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車聯網與V2X標準、技術與應用
工研院資通所車載資通訊與控制系統組蔣村杰組長
Division DirectorDivision for Telematics and Vehicular Control System Information and Communication Lab., ITRIOctober , 2016
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大綱
‧車聯網與V2X關鍵技術簡介
‧V2X國際標準組織技術發展近況與規劃
‧工研院於V2X技術發展與應用成果分享
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大綱
‧車聯網與V2X關鍵技術簡介
‧V2X國際標準組織技術發展近況與規劃
‧工研院於V2X技術發展與應用成果分享
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車聯網簡介‧ 車聯網就是把人、車、路、雲端平台串聯在一起，其運作原理是讓車輛彼此能夠「溝通」‧ 車聯網以服務創新模式導向，藉由汽車將人、車、油、貨、客、路況等無縫連結，更可進一步做大數據的管理和運用‧ 車聯網當務之急，為了強化行車安全，採用V2X關鍵技術
V2X通訊
55
車聯網系統(V2X System)發展演進
第一代V2X System
車內提供單一小型STN (Super-twisted nematic)超扭轉向列型顯示螢幕
為獨立運作之系統如車內娛樂、獨立導航系統
缺乏或僅有少部分無線通訊功能
車內提供2~3個STN顯示螢幕
透過手機向駕駛傳遞應用服務
以GPS（GlobalPositioning System）為基礎提供駕駛行車安全及vehicle centric support應用服務
GM OnStar、KDDI G-Book
車內顯示螢幕具觸控功能
V2X整合V2V、V2R、V2I、V2M、V2P與V2T技術，提供行車安全，效能與殘障輔助（HandicapAssistance）
可運用無線寬頻多樣性應用服務，達到車輛聯網的功能。
第二代V2X System
第三代V2X System
Source: GM OnStar, 2010 Source: Connected Vehicles, Automotive
World, 2013
Source: Toyota Aurion, 2008
66
V2X關鍵技術簡介
The V2X!!
V2V: Vehicle-to-vehicleV2R: Vehicle-to-roadsideV2I: Vehicle-to-infrastructureV2P: Vehicle-to-pedestrianV2M: Vehicle-to-motorcycleV2T: Vehicle-to-transit
V2M
V2T
V2X通訊技術大約包含六個層面:汽車對汽車V2V、汽車對路側設備V2R、汽車對基礎設施V2I、汽車對行人V2P、汽車對機車V2M、汽車對公車V2T。其中V2V車間通訊技術已發展日趨成熟。
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V2V車間通訊經典案例:美國交通部CAMP計畫 (video)
pic source: USDOT CAMP V2V safety applicationsUSDOT: United States Department of TransportationCAMP: Crash Avoidance Metrics Partnership
電子煞車燈警示Electronic Emergency Brake Light (EEBL) 前車碰撞警示 Forward Collision Warning (FCW)
十字路口碰撞警示 Intersection Movement Assist (IMA) 左轉碰撞警示 Left Turn Assist (LTA)
Video_1_V2V
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大綱
‧車聯網與V2X關鍵技術簡介
‧V2X國際標準組織技術發展近況與規劃
‧工研院於V2X技術發展與應用成果分享
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V2X國際標準組織技術發展近況與規劃
1609
1010
美國IEEE 1609標準制定近況 (1)
• IEEE 1609: Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE)– 1609.0: architecture– 1609.2: security services– 1609.3: networking services– 1609.4: multi-channel operation– 1609.11: over-the-air data
exchange protocol for intelligent transportation systems (ITS)
– 1609.12: provider service identifier (PSID) allocations
1111
美國IEEE 1609標準制定近況 (2)
• IEEE 1609.0– 2013/12/11公開出版IEEE Std 1609.0-2013標準文件。
• IEEE 1609.2– 2013/04/26公開出版IEEE Std 1609.2-2013標準文件。– 持續與ETSI TC-ITS WG5進行規格之間統一化工作。– 2016/03/01公開出版IEEE Std 1609.2-2016標準文件。
• IEEE 1609.3– 2010/12/30公開出版IEEE Std 1609.3-2010標準文件。– 2012/07/13公開出版標準錯誤更正#1 (IEEE Std 1609.3-2010-Cor1)標準文件。– 標準錯誤更正#2 (IEEE Std 1609.3-2010-Cor2)，已於2014年12月通過IEEE核准。– 2016/04/29公開出版IEEE Std 1609.3-2016標準文件。
• IEEE 1609.4– 2011/02/07公開出版IEEE Std 1609.4-2010標準文件。– 標準錯誤更正#1 (IEEE Std 1609.4-2010-Cor1)標準草案，已於2014年12月通過IEEE核准。– 2016/03/21公開出版IEEE Std 1609.4-2016標準文件。
• IEEE 1609.11– 2011/01/09公開出版IEEE Std 1609.11-2010標準文件。
• IEEE 1609.12– 2012/09/21公開出版IEEE Std 1609.12-2012標準文件。– 2016/03/25公開出版IEEE Std 1609.12-2016標準文件。
1212
美國車載標準互通性測試活動 (1)
1313
美國車載標準互通性測試活動 (2)
•美國交通部針對CVPD計畫，成立Certification Operating Council (COC)，依據各個site operator開發測試規格，以作為驗證DSRC設備之規範，COC將提供認證標章予通過驗證之設備
•工研院與美國驗測機構合作，率先投入開發驗證系統並參與前期測試系統驗證工作
Source: http://www.its.dot.gov/presentations/trb2016/DSRC_NextGenMobileNetworks2016.pdf
1414
歐洲ETSI TC ITS車載標準制定近況 (1)
• ETSI TC-ITS– WG1: Application requirements &
services
– WG2: Architecture & cross layer
– WG3: Transport & networks
– WG4: Media & medium related
– WG5: Security
1515
歐洲ETSI TC ITS車載標準制定近況 (2)
WG WI
WG1
• BSA Release 2 revision• Platooning Pre-standardization Study• C-ACC Pre-standardization Study• Multi Channel Operations
WG3• Revision of EN 302 636-4-1 GN media-independent Release 2• Revision of EN 302 636-5-1 BTP
WG4 • Investigation to Improve TTT DSRC
WG5• Pseudonym Change Strategies• Malicious Behavior Detection
• 重要議題‒ Communication Congestion Control‒ Vulnerable Road Users‒ Infrastructure Services ‒ Service Announcement Geonetworking; geographical addressing; media
independent ‒ Threat, Vulnerability and Risk Analysis‒ Malicious Behavior Detection‒ Pseudonym Change Strategies
1616
歐洲車載標準互通性測試活動 (1)
1717
•本團隊帶領廠商投入多年歐美互通性測試活動，已累積豐碩之技術研發與驗證能量。在我方積極爭取下，將於今年首度協辦ETSI ITS歐洲車載標準互通性測試活動Plugtests
•此活動將於11月7日-18日於義大利Livorno海港舉行，我方將與ETSI及主辦單位義大利國家電信聯盟(CNIT)共同籌劃場域測試情境與案例，提供參與廠商進行互通性測試之用，預計將可大幅提升我國車載資通訊技術之國際能見度
歐洲車載標準互通性測試活動 (2)
Source: http://www.etsi.org/news-events/events/1054-plugtests-2016-itscms5C-ITS Architecture
1818
• ETSI TC-ITS每年固定舉辦ETSI ITS Workshop標準年會，本團隊於2014年4月與6月標準會議提案由本團隊主辦2015 ETSI ITS Workshop，獲得眾多會員支持，順利取得2015年會主辦權，此活動於2015/3/26-2015/3/27荷蘭Helmond Automotive Campus舉辦
• 2015 歐洲車載標準互通性測試活動Plugtests與Workshop接續舉行，在會議籌備與安排上，頗獲好評，且此次Workshop創歷年來Workshop報名人數最高紀錄，達195人次，充分展現台灣在國際間ITS領域的影響力
歐洲車載標準年會
1919
•自2015年2月3GPP SA委員會下的SA1 (專責定義服務規範的委員會)開始定義與討論LTE支援V2X服務應用之議題，並於2016年6月將V2X列為3GPP R14規範。3GPP SA2 (專責定義系統架構的委員會)也於2016年2月開始定義與討論LTE架構下V2X服務的網路架構
•其中ETSI TC-ITS與IEEE 1609相關的應用服務可以藉由參與3GPP標準制定會議導入，於LTE行動通訊網路中實現V2X議題，對於推動V2X服務將有相當助益，故新增參與V2X標準會議之參與
3GPP V2X議題標準制定近況
V2X Service via the Traffic safety server
Source: TR 22.885 V1.0.1
Types of V2X applications (V2V, V2P, V2N and V2I)
Source: TS 22.185 V14.0
2020
• Coordination of IEEE standardization activities for technologies related to transportation, especially in the areas of connected vehicles, autonomous/automated vehicles, inter- and intra-vehicle communications, and other types of transportation electrification
IEEE SCC42標準制定近況
2121
Activity Status
BSM / CAMHarmonization
Work completed and showcased at 2012 Vienna World Congress
Work completed early 2013 and being fed into standardization processes.
HTG 2
HTG 1
HTG 3
HTG 4
HTG 5
HTG 6
Messaging standards development is in progress, executed through ISO TC-204 and CEN TC-278
Result of gaps identified during HTGs1&3 work. HWG approved a Work Item Sept. 2013; WG began Jan., 2014 (in Brussels.)
ITS Security
ITS Communications
• SPAT; and Map• Signal Request• Signal Status• In-Vehicle Information
ITS Security Policy
歐美車載資通訊標準調和 –EU-USStandards Harmonization
Source: 2014 ETSI ITS Workshop
2222
大綱
‧車聯網與V2X關鍵技術簡介
‧V2X國際標準組織技術發展近況與規劃
‧工研院於V2X技術發展與應用成果分享
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工研院為全球少數公司具有完整V2X解決方案，並持續更新國際美規IEEE 802.11p/1609標準與歐規ETSI TC-ITS標準，且設備與系統相容於頻段5.9GHz DSRC通訊技術。此外，設備皆通過美國與歐洲互通性測試與驗證。
WAVE/DSRC Communication Unit (IWCU) WAVE/DSRC V&V and Trial Technology R&D
ITRI V2X 解決方案
WIM Sensor
AVI
OBU + HM
I
WIM Controll
er
IWCURSE
ITRI V2X技術
2424
ITRI WAVE/DSRC Communication Unit (IWCU)
ITRI WAVE/DSRC Communication Unit (IWCU)為台灣第一個車載通訊單元，並與國外大廠同步開發車上通訊單元 OBU ( On Board Unit )及路側通訊單元 RSU ( Road Side Unit)。IWCU 車載通訊單元不僅可提供車載資通訊在V2X (V2V、V2R、V2I等)各種應用軟體的開發，也可發展個人化資訊及安全相關的車載網路服務，並促進電子商務跨入車用環境。
Standards Compliance• IEEE 802.11p/1609 WAVE/DSRC Standards• SAE J2735 Message Set Dictionary Standards• ETSI TC-ITS European Standards
2525
Conformance Testing Facility
RF Spectrum Analyzer
Interoperability Testing Environment
Performance EvaluationSystem
Lab Testing Environment
OBU Operation Platform
Mobile RSE
RSE Management Platform
Outdoor Testing Suite
車載資通訊技術中心(Center for Telematics Technology, CTT):為工研院在台灣所建立第一座WAVE/DSRC測試中心，具有多項室內驗證設備或戶外測試場域，提供各種彈性化與動態測試驗證情境與案例。
WAVE/DSRC Testing VehicleStandard testing Procedures
ITRI WAVE/DSRC V&V and Trial Technology R&D
2626
ITRI V2X解決方案
2727
V2X群組影音車隊系統V2X群組影音車隊系統採用的通訊媒介為IEEE 1609/802.11p，車上通訊單元可透過藍芽通訊與手機連結。群組影音車隊系統可追蹤群組成員目前的位置與廣播語音/影像資料給群組內的成員，以增進群組中駕駛的開車經驗與舒適度。
FeaturesFull-duplex communicationSimultaneous conversation among all group membersIntegrated user interface Display and track locations of all nearby group members.
BenefitsTalk freely without extra feeShare location, direction, track among all group membersReport member’s status (e.g. missing, wrong way) to leaderCall for help ability
IWCUOBU
IWCUOBU
2828
RSU
WAVE/DSRC
RSU
OBU
於竹北建置混合車流之公車號誌優先系統，並掌握WAVE/DSRC與號誌控制器整合相關技術。於快捷2號路線(竹北喜來登至竹科新安站，共12.5公里)兩個路口建置系統。提供綠燈延長與綠燈早開兩種號誌控制策略，每日可改善尖峰時間約20%公車旅行時間與減少52.2kg碳排放。
ITRI OBU Deploymenton the Transit Bus
ITRI RSU Deployment inChupei , Hsinchu, Taiwan
Traffic Signal
Controller
IWCU RSE
WAVE / DSRC3 G/ 3 . 5 G
· RSE Management Platform for data
analysis
IWCU RSE
IWCU OBE1
2
3
One- way Vehicle-to-Roadsidetransmission
OBE Trigger distance = 100m
4
V2X公車號誌優先系統
2929
OBU RSU
於國道3號樹林站完成佈建國內第一套運用WAVE/DSRC導入高速公路動態地磅系統服務(全球第二個實行5.9GHz DSRC貨車自動過磅之實路場地)。
WIM Sensor and Loop Detector
AVI
IWCU OBU +HMI Module
WIMController
Truck WIM
IWCU RSE
Freeway No. 3South-bound
45.6km
FeaturesBidirectional HMI without causing driver distraction Extensible for future V2I application/service and fleet managementSimplify the inspection process for the police
V2X動態地磅系統
3030
V2X智慧平交道控制系統
智慧平交道控制系統分為四項子系統:障礙物偵測、影像傳輸、定時警報與延時警報。場域建置特點為利用障礙物偵測系統偵測火車接近平交道前，即時偵測平交道是否淨空，若發現人、車等障礙物，則將平交道即時影像傳送到火車駕駛室以警示駕駛員。
3131
V2X號誌時相與時序推播系統WAVE/DSRC號誌時相與時序推播系統透過即時交通號誌資訊的推播，以提醒行經路口的駕駛。
WAVE/DSRC號誌時相與時序推播系統藉由平板顯示目前號誌時相與秒數，以輔助駕駛行車安全。
FeaturesOne-way Roadside-to-Vehicle transmission Fully comply with IEEE 1609Comply with SAE J2735Easy to traffic system integrationEnable to log all incoming messages
BenefitsImprove road safety and traffic management efficiencyReduce the driver’s response timeEasy to inter-operate with other traffic device
Traffic Signal Indication ControllerSPaT& MAP over DSRC
IWCU RSE
IWCU OBE
SPAT and MAP messages
Traffic Information Center
3232
V2X路口防碰撞警示系統 (Video)符合美國交通部 USDOT Connected Vehicle Reference Architecture (CVRIA)架構與國際車廠聯盟制定的CAMP VSC-A安全應用測試規格。此系統更為國際首套結合路測通訊、路測偵測與路側看版之整體解決方案，可提供“所有”用路人車完整V2V警示能力，克服裝機普及率問題。
Video_2_management
Video_3_intersection
Video_4_CMS
3333
Easy Installation
Reliable
Safe
Deviation
3434
V2X車載資通訊車隊管理平台 (1)車路服務監控管理
透過車載端 (OBU)與路側端 (RSU)感測資訊匯集與整合，實現國內首套V2X車路服務監控管理平台，提供後端管理人員進行車輛與路側設備即時狀態監控發展行車輔助應用APP，可提供駕駛三大車路服務：1) 駕駛路口導引、2) 即時路況資訊、3) 異常事件警示
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V2X車載資通訊車隊管理平台 (2)UBI駕駛風險管理
透過車載端感測設備(OBD-II dongle)可即時感知駕駛異常行為，包括急加速、急煞車、急轉彎與怠速過久等，此外透過自動校正技術，可解決因設備安裝位置相異，所造成的誤判問題雲端平台可蒐集並分析車端感知事件，並整合環境風險資訊，發展駕駛與車隊風險評估系統，可提供金融產險或車隊管理等相關業者，作為創新車聯網與金融科技整合服務之基礎系統平台
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V2X國際活動參展 (1)
‧ CES 2016 (2016/1/6~9) 美國/內華達州：–與國際晶片大廠STMicroelectronics 以及國際V2X晶片廠Autotalks共同於CES (Consumer Electronics Show) 2016國際消費性電子大展，展示V2X路口防碰撞警示系統成果
STMicroelectronics is a leading manufacturer of semiconductors.Autotalks is one of the major 802.11p chipset venders CES 2016 (NV, USA)
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V2X國際活動參展 (2)
‧ ITS World Congress 2015 (2015/10/5~9) 法國/波爾多：–與國際V2X晶片廠Autotalks以及國內車載資通訊廠商Unex共同於ITS
World Congress 2015世界智慧運輸年會展示V2X路口防碰撞警示系統成果
ITS World Congress 2015 (Bordeaux, FR)Autotalks is one of the major 802.11p chipset vendersUnex is a WAVE/DSRC solution venders in Taiwan
