資訊伺服器平台亦可依不同服務需求提供給Telematics服務提供者開發客製化服務介面。
 

Car.NET services有利於異業結盟以提供服務
 

在開放式的軟體開發工具下,微軟可藉由與服務提供者及硬體設備供應商進行結盟的方式,提供一系列的服務或將任何服務藉由與Car.NET架構整合,以符合硬體規格/架構、系統軟體與服務之間的成本效益。目前與微軟相整合的服務內容中以支援同步化電子郵件傳輸、電子郵件瀏覽與遠端軟體更新等最為普遍,同時軟體、硬體與服務供應廠商亦可透過與Car.NET架構間整合,獲得參與整體Telematics產業鏈中不同層級服務的提供。策略結盟夥伴可透過採取開放式標準Car.NET架構,提供嵌入式或可攜式裝置服務、在極短的時間內發展伺服器解決方案與提供企業用戶與消費者相關增值性與具延伸加值的服務等。 2002年起微軟便與顧問團體Accenture結盟,將電腦科技進一步帶入汽車產業,並期望藉由異業結盟的方式推動Telematics產業未來在應用服務方面的發展。
 

透過Car.NET裝置間的存取範圍將更形擴大
 

自2000 年微軟為進一步提昇汽車運算功能,發表出以.NET架構的第一代Car.NET車用平台以後,由於採用開放式電腦程式開發語言與標準,打破以往系統開發方面的思考窠臼,排除傳統上僅有嵌入微軟系統的設備與裝置才能彼此相容的限制,使汽車駕駛員只需透過Car.NET,不論Pager、行動電話、個人數位助理與筆記型電腦採用何種系統,都可在任何場所存取家庭、辦公室與汽車間的資訊。另外更提供駕駛員能夠透過Car.NET系統架構與硬體設備間模組的組合,得以透過網際網路下載資訊、聽取電子郵件或收聽新聞與其他駕駛員通訊、在車上進行線上購物與收聽衛星廣播等。
 

同時由於Car.NET支援語音辨識功能,因此駕駛員可以在基於安全與不分心的考量下,透過語音辨識(Speech Recognition )科技允許使用者撥打與接收行動電話、改變音樂選擇與存取資訊,而不需要將手離開方向盤與將眼睛離開儀表版。另外由於Car.NET具備的分心控制功能的結果,將更能確保駕駛員僅能在車輛停止的狀況下執行輸入與閱讀文字的動作。
 

微軟針對汽車電腦所推出的WinCE作業系統,為微軟整合Car.NET策略的一部份,由於XML網路服務具備允許應用裝置間分享資料、透過XML網路服務得以縮減編碼單位、處理網路間存取受限的任務與由於XML為通用式網路資料交換的程式語言等特性,因此不論以何種程式語言撰寫的程式資料,皆可透過XML 進行跨平台及作業系統間的資料存取與格式轉換等。以XML網路程式語言格式所撰寫的Car.NET除了可加速解決方案提出的時機外,同時因為微軟還另外提供模組化的程式Package,將可縮減應用服務程式開發人員與提供解決方案人員的時間,以提升Time-to-Market的時機。
 

微軟提供客製化平台給5大汽車製造商
 

2002 年7月美國微軟宣佈,分別向德國寶馬、法國雪鐵龍、三菱汽車工業、富士重工業與Volvo等5家汽車製造商的12款車型提供了面向遠端資訊處理相關系統的軟體平台。其中,寶馬、雪鐵龍、三菱汽車分別透過德國Siemens VDO Automotive、日本歌樂(Clarion)、三菱電機的汽車導航公司提供平台。
 

微軟提供的具體平台目前已經在寶馬「BMW 7系列」的「BMW iDrive」系統、雪鐵龍「C5」、「Xsara」的TBT(Turn By Turn)方式車載導航系統及免持式電話的語音識別等遠端資訊處理系統中採用。同時三菱汽車的「Mirage Dingo」、「Airtrek」、「Lancer Cedia」與「Chario Grandis」等的車載導航系統、富士重工業的「Legacy Lancaster ADA」的車載導航系統、Volvo的「S60」、「S80」及「V70」的車載導航系統也使用了該平台。
 

QNX Software Systems的QNX RTOS系統品質與標準高於車規
 

相較於微軟挾其在資訊、通訊與消費性電子產品作業系統的優勢切入車用嵌入式作業系統市場,自1980年成立以來即專注於醫療設備(Medical Equipment)、自動化控制(Control and Automation)、網路與通訊設備(Networking and Telecom)、國防軍事(Military and Defense)與保全系統(Security)的QNX Software Systems,在面對可靠度(Reliable)與容忍度(Scalable)高標準的汽車產業時,就具有切入嵌入式車用即時作業系統的相對優勢。
 

自2001 年起隨著Telematics系統的快速興起,以及美國政府立法要求至2006年所有汽車皆須配備衛星定位系統等(In-Car Systems)下,QNX Software Systems身為長久即專注於提供高可靠度與容忍度產業之嵌入式即時系統的經驗,投入車用QNX嵌入式即時系統,解決長久來備受汽車廠商與各國政府機關極度關注的汽車駕駛員分心的議題。
 

為推出能夠使相關應用程式開發人員,減少開發新的Telematics應用服務解決方案時所耗費的時間,自2001年起即陸續投入相關人員與資金,著手致力於能夠提供以關鍵性任務導向(減少駕駛分心)為基礎,具有記錄追蹤功能,以及具有高度信賴度與更新功能的微核心(Microkernel)作業系統科技的車用嵌入式系統「ONX」。2003年QNX Software Systems推出「QNX Neutrino RTOS」,它支援32bit的處理器,連結與傳輸介面的方面支援MOST(Media Oriented Systems Transport)、藍芽、802.11、CAN、IPv4、IPv6與IDB-1394等,輸入介面方面支援語音輸入。
 

截至2005年第1季為止,採用QNX RTOS的車廠包括Acura、Audi、Chrysler、Hyundai、Daewoo與Saab等;車用電腦系統方面則有Christine Navigation Unit、Motorola iRadio與AM3等。如表2所示,QNX技術合作廠商包括Zayante、Fonix Solution、mobileGT、Mindready、Nexiq Technologies、Motorola、IBM、Rappore Technologies、Hitachi、Temic、Cepstral與Object technology International等;Oasis Silicon System、Motorola、Hitachi、Intel、IBM與NEC等廠商在車用嵌入式系統選擇方面,亦以QNX公司的系統為主。
 

Wind River的VxWorks 6.0 RTOS事先整合的解決方案為一大特色
 

Wind River與QNX Software Systems相同之處在於車用嵌入式系統方面,Wind River在同時具備高度最適化的使用者介面、具連結性(Connectivity)與具升級功能(Upgradeability)3個主要的特性前提下,根據VxWorks RTOS 5.5.1嵌入式系統平台架構,開發車用導航系統(Navigation)、衛星定位系統(GPS)、娛樂系統(Infotainment)與車用無線裝置等的車用資訊娛樂平台。與微軟、QNX最大的不同之處,在於Wind River是先藉由事先整合的解決方案(直接嵌入硬體設備中)。其完整的解決方案包括具有車用連結功能、無線通訊協定與整合Wind River軟體、支援語音辨識技術與網頁瀏覽等。
 

VxWorks 6.0 RTOS系統主要專注於將行動電話、個人數位助理與熱點(Hot Spots)等,透過外部的連結以存取網際網路方面的資訊。近年來Wind River嘗試降低顧客在進行測試與開發的時間,例如藉由增加相關連結與通訊協定(MOST、IDB、CAN、Ethernet、802.11 x與Bluetooth)方式,以節省整合協定所花費的時間與額外成本,並以Java解決跨平台資料存取與轉換的問題,將網路存取安全與保密科技整合至 VxWorks平台等。
 

截至目前為止,VxWorks 6.0 RTOS被應用在許多的產品與服務,例如Fiat CRF Sysnet多媒體服務、Alfa Romero 147的Magneti Marelli車用Telematics單元(TCU)與西門子的VDO的車用娛樂資訊系統等。目前Wind River在車用系統方面主要的合作夥伴包括有Sun Microsystems與多家具備語音辨識技術的公司如Fonix等。
 

三雄各自尋求結盟對象 鹿死誰手尚未知
 

根據In-Stat研究報告指出,Telematics硬體方面發展至2006年將有超過100億美元的規模(如表3),可以預期的是其背後所蘊藏的嵌入式系統商機估計將可達10至15億美元的規模。由於開發一套具高信賴度、延展性與跨平台存取的嵌入式系統,需耗費極大的資金與時間進行系統的開發,並不符合 OEM廠商成本效益方面的考量,根據VDC研究報告指出,在嵌入式系統佔整體汽車製造成本高達30%的情況,對一般汽車製造商而言,如何選擇最適化的系統架構與平台,將成為硬體設備考量因素之外極為關鍵性的策略性思考重點。
 

微軟一改以往封閉的軟體開發策略模式,透過開放式與以XML為基礎的軟體開發工具,在配合.NET的平台架構基礎下所推出的Car.NET,除將無線網路傳輸技術帶入Telematics產業外,由於支援語音辨識科技與具備跨平台資訊存取與資料格式轉換功能的結果,突顯出微軟企圖藉由.NET架構整合家庭、企業與車用間平台的意圖。
 

ONX 與Wind River,雖然在嵌入式即時系統的定位方面與發展策略與微軟不同,但由於現階段殺手級應用尚未出現、Telematics硬體規格並未有統一的跡象,且與Telematics服務提供者的訴求重點存在極大的差異性,ONX與Wind River在Telematics的嵌入式系統方面仍將有極大的獲利空間,以目前主要的硬體設備廠商多數選擇QNX公司的QNX所開發的RTOS情況下,其未來在Telematics嵌入式系統方面將有機會成為微軟在爭奪車用系統平台方面最大的競爭者。由Xilinx於2005年4月2日所發佈的新聞資料中顯示,微軟汽車事業部將與Xilinx、Samsung、ScanSoft、Siemens、SiRF和Magneti-Marelli等公司,將根據與Fiat汽車公司共同界定的參考設計,來開發Telematics解決方案。該解決方案將可提供晶片組、處理器、通訊模組、語音引擎和硬體開發等汽車系統各部份的主要零件,可以預見未來的嵌入式車用即時系統競賽勢必又是一場精彩好戲。
 

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