上集內容說明了V2X的未來發展目標，強調車間通訊的要求在於嚴苛的交通安全，並且也說明了IEEE 802.11p技術是目前發展的主流，獲得眾多車商新產品的採用，而LTE-V2V新技術的崛起，也展現了未來諸多的發展可能。
本文將延續上集的內容，繼續從成本、成熟度、未來展望等面向探討為何目前在安全議題上IEEE 802.11p相較於LTE-V2V，開發難度與可靠性方面較受青睞。
成本因素也是技術選擇關鍵
若從成本角度進行考量，可以明顯看出LTE-V2X與IEEE 802.11p兩者在應用上的差異。
不再適用標準LTE數據機
標準LTE數據機晶片組在每個TTI中僅把從基地台接收到的單一傳輸解碼。在LTE-V2X中，晶片組除了要把基地台資料解碼外，還必須在每個TTI中同時將(來自不同使用者的)多個傳輸解碼。因此必須增加非常多硬體。標準LTE數據機不再適用，因為LTE-V2X的波形和訊號格式與標準LTE不同。此外，應增加5.9GHz的無線電鏈，搭配穩定的GNSS同步化時鐘來源(圖1)。
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| 圖1 標準LTE數據機所需的額外區塊 |
出於明智的成本考量，LTE-V2X和IEEE 802.11p系統的差異僅在於數據機和時鐘來源，因為較高層次、人機介面和關鍵安全使用案例皆相同。IEEE 802.11p數據機的成本低於在行動網路晶片組旁邊增加LTE-V2X所產生的額外費用，並不令人意外，因為LTE-V2X時鐘來源和認證費用的影響(AEC-Q100對行動網路晶片組成本有影響)。結果顯示，即使不將領域分開，LTE-V2X還是比IEEE 802.11p更加昂貴。
定時與時鐘準確度的影響
LTE-V2X準確同步化需要更高靈敏度，意味著不符現實的參照時鐘，因為時鐘來源的準確度與效能和穩定性有關。高準確度的元件，因為漂移率低且在高溫和高壓下保持穩定性，所以成本必然更高。而IEEE 802.11p的準確度要求與商用WLAN裝置幾乎沒有差別，因此採用IEEE 802.11p的系統成本不會受到同步化準確度要求之影響。
即使在GNSS訊號暫時變得微弱時，LTE-V2X也必須能夠持續保持同等的準確度。當LTE-V2X無法倚賴GNSS而且找不到另一位與GNSS同步化(直接或間接)的使用者時，LTE-V2X系統仍須以指定的頻率準確度0.1ppm產生並傳輸V2X訊息。
要求車輛達到這樣的準確度並不符合現實，因為所需的元件十分昂貴。現在能保持這種準確度的，唯有高功率大型基地台(Macro eNB)，它內建高階振盪器，肯定不是供消費級終端機使用，因為這類終端機必須經受不同程度的高溫，而且容易受到車輛振動和加速的影響。
機車/電動自行車不具備行動網路數據機
缺少標準LTE數據機的LTE-V2X的成本，更是讓人望之卻步，價格比IEEE 802.11p高出許多。機車和電動自行車並不常使用行動網路數據機，因為eCall法規並不適用於機車。
機車定位是極大挑戰，因為機車的機動性極高。GNSS和V2X天線必須謹慎放置，而且不該倚賴智慧型手機不明的位置、方位和遮蔽。因此，使用智慧型手機來支援V2X應用，並不是適合的替代方案。對於需要V2X保護的機車騎士而言，IEEE 802.11p是成本最低的主動式安全防護機制。
留意技術成熟度與未來展望
比較IEEE 802.11p與LTE-V2X兩者的發展成熟度及未來展望，可以從以下幾方面來加以比較。
汽車週期取樣
汽車市場的發展速度與行動網路市場的發展速度相差甚大。一部行動電話一般每隔3年便會替換，一部汽車可以在道路上使用15至30年，而且在這段時間內必須要維持可靠運作。因此技術必須成熟且經過實證。萬一發生故障而必須召回的話會有嚴重後果，因為退還車輛的影響與退還智慧型手機不同。
因此，針對汽車元件的穩定性、使用壽命和操作條件實施非常多品質管理措施，才能確保極低的故障率，一般每一百個零件中須少於一個會故障。這其中不但涵蓋設計週期，也包含測試與合格標準。
因為V2X將是(半)自動駕駛的必要元素，期望它應該至少符合ASIL B級或更高安全等級的系統之使用規格，以及其他汽車電子產品認證如AEC-Q100(以故障機制為基礎的壓力測試合格標準)、IEC62132(EMC耐受度)和ISO26262(功能安全合格標準)。
網路安全是安全技術的另一個關鍵層面。整個系統必須安全穩妥，其中有兩個子區塊(HSM和閘道器)應取得認證。時間和設備方面的投資，超出了行動網路消費性產品投資的正常範圍。兩者的設計方法不相同，行動網路公司是否願意投入這類投資？
未來的改良與向下相容性問題
LTE-V2X陣營，在Rel-14版LTE-V2X即將完成(階段1)的同時，3GPP已經在研究LTE-V2X Rel-15版(階段2)未來有哪些改良內容預計會引進2018年12月的規格中。Rel-15版改良的主要目標包括：載波聚合(多達8個PC5載波)、64-QAM、了解縮短的TTI(<1毫秒)的益處與可行性、了解傳輸分集的益處和可行性。
這些目標並不是在解決本文所提出的重要挑戰。Rel-15版引進這些新的規格改良有一個主要問題，它必須處理V2X訊息向下和向上的相容性。若3GPP規格無法滿足這個要求，則眾人沒有動力推行Rel-14版V2X，因為Rel-14的技術會變成死胡同。然而，尚無法保證這個要求，因為Rel-15的技術規格尚未發表。
另一方面，IEEE社群則不斷發展和改進802.11的「Wi-Fi」無線LAN系列標準。它具體規定所有Wi-Fi變體(如a、ac、n、p等)並總合成官方IEEE 802.11標準，在2016年發布了最新版(表1)。
從中可以看到，若論及V2X專門應用，IEEE的發展領先3GPP大約8年時間。第一個版本(802.11p)自2010年開始經過非常廣泛的測試，現在已經是V2X領域中非常安全、成熟且可靠的技術。
藉助強大豐富經驗，802.11p標準會繼續改進。這個新版本目前以802.11px表示。有所改進的部分包括使用最近的802.11「n」和「ac」技巧，例如頻道編碼使用低密度奇偶校驗(Low Density Parity Check, LDPC)、多重輸入多重輸出(MIMO)/天線分集和改進OFDM試驗的配置。
為了善用過去10年所有發展與實地試驗的歷史，802.11p使用者很可能會向上相容至802.11px系統，如同其他802.11系列標準一樣。在這樣的觀念下，802.11px會自然成為802.11p標準的超集合。兩項技術因此確保可以順利移轉，而且即使在引進802.11px之後，802.11p標準仍保持強大吸引力。
留意5G NR未來發展
在檢討過去以及引進新的行動網路技術相關的時間軸時，發現從首次發表技術報告規格直至真正的大量部署為止，通常需要5至6年。例如，從LTE首次發布規格開始(2007年10月Release 8.0)，花了5至6年時間才達到超過一億個用戶(2012年底)。截至2017年6月，Rel-14 V2X規格仍未完全凍結，並仍然經歷技術變更。這樣的情況令人十分懷疑，LTE型V2X何時才能被認定為技術成熟、被大量採用而且做好大量部署的準備。可能還要等待好幾年。
LTE-V2X一直不斷地在變動。本文僅能探討現在已知的情況，卻無法敘述未來可能解決哪些問題。任何未來的解決方案都意味著進一步延遲LTE-V2X的可用性。
LTE型V2X部署的另一項重大威脅，就是即將發布的5G新無線電技術(NR)。現在，3GPP正加速推動完成5G NR首次發布。5G將提議另一種V2X解決方案(V2X階段3或eV2X)，預計在5G NR第二次發布才會出現。因此，汽車公司可能不願意採用一個已經知道很快會被5G淘汰的技術(LTE Rel-14)。
混合式方法或許可行
混合式方法可以將每項技術的優勢結合起來，以產生更加完善且有望達成的解決方案。例如IEEE 802.11p比LTE-V2X更加穩健地處理安全訊息，另一方面，行動網路提供車輛之間以及車輛與雲端之間距離更遠的連線能力。
目前沒有任何標準化活動定義IEEE 802.11p與行動網路之間的互通運作。讓3GPP增加這樣的著眼點有助於讓兩造都獲益，同時讓車輛更加普遍具備行動網路連線能力。
有人提出5G汽車協會(5GAA)的提案，建議另外分配10MHz的頻道給兩項技術使用。然而，LTE-V2X發射器會蒙蔽IEEE 802.11p接收器，反之亦然。
再者，5GAA的提案要求存取5.9GHz頻段的專用智慧運輸系統(ITS)頻道，可能成為危險的先例，因為其他新技術可能利用這個理由索求頻寬，而不顧這麼做可能帶來的負面影響，即必須保持僅有一個的安全網路會被分割。
兩項技術共存應該採用更加主動的方式，例如藉由定義存取可用資源的通用方法。因為市場上已部署IEEE 802.11p，LTE-V2X可以直接部署與IEEE 802.11p相同的MAC，即知名的CSMA-CA通訊協定。
車間通訊首重安全 無網路也要能運作
目前建議的LTE-V2X是行動網路技術解決關鍵安全需求的重要一步，但是它尚未能與IEEE 802.11p相提並論，因為後者已有數年時間始終是道路上保障生命安全的唯一通訊技術。
從技術層面深入探討V2X應用所適用的IEEE 802.11p和LTE-V2X，可進一步確認它們互補的特性。在有網路的條件下，LTE-V2X可以利用行動網路領域多年來的創新，為V2I和I2V服務提供有效的替代方案。IEEE 802.11p亦涵蓋V2I和I2V，但是它的做法效率較差。在沒有網路的條件下，LTE-V2X會面臨極大難題，因為必須要維持與LTE相同的符元結構和相似的訊框架構，而IEEE 802.11p在穩健度和效率方面的表現較出色。
關鍵安全應用和拯救生命應用一直是車間通訊的核心，而且嚴格要求相關技術必須在沒有網路的條件下有效運作。
(本文作者Alessio Filippi、Kees Moerman、Vincent Martinez、Andrew Turley皆任職於恩智浦，Onn Haran、Ron Toledano任職於Autotalks)