車輛中心 研究發展處 孫志合 

在物聯網（Internet of things, IOT）蓬勃發展的這個年代，各類針對IOT特性需求的訊息傳輸協定也相繼誕生，如：MQTT、HTTP、XMPP、DDS等，各訊息傳輸協定所提供的訊息功能、資料安全性、即時性、效能等都有不同的表現，如何在各類訊息傳輸協定中根據系統需求及硬體效能選擇一個最符合的訊息傳輸協定變成了在IOT中一門重要的學問。 

訊息傳輸協定概述 

訊息傳輸協定主要用於定義傳輸格式、內容、溝通方式等應用層規範，現今訊息傳輸協定有：Raw Socket、MQTT、HTTP、DDS、CoAP、XMPP等，以下針對常見的Raw Socket、MQTT、HTTP和DDS進行說明： 

1.Raw Socket（Udp or Tcp） 

Raw Socket並不是正規的協定，但因其利用底層的網路功能進行傳輸，因此在資料內容、運算量上都有著高彈性且低運算的優點。但也因為缺乏規範的關係，各廠商∕開發人員都有自己定義的格式內容，也造成了整合應用或者維護上的不易。這類傳輸協定常用於輕量化系統或一對一式響應溝通上，如：嵌入式系統間溝通、硬體間命令下達。 

2.MQTT（Message Queuing Telemetry Transport） 

MQTT是最早開發出來用於多對多傳輸用的協定，其定義了訊息主題架構、傳輸品質的規範，使訊息可以進行管理及確保訊息傳送成功。這樣的定義使訊息可以更有效率地進行推播發送，但同時失去了設備間一對一式的響應式溝通。應用上常見於：系統狀態推送、訊息交流軟體。 

3.HTTP（Hyper Text Transport Protocol） 

HTTP是現今最常見也最多人在使用的一種，其特色為：響應式傳輸、純文字傳輸、擴充快速，響應式傳輸使連線端（使用端）可以明確知道連線的狀態，純文字傳輸則讓使用端可以有更多元的應用，如：html文字格式、json文字格式等，擴充上通過路徑格式讓許多服務可以統整，更便於管理開發。缺點則是因為其純文字架構使傳輸流量驟增且HTTP伺服端不易架設。應用上常見於：雲端∕區域端服務應用。 

4.DDS（Data Distribution Service） 

DDS是一款應用在軍事、醫療等高度即時系統的訊息傳輸協定。DDS具備高度可靠的傳輸架構，讓接收端與傳送端都可以精確且即時地收到訊息，這也讓DDS廣泛地應用在軍事、醫療、航太工業上，近年更開始推廣至更多系統上，如：車輛、大型智慧系統。然而DDS的即時高度仰賴網路效能，現今並不常見於無線或遠距傳輸上。 相關訊息傳輸的資源占用與整理說明參考圖1與表1。 

圖1、DDS、MQTT占用網路資源與網路品質對照 

資料來源：Y. Chen and T. Kunz, “Performance Evaluation of IoT Protocols under a Constrained Wireless Access Network,” in International Conference on Selected Topics in Mobile & Wireless Networking, 2016 

表1、常見之訊息協定整理

車輛中心於自駕車上之訊息傳輸應用 

車輛中心（ARTC）發展之L4自駕小巴Winbus自上路後便持續受到大眾關注，實際上路後的自駕車不再像以往封閉測試場域時只有功能測試，必須具備即時監控、即時狀態儀表板顯示功能，確保隨車監控駕駛及乘客的人身安全。有鑑於此，車輛中心開發一套人機介面程式讓監控駕駛可以快速查看系統狀態，並同步將資訊拋傳至中心內的監控平台進行即時監控，確保行駛安全。 

自駕車之內外網路架構如圖2所示，並以此架構分別導入HTTP與MQTT兩種方法，分別應用於不同需求上。 

圖2、自駕車整車系統 

1.HTTP主要應用在命令的下達上，在自駕車上通過車內網路可將車輛看作是一台主要的機器，乘客通過各類人機平台與車輛進行溝通對話，利用HTTP提供的高擴展性讓自駕車在功能延伸上可以更方便。 

2.MQTT主要應用在車輛狀態回傳，系統將車輛分析後的資訊與狀態拋傳至車內平台與後端平台上，車內平台提供了各類人機系統擷取系統狀態，後端平台則是給監控與紀錄系統進行使用。利用MQTT在非優良網路時仍具備穩定傳輸的優點，使監控平台可以更穩定且更精確地了解車輛狀態。 

圖3、後端監控平台 

小結 

自駕車服務開始上路後，除了自駕控制外，車輛訊息的傳送、溝通與應用也是很重要的一環，讓隨車監控駕駛可以了解當前車輛狀況以決定是否介入，提供乘客與自駕車互動操作的可能。未來車輛中心在自駕車上也會持續進行開發，除了打造出一套安全、完善的自駕系統外，也力求開發出一套完善且功能齊全的自駕車服務，使自駕車推廣到更多的服務應用上。