隨著多模LTE/3G方案的不斷進步和豐富，機器對機器(M2M)正擴大整合4G長程演進計畫(LTE)高速網路，促進相關應用的擴展全速起飛；尤其在無線通訊的網路頻寬持續增加下，車用機器對機器系統可以用更短的耗時完成影音串流，也能在多元應用環境下同步處理車載資通訊(Telematics)、智慧運輸系統(Intelligent Transportation System, ITS)、車隊追蹤等應用所需的資料，大幅增添了使用的價值。
與此同時，汽車周邊產業亦可藉由更完善的4G LTE M2M模組，在高速、低延遲的LTE通訊平台架構下加速實現失竊車輛尋回(Stolen Vehicle Recovery System, SVR)，以及新型態的UBI(Usage Based Insurance)保險方案，進而提供更完整的汽車聯網服務。
無庸置疑，車聯網應用正如火如荼發展，舉凡餐飲、購物、保險等行業將逐漸融入到車載行業，就與智慧型手機普及以後各類應用程式(App)的開發熱潮一樣，許多型態的車載App、車聯網系統也將應運而生，而這些與資料存取相關、位置服務相關的應用，都須建立在車載智慧平台之上，並以穩定的通訊和定位技術為基礎。
滿足多元車載影音應用 M2M模組廠競逐LTE方案
4G LTE透過行動裝置進入人們日常生活後，下一步將為車聯網的發展帶來飛躍成長。4G具備的高頻寬和低延遲特色，將使高畫質(HD)音訊和視訊傳輸更加順暢；如此一來，汽車就能導入即時的視訊診斷系統，並提供更精確的即時交通資訊，做為駕駛決策的重要參考依據，也因此，許多車廠已紛紛提出LTE高速無線通訊模組的需求。
因應市場設計趨勢，M2M模組開發商正大舉投入開發新一代LTE M2M解決方案，並朝向相容2G/3G、分頻多工長程演進計畫(FDD-LTE)、分時長程演進計畫(TD-LTE)的多頻多模架構發展。
舉例來說，M2M模組廠已研製出一款雙模LTE模組，除支援下行速率高達100Mbit/s的4G高速資料傳輸外，亦相容增強型高速封包存取(HSPA+)、通用行動通訊系統(UMTS)、EDGE、全球行動通訊系統(GSM)和整體封包無線電服務(GPRS)等多種行動網路標準。
此外，針對各區域市場需求，M2M模組廠亦須符合當地電信營運商的網路規範，並須因應不同地區的標準，發展多版本的LTE M2M解決方案。以上海移遠通信為例，其開發歐洲、北美和中國大陸三個版本的LTE M2M系列模組，可支援歐盟緊急呼叫系統(eCall)、遠端差分韌體升級(Delta FOTA)等各區域市場設計需求，進而簡化車廠設計流程並加快產品上市時間。
雖然LTE正快速從行動裝置領域切入汽車市場，但凡是與車載相關的零組件，最被關注的一定是產品品質，因此，國際標準組織(ISO)早於2002年3月就公布一項行業性的品質要求規範--ISO/TS16949，適用於整個汽車產業生產零組件與服務的供應鏈，所有要進入車載行業的產品，必須先通過此項認證。
ISO/TS16949認證對零組件製造商提出非常高的要求，相關M2M模組廠正積極進行產品測試和認證，期符合此一車載規範，進而加速進軍車載資通訊設備市場。因此，不少M2M模組廠的生產工廠已取得IS0/TS16949認證。
除符合區域市場、標準組織的要求外，LTE M2M模組供應商也持續關注LTE標準動態與技術演進趨勢，期滿足市場不斷推陳出新的資訊和影音應用，以下將一一介紹車載M2M系統關鍵技術發展趨勢。
LTE+Wi-Fi建立車載熱點
為什麼要在車內建Wi-Fi熱點？以公車為例，在2012年底一個調查中，針對中國大陸百萬人口以上的五十個主要城市，調查結果顯示，居民平均單向上班時間要花39分鐘。而大部分上班族選用的上班交通工具均為公車，而且途中都在使用手機、平板裝置(Pad)等上網瀏覽新聞、看微博、聽音樂、看視訊等，LTE接入的Wi-Fi熱點，有足夠的頻寬，可以支援多個終端同時存取網際網路(Internet)，自然成了最佳選擇。
不僅僅是公共交通，眾多家用車例如凱迪拉克(Cadillac)、通用汽車(GM)、雪佛蘭(Chevrolet)等汽車公司，也都先後採用OnStar的LTE車載設備，提供車內Wi-Fi熱點服務。美國電話電報公司(AT&T)等營運商也為車載4G LTE大開綠燈，提供資費支援，搶占車載市場。
在蜂巢行動終端如此多的情況下，車載Wi-Fi並非必要，但如此多大型車廠為何仍然熱衷於增加Wi-Fi熱點？某些觀點認為，Wi-Fi熱點的附加價值，在於為車內的人提供穩定而安全的網路連接，並且通常能提供多個設備同時連接，節省了費用和終端設備的功耗。而另一些調查表明，僅提供Wi-Fi連接的平板電腦產品的銷量，其實遠超過帶蜂巢通訊的平板電腦，所以這部分設備仍然需要Wi-Fi熱點這樣的連接方式，才可以被充分利用。
已經有廠商了解到車載客戶這種需求，提供了LTE+Wi-Fi模組的整合方案，LTE模組和Wi-Fi模組透過安全數位輸入輸出(SDIO) 2.0介面連接，速率遠高出序列周邊介面(SPI)連接方式，保證模組間的資料無延遲的傳輸。最多可以支援十個Wi-Fi用戶端連接。該Wi-Fi模組支援接取點(AP)和目標站(STA)兩種模式，當周圍有其他Wi-Fi熱點時，網路資料也可以透過其他Wi-Fi熱點上傳網際網路，實現靈活地應用。
MIMO天線大幅提高資料速率
多重輸入多重輸出(MIMO)天線架構是LTE的關鍵技術，是在發射端和接收端分別使用多個發射天線和接收天線，讓訊號透過發射端與接收端的多個天線傳送和接收。在無線通訊領域中，MIMO天線是具有重要意義，該技術能在不增加頻寬的情況下，使通訊系統的資料輸送量倍增，同時能提升傳送距離和頻譜利用率。
現階段，許多M2M模組廠商皆已採用MIMO技術，擴展無線訊號傳輸距離及天線可接收訊號範圍，並進一步改善訊號抗干擾性，使LTE封包傳輸更加精準快速。
高整合GNSS克服定位盲區問題
M2M模組內建全球導航衛星系統(GNSS)接收器也是重要設計趨勢，車廠可藉此打造更高整合度的車載資通訊平台。
GNSS整合全球衛星定位系統(GPS)和GLONASS兩套定位系統，與單獨的GPS定位系統相比，大舉增加可見衛星，有助解決單一系統覆蓋率不足的問題，並縮短首次定位時間(TTFF)，尤其對增強戶外惡劣環境中的定位精確度更是大有幫助。
近期亦有M2M模組廠發展出gpsOneXTRA輔助定位技術，使用者產品可透過通訊模組，從網路服務器下載一個很小的XTRA檔，這個檔案包含基準時鐘和長達7天的GPS/GLONASS星歷數據預測，將TTFF時間縮短到僅2秒水準。
此外，基於行動通訊技術的蜂巢定位技術可做為GNSS系統輔助方案，當車載設備進入到地下通道或城市、峽谷之中，導致GNSS訊號接收力變弱而形成盲區時，就可啟動蜂巢定位技術，利用基地台的發射訊號的資訊來定位。
車載M2M聚焦安全性
至於車載資通訊應用服務層面，由歐盟發起的eCall熱潮已成為車廠和M2M模組業者關注焦點(圖1)。搭載eCall的汽車，無論在歐洲任何地方發生嚴重交通事故，當司機和乘客失去知覺不能撥打電話時，該系統便能自動撥叫歐洲統一的緊急救援電話，同時傳輸最小的緊急資料封包至公共安全應答點(PSAP)，提供及時的救助服務。
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| 圖1 eCall運作概念系透過主動通報以有效降低事故損害 |
由於歐盟已強制規定新車須支援eCall，若設備廠家的產品要進入歐盟國家，就必須內建具eCall功能的M2M模組，可望帶動新一波市場需求。
平台相容性必須納入設計考量
車載應用日益繁多，對網路穩定性、安全性也有更高的要求。M2M模組做為通訊的仲介方案，須支援多種網路通訊協定以滿足上層應用的開發。近期相關模組廠已透過內嵌TCP/IP協定堆疊，提供TCP、UDP、PPP、MMS、SMTP、FTP、HTTP等網路通訊協定支援，有助車廠和系統開發商輕鬆實現網路應用接取。此外，M2M模組也利用安全通訊端層(SSL)，達成網路加密的功能。
另一方面，由谷歌(Google)為首的一些IT和汽車公司成立開放汽車聯盟(OAA)，目標是將安卓(Android)作業系統引入未來的智慧汽車；然而，既有的Linux、WinCE平台還是存在一些擁護者，因此M2M模組業者要進軍車載系統市場，就必定要支援多種作業系統。
例如新一代車用M2M模組就搭載可相容Android和WinCE的無線介面層(RIL)，協助開發者基於這些作業平台進行二次設計。此外，M2M模組也開始導入第二代通用序列匯流排(USB 2.0)介面，並搭配符合Windows、Linux、Android等多種作業平台的驅動程式，以支援市面上所有主流平台設計。
相容3G產品/抗干擾設計至為重要
作為模組產品不僅要功能設計盡可能地滿足不同客戶需求，由於車載產品安全性要求高，車載終端產品的設計和測試的週期也非常長，因此模組產品也必須在硬體設計上兼顧客戶的需求。
儘管LTE必將是未來的趨勢，但不排除因為網路建設的進度，以及部分終端廠家對於產品成本，或者網路資費的考慮，在部分產品上仍然選用3G的模組，因此有些LTE模組被設計成可以相容3G的模組，這樣減少客戶在終端產品的開發成本和開發週期，客戶可以在不增加過多的時間和費用的情況下，開發不同種類的產品。
另一方面，LTE模組用於車載應用，內置GNSS功能，還需要外置Wi-Fi或藍牙(Bluetooth)模組，須要同時接入多根天線，可能會產生相互干擾的問題，所以模組廠家在整合這些功能時，必須小心處理干擾問題。
整體而言，車聯網龐雜的產業鏈決定了其軟硬體特殊要求，也因此拓展許多設計商機。未來，車聯網將是系統、零組件供應鏈共榮的藍海，而不是競爭的紅海，唯有產業鏈中各大企業攜手合作，各施所長，打造出一個健康、可持續發展的商業模式，才能真正發揮車聯網的價值，共同於智慧汽車時代獲利。
(本文作者為移遠通信研發副總)