聯網化是近年車輛發展的重點之一，根據產業調查機構研究指出至2020年聯網車輛將增至6,100萬輛；2016年車聯網市場產值突破190億美元，2015至2020年的年均複合成長率高達31.5%，2020年將進一步突破500億美元。車聯網(V2X)可分成車對車(V2V)、車隊基礎設施(V2I)、車對人(V2P)等幾個類別，尤其5G的R16技術標準，將是第一版5G C-V2X技術。在先進駕駛輔助系統ADAS已大量搭載到市售車上之後，車聯網可以進一步強化車輛獲得訊息的能力，為車輛安全性再加值。
包括入門的自動緊急呼叫與道路故障救援服務，未來透過車聯網還可以讓汽車更智慧化、個性化；車聯網技術主流為3GPP主導的C-V2X和IEEE發展已久的802.11p專用短距離通訊(DSRC)。在自駕功能朝向Level 3與Level 4等高階功能發展的過程中，車聯網導入應用將越來越普遍，本活動剖析5G C-V2X、DSRC技術標準發展動態，並分享車用網路的應用發展趨勢與產業商機。
車聯網應用首重反應時間
車輛聯網由來已久，近年來比較嚴格的定義為車輛主動通訊技術，事實上，車輛通訊架構非常複雜，工研院資通所車載資通訊與控制系統組副組長李夏新(圖1)指出，目前已經有許多車輛通訊在運行當中，並透過不同的技術滿足不同的任務與需求，美國汽車工程師協會(SAE)就推動訂立了基本安全訊息(Basic Safety Message, BSM)，包括車輛的位置、方向、速度、行駛軌跡，成為產業共通標準，讓車輛訊息可以溝通。
除了車對車通訊的V2V之外，基礎建設與車輛的通訊V2I重點包括：地圖訊息與SPaT(Signal Phase & Timing)的路口交通號誌資訊。李夏新直言，車輛在路上行駛，速度動輒上百公里，而且馬路上突發事件瞬息萬變，反應時間就是車聯網最重要的技術指標，目前的多項無線通訊技術中，只有WAVE/DSRC可以滿足主動式安全對於反應時間的需求。一般而言，交通訊號違規警告(Traffic Signal Violation Warning)約0.1秒，彎道車速警示(Curve Speed Warning, CSW)約1秒，緊急電子煞車警示(Emergency Electronic Brake Light, EEBL)約0.1秒，碰撞前感測(Pre-Crash Sensing)更僅約0.02秒。
工研院近年也利用現有軟硬體技術，發展一系列智慧道路安全警示系統iRoadSafe，李夏新解釋，該系統的運作原理與流程為，使用雷達與光達偵測車輛與行人，接著路側運算單元與車輛運算單元會根據接收到的感測訊息，推估碰撞的可能，分別透過路側安全警示與車內安全警示發報警告，提供行人或駕駛預警，降低事故發生風險，再將資料上傳至後台儲存。
C-V2X R17版本改善延遲性
DSRC目前雖能提供較低的反應時間，滿足預防碰撞警示、隊列行駛(Platooning)與部分先進駕駛輔助功能，但傳輸速率僅達27Mbps，4G LTE V2X反應時間較長，所以在主動安全相關的功能上還無法提供，未來，5G V2X能提供大頻寬與低延遲網路，滿足Level 3以上自動駕駛系統需求。
工研院資通所車載通訊與網路部技術副理蘇子翔(圖2)說，DSRC與C-V2X皆屬於直接通訊(Direct Communication)技術，DSRC技術相對成熟，已歷經近10年的車廠評估；而C-V2X R14開始比較專注發展相關規範，而R14的反應時間平均約50ms，但DSRC反應時間約2ms，預計C-V2X要到R17之後的版本才會有效提升反應時間。
C-V2X技術希望達成幾個目標，包括高傳輸速率、低延遲(Low Latency)反應時間1ms之內，高可靠度、高移動速度，希望最高可達時速500公里，4G/5G V2X可以相容並行等。技術發展上也導入4DMRS(Demodulation Reference Signal)訊號，因應車載高速移動特性；支援SPS(Semi Persistent Scheduling)，以提高資源分配的效率；並以地理區域選擇資源；終端根據CBR調整發送功率、重傳次數、RB數量、MCS以及頻道占用率。
再者，支援GPS訊號同步，支援網路QoS，支援載波聚合(Carrier Aggregation)以擴大使用頻寬，支援混合式自動重送請求(Hybrid Automatic Repeat Request, HARQ)，進一步提升網路可靠性。
車聯網助自駕車發展
自動駕駛已經發展到Level 2，先進駕駛輔助系統(ADAS)的功能越來越完善與普及，但Level 4與Level 5等級的自駕車還很難預期，為昇科科技資深副總陳正夫認為，目前許多自動駕駛的關鍵技術發展尚未突破，如環境偵測與識別技術，處理大量資料時感測時間太長，光達(LiDAR)成本居高不下，多重感測器互補與備援需要最佳化；定位與導航、高精度地圖的運算需求與成本都很高，而且有效資料比例低，造成大量的運算與有效產出效率低；規劃與決策部分，Edge端的運算效率不足，需仰賴大量的資料傳輸與遠端設備更新參數，運算平台的運算能力、功耗與成本都需要進一步改善。
自駕車發展已有一段時間，多數大廠都還停留在道路測試階段，車聯網的發展可以協助自駕車的推展。陳正夫解釋，交通號誌辨識(Traffic Sign Recognition, TSR)就可以透過V2I協助，傳統做法是透過機器視覺、深度學習與大量資料庫，使用車聯網辨識交通號誌將更加輕鬆，具備指令簡短、即時性高、機動性高的優點。
另外，如前方防撞功能，使用傳統感測器時有視線(Line of Sight)距離的限制，也僅能從外觀或姿態判斷，偵測時間相對較長。若有車聯網V2V的輔助，可以偵測超越視線距離外的車輛，反應時間可以有效縮短，並在必要時刻收到前車故障資訊等。V2P也可以在行人保護上，獲得更多有用即時的訊息，避免可能發生的事故。
未來，V2N的應用，陳正夫說，在行駛路程中遠端出現塞車或車禍，可以獲得車輛改道通知，避開事故地點，重新規畫路徑；目的地停車場資訊，可以預約停車；若目的地天候不佳，車聯網在接獲通知後，可以即時取消行程或更換目的地；大量交通數據透過車聯網後送到雲端平台，進行深度學習，也有助自駕車長期的發展。
雲端平台扮演車聯網資料後盾
資訊電子技術與車輛結合將在未來幾年推動幾個重大發展，車聯網也是其中之一，台灣微軟消費通路暨裝置事業群業務經理張益邦(圖3)提到，2030年汽車聯網將從目前的25%提升到100%，同時也會有10%~15%的車輛具備自駕能力，共享經濟的發展也將影響車輛的使用，促使各項新興的車輛共享服務發展；其次，電動化也是另一個重大趨勢，預計2025年電動車市占率將提升到25%。
車聯網必須依賴雲端服務存取資料，張益邦認為，微軟的雲端平台可以協助聯結車廠與車聯網服務供應商，並確保資料的掌握與安全性，如導航的圖資、智慧語音控制、透過車聯網處理公務(In-Car Productivity)、軟體空中更新等。而在專業車隊管理上，透過車聯網可以開發更多先進的功能，雲端平台提供一個共用的平台，進行車隊管理、即時路況訊息與建議行駛路線、車輛預測性維護與油料計算管理等。
電子功能安全性驗證馬虎不得
而車輛為了增進安全性導入資訊科技，讓原本就有複雜機械系統的車又增加了電子系統，車輛搭載無價的生命，更容不得這些增進安全性的功能失效，所以車輛電子系統的功能安全性更受重視，ISO26262就是目前最主要的車輛電子系統功能安全性標準規範。德國萊因大中華區功能安全與信息安全工業服務總經理趙斌(圖4)指出，這些系統例如：汽車防鎖死煞車、自我調整前照明、車身穩定控制、電子煞車力分配、緊急煞車輔助、預防碰撞、車道偏離警示、停車輔助等系統。
每個系統因應其安全重要性，都會有不同的車輛安全完整性等級(Automotive Safety Integrity Level, ASIL)，趙斌說明，從QM、ASIL A、ASIL B、ASIL C到ASIL D，由最鬆散到最嚴格，主要取決於系統本身的安全敏感性，其系統失效對車輛整體安全的影響程度，主要是由車廠定義，不過不同車廠也會有不同的安全級別差異。
另外，車輛因為導入電子系統，也有更多軟體運作在其間，1993年，由國際標準組織(ISO)、國際電子電機委員會(IEC)、資訊技術委員會(JTC 1)發起ISO15504標準的制定專案，專案名稱為「軟體過程改進和能力測定」(Software Process Improvement and Capability dEtermination, SPICE)，並在其基礎上開發通用評估模型，使SPICE能夠更加適應特定汽車製造上的特殊需求，為了使汽車製造商能夠通過一種標準方式，有能力評估他們的供應商。
而隨著車聯網的發展，與車輛建立溝通與連線的方式越來越多，資訊安全的風險也隨之大增。
趙斌表示，聯繫的管道也是網路駭客攻擊的途徑，因為網路安全造成車輛功能安全威脅，就需要建立功能安全評估。車聯網安全系統的開發必須從車輛設計階段就開始進行，設計團隊盡可能尋找潛在威脅，並採措施消除或降低風險，車廠必須採用系統工程方法保護網路案全，並發展多重保護措施，汽車產業也應該建立一個資訊共用的分析中心，汽車網路系統只有不斷升級，才能有效保持防禦能力。
全球車聯網發展逐漸加速
車聯網未來的應用有許多想像空間，景睿科技副總經理郭淑梅(圖5)提到，車聯網是智慧交通、物聯網、智慧城市的交集，也是人、車、路的智慧化與物聯化。整個車聯網是由感知層、網路層、應用層組合而成。應用在運輸業可以管理駕駛人行為、降低車禍事故發生率、迅速解決車輛故障問題、協助救援派遣更有效率、駕駛軌跡透明化等。
發生緊急事件時，沒有車聯網的車輛必須將車輛停在路邊，打電話求助道路救援。但搭載車聯網的車輛，會在車輛發生狀況時同時通知後面車輛閃避，避免事故產生，並透過網路安排道路救援與維修服務，可以有效縮短車輛故障排除與等待救援的時間。
近年推動車聯網的發展，各國政府都越來越積極，郭淑梅解釋，歐洲2018年推動eCall系統，讓車輛發生事故時可自動將訊息傳送至歐盟救援號碼(112)，對於嚴重的事故尤其是駕駛無法自行求援的類型有極大幫助。美國則是推動HoS(Hours of Service)法案，規定駕駛行駛與休息時間，有助於車隊管理與駕駛行為管理的產值逐年攀升。
車聯網發展帶動龐大商機
車聯網的發展預期也將帶動可觀的市場商機，遠傳企業暨國際事業群智慧城市方案解決部經理莊大忠(圖6)說，根據產業研究機構預測，2024年全球車聯網市場規模將挑戰450億美元，其中北美約170億美元，歐洲市場約200億美元。目前發展的第三代車聯網系統，車內顯示螢幕具備觸控功能，同時V2X整合了V2V、V2R、V2I、V2M、V2P與V2T等，提供行車安全、效能與殘障輔助，並整合無線寬頻多樣性應用服務，達成車聯網的功能。
在短期發展上，莊大忠認為，商用車與特殊任務車輛將積極導入車聯網功能，而長期趨勢上，車聯網是發展自駕車不可或缺的技術。車聯網是未來的趨勢，也是商機所在，因此有越來越多汽車製造商與電信商看好C-V2X，該技術與標準也在持續演進中。
資安防護車聯網駭客事故
車聯網與汽車的結合，大幅提升車輛訊息獲取能力，但也提供駭客許多新的網路攻擊管道，車輛的網路安全風險提升到前所未見的地步，趨勢科技協理許育誠(圖7)表示，過去PC時代網路攻擊通常是使用病毒，駭客的角色也有所不同，早期是孤狼型的，只是為證明個人的技術能力，以滿足個人成就感；後來隨著網路發展，駭客進化到有組織的團隊，網路罪犯透過設備和系統的互相聯繫，竊取資金與數據；接著國家網軍利用技術來進行間諜或駭客活動，最後極端恐怖主義份子，透過網路技術進行破壞恐怖行為。
未來，車輛很可能成為駭客攻擊的主要目標，將車聯網變成恐怖攻擊的工具。許育誠說，資安產業常常透過案例研究來了解漏洞與攻擊手法，然後再透過深入了解這些方式，發展防堵與防範的方法，其實駭客只要找到進入內部程式的方法與架構中訊息聯絡的方法就可以進行攻擊，理論上，網路化越高的產品會出現越多類似的「漏洞」，任何不起眼的窗口，都可能變成資安危害的起點。
許育誠指出，除了通訊的窗口之外，記憶卡也很容易成為網路攻擊的突破口，透過一連串的流程，可以有效控管被攻擊的風險，包括服務模型(Service Modeling)、威脅模型(Threat Modeling)、威脅定義(Threat Identification)、風險評級(Threat Scoring)，最後提出對策(Countermeasure)與解決方案(Solutions)，從系統層面降低資安風險。
