關于“車聯網”的全面科普！
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：
- 到底什么是車聯網?
- 車聯網包括哪些東西?是一個什么樣的架構?
- 車聯網有哪些主要的技術?是如何發展和演進的?
- 車聯網會帶來什么好處?會如何影響我們的生活?
- 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
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，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。
騰訊路寶
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)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。
