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未來汽車緊急傳呼系統
 

【作者: Christian Hof】   2019年07月19日 星期五

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在汽車自動緊急傳呼系統(eCall)導入之前,曾經在歐洲層面進行了多年的討論和協調。自2018年3月起,歐盟所有新認證車型都必須配備該系統。雖然eCall只在數量相對較少的車輛中進行了安裝,但它在技術層面已經過時。eCall的繼任者正在等待時機。


在發生嚴重交通事故時,eCall會透過行動電話自動聯絡公共安全應答點(PSAP),車載電子設備確定是否發生嚴重事故,其中安全氣囊是否釋放是事故嚴重程度之典型標誌,也可以使用SOS按鈕手動觸發系統,來報告不同類型緊急狀況或事故是否涉及其他車輛。


現有的eCall安裝基於ETSI和CEN標準,這些標準的制定始於大約15年前。系統使用帶內調變解調器,透過GSM語音通道以音訊傳輸(使用類似於傳真機的鳴叫音)eCall最小資料集(MSD)到112緊急號碼。選擇這種技術上已經過時的解決方案,是因為當時似乎只有GSM能夠提供必要的國際覆蓋。規劃階段這很合乎情理,但當下手機技術發展已經讓業界對此產生質疑。


德國保險業估計,到2035年才能達到近乎完全的eCall市場覆蓋率。但到那時,一些歐洲國家將不再提供GSM網路,因為LTE和5G迫切需要這些頻譜。目前,已有超過95%歐洲人口可以使用LTE網路,所以出現的問題是:這會對eCall產生哪些影響?網路營運商不可能僅僅為了提供這種eCall服務而維持GSM基礎設施。解決方案可能是一種混合模式:基於GSM和當代新興系統的eCall將共存於車載遠端資訊服務(telematics)系統中,以便在汽車所在之處都能保持功能暢通。


從eCall到NG eCall

eCall的繼任者已經被指定為是下一世代eCall(NG eCall)。在基於IP的LTE系統中,NG eCall自然地將不使用調變音訊訊號進行資料傳輸。但它仍將使用語音傳輸,因為eCall不僅只傳輸資料,還可建立與事故車輛的語音連結。LTE IP多媒體子系統(IMS)可以支援服務。IMS是用於陸地和行動電話網路中基於IP多媒體應用的傳輸技術,其主要目的之一是啟用電話,在LTE中被稱為語音LTE(VoLTE)。


IMS並不是新技術,它始於21世紀初,基於ETSI(TISPAN)和3GPP(IMS)開發的舊行業標準。隨著LTE導入,IMS框架得以建立,可用於語音傳輸、視訊電話、短信服務等等。IMS也是可用于NG eCall的完美基礎技術,並且經過適當調整。 3GPP的Release 14規定了一個網路支援標識,可告知網路是否支援NG eCall或者是否必須使用傳統eCall。這確保了eCall和NG eCall可以共存(圖1)。



圖1 : 在LTE網路中,網路支援指示能夠確定是否支援NG eCall,或是否需要傳統的eCall。
圖1 : 在LTE網路中,網路支援指示能夠確定是否支援NG eCall,或是否需要傳統的eCall。

NG eCall如何運作?

如果連接到LTE網路的車輛發生事故,遠端資訊服務系統將評估網路對於NG eCall的支援標識。如果支援NG eCall,則車輛可使用會話發起協定(SIP)和會話描述協定(SDP)透過IMS發出緊急傳呼。如果不支援NG eCall,則需要向GSM網路進行切換(電路交換機回退),以便透過GSM帶內調變解調器進行傳統eCall。圖2顯示了如何建立連接。



圖2 : 在遠端資訊服務系統,網路和緊急傳呼中心之間建立NG eCall連接的詳細資訊。
圖2 : 在遠端資訊服務系統,網路和緊急傳呼中心之間建立NG eCall連接的詳細資訊。

傳呼到PSAP路徑由發送SIP中的資源名稱控制,以下統一資源名稱已經定義:


urn: service: sos.ecall.manual:


manual eCall


urn: service: sos.ecall.automatic:


automatic eCall


urn: service: test.sos.ecall:


test call


為了不丟失任何時間,MSD在建立傳呼時被發送到PSAP。該資料集目前限於140 bytes。但是在LTE網路中可以容易地增加資料量。


圖3顯示了eCall和NG eCall之比較。



圖3 : NG eCall(右)可以使用快速IP網路的功能來傳輸大量資料。
圖3 : NG eCall(右)可以使用快速IP網路的功能來傳輸大量資料。

NG eCall優勢

由於NG eCall建立了快速資料連接,因此系統可以傳輸MSD以外的資料,這些資料在緊急狀況下可能非常有用,例如駕駛員健康資料,可以透過藍牙連接到車輛的智慧手錶提供。如果連接了dashcam,則可以建立視訊連結,以便傳呼中心能夠有可視資訊。


在另一個層面,可以想像緊急傳呼中心能夠向車輛發送遠端指令,例如打開車門或關閉點火裝置。儘管這些特徵的資料存在隱私和IT安全方面的問題,但事實是NG eCall相較技術上已經過時的傳統eCal具有更多潛在功能。


這也是eCall服務可能會變得越來越兩極化的一個原因,一種是使用112緊急號碼的公共系統,另一種是傳呼私人緊急傳呼中心的製造商專有系統。製造商需要安裝標準的eCall,但也可以實施自己的收費服務。如果他們這樣做,仍然必須讓車輛駕駛員選擇想要使用的系統,並確保如果專有系統不可用,車輛將自動切換到公共eCall。


為何當下開始使用NG eCall?

即使歐盟委員會尚未就NG eCall做出任何具有約束力的指令,但可以安全地假設它會這樣做。一旦足夠數量的網路運營商為NG eCall配置其LTE IMS,汽車行業就可以將其與適當設計的遠端資訊服務系統一起使用,包括私人緊急傳呼服務。它不需要,也絕對不會等待立法去強制解決問題。


即便已經在行動網路中實現NG eCall功能,在實際網路中測試遠端資訊服務系統也將困難且耗時,在現場測試中永遠無法實現資料再現。在IMS上也很難獲得測試結果,因為它是用戶無法訪問的網路基礎設施一部分。但是,客制化設計的測試和量測系統可以輕鬆、可靠地提供必要的資料。


T&M解決方案

Rohde&Schwarz長期以來一直在為基於GSM的eCall提供全面測試解決方案(圖4)。該系統的設計非常通用,甚至可用於俄羅斯緊急傳呼系統ERA-GLONASS(現在也是NG eCall)。為了處理NG eCall,R&S CMW-KA096已被添加到PC測試軟體套件中。作為行動網路模擬器的R&SRCMW500寬頻無線電通訊測試儀和R&SRSMBV100AGNSS模擬器都已具備所有必要功能。


@圖說;(圖4)可以使用此設置測試所有車輛緊急傳呼系統的接受程度。


R&SRCMW-KA096軟體可模擬支援NG eCall的緊急傳呼中心,並遠端控制可複製LTE行動網路和必要IMS基礎設施的R&SRCMW500。


透過由控制電腦和R&SRCMW500組成的測試裝置,可以驗證板載NG eCall電子設備(IVS)是否可以觸發NG eCall,選擇正確的網路,傳輸正確的MSD資料以及與之建立語音通訊,並透過緊急傳呼中心撥打LTE語音電話。MSD中的資料以RAW格式和解碼格式提供。如果將帶有GNSS選件的R&SRSMBV100A向量訊號發生器整合到測試設置,還可以檢查MSD條目(entry)的GNSS位置精度。


測試程式可以輕鬆擴展到多單元方案。這些場景可用於互用性測試,以模擬車輛進入不支援NG eCall之區域。在這種狀況下,有必要測試遠端資訊服務系統是否能夠使用傳統的eCall備份系統正確地發出緊急傳呼。


(本文作者Christian Hof為Rohde&Schwarz公司移動無線電測試儀產品經理)


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