車聯網服務崛起——從車用語音測試看IVI驗證趨勢

隨著物聯網興起,造成汽車產業革新,改變了以往汽車工業生態,形成新的「車聯網」產業鏈及應用創新趨勢。根據中國產業發展研究網報告,2018年全球車聯網終端可達到6695萬套,其中中國的車聯網終端,也從2013年的不到100萬套,將於2018年增長至1000萬套,成長近10倍;報告數據也指出,「手機-車機」模式的車聯網終端佔比,從2013 年的19%上升至2018 年的近50%,更顯見「手機-車機」的模式,在車聯網中擁有重要的一席之地。

事實上,車聯網不但可以提升行車安全,也讓現實交通運行更有效率。車聯網運作概念可從「V2X (Vehicle-to-Everything)」談起,從通訊對象再分成:車對車通訊(Vehicle to Vehicle,V2V)、車對基礎設施通訊(Vehicle to Infrastructure, V2I)、車對人通訊(Vehicle to People,V2P)、車對網路(Vehicle to Network, V2N)。在V2X概念下,車子就像是一部大的行動智慧裝置,能夠對外連結到網路,進行導航、行車記錄、車況監控甚至是無人駕駛等應用,進而達到「安全」、「便捷」與「舒適」三大訴求。

在車聯網終端的應用中,資訊娛樂系統(In-Vehicle Infotainment system,IVI system)可說是最關鍵、市場也最大的應用。資訊娛樂系統需與更多的智慧手機、裝置相連,除了車機自身內建功能之外,越來越依賴透過像是「Apple CarPlay」、「Android Auto」、「MirrorLink」或微軟的「SYNC AppLink」等類似技術來串接。因此,資訊娛樂系統的作業系統,儼然已成為汽車的另一個駕駛裝置,讓駕駛與乘客能夠掌控汽車中各種資訊與資料傳輸。

汽車已不再只是單純交通工具,車內使用情境的變化,讓有線、無線甚至是語音技術的應用越來越多元,車機製造商也面臨了更多挑戰。車聯網日益壯大的市場,物聯網的興起,我們已可預見語音控制不但是最重要,也是未來最主要的人車互動模式;因此,我們可以透過了解車用語音測試,一窺未來車機市場的發展趨勢。

車用語音測試主流── ITU-T 車用免持語音標準

ITU-T車用免持語音標準是由國際電信聯盟(International Telecommunication Union, ITU)參考了現實生活的車內使用情境後,訂定了「ITU-T P.1100」及「ITU-T P.1110」這兩項標準。P系列標準為有關電話傳輸品質、電話安裝、本地線路網路(Local Line Networks)等等,而ITU-T P.1100 及 P.1110 這兩者的差異點是在頻率範圍。P.1100是為了窄頻車內免持通話而設計,P.1110則是寬頻車內免持通話的標準規範。

ITU-T P.1100 與P.1110規範所制定的檢測要點,測試原則大同小異。百佳泰參考ITU-T相關規範,並與車機開發商依實際需求討論之後,針對車內免持通話所需品質,訂定出九大測試項目,來作為IVI產品開發過程中,語音操作的建議必要驗證內容。

  1. Delay

雙方通話時,通話的延遲時間必須在規定的範圍內。如果不在規定範圍內,在通話上會出現時間差,數值越大,使用者感受越明顯。

  1. Loudness Ratings

主要是在確保發送/接收端的聲音不會忽大忽小,進而影響通話的聲音品質。如果超出檢測值範圍則視為測試失敗。這邊以免持聽筒模式的車機為例,要求檢測值範圍如下:

發送端響度檢測值(Sending Loudness Rating):9dB~17dB

接收端響度檢測值(Receive Loudness Rating):-2dB~6dB

  1. Sensitivity Frequency Response

雙方通話時,在通話的頻率範圍內、不同的頻率下,聲音的變化量是否會影響通話品質。

圖說:綠線為實際測試結果,測出的曲線需落在上下限之內才算通過。

  1. Speech Quality During Single Talk

透過測試評定語音通話時,聲音的品質不會受到噪音、通訊不穩等環境因素,或是待測物的影響。此評定是根據TOSQA(Telecommunications Objective Speech Quality Assessment) 方式演算,演算後會得到1~5之間的分數,此項目分數越高,也代表聲音品質越好。

  1. Idle Channel Noise

在雙方都未出聲音的狀態下,評估接收及發送端所產生的噪音。理論上,雙方通話時不應該有額外的噪音產生,而測出的噪音曲線不得超過上限。

  1. Out-of-band signals

在NB(Narrow-band)要求的通話頻段與WB (Wide-band)要求的通話頻段間,測量發送端及接收端的頻外訊號在in-band level大小。簡單來講,此測試是要檢測當車機收到非通話頻段的聲音時,是否能夠區分出哪些是通話頻段,哪些不屬於通話頻段的聲音。

  1. Echo Performance Without Background Noise

測量在沒有背景雜音的狀況下,回音的抑制能力。回音越小,代表通話品質越好。

  1. Double Talk Performance

測量雙方在同時通話時,彼此聲音互相干擾的狀況。因為收話端跟發話端都使用同一個頻道波段,所以容易互相干擾。測試結果分成五個等級,分別是 1、2a、2b、2c、3(請參考下圖)。

  1. Background Noise Transmission

此項目主要是測量不同背景噪音狀況下,實際通話聲音品質及抑噪能力。這項測試會模擬車子在實際行駛時,所產生的噪音對通話音質造成的影響。在測試開始前,會先錄製背景噪音,而背景噪音會依據車輛靜止怠速、時速80公里以下、時速130公里以下等幾種方式來錄製。

以上這九大項目的測試,是以實際通話的聲音品質來設計。像是雙方通話的延遲時間、聲音品質是否忽大忽小、收訊不好時的通話品質、不同通話頻率會不會造成聲音變化;甚至是沒有雜音下的回音抑制能力,或者不同背景噪音的抑噪能力等等。

除了車載免提音頻測試之外,許多車機透過USB來與手機串接,因此有線連接的測試也相當重要。在USB的效能表現上,測試門檻較高,一般廠商較難自我驗證,百佳泰為USB-IF所認可的測試實驗室,可協助廠商執行USB Signal Integrity(USB SI)測試並取得相關認證。

車載應用多元化 裝置互通性測試成重點

行動裝置與車機之間的互通性,是很重要的一環。事實上,現今支援串接的智慧裝置爆炸性成長,包含了智慧型手機、平板,甚至是智慧型手錶,裝置間的互通性已是所有車機都會面臨的難題。

百佳泰現為全球最大的互通性測試實驗室,依據多年測試經驗,我們歸納了車載裝置的三種互通性測試重點:連接性、即時通訊軟體操作及使用者情境。

一般而言,車載裝置常見的連接技術,像是Bluetooth、USB、Wi-Fi等等,雖然已有標準認證的機制,但實際應用上會有互通性問題產生;所以可以透過不同裝置間的連接性測試,來確保運作品質。此外,一些即時通訊軟體像是Wechat、Whatsapp、LINE等等,都具備VoIP通話的功能,在不同手機連接到車機的過程中,也會有無法使用的可能。使用者情境測試則模擬了現實生活中真實使用情況,像是拿手機下車後又回到車上;或者是聽音樂聽到一半電話進來等等,來確認不會有使用上的問題。

車聯網的龐大商機,車載裝置的市場已不容小覷。標準認證領域,例如Wi-Fi、USB、Bluetooth、DLNA、MirrorLink以及MHL等等,僅是一個基礎技術門檻,如何找到一個驗證方式或單位,提供最完善的測試環境以確保裝置能與其他品牌的軟、硬體設備協同運作,絕對是未來車載系統的重要課題。