「微移動」商機全球引爆　共享機踏車考驗無線設計

在城市人口增加、以及對共享交通工具需求的持續成長推動下，不論是為了滿足「最初一哩(First Mile)」或「最後一哩(Last Mile)」的通勤需求，環保、輕量、便捷的兩輪式電動「微移動」車(E-micromobility)，包括電動單車、電動機車、甚至電動滑板車等市場正快速興起。

然而，看似輕便的各式兩輪電動車，依照使用情境的不同，背後卻蘊含著無線通訊、安全、聯網、定位等不同領域的設計挑戰。業者若欲開發新產品以競逐此新興市場商機，更應妥善地評估並瞭解各種使用案例、技術需求，才能選用最適切的解決方案，快速進軍此新興市場。

「微移動」市場區隔

根據行駛距離與引擎數，兩輪電動車可劃分為電動滑板車(E-scooter)、電動單車(E-bike)、電動輕便機車(E-moped)和電動摩托車(E-motorcycle)等四種市場區隔，而且每種車型都有不同的使用需求。

以電動滑板車為例，它可提供便捷的短距離移動性，特別是在國外，在出租與共享業者的推動下，已逐漸從個人的休閒用品轉變為普及的共享載具，因此對於聯網的要求也日漸升高。而針對個人較長距離的通勤需求來說，電動單車則是最好的選擇。隨著功能升級，為防止失竊，也開始採用定位與資通訊系統，以供安全追蹤或是運動表現分析之用。

再上一級則是電動輕便機車，騎乘距離更長，對新興的出租和共享服務來說，定位和無線連接性已經是必備的基本要求，因此與個人用的輕機車相比，有更高價值的差異性。

而引擎數更大的電動機車，則是要求更準確的預測性維修技術，來追蹤機車性能。此外，為了符合許多國家新訂的道路安全法規或規範，未來將可望進一步導入更高精準度的導航與V2X技術。

滿足E-micromobility設計考量

無論是任何一種型態的E-micromobility車種，都需要能夠安全、有效地進行定位，並與雲端相連。這其中涉及到短距離、定位、蜂巢式、以及連接服務等四大領域的設計考量(圖1)。

以短距離通訊為例，它能夠把二輪電動車與使用者的行動通訊裝置連接在一起。而其主要的使用案例包括，解鎖/鎖住車子、開啟服務，或是播放多媒體內容等。根據不同的功能要求，有藍牙低功耗、近場通訊(NFC)、或傳統藍牙等不同的方案可供選用。 蜂巢式技術則是把二輪電動車與雲端連結的最適用技術。它的主要使用案例有，車輛與使用者活動追蹤、防盜系統、車輛診斷、碰撞偵測通知等。此外，還可用來支援緊急救援、遠端監控等新的使用案例。

對共享E-micromobility車來說，定位技術是非常重要的一環，幾乎所有的平台業者都必須倚賴衛星定位技術來提供服務，使得近年來E-micromobility車已成為GNSS接收器的重要市場。

雖然GNSS接受器已被普遍採用，但事實上，這其中仍存在著很大的差異化空間。特別是在建築物稠密的都會區，標準GNSS接收器的準確度約10~15公尺，但是，若是在收訊較差或是干擾較多的地區，誤差範圍會增加到60公尺、80公尺或甚至更差。

隨著道路上有越來越多的共享電動單車和電動機車，如何提高定位準確度，便成為營運業者的一大挑戰，有較精準的定位準確度，才能節省使用者尋找車子的時間，帶來更佳的使用體驗。

這時有多種做法可供選擇，例如僅簡單地調校天線，便能顯著提升GNSS接收器的靈敏度和準確度，或者在多個頻段上追蹤多重GNSS星系的訊號，能進一步增加準確度。

然而，隨著E-micromobility車的快速演進，採用GNSS修正數據這類高精準度定位解決方案，以達到公分級準確度會成為必要條件，才能協助業者跟上市場的創新腳步。另一方面，為了管理道路上眾多的共享微移動車，許多城市都已制定了更嚴格的管理規範，公分級地理圍欄(Geofencing)功能將日益重要，作為速限、限制騎乘區域、以及確保僅把車子停在指定區域內的方式。

此外，通勤人士所倚賴的電動單車或電動機車，若在大樓林立的都會區中騎行時，常會因為GNSS訊號受干擾，而導致不穩定的定位效能，甚至誤差會達到數十公尺。這時，就需考慮採用慣性導航(Dead-reckoning)解決方案，透過結合慣性感測器數據與衛星訊號定位，能以最具成本效益的方式降低定位錯誤，甚至在GNSS訊號不可見時發揮功用，無需花費精力進行雙頻GNSS整合設計。

另一種可能的創新功能是，採用Wi-Fi或蜂巢式連接技術來實現V2X通訊。透過讓車子彼此或是與道路基礎架構進行通訊，將能進一步保障使用者的安全、確保車子遵守交通規則，並在發生事故時，提供必要的協助。

確保聯網安全性

事實上，E-micromobility車就是兩輪的IoT裝置，除了各種連接與定位功能之外，如何確保資訊安全性，則是另一個重要關鍵。

隨著共享電動單車的普及，過去幾個月來，也已發生了多起網路安全威脅事件，包括駭入系統，以遠端方式控制煞車或加速器；利用阻斷服務攻擊來侵入預約和計費系統；以及透過GNSS干擾，引導使用者到錯誤的地點等。

為了保障客戶的權益和安全以及平台業者的正常營運，就必須慎選聯網安全性解決方案，以實現從裝置到雲端的端到端安全性。然而，要建置完整的安全鏈，並不是一件簡單的事，涉及到不同層次的考量(圖2)。

要確保IoT系統的安全性，最基本的要件是，讓每一台裝置都擁有唯一、且不可竄改的身分識別以及可靠的信任根(Root ot Trust)。站在無線通訊與連接解決方案供應商的立場，需要在無線通訊晶片中內建安全元件功能，以做為IoT裝置的信任根(RoT)，例如u-blox的SARA-R5是透過提供預享密鑰(PSK)管理系統來實現可靠的信任根。然而，這僅是整個IoT系統的一個小環節，雖然保護了IoT裝置，但仍需進一步擴展，才能確保整個系統的安全性。

如同所有的IoT系統一樣，共享平台業者在提供E-micromobility車隊服務時，會產生大量的數據，必須能夠安全、即時地進行傳輸。對此，部分業者利用MQTT-SN協議，來解決此複雜性，並提供具擴充性的IoT通訊。MQTT-SN以業界標準的MQTT（訊息佇列遙測傳輸）協定為基礎，並已針對低功耗應用進行了最佳化設計，適用於絕大多數E-micromobility的使用案例。

例如u-blox提供通訊即服務(Communication-as-a-Service, CaaS)，此服務與現有其他方案的主要差異在於，透過提供電信級的MQTT代理伺服器(Broker)，並且預先與AWS、Azure、Watson等應用整合在一起，能實現從裝置到雲端的通訊建置。而且，無需行動通訊資費，便能在跨190個國家的600多家電信業者之間提供數據傳輸(圖3)。對營運業者來說，這種協定不僅能簡化IoT系統的整合，提供低成本連接性，也能免除管理網站基礎架構的問題。

從國外案例來看，成立於2017年的比利時新創業者Cowboy近年來憑著車子外型的時尚設計感、而且具備聯網與安全功能的車款而受到市場青睞。該公司已於2020年推出第三代產品，並取得第二輪2,300萬歐元的資金挹注。該公司便開發了一系列E-bike，均內建u-blox提供的GNSS、藍牙低功耗、以及蜂巢式通訊模組，提供包括定位、防盜、撞擊偵測、保險、聯網，以及利用App進行控制和電子解鎖/鎖住等各種功能(圖4)。

不僅如此，透過垂直整合硬體、軟體、服務與零售，Cowboy試圖顛覆傳統自行車產業的遊戲規則。除了專注於設計美感、騎乘體驗以及成本之外，它同時還充分整合了各項創新技術，並建立包含替換式電池、電商服務平台等完整的生態系統。

總結來說，與所有的聯網交通工具一樣，為滿足E-micromobility車對於功能安全性、追蹤、聯網、資訊娛樂以及資訊安全性的各種需求，必須針對不同的使用案例，選擇搭配定位、蜂巢式、Wi-Fi、藍牙連接技術，並採用能確保端到端安全性的聯網服務。針對如此多樣化的設計需求，選擇與能夠提供安全、可靠、且「一站購足」的解決方案供應商合作，將能加速新產品開發時程，以在此新興市場中快速取得致勝關鍵。

(本文作者分別為u-blox工業市場開發部門應用行銷資深經理、u-blox標準精準度GNSS產品策略部門資深產品經理、COWBOY資深產品工程師)