搶食4G車聯網商機　M2M模組廠祭出LTE產品大軍

機器對機器(M2M)市場掀起4G設計大戰。從今年初各大電子科技展會可窺見，車聯網邁向高速、多元影音和安全應用服務的發展趨勢已然成形，因而激勵司亞樂(Sierra Wireless)、金雅拓(Gemalto)、上海移遠通信(Quectel)、u-blox、泰利特(Telit)和芯訊通(SIMCom)等M2M模組開發商，緊鑼密鼓擴展新一代長程演進計畫(LTE)產品陣容，以卡位智慧汽車的車載資通訊(Telematics)系統設計商機。

圖1　2013～2018年M2M模組支援蜂巢式網路技術比例分析

現階段，M2M模組開發商已將LTE三模/五模、LTE加無線區域網路(Wi-Fi)，以及今年第一季標準才底定的LTE Cat. 1，以及下一階段的LTE機器類型通訊(MTC)(Cat. 0)等模組方案，視為新產品、技術較勁重點，紛紛計畫在2015∼2017年推出系列解決方案，可望成為車聯網創新應用和智慧汽車加速普及的關鍵觸媒。

圖2　2013～2018年車聯網服務產值分析

據市場研究機構IHS指出，車用M2M模組正快速轉向4G LTE設計，出貨占比亦將在未來幾年快速攀升(圖1)，進一步帶動2015年M2M蜂巢式行動通訊模組出貨量上看八千八百萬套，並將於2018年翻倍成長至一億六千七百萬套的規模，年複合成長率(CAGR)高達24%，主要M2M模組、系統開發商可望雨露均霑。

市調機構Infonetics Research最新M2M市場報告亦指出，4G LTE將成為汽車應用領域有史以來增長速度最快的蜂巢式網路方案，預估2014∼2018年，LTE M2M模組在車載市場的滲透率將大幅成長135%，躍居市場技術主流地位。在4G LTE的帶動下，車聯網服務營收規模亦將三級跳，2013∼2018年的年複合成長率上看25%，至2018年整體產值可望達到16億9千萬美元(圖2)。

車聯網商機起飛　M2M模組廠LTE王牌競出籠

圖3　上海移遠通訊執行長錢鵬鶴認為，隨著車聯網發展日益成熟，車隊管理、ITS等應用亦將加速成形。

上海移遠通訊(Quectel)執行長錢鵬鶴(圖3)表示，自2014下半年開始，新的車載資通訊系統設計案大多已轉向4G LTE，進而滿足汽車未來導入高速影音串流和大容量資訊服務的需求。2015年國際消費性電子展(CES)中，重量級車廠皆已展示LTE車載資通訊系統，或是LTE＋Wi-Fi的車聯網方案，並預計在2016年左右大舉導入商用車款，因而吸引M2M模組供應商積極圈地。

由於目前車用4G模組仍須向下相容2G/3G通訊方案，以避免緊急狀況時無網可連的窘況，所以司亞樂、金雅拓和泰利特等一線M2M模組廠皆不斷拓展LTE三模/五模產品陣容，並朝高速率的Cat. 6規格發展。至於上海移遠通訊和芯訊通等業者則規畫在2015上半年跟進推出LTE多頻多模、支援Cat. 3/4傳輸速率的解決方案，準備在車載資通訊市場大展拳腳。

上海移遠通訊市場部經理孫延明補充，2014年係4G車載資通訊設計的預熱期，2015年後終端商用進展將愈趨明朗，帶動LTE M2M模組需求起飛。上海移遠通訊已在2014年出貨逾六百五十萬顆4G模組，一舉衝上市場前五大供應商，2015上半年新一代LTE三模/五模產品出爐後，可望吸引更多車廠和Tier 1青睞，挑戰雙位數的高成長率。

與此同時，為兼顧車機對雲端連線，以及車內聯網需求，M2M模組業者亦強攻LTE加Wi-Fi/藍牙(Bluetooth)的雙模組方案，期進一步建立車機與行動裝置連結機制。

錢鵬鶴強調，Google和蘋果(Apple)分別挾Android Auto、CarPlay車載作業系統進軍汽車市場，而阿里巴巴、百度和騰訊等網路業者亦積極將應用觸角伸向車載資通訊領域，因而帶動M2M模組須支援或甚至內建作業系統的設計趨勢。為此，上海移遠通訊已計畫在2015∼2016年發表搭載Linux平台的4G模組，搶占商機。

Cat. 1/0方案陸續就位LTE MTC拓展M2M觸角

另一方面，2018年歐美日韓等國家的2G網路將逐漸退場，為4G頻譜帶來更多擴展空間，可望點燃LTE單模(LTE-only)模組設計熱潮。孫延明透露，3GPP將於今年第一季底定LTE Cat. 1規格，並持續推動Cat. 0的LTE MTC方案；近期思寬(Sequans)、Altair等4G晶片供應商已相繼揭櫫LTE Cat. 1/0晶片，將有助M2M模組開發商打造架構精簡、成本更加親民的4G模組。

其中，Altair已發布Cat. 1/0兩款晶片，除具有超低功耗特色，可讓M2M裝置維持數周到數年的運作時間外，並搭載可編程且支援隨時更新的軟體定義無線電(SDR)技術，以因應未來3GPP Release 12/13版本的規格變化。

據悉，LTE Cat. 1已正式納入3GPP於今年第一季最新公布的Release 12版本中，至於LTE Cat. 0則可望在1∼2年後的Release 13定義完成，組成專為低功耗、低成本和較低資料傳輸量應用的LTE MTC標準陣容，將成為LTE電信營運商、晶片業者和M2M模組廠在各個物聯網應用市場開疆闢土的武器。

錢鵬鶴認為，儘管目前LTE高速方案在車聯網市場的能見度較高，但隨著整體物聯網環境和智慧汽車發展日益成熟，低速、低成本LTE MTC方案的重要性將與日俱增，有助M2M模組廠因應市場激烈價格競爭，並加速布局汽車對基礎建設(V2I)或汽車對汽車(V2V)應用。

值此車載資通訊邁向高速傳輸、多元應用服務之際，車用LTE M2M模組的發展也呈現多頭走勢，將為M2M模組廠挹注營收成長動能。現階段，車廠除全力推動以4G為基礎的汽車對雲端連結方案外，亦投注大量資源發展Wi-Fi/藍牙車內聯網環境，導致系統設計日益複雜。

為此，一線車廠和M2M模組廠正紛紛採納新一代物聯網開發平台--mbed，藉以加速車載資通訊系統整合4G多頻多模/無線聯網方案、各種應用軟體，以及具高安全性和即時性的mbed作業系統，使mbed開發平台躍居智慧車設計新焦點。

M2M模組/車廠力拱　mbed平台加速滲透智慧汽車

圖4　司亞樂汽車暨運輸部門行銷總監Andreas Kohn指出，感測器亦是智慧汽車設計焦點，將帶動新的傳輸介面、資料處理方案需求。

司亞樂汽車暨運輸部門行銷總監Andreas Kohn(圖4)表示，隨著4G LTE、Wi-Fi基礎建設日益成熟，物聯網概念正快速從行動裝置等消費性電子蔓延至汽車設計領域；不僅如此，安謀國際(ARM)發起mbed開發平台計畫，為各式物聯網裝置建構開放、可靠的軟硬體方案，更為車載資通訊發展大添柴薪，將有助智慧汽車逐漸跳脫紙上談兵或展示階段，付諸商用。

事實上，許多車廠和Tier 1供應商初期投入智慧汽車設計，大多採自行開發車載資通訊軟硬體平台的方式，或以Android-based的車載資訊娛樂(IVI)系統進軍後裝市場(After Market)。然而，自成一格的解決方案往往成本高昂，難以快速普及；至於Android雖具開放性特色，能快速達成行動聯網、影音娛樂等多元應用，但囿於作業系統可靠度和即時性存有疑慮，亦影響車廠採納為前裝配備的意願，因此延宕智慧汽車推廣腳步。

有鑑於此，一線車廠及Tier 1供應商開始轉攻Linux-based的mbed OS，藉以兼顧車載娛樂與即時安全機制的開發。Kohn強調，mbed正逐漸發展成一個完整且開放的物聯網平台，不僅能快速實現LTE、Wi-Fi M2M設計，亦將不斷增加新的應用程式介面(API)、微控制器(MCU)和感測器等軟硬體支援；尤其mbed OS架構精簡，可滿足車廠重視的即時安全和穩定性，遂躍居業界新寵。

Kohn也透露，該公司已推出支援Linux作業系統的M2M雲端連結解決方案--Legato，下一步將研發支援mbed OS的M2M模組和軟體工具，並與歐美和中國大陸車廠、Tier 1緊密合作，利用mbed平台打造內建LTE多頻多模、Wi-Fi/藍牙(Bluetooth)雙模組的車載資通訊系統，同時開發安全的設備到雲端M2M應用程式；相關解決方案可望於未來3∼5年大舉進駐商用車種。

據悉，目前已有約7∼9%的車載資通訊系統搭載mbed平台，出貨量達到七百萬部左右；隨著愈來愈多汽車系統業者和M2M模組廠加入發展行列，mbed車載資通訊系統滲透率可望在2018∼2019年翻漲至20%，總出貨量上看兩千萬部。

Kohn認為，從2015年CES可窺見，車聯網已是炙手可熱的明星應用，將掀動車載作業系統、M2M模組導入需求，而此刻正是供應鏈業者卡位的良機，預期將有愈來愈多廠商搶進，挹注車載資通訊市場成長動能。

汽車變身大手機　M2M聯網/安全功能再升級

圖5　金雅拓全球汽車產品線業務副總裁Lars Thyroff提到，車聯網應用已成為M2M模組業者一級戰場。

金雅拓全球汽車產品線業務副總裁Lars Thyroff(圖5)表示，行動處理器業者，以及Google、蘋果(Apple)等科技大廠加入智慧汽車的發展行列後，業界開始提出汽車將轉型成四輪智慧手機(Four-wheeled Smartphones)的概念，引爆新一輪行動通訊應用發展熱潮。

Thyroff進一步指出，智慧汽車擴大導入行動、消費性電子的軟硬體應用功能，將帶動許多跨產業和技術領域的設計需求，這也是M2M模組廠未來產品發展的重要課題，須提供全套的軟硬體和雲端平台服務，以滿足各地區電信商的頻譜和汽車製造商、OEM特殊設計需求。

舉例來說，汽車對用戶資料安全的要求層級相當高，一旦汽車聯網後，被駭客入侵系統的威脅性遽增，將驅動車廠導入近距離無線通訊(NFC)方案，以確保開啟和關閉車聯網系統的安全性；此外，車廠也須針對交通基礎設施建立辨識和溝通機制，在在增添M2M模組設計複雜度和連線功能要求。

對此，Thyroff強調，針對車載市場是廣闊和豐富的技術需求，金雅拓已打造一系列符合汽車生態系統的NFC安全諮詢方案、M2M模組和雲端連結服務平台，以確保車聯網的可靠度。例如新一代軟體即服務(SaaS)平台--SensorLogic，可應用於智慧交通系統(ITS)，透過M2M模組串連汽車與道路感測器資訊，並轉換為即時數據，用以自動調節紅綠燈切換時間。

除此之外，相較於一般消費性電子，車載M2M應用必須適應各種極端氣候，並運行10年以上，同時還要具備快速反應的控制機制，以避免因系統延遲而引發危安問題。對此，歐洲電信標準協會(ETSI)、德國汽車工業聯合會(VDA)、歐洲智慧型運輸系統組織(ERTICO)、全球行動通訊系統協會(GSMA)研擬中的車聯網相關規範，以及各大車廠的認證標準，皆是M2M模組廠不可輕忽的設計要素。

Thyroff指出，為掌握車載M2M發展先機，目前該公司正積極參與制定歐盟緊急呼叫系統(eCall)和俄羅斯ERA GLONASS相關規範，並同步展開系統設計驗證。以歐盟eCall為例，若因網路延遲無法順利發送請求救援的訊息，將導致嚴重後果；因此M2M模組供應商須考量整體電信網路環境問題，提供2G/3G/4G網路向前和向後相容方案，並設定優先處理程序，以確保系統在第一時間連上網路並發送資訊。

車用M2M拉高安全層級　嵌入式安全晶片重裝上陣

下一階段，車輛間或車輛與基礎設施之間相互交換交通狀況的V2X應用將持續拉高車載M2M安全層級。V2X目標係透過安全的M2M通訊，實現自動化汽車系統資料交換，而在高移動性或涉及大量、高速資料傳輸需求時，目前布建最廣泛的蜂巢式行動通訊網路便躍居車廠首選。

英飛凌(Infineon)晶片卡與安全防護事業處總裁Stefan Hofschen表示，物聯網通訊須更加安全可靠，尤其在汽車蜂巢式M2M應用領域，安全防護更是車廠第一優先考量；因此，英飛凌已於2015年全球行動通訊大會(MWC)發布符合GSMA與ETSI定義，以及AEC-Q100高品質汽車標準的嵌入式安全晶片，有助實現更高可靠度的蜂巢式M2M通訊模組，滿足車廠部署eCall、汽車對汽車(V2V)等車聯網應用的需求。

據悉，新款嵌入式安全晶片內建一套硬體加密協同處理器、高達1MB容量的快閃記憶體，並支援ISO 7816、單線連接協議(SWP)、通用序列匯流排(USB)、I2C和串列周邊介面(SPI)等完整介面，可支援各種SIM卡模組及M2M網路加密機制，加速原型製作以縮短系統上市時間。

錢鵬鶴認為，車聯網裝置正快速從後裝市場走向前裝市場，並將從初期的汽車聯網應用拓展至車對車、車對基礎設施等新型連接模式，可想見相關車廠及Tier 1供應商對安全性的把關將更加嚴格；因此，M2M模組廠除了比拼LTE/無線聯網設計實力外，更重要的是達成滴水不漏的軟硬體功能安全，滿足ISO 26262、ISO 14001、ISO/TS 16949和ISO 16750等汽車模組與製造相關規範，才能成功出線，搶占車聯網市場商機。

無庸置疑，在車廠及Tier 1供應商一窩蜂投入下，今年智慧汽車的熱度已攀上最高點，帶動龐大的4G LTE、物聯網開發平台和嵌入式安全設計商機，不僅刺激M2M模組廠、晶片商等硬體業者奮力卡位，亦吸引矽智財(IP)、作業系統供應商加碼投資車載軟體解決方案，可望促進車聯網應用邁向嶄新局面。