對電信運營商發展車聯網的思考

馬書惠，宋亞亮，房秉毅

（1.中國聯通集團研究院 北京100048；2.北京信威通信技術股份有限公司 北京 100193）

1 引言

汽車通信主要關注汽車行進中與環境信息的互動性、安全性以及方便舒適性等方面。從20世紀70年代到2015年，關注的焦點以及實現目標的技術手段都有所變化。在20世紀70-80年代，第一代汽車通信主要關注車輛硬件技術的研發，如發動機、空調、車內傳輸總線等技術；從20世紀90年代到2000年左右，第二代汽車通信技術集成了話音和數據、計算機技術和智能交通通信技術等，通過汽車導航、汽車信息服務、交通流量優化等技術實現對汽車外部數據的利用；2005－2015年，第三代汽車通信技術則更多地體現在汽車網絡通信技術上，通過車間網絡通信、Web服務、泛在網絡等實現全網絡化的汽車通信。

車聯網[1]是第三代汽車通信技術的代表，是物聯網技術應用于智能交通領域的集中體現，是汽車信息服務的網絡載體。基于物聯網的車聯網[2]以車輛為中心，通過裝載在車輛上的電子標簽以及多種傳感器實時提取相關信息，經過無線網絡上傳數據實現在交通信息服務平臺上對所有車輛運行狀態、位置的有效監管，以便及時發布交通預警和疏導信息，提高行車安全性和效率，緩解城市交通壓力。在此基礎上，還可以給用戶提供各種商務和娛樂，使行車過程更加智能舒適。

車聯網發展將經歷3個階段[3]：第1階段是孤立GPS導航，目前大規模的應用基本上還處于這個階段；第2階段是移動互聯加上GPS階段，利用車與3G等無線通信系統與智能交通平臺之間的通信，實現導航、救援、信息服務等，這是車聯網現階段的主要任務；第3階段是車車、車路、車人協同實現安全預警、交通優化等，實現全網全路的組網和信息交互，達到“人—車—路—環境”的和諧統一。

2 汽車通信相關標準研究現狀

目前與汽車通信相關的國際組織主要有：IEEE、ITU-T、ISO、IEC、ETSI等。

2.1 IEEE

IEEE標準協會制定和發布的汽車通信相關標準主要是IEEE 802.11p（wireless accessin the vehicular environment,WAVE）和 IEEE 1609系列。

IEEE 802.11p是DSRC的物理層和MAC層標準，是一個由IEEE 802.11標準擴充的通信協議。這個通信協議主要用在車用電子的無線通信上，符合智能交通系統（intelligent transportation system，ITS）的相關應用。應用的層面包括高速率的車輛之間以及車輛與5 900 MHz（5 850~5 925 MHz）波段的標準ITS路邊基礎設施之間的數據交換。

IEEE 1609標準則是以IEEE 802.11p通信協議為基礎的高層標準，由IEEE汽車技術學會智能運輸系統委員會發起，它主要為支持美國運輸部的汽車基礎設施活動和智能運輸系統項目提供無線通信組件。

據悉，IEEE標準協會與國際汽車工程協會（SAE International）已簽署備忘錄，雙方在汽車與智能電網技術領域建立戰略伙伴關系，共同為標準的制定與規范創建一個更加高效、合作的環境，從而更好地服務于整個行業。

2.2 ITU-T

當前，ITU-T SG12下的FG CarCom主要關注汽車中的免提通信、話音識別處理和車內通信等。

ITU-T SG13和SG12聯合開展了針對網絡化汽車使用NGN 架構（framework of networked vehicle using NGN）的研究項目，項目號為Y.2281。該課題描述了NGN環境下的網絡化汽車的框架，明確了NGN和網絡化汽車的關系，描述了汽車通信與NGN之間的互操作功能需求。同時還確定了具有NGN能力的網絡汽車的功能性體系架構。

ITU-T SG16當前正在研究汽車網關平臺question 27/16-vehicle gateway platformfor telecommunication/ITSservice/application。

2009-2012年研究的項目有：

·汽車網關平臺的業務和功能需求 （service and functional requirements of vehicle gateway platform）；

·汽車和ICT設備之間的開放接口 （open interface between the vehicle gateway and ICT device）；

·汽車網關平臺的功能性架構模型（functional architecturemodel of vehicle gateway platform）；

· 支持汽車業務的業務能力和協議（service capabilities and protocols to support vehicle oriented service）；

· 基于通信的汽車架構 （framework of vehicle based telecommunication）。

另外，ITU ITS標準合作會通過合作論壇的形式，增進國際標準組織在ITS方面的交流合作，促進國際廣泛適用的融合標準產生。參會單位是國際主要標準組織，包括ISO、ITU、ETSI、TTC、CCSA 和 SAE 等。

2.3 ISO

ISO/TC204（智能運輸系統技術委員會）的工作圍繞著城鄉陸地運輸中信息、通信和控制系統的標準化進行，其中包括多式聯運、出行者信息、交通管理、公交運輸、商業運輸、緊急事件服務、商業服務。另外，還包括城市間鐵路的以下方面：客貨多式聯運、與客貨鐵路運輸相關的信息系統、公路鐵路交叉口ITS技術的使用，但不包括城市間鐵路其他方面的內容。ISO/TC204的工作不包括車輛中完全獨立自備的ITS和不與其他車輛或基礎設施發生相互作用的ITS。

ISO/TC204主要完成的工作包括：制定ITS的體系架構，定義術語詞典；制定用于車輛導航和出行者信息系統的地理數據庫文檔和定位程序；制定陸地運輸車輛自動識別/設備自動識別系統互操作性方面的標準化工作，包括該領域的架構、系統規范、編號、數據結構和接口；制定自動識別/設備自動識別應用系統的電子等級識別的工作項；制定城市、城市間道路運輸收費系統領域中的信息、通信和控制系統的標準化，包括聯運和多式聯運；制定運輸信息與控制系統中心之間數據接口的報文定義；制定出行者信息系統的報文標準，使出行者方便地訪問目前和預計交通狀況的準確信息和替換方案，以提高其機動性；制定路線誘導和導航系統中的通信設備報文集要求以及交互式集中確定的路線誘導空中接口報文集要求等，并根據實際交通狀況提出路線建議；制定車輛/車道警示和控制系統和設備的標準，以達到防撞、增加道路有效性、為司機提供方便、減少司機負荷等目的，包括自適應巡航、前方車輛防撞警告、低速運行輔助操縱等系統的性能要求和測試規程；制定專用短程通信系統中路旁設施（如信標、詢問器）和裝有車載單元的車輛之間的數據交換準則；制定支持控制中心和用戶裝置之間廣域通信媒體數據交換的通用報文結構。目前已制定的相關標準見表1。

2.4 IEC

IEC/TC69——電動道路車輛及電動工業貨車技術委員會，成立于20世紀70年代，是在全球環境問題、能源危機日趨嚴重的背景下產生的。從20世紀80年代開始，IEC/TC69陸續制定了一些標準和技術報告，主要涉及蓄電池、充電器和車輛行駛系統，并成為比較活躍的國際標準化工作委員會。近年來，由于汽車工業界降低排放、增加零排放車輛的呼聲越來越高，因此，汽車工業界和標準化工作行業也越來越多地介入IEC/TC69的工作，ISO/TC22和IEC/TC69還計劃成立聯合工作組以便更好地開展這方面的工作。目前IEC/TC69制定發布的標準數量不多，截至2011年初，共計10多項標準，涉及電動汽車的充電系統、供電裝置、控制器、電容器和電路連接裝置等。

2.5 ETSI

2007年，經過ISO TC204 WG16多位專家的積極推動，ETSI成立了TCITS，其目的是將ISOCALM標準轉化為歐洲標準并聯合開發標準，同時發展必要的測試套件。ETSI TCITS的研究范圍包括通信媒體，相關的物理層、傳輸層、網絡層，安全性，合法攔截和基本的Web業務提供。ITS分為 5個工作組，分別完成不同的任務：WG1（ITS application）、WG2 （ITSarchitecture and cross-layer issues）、WG3（ITS networking）、WG4（ITS access technologies）、WG5（ITSsecurity）。ETSI TCITS的研究內容包括汽車信息化和各種汽車通信，如汽車間（如V2V）、汽車和固定地點（如V2I）等，但也不僅限于道路運輸，還包括信息和通信技術（ICT）在海陸空運輸中的應用、導航系統等。

3 電信運營商的研究和實踐

Vodafone建議將一種車載緊急呼叫系統（eCall）嵌入手機中，推動增值業務平臺發展。主推遠程信息系統和VAS（vehicle active safety）平臺。

Orange主要研究基于話音識別的免提終端，近幾年的工作集中在窄帶免提規范、寬帶系統、話音識別。

Telcordia Technologies提出了汽車組（vehicle group）組內與組間通信的概念，如V2V、V2R，汽車組分為靜態組、動態組和混合組。與WSN中的拓撲和路由研究相似。

中國聯合網絡通信集團有限公司 （以下簡稱中國聯通）于2010年4月23日在第11屆北京國際汽車展覽會上展出了3G互聯轎車榮威350，這標志著我國以WCDMA高速無線網絡為載體的汽車信息化時代的到來。此外，中國聯通完成了汽車信息服務平臺系列架構接口數據規范的制定，并在此基礎上提出了一整套面向行業用戶、公眾集群用戶，以3G網絡為傳送通道，以汽車為承載終端，以話音通信、無線數據通信和全球定位系統為基礎，以汽車信息服務綜合應用為主要內容的綜合信息化應用組合產品和信息服務模式。

中國移動通信集團有限公司推出了基于位置信息的車務通業務，該業務能夠完成對車輛位置管理、人員車輛運營調度、車輛狀態監控、路線規劃、實時互動等任務。其合作開發的“安節通”智能運營系統，能實現車輛管理、油耗、安全、維保、故障管理、司機助手6大功能。另外，其提供的車輛信息服務包括車載終端工業級SIM卡、話音和數據通信、全國基站定位/GIS地圖/增值POI能力輸出等。

中國電信集團公司規模發展客運公交車輛的視頻監控，在車上安裝4~6個攝像頭及內置GPS定位模塊的無線PU，可實現視頻圖像和定位信息的高速實時上傳。另外，在手機汽車服務客戶端方面進行探索，利用手機作為車載信息服務的載體，通過客戶端方式，遠程實現汽車導航、通信、監控、娛樂等各類服務。

4 發展車聯網面臨的挑戰

目前車聯網的主要應用集中在娛樂、資訊、導航和基于位置服務的電子地圖方面，也就是車內、車—路、車與服務平臺3塊，并且以單向服務為主，車—車通信尚未有大規模的開展，離“人—車—路—環境”和諧統一的目標還很遠。當前面臨的主要挑戰來自以下幾個方面。

（1）車聯網包括多個要素，對物聯網應用產業鏈上的各類企業的合作與協同提出了新的挑戰

在構建車聯網的過程中，其主要要素除了車以外，還包括數據獲取的各種感應器、數據傳輸的網絡、數據處理的應用平臺、應用終端以及各種服務的運營和管理等。就乘用車而言，涉及的產業鏈各方包括車輛使用者、車輛銷售者（4S店）、產品開發者（車廠）、服務提供者（硬件終端廠商、通道提供商、TSP運營商）、交通管理部門；就商用車而言，在以上產業鏈的基礎上還增加了車輛運營者和監管部門。

目前，在提供服務方面，一些高端車廠采用租用電信運營商網絡、自建服務平臺自運營的方式，造成了垂直服務的局面，為車—車通信的大規模開展、車與服務平臺通信服務的擴展造成了障礙。要實現整個產業鏈的整合，提供高效的可持續發展的商業模式是一個長期探索和實踐的過程。

（2）汽車信息服務平臺的能力開放和應用集成是車聯網應用擴展的瓶頸

隨著車聯網用戶規模的擴展，通過車載終端接入，以3G或LTE網絡為載體獲取移動信息服務和互聯網接入服務的方式將成為汽車乘用者獲得車聯網信息服務的基本方式。目前的車聯網應用主要以導航、車輛監控為主，要實現車聯網應用的豐富化和規模化擴展，需要一個能夠集成豐富業務能力并整合業務內容的平臺，此時，在汽車信息服務平臺上，服務能力的開放性和應用的開放性就成為一個關鍵的問題。

（3）網絡融合[4]是迫在眉睫需要解決的問題

在車聯網的汽車信息服務中，車輛定位、媒體內容和網絡信息傳輸都是核心內容，但它們分屬于衛星網絡、廣電網絡和移動網絡三方運營服務商，分別提供服務。怎樣將這些網絡融合為一體，為用戶提供高效、便利的網絡協同功能已經成為當前迫在眉睫需要解決的問題。

（4）沒有良好的盈利模式支持車聯網產業大規模發展

車聯網產業鏈長，且發展處于起步階段，尚沒有良好的盈利模式。目前給用戶提供的功能性服務和娛樂性體驗中，其通信模塊、通信費和內容費等方面的成本主要由車廠來支付，使廠商面臨巨大的成本壓力，而且導致廠商在推出車聯網產品時服務內容提供有限，目前主要是一鍵通和實時交通信息。單一的服務內容導致客戶對車聯網產品的認可度較低，限制了車聯網產業的發展。因此，探索良好的可持續發展的盈利模式是目前車聯網發展的一個重要問題。

（5）解決網絡安全問題[5]是車聯網產業需要突破的重大難題

網絡安全方面，車聯網和物聯網有相似之處，在應用過程中，每個人的詳細信息都將在這個網絡上隨時隨地被感知，這種暴露在公共場所之中的信息很容易被竊取，也更容易被干擾，這將直接影響車聯網體系的安全。

在車聯網環境中，如何確保信息的安全性和隱私性，避免受到病毒攻擊和惡意破壞，防止個人信息、業務信息和財產丟失或被他人盜用，都將是車聯網發展過程中需要突破的重大難題。這一方面要求技術層面的不斷改進，另一方面要求加快車聯網相關法律法規體系的制定與完善，為車聯網的推廣和應用提供堅實的法律保障。

（6）車聯網產業沒有統一的標準

目前國家交通部門正在制定車聯網的相關標準，包括道路信息、車輛信息、ETC通信標準等，通信和電子的標準協會也正在制定汽車信息服務的相關標準。但是在汽車廠商的自運營車輛通信產品中，大部分還是使用自己的私有標準。因此，把車聯網產業鏈中的相關方聯合起來，統一制定標準是非常必要的。

5 運營商在車聯網產業鏈中的機會

由汽車用戶、汽車廠商、汽車信息服務運營商、內容提供商、終端設備供應商、通信運營商組成的車聯網產業價值鏈[6]已經開始形成，通過研究發現運營商將在車聯網產業鏈中扮演重要的角色。

（1）運營商將為車聯網提供可靠穩定的網絡通道服務，確保車輛能夠在移動、密集的環境下接入網絡，能夠根據環境的上下文更智能地提供網絡服務

運營商在現有的移動通信網絡資源的基礎上需要進行優化，如何根據車聯網的通信特點優化現有公共無線網絡，包括車輛在高速移動的環境中怎樣保持通信的暢通，用戶在不同的環境下（如從家庭、路邊到車輛中）怎樣完成切換來保持業務的連續性，車輛密集接入（如堵車的情況）單個基站時，如何避免網絡擁塞的發生等，都是應該考慮和解決的問題。

（2）運營商可利用自身在電信服務運營中積累的業務管理平臺經驗，建設標準、靈活適配的汽車信息服務平臺，提供業務支撐、管理和能力聚合，為第三方汽車服務提供商提供業務接入

一個具有發展潛力的汽車信息服務平臺除了需要具備完善的計費鑒權支撐系統外，還需要集成通道能力、基站同步定位能力、視頻監控網絡、信息服務能力為一體，同時還需要開放與氣象服務、事故處理、金融保險、健康醫療、信息娛樂、車輛維保、路橋維保、交通安全管理等多個服務部門的接口，通過開放API為TSP提供支持并實現內容的整合，力求實現車輛遠程診斷、車載影音娛樂系統、車載互聯網、車輛遠程控制、車輛遠程定位跟蹤、車載辦公環境等多樣的服務功能。因此，運營商需要探索行之有效的商業模式，與各方合作，利用平臺完成產業鏈整合。

（3）利用現有資源優勢，提供部分汽車信息服務業務

在提供汽車信息服務業務方面，運營商可以從參與傳統優勢汽車信息服務項目開始，逐步提高業務覆蓋的廣度和深度。例如，先提供在線導航、出行信息、在線音樂、人工呼叫、群組通話等移動互聯網業務，汽車信息服務還可以帶動移動終端業務的發展，通過在手機上提供汽車信息服務的客戶端，實現車身監控、道路導航等業務。

（4）積極參與車聯網相關標準化活動，擴大影響力，占領車聯網領域發展的制高點

在標準化領域，運營商主要從以下幾個方面開展標準的研究和制定工作：

·信息服務應用體系架構標準；

· 相關感知設備、終端、網絡設備規范；

·車載信息標準；

·行業應用數據標準；

· 跨領域、跨行業信息交互標準；

·隱私保護政策及規范。

6 新技術對未來車聯網的影響

未來幾年，隨著DSRC、LTE等技術[7]的成熟及大范圍應用，車—車通信將得以大幅度發展。通過車載自組織網絡，未來的汽車將會更智能，支持行駛安全預警、協助駕駛、分布式交通信息發布、縱向車隊控制等多種功能，將大大提高駕駛安全性和道路交通效率。另外，LTE應用于車聯網后，憑借其更寬廣的覆蓋范圍以及比2G/3G數據服務更快的連接速度優勢，將能實現更豐富的車聯網應用。話音識別技術將會廣泛應用于車聯網，成為車聯網發展的助推器。

在業務應用方面，移動互聯網業務的發展也可以助推基于車輛信息服務的應用，例如面向汽車愛好者的汽車運行數據查詢以及部件性能評價等軟件。當初，iPhone依靠一個開放的平臺，聚攏了一批勇于創新的開發者，創造了一系列包羅萬象的應用軟件，吸引了一群樂此不疲的用戶，開創了一種全新的商業模式，使移動互聯網應用上升到一個新的高度。如今，在3G時代，能否依托快速的網絡傳輸能力，使iPhone模式成為車聯網應用的主導模式，使寬帶移動互聯網與車聯網完美結合，拓展運營商參與車聯網的廣度和深度，將是一個值得深入研究的課題。

云計算技術也會助推車聯網發展。隨著車聯網的發展，采集到的數據由當初的車輛身份信息向多種傳感器信息發展，需要海量數據的處理技術。將來，車聯網也會變成“云＋端”的架構，車載終端主要負責信息的獲取和上傳，在云端可以分析海量的數據以及運行一些智能識別算法，通過車載終端的屏幕就可以獲得處理后的結果。

最后，手機和車載終端有相結合的趨勢，因為前裝市場的車載終端硬件以及軟件難以跟上技術的發展，而智能手機處理能力強大、更新換代快，這就要求具有能夠用藍牙連接手機、利用手機來擴展車載終端的能力。

7 結束語

車聯網的最終目的是利用信息技術、無線通信技術等對車本身以及車外部的各種信息進行分析和利用，通過車內、車—路、車—車、車與服務平臺等的通信，達到“人—車—路—環境”的和諧統一。面對當前車聯網產業在技術、市場、商業模式方面的種種挑戰，電信運營商可以憑借其可靠穩定的網絡通道服務、大量積累的業務運營管理經驗和客戶資源，在車聯網的產業鏈中發揮重要作用，逐步拓展對車聯網業務覆蓋的廣度和深度。同時，隨著電信運營商對LTE、移動互聯網、云計算等新技術的研究和業務開展，必定會從技術實現和業務豐富等多個角度助推車聯網的發展。

1 王建強,李世威,曾俊偉.車聯網發展模式探析.計算機技術與發展，2011(12)

2 武鎖寧.車聯網:值得關注的課題.中國電信業，2010(8)

3 須超,王新紅,劉富強.車聯網網絡架構與媒質接入機制研究.中興通訊技術，2011(3)

4 史小平,黃愛蓉,張濤.車聯網感知技術研究進展.湖北汽車工業學院學報，2011(3)

5 饒毓,戴翠琴,黃瓊.車聯網關鍵技術及連通性研究.數字通信，2011(5)

6 畢然,湯立波,羅松.車聯網應用發展及產業格局分析.電信網技術，2011(9)

7 唐小淋,林培群,徐建閩.基于云計算和WSN的車聯網體系架構及關鍵技術研究.交通信息與安全，2011(5)