車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)全面解析及主要解決方案盤點(diǎn)

　　車聯(lián)網(wǎng)概念解析

　　2004年中國提出“汽車計(jì)算平臺”計(jì)劃，防范汽車工業(yè)“空芯化”現(xiàn)象；巴西政府強(qiáng)制所有車輛2014年前必須安裝類似“汽車身份識別”的系統(tǒng)并聯(lián)網(wǎng)； 歐洲、日本的ITS（智能交通系統(tǒng)）計(jì)劃中也都有“車聯(lián)網(wǎng)”的概念；印度甚至要求所有黃包車都裝上GPS與RFID；2011年初，中國四部委聯(lián)合發(fā)文， 對“兩客一?！边\(yùn)營類車輛提出了必須安裝智能衛(wèi)星定位裝置并聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)制性要求……這些都是車聯(lián)網(wǎng)的雛形。

　　美國國家網(wǎng)絡(luò)可信身份標(biāo)識戰(zhàn)略 白皮書NSTIC則是一個里程碑，它要求所有移動終端、包括汽車都必須安裝“安全I(xiàn)D芯片”；美國DOT進(jìn)一步要求，2012年所有運(yùn)營類車輛都必須遵從 M911。顯而易見，車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不只是一個汽車業(yè)信息化的問題了，而已經(jīng)上升到了國家信息安全和國家戰(zhàn)略層面，很多國家已經(jīng)開始立法實(shí)施了。

　　什么是車聯(lián)網(wǎng)

　　車聯(lián)網(wǎng)（IOV：Internet of Vehicle）是指車與車、車與路、車與人、車與傳感設(shè)備等交互，實(shí)現(xiàn)車輛與公眾網(wǎng)絡(luò)通信的動態(tài)移動通信系統(tǒng)。它可以通過車與車、車與人、車與路互聯(lián)互 通實(shí)現(xiàn)信息共享，收集車輛、道路和環(huán)境的信息，并在信息網(wǎng)絡(luò)平臺上對多源采集的信息進(jìn)行加工、計(jì)算、共享和安全發(fā)布，根據(jù)不同的功能需求對車輛進(jìn)行有效的 引導(dǎo)與監(jiān)管，以及提供專業(yè)的多媒體與移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。

　　從網(wǎng)絡(luò)上看，IOV系統(tǒng)是一個“端管云”三層體系。

　　第一層（端系統(tǒng)）：端系統(tǒng)是汽車的智能傳感器，負(fù)責(zé)采集與獲取車輛的智能信息，感知行車狀態(tài)與環(huán)境；是具有車內(nèi)通信、車間通信、車網(wǎng)通信的泛在通信終端；同時還是讓汽車具備IOV尋址和網(wǎng)絡(luò)可信標(biāo)識等能力的設(shè)備。

　　第二層（管系統(tǒng)）：解決車與車（V2V）、車與路（V2R）、車與網(wǎng)（V2I）、車與人（V2H）等的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)車輛自組網(wǎng)及多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信與漫游，在功能和性能上保障實(shí)時性、可服務(wù)性與網(wǎng)絡(luò)泛在性，同時它是公網(wǎng)與專網(wǎng)的統(tǒng)一體。

　　第三層（云系統(tǒng)）：車聯(lián)網(wǎng)是一個云架構(gòu)的車輛運(yùn)行信息平臺，它的生態(tài)鏈包含了ITS、物流、客貨運(yùn)、危特車輛、汽修汽配、汽車租賃、企事業(yè)車輛管理、汽 車制造商、4S店、車管、保險(xiǎn)、緊急救援、移動互聯(lián)網(wǎng)等，是多源海量信息的匯聚，因此需要虛擬化、安全認(rèn)證、實(shí)時交互、海量存儲等云計(jì)算功能，其應(yīng)用系統(tǒng) 也是圍繞車輛的數(shù)據(jù)匯聚、計(jì)算、調(diào)度、監(jiān)控、管理與應(yīng)用的復(fù)合體系。

　　值得注意的是，目前GPS+GPRS并不是真正意義上的車聯(lián)網(wǎng)，也 不是物聯(lián)網(wǎng)，只是一種技術(shù)的組合應(yīng)用，目前國內(nèi)大多數(shù)ITS試驗(yàn)和IOV概念都是基于這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。筆者以為，簡單基于這樣的技術(shù)來發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)，對國家 戰(zhàn)略領(lǐng)先和技術(shù)創(chuàng)新是非常不利的，會造成整體落后國際競爭的被動局面。

　　什么是GID

　　IOV最核心的技術(shù)之一是根據(jù)車輛特性，給汽車開發(fā)了一款GID（Global ID，相對于RFID）終端。它是一個具有全球泛在聯(lián)網(wǎng)能力的通信網(wǎng)關(guān)和車載終端，是車輛智能信息傳感器，同時也具有全球定位和全球網(wǎng)絡(luò)身份標(biāo)識（網(wǎng)絡(luò)車牌）功能。

　　GID將汽車智能信息傳感器、汽車聯(lián)網(wǎng)、汽車網(wǎng)絡(luò)車牌三大功能融為一體，具體表現(xiàn)為：

　　車輛狀態(tài)的信息感知功能：GID與汽車總線（OBD、CAN等）相連，內(nèi)嵌多種傳感器，可感知和監(jiān)控幾乎所有車輛的動態(tài)與靜態(tài)信息，包括車輛環(huán)境信息和車輛狀態(tài)診斷信息等；

　　泛在通信功能：GID具有V2V、V2I和自組網(wǎng)（SON、移動Ad Hoc、AGPS等）的能力，具有車內(nèi)聯(lián)網(wǎng)以及多制式之間的橋接與中繼功能，具備全球通信、全球定位與移動漫游能力；

　　汽車網(wǎng)絡(luò)車牌功能：GID從汽車、網(wǎng)絡(luò)、用戶中提取天然屬性，生成汽車的“網(wǎng)絡(luò)身份證”，使得每輛汽車在網(wǎng)絡(luò)中都具有一種天然、唯一性的身份標(biāo)識，它不是一個標(biāo)簽，而是網(wǎng)絡(luò)可信標(biāo)識與尋址技術(shù)。

　　簡而言之，GID改進(jìn)了傳統(tǒng)RFID單向、短距、低速、被動、無智能、無感知、無通信、覆蓋面積小、高成本、非標(biāo)準(zhǔn)、易丟失毀壞等問題。同時，它具備了 目前車聯(lián)網(wǎng)所需要的V2V、V2I和全球漫游與覆蓋功能，不單純是一種Telematics（車載通訊）設(shè)備。更突出的是，GID使汽車具備了“網(wǎng)絡(luò)車 牌”或“網(wǎng)絡(luò)身份證”的能力，解決了物聯(lián)網(wǎng)中最困難的移動尋址與可信標(biāo)識無法分離的問題，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)可視性，可以唯一地區(qū)分全球所有車輛。此外，配合云后 臺系統(tǒng)，GID可隨時通過“心跳”功能把車況、行車狀態(tài)，甚至是汽車“黑匣子”實(shí)時上報(bào)。如圖1所示。

　　圖1 GID與RFID功能對比

　　從GID獲得的多源動態(tài)數(shù)據(jù)信息，是車聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器移動、ITS、云計(jì)算領(lǐng)域的一種創(chuàng)新型應(yīng)用技術(shù)。當(dāng)車輛裝載了GID終端后，汽車與交通狀態(tài)信息可以從 CAN總線等采集到，這些狀態(tài)涉及車輛行駛（位置、方向、速度、加速度），車體（內(nèi)外溫度、空氣流量、胎壓），動力（油壓、轉(zhuǎn)速、機(jī)油），車輛安全（安全 帶、氣囊、門窗鎖），環(huán)境（天氣、路況、擁塞）等，從而讓車輛成為了解決道路和交通矛盾的智慧主體。

　　基于GID的IOV系統(tǒng) IOV與ITS的創(chuàng)新影響

　　車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與ITS、汽車電子、移動互聯(lián)網(wǎng)密不可分。下一代ITS發(fā)展需要解決的難題包括：全面獲取交通狀態(tài)、及時偵測道路路況并了解車輛的運(yùn)行狀 況、根據(jù)車/路況等相關(guān)狀態(tài)智能發(fā)布信息，為出行者提供更有效的交通信息，達(dá)到綠色運(yùn)輸、改善效率、提升服務(wù)質(zhì)量的目標(biāo)。

　　由此可見，ITS的核心是“道路”和“車輛”的均衡博弈。傳統(tǒng)ITS解決方案大都圍繞靜態(tài)和固定的道路關(guān)聯(lián)因素，如路邊單元RSU、視頻攝像、信息發(fā)布牌、RFID Reader、壓感線圈等，而忽略了車輛本身是交通路況、事故、路邊環(huán)境等最直接的制造者和矛盾的主體。

　　基于GID的車聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，是傳統(tǒng)M2M和Telematics的進(jìn)化與飛躍?；贕ID能力，車聯(lián)網(wǎng)完全可以把以往借助道路等外部信息源，轉(zhuǎn)移到借助 車輛自身信息源的方向上來，使ITS在技術(shù)和管制等多方面遇到的困難迎刃而解，實(shí)現(xiàn)從“靜態(tài)信息”向“動態(tài)信息”的視角轉(zhuǎn)變，從信息的點(diǎn)采集，向面采集、 立體交叉采集、云計(jì)算處理轉(zhuǎn)變，是ITS技術(shù)體制的一種本質(zhì)改變。

　　IOV與云計(jì)算的關(guān)系

　　車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的信息總量遠(yuǎn)大于電信業(yè)。以ITS為例，一個城市的多源動態(tài)交通信息采集，車輛信息的實(shí)時積聚、處理、發(fā)布，以及驅(qū)動決策和執(zhí)行活動的智能化全過程，將是一個P級信息處理系統(tǒng)。

　　因此，IOV與ITS云計(jì)算平臺就成為了信息化成功的關(guān)鍵。在云框架下，綜合信息采集處理、道路交通狀況監(jiān)測、車輛監(jiān)管與疏導(dǎo)、信號控制、系統(tǒng)聯(lián)動以及預(yù)測預(yù)報(bào)、信息發(fā)布與誘導(dǎo)等，都必須做到與整體情報(bào)系統(tǒng)的融合、共享和統(tǒng)一決策。

　　如圖2所示，車聯(lián)網(wǎng)、ITS相關(guān)的云服務(wù)，主要分為三類。

　　圖2 基于云計(jì)算的ITS體系總體架構(gòu)

　　IaaS基礎(chǔ)云服務(wù)：基于云框架，提供車聯(lián)網(wǎng)與交通相關(guān)的基礎(chǔ)計(jì)算服務(wù)，如車輛/交通狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲、車輛區(qū)域監(jiān)控、車輛安全狀態(tài)監(jiān)控、道路交通實(shí)時分 析、接入計(jì)費(fèi)與結(jié)算等等；同時，作為一種核心能力，以開放性接口API提供給任何第三方應(yīng)用開發(fā)商使用，幫助他們快速構(gòu)建相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)。

　　PaaS平臺云服務(wù)：提供海量GPS數(shù)據(jù)和GID數(shù)據(jù)處理、ITS全息數(shù)據(jù)處理、云存儲、信息挖掘與分析、信息安全、數(shù)據(jù)總線等功能。

　　SaaS應(yīng)用云服務(wù)：基于基礎(chǔ)云服務(wù)的能力和第三方的服務(wù)資源，任何開發(fā)者可開發(fā)出特定的支持車聯(lián)網(wǎng)、ITS特性的應(yīng)用，并能發(fā)布和支持多種用戶終端（特定終端、PC瀏覽器、手機(jī)等）。

　　把握機(jī)遇 迎接挑戰(zhàn)

　　IOV是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、通信、汽車制造、汽車售后服務(wù)、ITS、汽車保險(xiǎn)、交管、LBS、移動互聯(lián)網(wǎng)等融合的產(chǎn)物，跨界跨行涉及了大量產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)覆蓋 面極廣。受其影響，ITS、城市擁塞疏導(dǎo)、運(yùn)輸與物流、城市交通、公共設(shè)施建設(shè)、電信運(yùn)營、生活方式、終端制造等都將發(fā)生一些本質(zhì)性的變化。同時，IOV 的概念和范疇目前在不同角度還很難統(tǒng)一。因此，IOV體系需要從國家角度來進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，并從國家戰(zhàn)略和信息化利益角度去思考諸多問題。

　　IOV亟需解決的若干問題

　　V2V、V2I融合通信：在一輛車?yán)?，V2V與V2I通常是兩種體制，目前車輛很少具有V2V能力，V2I也只在普通公網(wǎng)有限應(yīng)用，實(shí)時性等得不到保障，而802.11P并不能完全勝任V2V及與V2I的融合與橋接能力。

　　CAN總線的開放：不同品牌的汽車，甚至同一品牌不同型號、不同年代的車輛，其CAN協(xié)議也是不同的。這給汽車在線設(shè)置了巨大的障礙，也嚴(yán)重影響了國家 信息安全。因此，為打破“空芯化”局面，讓中國的ITS和IOV發(fā)揮更大的作用，促進(jìn)IOV產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，CAN的開放對于我國汽車制造業(yè)和IOV產(chǎn)業(yè) 都是必須的。

　　精確的車輛定位：AGPS不能完全滿足車輛定位的要求，也不具備執(zhí)法效力和足夠的安全保障，從國家利益角度出發(fā)，也需要盡快使用北斗衛(wèi)星定位，創(chuàng)新出快速、精準(zhǔn)、綜合的定位技術(shù)方法。

　　IOV標(biāo)準(zhǔn)問題：由于IOV涉及面極廣，不同角度的關(guān)注點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)不同，交通部、公安部、安監(jiān)局、工信部、國安局、軍隊(duì)等各自對IOV都有著自己的理解，因此，什么是IOV的制高點(diǎn)，從哪里入手制定什么樣的標(biāo)準(zhǔn)和行規(guī)，且如何兼顧國家利益和自主創(chuàng)新，都亟需明確和統(tǒng)一。

　　另外，GID雖闡述了IOV需要的車載機(jī)功能，但GID與云的通信協(xié)議、與IOV用戶終端的交互、與網(wǎng)絡(luò)的泛在通信能力等，都存在標(biāo)準(zhǔn)亟需統(tǒng)一的問題，否則將無法實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

　　在國家立法方面，車聯(lián)網(wǎng)作為未來汽車行業(yè)的標(biāo)配功能，在前裝與后裝市場上的規(guī)范、法制、監(jiān)管、標(biāo)準(zhǔn)等都需要盡快出臺試行草案。

　　IOV運(yùn)營問題：IOV數(shù)據(jù)量極大，非普通平臺所能承受，為保證安全可信，IOV必須是實(shí)名制的，同時每輛車都捆綁了若干移動終端、若干人員、若干設(shè) 備，有多屬性、多歸屬特點(diǎn)，因此，其運(yùn)營主體既不是傳統(tǒng)電信運(yùn)營商，也不簡單是TSP、移動互聯(lián)網(wǎng)SP、車廠或4S店，對“虛擬運(yùn)營”的要求已經(jīng)十分明 顯。

　　此外，云平臺的開放與接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)可視技術(shù)、定位與計(jì)算技術(shù)、快速檢索技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)等，都存在大量技術(shù)難點(diǎn)和障礙，隨著產(chǎn)業(yè)的縱深發(fā)展，未來還將會有大量的新問題出現(xiàn)。

　　IOV發(fā)展前景廣闊

　　車聯(lián)網(wǎng)是特殊的通信形態(tài)，是電信轉(zhuǎn)型、互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型、工業(yè)化與信息化結(jié)合的下一個重心，是汽車工業(yè)發(fā)展的新興領(lǐng)域。發(fā)展IOV是汽車工業(yè)繼“綠色”之后的第二大核心主題，在此過程中也充滿了各種機(jī)遇。

　　首先，車輛狀態(tài)的在線檢查、在線年檢、在線監(jiān)控將成為現(xiàn)實(shí)。通過在線識別車輛狀態(tài)和狀況，可以了解車輛是否具備合法運(yùn)營執(zhí)照，是否符合環(huán)保要求，是否有危險(xiǎn)行車行為等。此業(yè)務(wù)每年可節(jié)省數(shù)百至上千億元，符合國際發(fā)展趨勢，必將對車輛監(jiān)管與消費(fèi)行業(yè)產(chǎn)生重大影響。

　　其次，汽車具有了網(wǎng)絡(luò)身份證。汽車都是準(zhǔn)實(shí)名制的實(shí)物，容易實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間與物理空間的映射，因此IOV在提高車輛網(wǎng)絡(luò)可視性的同時，還具備了網(wǎng)絡(luò)防偽、 防套牌、防假冒、網(wǎng)絡(luò)追蹤、反走私等功能，可方便地與移動支付、駕乘者信息檔案等捆綁，實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)世界到物理世界的整體安全可信性，僅“網(wǎng)絡(luò)車牌”和“黑 匣子”就將誕生出巨大的產(chǎn)業(yè)。

　　第三，IOV將補(bǔ)充和完善RFID+GPS系統(tǒng)。如前所述，GID是具有處理器、傳感器、通信器、基因安 全I(xiàn)D、存儲器、無線網(wǎng)橋等功能的新型車終端，它極大地拓展了RFID與GPS產(chǎn)業(yè)的空間，改變了當(dāng)前ITS與車聯(lián)網(wǎng)終端的立足點(diǎn)，與現(xiàn)有ITS系統(tǒng)融合 使用可實(shí)現(xiàn)移動終端的實(shí)時發(fā)布、智能路線導(dǎo)航等，必將影響整個ITS布局。

　　第四，IOV能拓展移動互聯(lián)與LBS服務(wù)的新空間。汽車與社 區(qū)結(jié)合，將產(chǎn)生更具現(xiàn)實(shí)與虛擬意義的人類社區(qū)。車聯(lián)網(wǎng)把大量物理世界的事物引入到網(wǎng)絡(luò)世界中來，同時又避免了實(shí)名對隱私的侵犯，保證了虛實(shí)的映射唯一。因 此，IOV將對移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生巨大的沖擊，一方面使客戶數(shù)量劇增，另一方面開挖了誠信交易、隱私保護(hù)和可信標(biāo)識等下一代金礦，其潛力不可估量。

　　第五，IOV將產(chǎn)生強(qiáng)大的數(shù)據(jù)服務(wù)。IOV實(shí)現(xiàn)了路網(wǎng)、路車、車人、人車、車網(wǎng)多級數(shù)據(jù)存儲和查詢，實(shí)現(xiàn)了與汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的6度關(guān)聯(lián)，把人們生活中的 點(diǎn)滴都聯(lián)系在一起。這種海量數(shù)據(jù)存儲、處理、分發(fā)、應(yīng)用、電子商務(wù)、數(shù)字交易等都需要由一個真實(shí)的平臺完成，該平臺的規(guī)模將比現(xiàn)有通信平臺大得多，將把大 量物理世界的能耗轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)世界的能耗，因此IOV必將推動云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也必將是物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算的第一個實(shí)用場景。

　　第六，未來 將涌現(xiàn)出大量車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的智能終端。IOV不僅提出了對車載機(jī)的更高要求，同時也提出了IOV云概念，這必然產(chǎn)生所謂的IOV云應(yīng)用手機(jī)。未來，IOV終 端應(yīng)具有車聯(lián)網(wǎng)所需要的特殊人機(jī)界面，可以與車載屏幕對接，可以作為移動支付終端，具備IOV LBS與SNS功能，具備IOV云上所有特殊服務(wù)，如ITS、車險(xiǎn)、救援、事故報(bào)警、電子?xùn)艡凇⒅悄苈肪€、路況視頻、IOV支付等，同時還可能具備導(dǎo)航、 定位搜索、查車、遠(yuǎn)程診斷以及與GID共組網(wǎng)等功能，前景不可限量。