车联网服务崛起—从Apple CarPlay看IVI验证趋势

车联网服务崛起—从Apple CarPlay看IVI验证趋势

随着物联网兴起,造成汽车产业革新,改变了以往汽车工业生态,形成新的「车联网」产业链及应用创新趋势。根据中国产业发展研究网报告,2018年全球车联网终端可达到6695万套,其中中国的车联网终端,也从2013年的不到100万套,将于2018年增长至1000万套,成长近10倍;报告数据也指出,「手机-车机」模式的车联网终端占比,从2013 年的19%上升至2018 年的近50%,更显见「手机-车机」的模式,在车联网中拥有重要的一席之地。

事实上,车联网不但可以提升行车安全,也让现实交通运行更有效率。车联网运作概念可从「V2X (Vehicle-to-Everything)」谈起,从通讯对象再分成:车对车通讯(Vehicle to Vehicle,V2V)、车对基础设施通讯(Vehicle to Infrastructure, V2I)、车对人通讯(Vehicle to People,V2P)、车对网络(Vehicle to Network, V2N)。在V2X概念下,车子就像是一部大的行动智能装置,能够对外链接到网络,进行导航、行车记录、车况监控甚至是无人驾驶等应用,进而达到「安全」、「便捷」与「舒适」三大要求。

在车联网终端的应用中,信息娱乐系统(In-Vehicle Infotainment system,IVI system)可说是最关键、市场也最大的应用。信息娱乐系统需与更多的智能手机、装置相连,除了车机自身内建功能之外,越来越依赖透过像是「Apple CarPlay」、「Android Auto」与「MirrorLink」等技术来串接。因此,信息娱乐系统的操作系统,俨然已成为汽车的另一个驾驶装置,让驾驶与乘客能够掌控汽车中各种信息与数据传输。

汽车已不再只是单纯交通工具,车内使用情境的变化,让有线、无线甚至是语音技术的应用越来越多元,车机制造商也面临了更多挑战。对制造商来说,如何让装置能安全、有效运作,维持内部与外部的通讯连接是最重要的目标。

此外,车联网日益壮大的市场,让各科技大厂也嗅到商机,纷纷摩拳擦掌、跃跃欲试。Apple近几年已在车机市场悄悄布局,要让「iOS in the Car」;考虑到市场产品、技术标准多元,也针对车机市场制定了「CarPlay」相关认证规范;我们可以透过了解CarPlay认证,一窥未来车机市场的发展趋势。

Apple CarPlay 「车载免提音频」质量为关键

CarPlay由Apple于2014年推出,目的是为让使用者可以在开车时能透过车机,更安全的使用iPhone,并透过CarPlay技术将iPhone画面投射到车机屏幕上。目前CarPlay支持有线(USB)与无线(Wi-Fi、Bluetooth)两种联机方式,主要控制接口分成三种类型:语音控制(Siri)、触控、旋钮和控制键。其中语音控制是最重要的一种操作方式,也是未来最主要的人车互动模式;因此,可说是CarPlay认证中,最重要的测试项目。

图:CarPlay的三种操作方式:Siri、触控、旋钮和控制键。(图截自Apple官网)

图:CarPlay的三种操作方式:Siri、触控、旋钮和控制键。(图截自Apple官网)

Apple针对CarPlay的车机,订定了「ITU-T Telephony Audio Quality Test」的测试规范,以确保在车内免持通话的质量。「ITU-T Telephony Audio Quality Test」参考了现实生活的实际使用情境,以 ITU-T P.1100 及 P.1110 这两项标准为基础所制定,两者的差异点是在频率范围。P.1100是为了窄频车内免持通话而设计,P.1110则是宽带车内免持通话的标准规范。「ITU-T Telephony Audio Quality Test」要求在以下4种连接模式,分别进行ITU-T的标准测试项目:

  1. NB(Narrow-band) CarPlay
  2. NB(Narrow-band) Bluetooth
  3. WB(Wide-band) CarPlay
  4. WB(Wide-band) Bluetooth

至于CarPlay参考ITU-T P.1100 与P.1110规范所制定的检测要点,可分为九大项目:

  1. Delay
  2. Loudness Ratings
  3. Sensitivity Frequency Response
  4. Speech Quality During Single Talk
  5. Idle Channel Noise
  6. Out-of-band signals
  7. Echo Performance Without Background Noise
  8. Double Talk Performance
  9. Background Noise Transmission

这九大项目的测试,是以实际通话的声音质量来设计。像是双方通话的延迟时间、声音质量是否忽大忽小、收讯不好时的通话质量、不同通话频率会不会造成声音变化;甚至是没有杂音下的回音抑制能力,或者不同背景噪音的抑噪能力等等。

举例来说,「Background Noise Transmission」这项测试会模拟车子在实际行驶时,所产生的噪音对通话音质造成的影响;而「Double Talk Performance」则会测量双方同时通话时,彼此声音互相干扰的状况,并将测试结果分成五个等级,分别是 1、2a、2b、2c、3(请参考下图)。

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有线效能、无线串接能力不可忽视

在准备CarPlay认证测试时,有几点事项需要特别注意。根据Apple规定,所有的测试必须是在同一个要被寄送审核的待测物上进行。这是为了确保厂商在自测的软、硬件版本都能一致,减少Apple后续验证测试结果的误差机率。

另外,所有测试都必须遵从Apple最新版的测试规范,若在过程中有测试规格更新,则必须改以新版规格来完成测试。

除了车载免提音频测试之外,由于iPhone会透过USB来与车机串接,因此CarPlay有线连接的测项也相当重要。在USB的效能表现上,Apple也要求在回报这项测试结果时,还必须提供一份完整的测试步骤说明,Apple会依据这份说明来进行审核。

如果车机的USB端口是开在机身后方,实际应用是透过USB线缆连接,则在讯号完整性测试时,也必须以该相同线缆来测试;不同车型、线缆长度不同,则以长度最长的线缆受测。若不只有一个USB端口支持CarPlay,则每个有支持的USB端口都必须测试。

这项测试由于测试门坎较高,一般厂商较难自我验证,百佳泰也已获Apple认可,成为CarPlay USB Signal Integrity(USB SI)测试实验室,可协助厂商执行测试并取得相关认证。

图:USB讯号完整性测试会分别在「Host Mode」、「Device Mode」时,以「USB High Speed」、「USB Full Speed」进行测试。

图:USB讯号完整性测试会分别在「Host Mode」、「Device Mode」时,以「USB High Speed」、「USB Full Speed」进行测试。

车机的定位能力,也是CarPlay认证的一大重点。Apple全球共有8条指定路线,厂商必须在指定路径上完成道路驾驶,并将过程中的所有定位纪录回传给Apple。在道路测试期间,还会透过驾驶车辆前进与倒退,来确认GPRMC的车头角度是否能判断转向180度,以及文件位切换的信息传递是不是正确无误。

车机如果有支持无线连接的CarPlay,厂商就必须一并递交无线效能测试与无线驾驶测试的测试计划。待Apple审核同意后,才可进行测试;另外,也会针对车机支持哪些类型的蓝牙配置,是否有支持个人热点,以及无线音频连接来做组合性测试。

车载应用多元化 装置互操作性测试成重点

在CarPlay的认证测试中,iPhone与车载装置之间的互操作性,是很重要的一环。事实上,不只支持CarPlay的车载装置;现今支持串接的智能装置爆炸性成长,包含了智能型手机、平板,甚至是智能型手表,装置间的互操作性已是所有车机都会面临的难题。百佳泰现为全球最大的互操作性测试实验室,依据多年测试经验,我们归纳了车载装置的三种互操作性测试重点:连接性、实时通讯软件操作及用户情境。

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一般而言,车载装置常见的连接技术,像是Bluetooth、USB、Wi-Fi等等,虽然已有标准认证的机制,但实际应用上会有互操作性问题产生;所以可以透过不同装置间的连接性测试,来确保运作质量。此外,一些实时通讯软件像是Wechat、Whatsapp、LINE等等,都具备VoIP通话的功能,在不同手机连接到车机的过程中,也会有无法使用的可能。使用者情境测试则模拟了现实生活中真实使用情况,像是拿手机下车后又回到车上;或者是听音乐听到一半电话进来等等,来确认不会有使用上的问题。

车联网的庞大商机,车载装置的市场已不容小觑。标准认证领域,例如Wi-Fi、USB、Bluetooth、DLNA、MirrorLink以及MHL等等,仅是一个基础技术门坎,如何找到一个验证方式或单位,提供最完善的测试环境以确保装置能与其他品牌的软、硬设备协同运作,绝对是未来车载系统的重要课题。

来源:Technical Direct