大家好,今天我們來聊聊車聯網。
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,還是阿裡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,可能隻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,将圍繞着以下問題展開:
1、到底什麼是車聯網?
2、車聯網包括哪些東西?是一個什麼樣的架構?
3、車聯網有哪些主要的技術?是如何發展和演進的?
4、車聯網會帶來什麼好處?會如何影響我們的生活?
5、馬上要到來的5G,和車聯網又有什麼關系?
好了,廢話不多說,我們直入主題。
什麼是車聯網
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,确切來說,車聯網并不隻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(信号燈等)、車與網絡、車與雲連接在一起。
這裡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:車與雲,Vehicle to Cloud
不管是V2什麼,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,這樣是不準确的。實際上,真正的車聯網,就是V2X(車連萬物)。
前裝車聯網和後裝車聯網
在讨論V2X之前,我們先來看看這個Vehicle本身,也就是先看看車的内部。
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,可以産生表達狀态的數據。例如輪胎,可以安裝胎壓傳感器,産生胎壓數據,監控輪胎的狀态。
有了數據,就可以進行傳輸。将車内各個部件的數據,傳遞給這輛車的“神經中樞”,這種網絡,可以稱之為“車内網”。
對于車内網來說,傳感器技術顯得非常關鍵。這裡的傳感器,并不隻是車内信息的采集,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,關系到車輛的舒适性和安全性。
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産汽車時,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),以及國内上汽集團的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及後台系統。
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态的一台計算機(嵌入式)。
T-BOX
而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,隻能通過後裝的方式,安裝用于車聯網的車載終端。
後裝的代表,是騰訊的路寶盒子。這是一種後期加裝的通過汽車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。
騰訊路寶
汽車上的OBD接口
這種設備通過OBD接口獲取數據後,再通過藍牙等方式,将數據傳輸給手機。
注意,這個神經中樞,除了硬件之外,軟件也很重要,所以像阿裡這樣的公司,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,不管是前裝還是後裝,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,那麼,“車内網”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
敲黑闆!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,而且是長距離大範圍移動。
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,後來經過不斷完善,變成了IEEE的車聯網通信技術标準(802.11p)。
在很長一段時間裡,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标準。
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,就是适合短距範圍内進行通信,如果距離長了,可靠性等各方面都會存在問題。
那麼,什麼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世紀後,蜂窩移動通信得到了快速的發展,技術水平和行業生态都飛速進步。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标準是什麼呢?當然是4G LTE。
2014年9月,LG向3GPP提交了LTE在V2X通信應用的規範草案。同年12月,Ericsson提交了增強LTE D2D相近服務的規範草案。
随後,2015年,3GPP正式啟動了LTE-V技術标準化的研究。
速度很快,到2016年9月,3GPP就在R14版本裡完成了對LTE-V2X标準的制定。
可以這麼說,LTE-V是給車聯網量身定制的LTE。
LTE-V依托現有的LTE基站,避免了重複建設,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,更大的覆蓋範圍。
LTE-V技術包括集中式(LTE-V-Cell)和分布式(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的競争非常激烈,兩者都希望成為主流的車聯網通信标準。目前,我們國家傾向于采用LTE-V。
車聯網的意義
車聯網說了那麼多年,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,車内網可以搞得很溜,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态信息都會傳到雲端。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,雲端會告知車主,哪裡有加油站(充電樁)。車的某個零部件數據異常,雲端會進行分析,然後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,都可以下載到車裡,影音娛樂更是小兒科。
在上面這些初級應用之上,在更加龐大的雲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态。
自動駕駛
汽車,和各種交通基礎設施(例如信号燈),全部接入網絡,由強悍的雲計算系統,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。
阿裡和騰訊都提出了“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
那麼,即将到來的5G,又和車聯網有什麼關系呢?
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,有一項指标,LTE-V是不如DSRC的,那就是時延。
時延在車聯網裡,就意味着生死。你看,現在高速公路的時速是120Km/h,也就是33米每秒。刹車哪怕是晚了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,就随着演進為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。别的物聯網需求,都無法形成車聯網這樣的規模和體量,也不會有車聯網這麼強大的推動力。
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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