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关于“车联网”的最强科普

关于“车联网”的最强科普

作者: 23832bdf7338 | 来源:发表于2019-10-24 09:45 被阅读0次

    姓名:王瑞栋

    学号:19011210334

    【嵌牛导读】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。

    【嵌牛鼻子】车联网 V2X

    【嵌牛提问】

    1、到底什么是车联网?

    2、车联网包括哪些东西?是一个什么样的架构?

    【嵌牛正文】

    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(车联万物)。

    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。

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