車用聯網市場快速茁壯　LTE/GNSS模組需求高漲

長程演進計畫(LTE)和全球導航衛星系統(GNSS)將成為車載資通訊(Telematics)市場發展新焦點。2014年國際消費性電子展(CES)中，共有九家全球排名前十大的車廠參與，各大車廠也相當有默契的主推4G LTE車載資通訊方案，勾勒未來具備即時、高頻寬和低延遲特性的車載影音娛樂和智慧運輸系統(ITS)使用情境，因而使LTE聯網汽車一詞迅速在業界竄紅。

圖1　歐盟Horizon 2020計畫主要研究方向

與此同時，車廠也將GNSS視為下世代車載資通訊平台的發展重點，從而提高定位精準度，並結合緊急救援(eCall)系統、適地性服務(LBS)和ITS等應用，開闢新商機。事實上，歐盟已宣布將於2014～2020年投注800億歐元，啟動全新Horizon 2020科技研究與創新計畫(圖1)，並將推動現有的四顆伽利略(Galileo)衛星定位系統商用視為首要任務，同時也預計在2014～2015年將衛星數量推升至十顆以上，進一步擴大歐美、亞洲及北非地區的訊號覆蓋率。

在Horizon 2020計畫帶動下，定位晶片商、機器對機器(M2M)通訊模組供應商和車廠已紛紛集中研發資源，加速打造兼容全球衛星定位系統(GPS)、GLONASS、北斗衛星和伽利略衛星的新一代GNSS解決方案。

無庸置疑，LTE和GNSS已成為車載資通訊系統供應鏈布局焦點，未來在車用市場的滲透率也將與日俱增，進而吸引愈來愈多晶片、模組、系統商，甚至於電信和網路服務業者投入發展，使聯網汽車生態系統快速茁壯。

模組價格銳減　LTE加速進駐M2M市場

圖2　Sierra Wireless汽車暨運輸部門行銷總監Andreas Kohn提到，中國大陸TD-LTE市場已成為M2M模組廠首要布局重點。

2014年可望成為LTE M2M應用大爆發的起飛點。包括高通(Qualcomm)、邁威爾(Marvell)、博通(Broadcom)和聯發科等一線晶片商，已相繼在國際展會中發表新一代多頻多模LTE處理器，可望快速擴大LTE晶片出貨規模，進而促成晶片和模組價格快速下探，為M2M模組商帶來更大的降價空間，同時助長LTE在車用M2M市場的發展。

司亞樂(Sierra Wireless)汽車暨運輸部門行銷總監Andreas Kohn(圖2)表示，LTE晶片供應來源更加多元，加上歐美、日韓及中國大陸電信商投注更多資源發展LTE M2M應用，可望促進多頻多模LTE M2M模組逐漸擺脫高價位的枷鎖，刺激更多系統業者採用，並大舉開發新一代LTE車載資通訊、智慧家庭和智慧能源M2M解決方案。

事實上，LTE M2M模組必須兼容TD和FDD規格，並向下相容2G和3G技術，再加上初期晶片供貨來源受限，研發門檻和成本可見一斑；此外，過去幾年電信商也專注於拓展LTE行動網路服務，自2013年左右才開始加碼衝刺M2M應用市場，在LTE晶片供應鏈未臻成熟，且市場需求不明朗的狀況下，遂導致模組價格居高不下。

圖3　芯訊通業務拓展部總監楊洪指出，芯訊通已發布兩款多頻多模LTE M2M模組，並開始與電信商、系統業者研擬合作。

芯訊通業務拓展部總監楊洪(圖3)也分析，LTE M2M模組開發成本中，以LTE晶片和專利授權費用所占比重最高。隨著更多晶片商加入發展行列，LTE市場規模將持續擴大，進而降低技術研發門檻並驅動模組和終端應用降價。

相較於3G模組近10年來價格僅微幅下降，2012～2013年LTE M2M模組價格下探的比例和速度皆相當驚人，未來LTE網路覆蓋率持續攀升，並進駐更多M2M應用領域，LTE M2M模組開發成本勢將進一步縮減。

LTE-only模組漸翻紅　車用M2M系統成本再下探

由於成本係推展LTE M2M服務首要克服的關鍵，因此，M2M模組廠也開始鎖定LTE網路覆蓋率較高的先進國家，競相部署新一代LTE單模(LTE-only)解決方案，期以更親民的模組價格，快速拱大終端應用市場規模。

Kohn指出，北美兩大電信商--威瑞森(Verizon)和AT&T的LTE基礎建設已相當成熟，甚至在某些地區的覆蓋率已媲美3G網路，可完全透過LTE進行資料傳輸並確保使用體驗，因此M2M模組和系統業者也開始興起LTE-only解決方案的設計概念，以減輕向下相容2G/3G技術的成本，進一步打造價格更親民的終端應用服務。

事實上，全球行動設備供應商協會(GSA)研究報告指出，截至2013年底，全球LTE商用網路已擴展至兩百六十個，預估至2014年底，更將突破三百五十個，足見LTE的覆蓋率正以驚人的速度成長。

未來，各國電信商將業務主力從2G/3G轉移至LTE已是必然趨勢，包括美國和歐洲業者皆已分別訂定在2016年和2020年關閉2G網路的目標；此將牽動M2M模組廠逐漸側重LTE技術研發，並因應區域性需求補強多頻多模及LTE-only產品陣容。

顯而易見，LTE已逐漸主宰行動通訊產業技術演進，車廠考量汽車使用年限高達10～20年以上，即便如eCall等車載資通訊應用僅需2G的頻寬就能實現，但仍願意投入時間與資金提早開發4G技術，目的就是為因應電信產業的變化，提供具長期使用效益的LTE車載系統。

楊洪表示，長期來看，LTE-only的M2M模組有一定成長空間，特別對部分即將關閉2G網路的先進國家市場將更具吸引力，未來LTE-only模組的需求可望將集中在要求高速傳輸的車載資通訊、智慧家庭和遠距醫療等領域。

Kohn強調，寶馬(BMW)、奧迪(Audi)和賓士(Mercedes-Benz)等大型車廠均準備在下世代聯網汽車中導入LTE方案，將為M2M模組供應商挹注龐大的營收成長動能；因此，Sierra Wireless已計畫在2014～2016年發布數款多頻多模LTE、LTE-only的M2M模組方案，積極搶占市場商機。

無獨有偶，上海移遠通信(Quectel)、金雅拓(Gemalto)、芯訊通和u-blox等M2M模組廠也因應市場需求，計畫在2014年推出新款LTE-only模組，進而降低成本，加速車載LTE M2M應用成形。

除利用LTE提升車載資通訊平台的影音支援能力外，歐美及日本主要車廠亦計畫導入新一代GNSS解決方案，以優化汽車內建導航系統的精準度，並與LTE、WAVE/DSRC聯網模組協同運作，實現eCall、ITS等安全相關應用。

歐洲伽利略衛星上軌道 GNSS多模設計再下一城

圖4　European GNSS Agency市場發展計畫主任Justyna Redelkiewicz Musial表示，Horizon 2020下一階段的發展計畫將著重於GNSS結合物聯網應用。

GNSS的發展將邁向全新境界。繼中國大陸北斗衛星定位系統於2012年底正式展開營運後，歐盟也計畫在2014年啟動伽利略衛星導航服務商轉，並將於2015年前再發射六至八顆衛星上軌道，以組成更龐大的訊號覆蓋網路，可望與北美GPS和俄羅斯GLONASS協同運作，促進GNSS應用加速滲透全球市場。

歐洲全球導航衛星局(European GNSS Agency, GSA)市場發展計畫主任Justyna Redelkiewicz Musial(圖4)表示，歐盟近年持續挹注大量資源推展伽利略衛星，並於今年初發布新一輪7年計畫--Horizon 2020，可望加速歐洲地球同步衛星導航增強系統(ENGOS)商轉，實現可覆蓋整個歐陸，利用地球靜止軌道衛星建立地區性廣域差分增強系統的SBAS(Satellite Based Augmentation Systems)應用服務，並建立EDAS(EGNOS Data Access System)，進一步改善現有GPS系統的定位精準度與效能。

Musial更強調，GSA已攜手業界合作夥伴，開始著手部署支援伽利略衛星的新一代GNSS定位、導航和定時(Timing)服務，初期將以行動裝置和車載系統為主要目標市場，迅速拱大商用規模；下一步則將延伸至航空、航海、農業、鐵路及工業測量等應用領域，同時也將結合LBS和物聯網服務，提供使用者個人化的雲端資訊。

現階段，GSA正積極研擬新一代GNSS解決方案的認證和互通性測試(IOT)規範，協助晶片商、模組和系統業者加速研發商用產品。全球衛星導航系統亞洲計畫代表蕭賢敏透露，包括博通、意法半導體(ST)、聯發科和其他台灣晶片商皆已具備支援伽利略衛星系統的技術能力，並緊鑼密鼓進行產品測試與認證。

至於M2M模組廠商亦已開始布局新一代支援GPS、GLONASS、中國大陸北斗、歐洲伽利略和日本準天頂衛星系統(QZSS)的多重衛星GNSS模組，以滿足高級車款對車載系統定位靈敏度和精準度的嚴格要求。

Musial認為，2015～2020年，伽利略衛星網路將愈來愈綿密，吸引更多系統和服務業者導入，預估至2020年，多衛星GNSS將在手機市場達到45%以上的滲透率，並將擴大進駐汽車、穿戴式電子產品，同時實現更精準的室內導航(Indoor Navigation)應用服務。

隨著車載資通訊平台，以及定位技術的成熟，各種仰賴無線通訊和位置服務的創新車載應用 正不斷出爐；尤其各國政府和車廠日益注重道路安全解決方案，更將驅動新一波結合車載定位和聯網技術的eCall、ITS與ADAS設計商機。

聚焦安全資訊應用　eCall/ADAS革新車載系統

圖5　上海移遠通信總經理張棟強調，未來無人駕駛汽車可望為業界帶來更多設計商機。

上海移遠通信總經理張棟(圖5)表示，近期智慧汽車開發商不僅強攻車載資通訊平台，亦開始加碼投資安全應用和移動定位的新技術發展，例如歐洲的eCall、北美和中國大陸積極推展的ITS，以及涵蓋自動巡航、前方碰撞警示、車道偏移、盲點偵測及停車輔助系統的ADAS方案。

上海移遠通信副總經理楊中志補充，eCall系統須搭載出色的GNSS定位模組，並結合行動通訊和雲端運算技術，實現輔助定位追蹤功能，方能在擁擠的城市街道或隧道內等GNSS訊號接收力較弱的地區，提高衛星定位的速度和靈敏度，以做出準確的位置資訊判斷。因應市場需求，該公司也已發布專利蜂巢定位技術QuecLocator，可在沒有GNSS訊號的情況下，利用行動通訊基地台的位置資訊快速定位，將車禍事故的損害降至最低。

Musial也指出，eCall將為車載資通訊產業發展挹注龐大動能(圖6)，尤其歐盟近期宣布2015年所有新車皆須搭載eCall系統，同時須支援伽利略衛星定位服務的強制法規，可望明顯帶動行動通訊和GNSS的晶片/模組出貨需求。

至於ADAS部分，車廠主要鎖定兩大方向改進汽車駕駛性能，首先是提升汽車安全，將導入自動巡航、盲點偵測、停車輔助系統、前方碰撞和車道偏移警示等功能；其次則是建立資訊平台，以提供駕駛人語音搜尋和各種雲端服務。然而，張棟強調，現有的車載設備已無法滿足上述功能需求，必須增加各式無線通訊模組以支援ADAS感測資料傳輸，以及即時路況訊息、線上語音搜尋，或是在車輛被盜時提供遠端車輛控制等ITS服務連結。

楊洪也提到，車載資通訊和ADAS設計仍須解決諸多技術難題，首先是定位精度要求更高，原來誤差值數公尺的水準已不敷市場要求，未來GNSS模組須搭配行動通訊方案，或無線區域網路(Wi-Fi)、藍牙(Bluetooth)等技術實現更高精準度的輔助定位；其次則是升級至更即時、高頻寬的LTE通訊方案，以保證汽車能無縫連結雲端；最終是和道路、遠端交通控制中心、周圍車輛通訊的汽車對汽車(V2V)機制，以透過ITS接收路況、車道識別和周邊車輛資訊。

隨著車廠逐漸加重力道推展eCall和ADAS應用，車載系統零組件規格也須全面升級，將為晶片商和模組廠帶來新的發展契機。楊洪強調，車載系統工作環境非常惡劣，因此相關汽車電子方案必須通過ISO/TS 16949、AEC-Q100/200等強制性的國際車用標準認證；然而，業界正面臨一個相當矛盾的狀況，就是LTE基頻晶片尚未能符合車規要求，但模組卻須達到車規級別，導致M2M模組廠須投入更多資源改良封裝技術、製造過程，並導入各式創新技術，才能滿足汽車產業要求。

圖6　2012～2022年GNSS應用領域分析，自2015年後，eCall的成長速度最為明顯。

因應車規嚴峻挑戰　M2M模組廠各顯神通

圖7　金雅拓車用部門副總裁Lars Thyroff認為，MIM模組對要求高可靠度的車載聯網系統設計至關重要。

金雅拓車用部門副總裁Lars Thyroff(圖7)表示，要將兼具感測、定位和聯網功能的智慧軟硬體平台移植到聯網汽車上，最大挑戰就是安全性和可靠度，因此對汽車電子和M2M模組製造商來說，如何控管產品品質並提升強固性(Robustness)，讓系統能抵抗潮濕、高溫和劇烈震動等惡劣環境因素，將是未來在市場上勝出的關鍵。

楊洪指出，汽車電子的設計驗證須遵循特定規範體系，相較消費性電子更加嚴格。目前ISO/TS 16949係汽車品質管理系統驗證的全球統一標準，並已通過北美、歐洲和日本主要車廠的認證，該規範要求汽車模組和系統供應商針對產品進行高低溫和15年以上使用壽命的測試，同時也嚴格監管其生產流程的品質。

也因此，M2M模組業者要打入汽車前裝市場，就須從研發設計端開始，全盤考量該標準的驗證準則。為加速搶進車載資通訊應用市場，包括上海移遠通信、金雅拓、芯訊通、Sierra Wireless、泰利特(Telit)和u-blox等模組供應商皆加快腳步，研發符合ISO/TS 16949認證的LTE和GNSS解決方案。

與此同時，汽車電子設備委員會(Automotive Electronics Council, AES)制定的AEC-Q100/200標準亦相當受到車廠關注。該標準聚焦車用IC和被動元件的功能性安全和失效防護機制，要求相關廠商通過嚴格的抗震、耐高溫，以及電磁干擾(EMI)/電磁相容(EMC)驗證。

為克服汽車電子標準的考驗，張棟強調，上海移遠通信的M2M模組從設計之初，就把抗干擾性能做為主要指標，不僅在電路布局過程中採用特殊製程，確保訊號完整性，同時也在模組架構上設計多個接地點並外加遮罩，以多重方式解決車用環境的干擾問題。

Thyroff則指出，因應車載資通訊平台導入多頻多模LTE和多重衛星GNSS模組的需求，晶片商和M2M模組業者也須開發特殊的射頻(RF)天線和抗干擾機制，才能確保車用聯網方案的可靠度，並使汽車在充滿雜訊的戶外環境與高速行駛狀況下，仍可順利切換至訊號較佳的行動網路，同時取得更精準的定位資訊。

舉例來說，eCall系統要正確發送交通事故位置資訊，須具備用戶識別模組(SIM)及GNSS定位功能，此將考驗M2M模組廠的產品整合能力。因此，金雅拓正與全球行動通訊系統協會(GSMA)及主要電信營運商合作，積極推動車載系統內嵌SIM卡標準成形，並持續開發M2M模組專用的機器識別模組(MIM)方案，進而強化M2M模組功能整合度與資訊安全性，並縮減車廠和電信商預認證時程。

智慧汽車結合物聯網　M2M模組需求持續火紅

智慧聯網汽車生態系統日益成熟後，未來包括餐飲、購物和保險等行業也將逐漸融入汽車應用服務供應鏈的一環。張棟認為，就和智慧手機普及後，帶動應用程式開發熱潮一樣，各類車載應用程式也將伴隨車聯網發展茁壯，如雨後春筍般冒出頭來，因而也激勵M2M模組廠加緊開發整合定位與3G/4G聯網功能的新產品，搶攻市場商機。

不過，由於下世代智慧聯網汽車與行動裝置、物聯網環境的溝通將更加緊密，汽車製造商和M2M模組業者也須投注更多心力把關車載資通訊平台的資訊安全。

Thyroff指出，由於車廠對資訊安全格外重視，因此可望掀動近距離無線通訊(NFC)方案需求，進而引爆新一波多功能組合(Combo)M2M模組設計商機。