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— 關于“車聯網”的科普! —

說到車聯網,相信大家一定不會陌生。現在不管是汽車制造商、銷售商,還是阿里騰訊這樣的互聯網企業,都會經常提到它。


簡單來說,車聯網就是把汽車連起來,組成網絡。


不過,從宏觀上來說,車聯網其實是一個非常龐大的體系。很多人了解的車聯網,可能只是車聯網體系的一小部分而已。


今天,我想對車聯網進行一個全面介紹,希望能夠講清楚車聯網的相關概念,幫助大家具體、客觀、理性地了解車聯網。


這篇文章,將圍繞著以下問題展開:


1、到底什么是車聯網?

2、車聯網包括哪些東西?是一個什么樣的架構?

3、車聯網有哪些主要的技術?是如何發展和演進的?

4、車聯網會帶來什么好處?會如何影響我們的生活?

5、馬上要到來的5G,和車聯網又有什么關系?


好了,廢話不多說,我們直入主題。




什么是車聯網



車聯網,英文叫做 IoV(Internet of Vehicles),它屬于物聯網(IoT,Internet of Things)的一種。


Vehicle,就是車輛、交通工具的意思。以前我們學英語,都知道把車叫做car、bus、truck,其實,vehicle老外用得更多,相當于是統稱。


前面說了,車聯網,就是把車連接在一起的網絡。


其實,確切來說,車聯網并不只是把車與車連接在一起,它還把車與行人、車與路、車與基礎設施(信號燈等)、車與網絡、車與云連接在一起。


這里牽出了好幾個大家經常看到的車聯網概念:


V2V:車與車,Vehicle to Vehicle

V2P:車與行人,Vehicle to Pedestrian

V2R:車與路,Vehicle to Road

V2I:車與基礎設施,Vehicle to Infrastructure

V2N:車與網絡,Vehicle to Network

V2C:車與云,Vehicle to Cloud


不管是V2什么,都可以統稱為V2X(X代表everything,任何事物)


有的同學把上面的某個V2當作了車聯網,這樣是不準確的。實際上,真正的車聯網,就是V2X(車連萬物)。


 




前裝車聯網和后裝車聯網



在討論V2X之前,我們先來看看這個Vehicle本身,也就是先看看車的內部。


對于一輛車來說,它包括很多的部件,例如空調、音響、攝像頭、發動機、輪胎等。這些部件都可以信息化、數字化。通過安裝傳感器,可以產生表達狀態的數據。例如輪胎,可以安裝胎壓傳感器,產生胎壓數據,監控輪胎的狀態。


 


有了數據,就可以進行傳輸。將車內各個部件的數據,傳遞給這輛車的“神經中樞”,這種網絡,可以稱之為“車內網”


對于車內網來說,傳感器技術顯得非常關鍵。這里的傳感器,并不只是車內信息的采集,更包括車輛外部的傳感器數據,例如防碰撞的傳感器信息,感應外部環境變化的攝像頭,監測路面路況的傳感器,等等。這些傳感器數據,關系到車輛的舒適性和安全性。


 


除了傳感器之外,更關鍵的,就是“神經中樞”了。


一般來說,汽車制造商喜歡在生產汽車時,就把作為“神經中樞”的車聯網設備給裝配好,通常稱之為“前裝車聯網”


前裝的代表,就是福特的SYNC、通用的OnStar(安吉星),以及國內上汽集團的inkaNet、吉利的iNTEC、長安的Incall等。


前裝車聯網系統一般包括四部分:主機、車載T-BOX,手機APP及后臺系統。


T-BOX,就是Telematics BOX(Telematics是電信Telecommunications與信息科學Informatics的合成詞),又稱TCU(車聯網控制單元)。簡單說,就是安裝在汽車上用于控制和跟蹤汽車狀態的一臺計算機(嵌入式)。


 

T-BOX


互聯網公司這樣的非汽車制造商,因為無法參與汽車前期制造環節,所以,只能通過后裝的方式,安裝用于車聯網的車載終端。


后裝的代表,是騰訊的路寶盒子。這是一種后期加裝的通過汽車OBD接口獲取實時車輛數據的裝置。OBD,就是On-Board Diagnostic,車載自動診斷系統。


 

汽車上的OBD接口


這種設備通過OBD接口獲取數據后,再通過藍牙等方式,將數據傳輸給手機。


 


注意,這個神經中樞,除了硬件之外,軟件也很重要,所以像阿里這樣的公司,就做了YUN OS Auto這樣的車載智能操作系統(VOS,Vehicle Operating System)。相當于手機的Android一樣,是給汽車用的操作系統。


總之,不管是前裝還是后裝,不管是硬件還是軟件,都是為了獲取數據,監測和控制車輛。


 


繼續,繼續。


如果車輛本身沒有對外進行通訊的能力,那么,“車內網”就是一個局域網,一個孤島


汽車的“神經中樞”,可以通過儀表盤或者中控,告知駕駛員車輛的情況。或者,按剛才說的,通過藍牙和手機相連,把數據傳出來。


但是,這種方式不管是傳輸速率,還是數據量、及時性、便捷性等,都是不夠的。


于是,就要想辦法讓車輛具備足夠強大的外部通訊能力




DSRC vs LTE-V



敲黑板!這一部分很關鍵!


實現車輛的對外通訊,是有很高要求的。因為車輛通常在高速移動,而且是長距離大范圍移動。


早期的時候,為了實現車輛的對外通信,采用的是DSRC技術(DeDICated Short Range CommunICation,專用短程通信)


這項技術是1992年美國材料試驗學會ASTM(American Society for Testing Materials)針對ETC業務而提出來的,后來經過不斷完善,變成了IEEE的車聯網通信技術標準(802.11p)。


在很長一段時間里,DSRC都是像美國這樣國家的主流車聯網通信技術,現在也仍然有很多國家以它為主流標準。


 

DSRC的工作原理

RSU,Road Side Unit,路側單元

OBU,On Board Unit,車載單元

ITS,Intelligent Transport System,智能交通系統 


DSRC技術其實就類似于,在道路邊上裝Wi-Fi,讓車輛通過這個Wi-Fi進行通信。


從名字也可以看出來,“專用短程通信”,短程,就是適合短距范圍內進行通信,如果距離長了,可靠性等各方面都會存在問題。



那么,什么技術的通信距離長呢?


當然是蜂窩移動通信啦!也就是我們使用的手機通信。


進入21世紀后,蜂窩移動通信得到了快速的發展,技術水平和行業生態都飛速進步。于是,人們開始研究使用蜂窩通信技術(Cellular),用于車聯網通信。


目前我們最主流的蜂窩通信技術標準是什么呢?當然是4G LTE


2014年9月,LG向3GPP提交了LTE在V2X通信應用的規范草案。同年12月,Ericsson提交了增強LTE D2D相近服務的規范草案。


隨后,2015年,3GPP正式啟動了LTE-V技術標準化的研究。


速度很快,到2016年9月,3GPP就在R14版本里完成了對LTE-V2X標準的制定。


可以這么說,LTE-V是給車聯網量身定制的LTE


 


LTE-V依托現有的LTE基站,避免了重復建設,而且工作距離遠比DSRC大,提供了更高的帶寬,更高的傳輸速率,更大的覆蓋范圍。


 


LTE-V技術包括集中式(LTE-V-Cell)分布式(LTE-V-Direct)兩個工作模式。LTE-V-Cell需要基站作為控制中心,實現大帶寬、大覆蓋通信,而LTE-V-Direct可以無需基站作為支撐,可直接實現車輛與車輛,車輛與周邊環境節點的可靠通信。


 

車與車通信(V2V),及時互相通報路況和異常


DSRC和LTE-V的競爭非常激烈,兩者都希望成為主流的車聯網通信標準目前,我們國家傾向于采用LTE-V。




車聯網的意義



車聯網說了那么多年,一直都不溫不火,其實,問題就在于車輛的對外通訊能力


汽車制造商善于造車,車內網可以搞得很溜,但解決不了外部通訊能力問題。互聯網企業,軟件搞得很溜,但是拿不到數據,也是白搭。


所以,在廣域物聯網通信技術沒有成熟之前,車聯網很難有實質性的意義。


現在不一樣了,借助LTE-V的能力,車輛對外通訊的這個瓶頸,有望打破。車聯網的潛在能力,很有可能徹底釋放出來。


首先,車輛數據聯網,所有關于車的運行狀態信息都會傳到云端。圍繞這些信息數據,是海量的應用場景。


 


例如,車沒有油或者沒有電了,云端會告知車主,哪里有加油站(充電樁)。車的某個零部件數據異常,云端會進行分析,然后告知可能存在的風險。


不僅可以上傳數據,還可以下載數據,交通導航、擁堵路況信息、車位數據、氣象信息等,都可以下載到車里,影音娛樂更是小兒科。


 


在上面這些初級應用之上,在更加龐大的云計算能力和通信能力的支撐下,遠程駕駛甚至是自動駕駛,終于變成了可能。


自動駕駛,可以說是車聯網進化的終極形態。


 

自動駕駛


汽車,和各種交通基礎設施(例如信號燈),全部接入網絡,由強悍的云計算系統,分析整個城市的交通流量、擁堵狀況,對所有道路車輛進行路徑規劃,輔以交通調度,就可以最大效率地提升城市的運力。同時,還會大幅降低交通事故的發生概率。


阿里和騰訊都提出了“城市大腦”這個概念,其實就是在朝這個方向努力。


 


說白了,就是計算機的算力,代替人類的腦力。


此外,配合大數據和人工智能,對車主的駕駛習慣進行分析,對企業的物流需求進行分析,對城市車流的流向規律進行分析,可以挖掘的商業價值就更大了。


簡而言之,我們不是為了聯網而聯網,聯網是為了數據。有了車聯網,就有了數據。有了數據,輔以強大的計算能力,就有了一切。




5G和車聯網



那么,即將到來的5G,又和車聯網有什么關系呢?


剛才我們說的LTE-V,仍然不夠強大。剛才LTE-V和DSRC進行對比時,細心的同學會發現,有一項指標,LTE-V是不如DSRC的,那就是時延。


時延在車聯網里,就意味著生死。你看,現在高速公路的時速是120Km/h,也就是33米每秒。剎車哪怕是晚了1秒,也會有40米以上的制動距離。


所以,如果要支持遠程駕駛或自動駕駛,這個網絡的時延,必須是個位數的毫秒級(ms)


LTE做不到,但是5G作為LTE的演進,可以做到。5G的時延,可以達到1ms,足以滿足要求。


LTE會演進到5G,LTE-V,就隨著演進為NR-V2X。


除了時延之外,5G還擁有很多LTE不具備的優點——它擁有更高的帶寬,支持更大數量的連接,還支持更高的移動速度。


所以說,5G就是為物聯網而生的。


 


5G和車聯網的關系,簡單來說,就是相互依賴。


沒有5G,車聯網就不是真正的車聯網。沒有車聯網,5G就少了一個很重要的應用,也就少了投資來源,少了存在的必要性,價值也大打折扣。


目前看來,車聯網是現在5G最重要的一個應用場景,也是最有可能引爆5G需求的場景。別的物聯網需求,都無法形成車聯網這樣的規模和體量,也不會有車聯網這么強大的推動力。


甚至可以說,車聯網就是未來五年5G興衰的晴雨表。



編輯:暢達

 
 
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