关于“车联网”的最强科普！

　　说到车联网，相信大家一定不会陌生。现在不管是汽车制造商、销售商，还是阿里腾讯这样的互联网企业，都会经常提到它。

　　简单来说，车联网就是把汽车连起来，组成网络。

　　不过，从宏观上来说，车联网其实是一个非常庞大的体系。很多人了解的车联网，可能只是车联网体系的一小部分而已。

　　今天，我想对车联网进行一个全面介绍，希望能够讲清楚车联网的相关概念，帮助大家具体、客观、理性地了解车联网。

　　这篇文章，将围绕着以下问题展开：

　　到底什么是车联网?

　　车联网包括哪些东西?是一个什么样的架构?

　　车联网有哪些主要的技术?是如何发展和演进的?

　　车联网会带来什么好处?会如何影响我们的生活?

　　马上要到来的5G，和车联网又有什么关系?好了，废话不多说，我们直入主题。

　　什么是车联网

　　车联网，英文叫做 IoV(Internet of Vehicles)，它属于物联网(IoT，Internet of Things)的一种。

　　Vehicle，就是车辆、交通工具的意思。以前我们学英语，都知道把车叫做car、bus、truck，其实，vehicle老外用得更多，相当于是统称。

　　前面说了，车联网，就是把车连接在一起的网络。

　　其实，确切来说，车联网并不只是把车与车连接在一起，它还把车与行人、车与路、车与基础设施(信号灯等)、车与网络、车与云连接在一起。

　　这里牵出了好几个大家经常看到的车联网概念：

　　V2V：车与车，Vehicle to Vehicle

　　V2P：车与行人，Vehicle to Pedestrian

　　V2R：车与路，Vehicle to Road

　　V2I：车与基础设施，Vehicle to Infrastructure

　　V2N：车与网络，Vehicle to Network

　　V2C：车与云，Vehicle to Cloud不管是V2什么，都可以统称为V2X(X代表everything，任何事物)。

　　有的同学把上面的某个V2当作了车联网，这样是不准确的。实际上，真正的车联网，就是V2X(车连万物)。

　　前装车联网和后装车联网

　　在讨论V2X之前，我们先来看看这个Vehicle本身，也就是先看看车的内部。

　　对于一辆车来说，它包括很多的部件，例如空调、音响、摄像头、发动机、轮胎等。这些部件都可以信息化、数字化。通过安装传感器，可以产生表达状态的数据。例如轮胎，可以安装胎压传感器，产生胎压数据，监控轮胎的状态。

　　有了数据，就可以进行传输。将车内各个部件的数据，传递给这辆车的“神经中枢”，这种网络，可以称之为“车内网”。

　　对于车内网来说，传感器技术显得非常关键。这里的传感器，并不只是车内信息的采集，更包括车辆外部的传感器数据，例如防碰撞的传感器信息，感应外部环境变化的摄像头，监测路面路况的传感器，等等。这些传感器数据，关系到车辆的舒适性和安全性。

　　除了传感器之外，更关键的，就是“神经中枢”了。

　　一般来说，汽车制造商喜欢在生产汽车时，就把作为“神经中枢”的车联网设备给装配好，通常称之为“前装车联网”。

　　前装的代表，就是福特的SYNC、通用的OnStar(安吉星)，以及国内上汽集团的inkaNet、吉利的iNTEC、长安的Incall等。

　　前装车联网系统一般包括四部分：主机、车载T-BOX，手机APP及后台系统。

　　T-BOX，就是Telematics BOX(Telematics是电信Telecommunications与信息科学Informatics的合成词)，又称TCU(车联网控制单元)。简单说，就是安装在汽车上用于控制和跟踪汽车状态的一台计算机(嵌入式)。

　　T-BOX

　　而互联网公司这样的非汽车制造商，因为无法参与汽车前期制造环节，所以，只能通过后装的方式，安装用于车联网的车载终端。

　　后装的代表，是腾讯的路宝盒子。这是一种后期加装的通过汽车OBD接口获取实时车辆数据的装置。OBD，就是On-Board Diagnostic，车载自动诊断系统。

　　腾讯路宝

　　汽车上的OBD接口

　　这种设备通过OBD接口获取数据后，再通过蓝牙等方式，将数据传输给手机。

　　注意，这个神经中枢，除了硬件之外，软件也很重要，所以像阿里这样的公司，就做了YUN OS Auto这样的车载智能操作系统(VOS，Vehicle Operating System)。相当于手机的Android一样，是给汽车用的操作系统。

　　总之，不管是前装还是后装，不管是硬件还是软件，都是为了获取数据，监测和控制车辆。

　　继续，继续。

　　如果车辆本身没有对外进行通讯的能力，那么，“车内网”就是一个局域网，一个孤岛。

　　汽车的“神经中枢”，可以通过仪表盘或者中控，告知驾驶员车辆的情况。或者，按刚才说的，通过蓝牙和手机相连，把数据传出来。

　　但是，这种方式不管是传输速率，还是数据量、及时性、便捷性等，都是不够的。

　　于是，就要想办法让车辆具备足够强大的外部通讯能力。

　　DSRC vs LTE-V

　　敲黑板!这一部分很关键!

　　实现车辆的对外通讯，是有很高要求的。因为车辆通常在高速移动，而且是长距离大范围移动。

　　早期的时候，为了实现车辆的对外通信，采用的是DSRC技术(DeDICated Short Range CommunICation，专用短程通信)。

　　这项技术是1992年美国材料试验学会ASTM(American Society for Testing Materials)针对ETC业务而提出来的，后来经过不断完善，变成了IEEE的车联网通信技术标准(802.11p)。

　　在很长一段时间里，DSRC都是像美国这样国家的主流车联网通信技术，现在也仍然有很多国家以它为主流标准。

　　DSRC的工作原理

　　RSU，Road Side Unit，路侧单元

　　OBU，On Board Unit，车载单元

　　ITS，Intelligent Transport System，智能交通系统DSRC技术其实就类似于，在道路边上装Wi-Fi，让车辆通过这个Wi-Fi进行通信。

　　从名字也可以看出来，“专用短程通信”，短程，就是适合短距范围内进行通信，如果距离长了，可靠性等各方面都会存在问题。

　　那么，什么技术的通信距离长呢?

　　当然是蜂窝移动通信啦!也就是我们使用的手机通信。

　　进入21世纪后，蜂窝移动通信得到了快速的发展，技术水平和行业生态都飞速进步。于是，人们开始研究使用蜂窝通信技术(Cellular)，用于车联网通信。

　　目前我们最主流的蜂窝通信技术标准是什么呢?当然是4G LTE。

　　2014年9月，LG向3GPP提交了LTE在V2X通信应用的规范草案。同年12月，Ericsson提交了增强LTE D2D相近服务的规范草案。

　　随后，2015年，3GPP正式启动了LTE-V技术标准化的研究。

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

　　可以这么说，LTE-V是给车联网量身定制的LTE。

　　LTE-V依托现有的LTE基站，避免了重复建设，而且工作距离远比DSRC大，提供了更高的带宽，更高的传输速率，更大的覆盖范围。

　　LTE-V技术包括集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)两个工作模式。LTE-V-Cell需要基站作为控制中心，实现大带宽、大覆盖通信，而LTE-V-Direct可以无需基站作为支撑，可直接实现车辆与车辆，车辆与周边环境节点的可靠通信。

　　车与车通信(V2V)，及时互相通报路况和异常

　　DSRC和LTE-V的竞争非常激烈，两者都希望成为主流的车联网通信标准。目前，我们国家倾向于采用LTE-V。

　　车联网的意义

　　车联网说了那么多年，一直都不温不火，其实，问题就在于车辆的对外通讯能力。

　　汽车制造商善于造车，车内网可以搞得很溜，但解决不了外部通讯能力问题。互联网企业，软件搞得很溜，但是拿不到数据，也是白搭。

　　所以，在广域物联网通信技术没有成熟之前，车联网很难有实质性的意义。

　　现在不一样了，借助LTE-V的能力，车辆对外通讯的这个瓶颈，有望打破。车联网的潜在能力，很有可能彻底释放出来。

　　首先，车辆数据联网，所有关于车的运行状态信息都会传到云端。围绕这些信息数据，是海量的应用场景。

　　例如，车没有油或者没有电了，云端会告知车主，哪里有加油站(充电桩)。车的某个零部件数据异常，云端会进行分析，然后告知可能存在的风险。

　　不仅可以上传数据，还可以下载数据，交通导航、拥堵路况信息、车位数据、气象信息等，都可以下载到车里，影音娱乐更是小儿科。

　　在上面这些初级应用之上，在更加庞大的云计算能力和通信能力的支撑下，远程驾驶甚至是自动驾驶，终于变成了可能。

　　自动驾驶，可以说是车联网进化的终极形态。

　　自动驾驶

　　汽车，和各种交通基础设施(例如信号灯)，全部接入网络，由强悍的云计算系统，分析整个城市的交通流量、拥堵状况，对所有道路车辆进行路径规划，辅以交通调度，就可以最大效率地提升城市的运力。同时，还会大幅降低交通事故的发生概率。

　　阿里和腾讯都提出了“城市大脑”这个概念，其实就是在朝这个方向努力。

　　说白了，就是计算机的算力，代替人类的脑力。

　　此外，配合大数据和人工智能，对车主的驾驶习惯进行分析，对企业的物流需求进行分析，对城市车流的流向规律进行分析，可以挖掘的商业价值就更大了。

　　简而言之，我们不是为了联网而联网，联网是为了数据。有了车联网，就有了数据。有了数据，辅以强大的计算能力，就有了一切。

　　5G和车联网

　　那么，即将到来的5G，又和车联网有什么关系呢?

　　刚才我们说的LTE-V，仍然不够强大。刚才LTE-V和DSRC进行对比时，细心的同学会发现，有一项指标，LTE-V是不如DSRC的，那就是时延。

　　时延在车联网里，就意味着生死。你看，现在高速公路的时速是120Km/h，也就是33米每秒。刹车哪怕是晚了1秒，也会有40米以上的制动距离。

　　所以，如果要支持远程驾驶或自动驾驶，这个网络的时延，必须是个位数的毫秒级(ms)。

　　LTE做不到，但是5G作为LTE的演进，可以做到。5G的时延，可以达到1ms，足以满足要求。

　　LTE会演进到5G，LTE-V，就随着演进为NR-V2X。

　　除了时延之外，5G还拥有很多LTE不具备的优点——它拥有更高的带宽，支持更大数量的连接，还支持更高的移动速度。

　　所以说，5G就是为物联网而生的。

　　5G和车联网的关系，简单来说，就是相互依赖。

　　没有5G，车联网就不是真正的车联网。没有车联网，5G就少了一个很重要的应用，也就少了投资来源，少了存在的必要性，价值也大打折扣。

　　目前看来，车联网是现在5G最重要的一个应用场景，也是最有可能引爆5G需求的场景。别的物联网需求，都无法形成车联网这样的规模和体量，也不会有车联网这么强大的推动力。

　　甚至可以说，车联网就是未来五年5G兴衰的晴雨表。