每當我寫到車廠正在推廣智慧車輛的文章時,梅特卡夫定律(Metcalfe's Law)就會浮現在我的腦海;這個定律最初由美國思想家、未來學家George Gilder在四分之一個世紀前提出,後來被歸功於共同發明乙太網路(Enthernet)的美國科技先驅Bob Metcalfe (並以他的名字來命名)。

維基百科(Wikipedia)對這個定律的敘述是:

一個網路的價值等於該網路內的節點數的平方,而且該網路的價值與連網的用戶數的平方(n2)成正比。

以下摘錄與本文密切相關的維基百科條目以進一步說明:

梅特卡夫定律最早出現在1980年,不是以用戶數,而是以「相容的通訊設備」(例如傳真機、電話等等)來計算;只是在後來網際網路全球化,這個定律才延伸到使用者和網路,因為它的初衷是描述乙太網路的採購量和連接數。該定律也與經濟學和企業管理密切相關,尤其是對於那些希望兼併對方的競爭公司。

我認為車輛也有資格做為一種「相容的通訊設備」,因此承蒙將它們互連的無線網路之幫助,亦為強化網路價值的候選者。想像一下,假如車輛可以告訴周圍的其他車輛,它們因為剛剛發生的事故(當事者為它們自己或附近的車輛)而受到延誤,其他車輛就可根據這個資訊繞過交通堵塞的路線,這樣會帶來多麼大的好處。又或者,對於全自動駕駛車輛,支援車輛間的通訊能夠完全免除交通號誌,讓來自四面八方的所有車輛安全、順暢地通過交叉路口。我相信你可以想像出更多其他的應用場景。

不可否認,這些功能至少在某種程度上可以用其他替代方法來實現,例如可以利用安裝在交叉路口的攝影機(很可能在那裡已經有了)。但我認為,當資料來源是受到影響的車輛本身時會更準確,而且可以更快地被感知和傳播。當然,資料不會僅發送給其他車輛,正如維基百科在「車用通訊」(Vehicle-to-everything,V2X)條目中中所描述的:

車用通訊(V2X)是指將資訊從車輛傳遞到可能對該車輛造成影響的任何實體,反之亦然;它是一種車載通訊系統,包含一些更具體的通訊類型,例如V2I (Vehicle-to-Infrastructure,車輛對基礎設施)、V2V (Vehicle-to-vehicle,車輛對車輛)、V2P (Vehicle-to-Pedestrian,車輛對行人)、V2D (Vehicle-to-device,車輛對裝置)以及V2G (Vehicle-to-grid,車輛對電網)等等。發展V2X的主要動機是安全和節能,其普及化的主要障礙則是法律相關議題,還有除非幾乎所有車輛都採用該技術,否則其效力有限。

我個人會想在上述的「主要障礙」添加「個人隱私」這一項,因為V2X傳輸的資料可能包含諸如你在什麼地方、去過什麼地方(以及何時去的),還有你開車速度多快等等。而且,我一直對今日以GPS和第二代車載診斷系統(OBD-II)為基礎的遠端資訊處理設備之普及感到困惑不解,例如保險業者Progressive的Snapshot行車紀錄器和其他同類產品;很遺憾,也許我低估了消費者為了得到保險折扣及其他好處而犧牲個人隱私的意願。

把個人隱私問題放一邊,如果你相信我所言,無線連網汽車以及更廣泛的網際網路具有價值,顯然下一個問題就是如何實現這樣的網路──應該採用何種通訊協議?應該佔用哪一段通訊頻譜?直到最近,這些問題的答案似乎才得以解決。

早在1990年代末期,美國聯邦通訊委員會(FCC)就在5.9GHz的ISM (工業、科學和醫療)通訊頻段,為智慧交通系統(ITS)應用分配了75MHz的頻譜。這種在美國被稱為專用短距離通訊(DSRC) 的方案──歐洲也正在研究於5.9GHz頻段內分配30MHz頻譜的類似方式——與用於軍事、衛星和業餘無線電服務的頻譜重疊,再加上眾所周知的5.8GHz Wi-Fi,簡直就是一團亂。

這種方法在概念上類似於點對點(ad hoc)傳輸模式的Wi-Fi,不需要集中式的類路由器基礎設施,而且車輛和其他節點(車輛、路側發射器和接收器等)之間的連結建立(以及隨後的斷開),都是根據接近程度和功能需求即時進行的。

然而,正如大部分EDN讀者已經知道的,近年來蜂巢式資料網路越來越受到關注;除了主要用於智慧型手機、支援蜂巢式通訊的平板電腦和其他行動裝置之外,這類網路也服務所謂的「固網寬頻」(fixed broadband)配置,以及包括車輛(在這裡我指的是車輛本身,並非那些在車內使用智慧型手機的乘客)在內的其他行動平台。

4G LTE和即將推出的5G蜂巢式技術都有量身打造的衍生版本,為不同應用支援在頻寬、延遲、傳輸距離、穿透性、成本、功耗等特性的特殊組合;針對ITS應用,它們不意外地被稱為蜂巢式車用通訊(cellular vehicle-to-everything,C-V2X)架構。

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高通的C-V2X技術是利用5G技術實現的車用通訊
(圖片來源:Qualcomm)

誰將贏得這場技術拉鋸戰?目前尚不得而知,而且「誰都不會贏」也是一種可能結果(雖然共存也有可能,但恕我直言,從成本、複雜性和其他問題的角度來看,這是不大可能發生的)。DSRC可以說具有先發優勢,其初期佈署已經開始,一些車廠以及他們的晶片、子系統、軟體和服務合作夥伴也已經進行了大量投資。

這些投資是對美國前總統歐巴馬(Obama)執政時期有關DSRC佈署任務的回應,以確保能及時提供大量支援性設備;然而最近川普(Tump)政府已經不打算強制產業界採用DSRC。為此C-V2X支持者Qualcomm (不意外)以及其重要合作夥伴(原為DSRC支持者)車廠Ford,於今年夏天在美國科羅拉多州丹佛市(Denver)展開讓C-V2X「上路」的初步測試。

事實上,至少有一位市場分析師最近表示,當自動駕駛車輛的智慧化程度越來越高,會使得任何類型的ITS變得多餘。雖然我個人沒有那樣偏激,但我同意市場研究機構Lux Research的Bünger之觀點:即隨著單獨的網路節點(在此特定案例中指的是車輛)變得更有智慧,它們需要交換的資料量(即頻寬)可能會減少,而且主動提供資料及回應來自其他節點的請求所需的快速性(即延遲)要求也沒有那麼高了。

此外,我們也不能忽視,利用已經廣泛使用的技術(例如蜂巢式資料傳輸網路)進行微調整來構建網路,相較於採用專屬技術會在理論上更具優勢…你更看好哪一種技術?

(參考原文:Vehicular communications' spectrum and protocols: standalone or shared?,by Brian Dipert)