基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信淺析

1、    基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信淺析    屈剛 查先毅摘要：隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高、基建的發(fā)展，以汽車作為出行的交通方式越發(fā)普遍，汽車保有量持續(xù)增長(zhǎng)?；诖吮尘埃悄芑?、網(wǎng)聯(lián)化的汽車網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由此誕生，推動(dòng)了汽車產(chǎn)業(yè)的變革。本文基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信展開(kāi)研究論述，提出了發(fā)展基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的展望。關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);蜂窩通信中圖分類號(hào)：tn929.5     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a    文章編號(hào)：1007-9416（2020）10-0000-00無(wú)線通信技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中起

2、著關(guān)鍵性的作用。為了滿足車載通信的可靠性、傳輸速率和容量需求，車輛通信需要不斷的完善與增強(qiáng)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。另一方面隨著5g技術(shù)的推出，各企業(yè)紛紛致力于高質(zhì)量、高可靠性、廣覆蓋的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究?；诜涓C物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，探究端、管、云體系的車聯(lián)網(wǎng)通信，對(duì)于推動(dòng)車輛通信的低功耗、廣覆蓋、大連接和長(zhǎng)續(xù)航具有重大的意義，同時(shí)也對(duì)推動(dòng)5g應(yīng)用、5g聯(lián)合創(chuàng)新具有積極意義。1 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)通信概述1.1 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)概述1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)自互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之后，人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)通信的研究步伐加快，物聯(lián)網(wǎng)便是在計(jì)算機(jī)移動(dòng)通信發(fā)展的過(guò)程中新的信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的誕生推動(dòng)了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，也逐步的走入人們?nèi)粘Ｉ?/p>

3、活中。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的概念，很多人有著不同的理解，但是從廣義的角度來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)是指利用條碼、射頻識(shí)別、全球定位系統(tǒng)、激光掃射等信息的傳感設(shè)備，通過(guò)技術(shù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)人、物在不同情景與環(huán)境之間的信息交流。物聯(lián)網(wǎng)能通過(guò)信息交換與交流，實(shí)現(xiàn)智能化的信息識(shí)別、跟蹤、定位、監(jiān)管、龐大網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1。從物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)體系上分析，可分為：（1）基于傳感器等感知終端的感知層、它由傳感器和傳感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成;（2）基于云計(jì)算等網(wǎng)絡(luò)信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)層，由有線通信網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)私有網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算平臺(tái)等構(gòu)成2。（3）實(shí)現(xiàn)用戶接口和行業(yè)需求的應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與用戶接口的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的對(duì)接，不同時(shí)間、地點(diǎn)下

4、的信息交流。1.1.2 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)所謂的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)是指蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的信息產(chǎn)物。它是以窄帶物聯(lián)網(wǎng)、增強(qiáng)機(jī)器類通信為代表。在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)架中，支持接入多類型的物聯(lián)網(wǎng)終端或者傳感設(shè)備，相比傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架新型的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)體系，包括了物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)和連接管理云。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接管理平臺(tái)，主要面向終端或者應(yīng)用平臺(tái)，提供對(duì)終端的在線監(jiān)控、能力資源服務(wù)以及行業(yè)內(nèi)大數(shù)據(jù)的分析。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可用性更高，網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球90%的人口，支持低功耗廣域網(wǎng)的應(yīng)用，相比傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)更具優(yōu)勢(shì)3。1.2 車聯(lián)網(wǎng)概述車聯(lián)網(wǎng)主要是指，通過(guò)gps傳感器，攝像頭圖像處理等相關(guān)的裝置以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)車輛位置速

5、度宣璐等相關(guān)的信息進(jìn)行整理分析構(gòu)成的巨大交互網(wǎng)絡(luò)。車聯(lián)網(wǎng)可以將不同時(shí)間地點(diǎn)下的各類信息進(jìn)行搜集、匯聚到中央處理器，經(jīng)過(guò)信息系統(tǒng)對(duì)搜集來(lái)的信息進(jìn)行處理，然后通過(guò)信息技術(shù)對(duì)車輛的信息進(jìn)行分析，而判斷出車輛行駛過(guò)程中的車況。2 基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信必要性分析2.1 智能交通的需求新世紀(jì)以來(lái)，公路交通已經(jīng)越來(lái)越智能化，我們需要一套更加先進(jìn)和一體化的交通管理智能系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，車輛能夠靠自己的智能在路邊上自動(dòng)行駛;我們也能通過(guò)，智能系統(tǒng)并將交通流量調(diào)整到最佳，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛道路行蹤全面掌握和高效指揮。智能交通是指利用先進(jìn)的通訊計(jì)算機(jī)，控制以及傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的實(shí)時(shí)控制和指揮管理?；诜涓C物聯(lián)

6、網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)具有高效的信息處理技術(shù)，通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)能夠更加高效的控制和指揮交通管理，更加快速的反映交通信息，提供行車的安全，提高運(yùn)行的效率4。見(jiàn)圖1所示。2.2 基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)的功能基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信可以實(shí)現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程（遠(yuǎn)程控制汽車的關(guān)閉、啟動(dòng)或者解鎖等）、遠(yuǎn)程定位（防止車輛丟失）、碰撞呼救，車輛跟蹤、駕駛建議、駕駛評(píng)測(cè)、精準(zhǔn)導(dǎo)航、緊急救援、違章提醒等功能。其應(yīng)用場(chǎng)景包括車與互聯(lián)網(wǎng)互連（v2n ）、車車互聯(lián)（v2v）、車路互聯(lián)（v2i）以及車人互聯(lián)（v2p）。見(jiàn)表1所示。結(jié)合汽車發(fā)展的趨勢(shì)，應(yīng)用與發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是很有必要的，車聯(lián)網(wǎng)可以為駕駛員提供非常大的便利，是一件非常實(shí)用的技術(shù)。它是

7、實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛、智能汽車發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。3 專用短程通信與基于蜂窩網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信比較分析3.1 專用短程通信概述專用短程通信可以實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的視音頻數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)、可靠、雙向傳輸專用于v2v、v2i的通信標(biāo)準(zhǔn)。專用短程通信是目前車輛通信中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，發(fā)展相對(duì)較成熟。目前專用短程通信實(shí)現(xiàn)了相鄰車輛之間的行車安全數(shù)據(jù)通信與交換符合智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用，通過(guò)技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新也增強(qiáng)了車輛通行之間熱點(diǎn)的切換以及通信的安全性5。3.2 基于蜂窩網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信概述2017年完成了基于lte蜂窩網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定，目前基于5g的新空口蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在逐步完善中?；趌te蜂窩網(wǎng)為基礎(chǔ)的車聯(lián)

8、網(wǎng)通信技術(shù)的工作場(chǎng)景，包括了基于蜂窩網(wǎng)覆蓋面的場(chǎng)景和獨(dú)立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的工作場(chǎng)景。前者可以通過(guò)蜂窩網(wǎng)的url接口提供信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)覆蓋面廣大寬帶的通信服務(wù)便于車輛與周圍環(huán)境節(jié)點(diǎn)及延時(shí)性、高可靠性的通信。而獨(dú)立于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的工作場(chǎng)景，更有利于滿足行車安全需求。整個(gè)蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的場(chǎng)景下，車輛通信之間的數(shù)據(jù)傳輸在悠悠接口和pc5接口之間靈活無(wú)縫切換。通過(guò)lte蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以支持車輛通行過(guò)程中車輛之間的動(dòng)態(tài)信息，如速度、位置方、向等的快速交換和高效無(wú)限資源分配，其物理層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，支持超過(guò)500km/h的移動(dòng)速度需求。3.3 專用短程通信與基于蜂窩網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信比較盡管專用短程通信技術(shù)趨于成熟

9、，但基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相比專用短程通信技術(shù)，更具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)。技術(shù)上，基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)在專用短程通信技術(shù)上，不斷的突破及性能缺點(diǎn)，在系統(tǒng)容量覆蓋范圍面更具優(yōu)勢(shì)。基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，將車與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)、車車互聯(lián)、車路互聯(lián)和車人互聯(lián)結(jié)合成一個(gè)整體，覆蓋面更廣，低時(shí)延的傳輸更具有保障。而專用短程通信技術(shù)屬于分布式的系統(tǒng)，在整體上不具備此優(yōu)勢(shì)。終端層面，基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)，降低了芯片復(fù)雜度，從而也減少了系統(tǒng)中芯片的成本，另一方面，基于蜂窩網(wǎng)的物流通信技術(shù)豐富了車載信息服務(wù)。產(chǎn)業(yè)層面6。目前對(duì)于lte蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)，國(guó)內(nèi)外，對(duì)于lte網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施布局相對(duì)較廣

10、，更有利于基于lte網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)，通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)模式融合未來(lái)可以進(jìn)一步的完善，平滑的過(guò)度到5g技術(shù)更具有發(fā)展的前景。4 基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信展望4.1 聚焦蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，突破端與端的發(fā)展基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)要不斷的突破技術(shù)瓶頸，為車輛通信提供高質(zhì)量高可靠，覆蓋面廣的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)。相關(guān)的企業(yè)或者研發(fā)部門應(yīng)當(dāng)努力致力于自主研發(fā)基礎(chǔ)通信套件及標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議封裝，推動(dòng)適配海量的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，滿足車輛通信的需求，實(shí)現(xiàn)車輛終端通信能力的標(biāo)準(zhǔn)化7。另一方面，為了推動(dòng)車輛通信中端到端的通信能力，發(fā)展基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)要涵蓋海量通信、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、應(yīng)用孵化、能

11、力輸出、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析等功能。4.2 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，助推產(chǎn)業(yè)升級(jí)協(xié)同發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)與車聯(lián)網(wǎng)，推動(dòng)車輛通信的發(fā)展，同時(shí)助推產(chǎn)業(yè)的快速成熟。在車聯(lián)網(wǎng)的車載信息服務(wù)、輔助駕駛和智能駕駛中融入蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得在車輛行駛的過(guò)程中能夠自主感知周邊信息，實(shí)現(xiàn)車與車車與人的周圍信息感知。完善智聯(lián)通信的技術(shù)融合，提高信息通信的高度，降低通信的成本。另一方面要不斷的完善基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完成車輛通行過(guò)程中的時(shí)間、傳輸速率、通信距離等方面的技術(shù)升級(jí)。4.3 創(chuàng)新發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5g互聯(lián)蜂窩模組是物聯(lián)網(wǎng)中的核心連接器。發(fā)展與完善物聯(lián)網(wǎng)的蜂窩模組可以進(jìn)一

12、步的推動(dòng)車輛行駛過(guò)程中與其它事物的連接效率，和連接覆蓋面。另外為了推動(dòng)基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展5g新型技術(shù)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)聚焦在5g通信能力、基礎(chǔ)通信設(shè)施等方面的建設(shè)。不斷的完善5g的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高密度車輛場(chǎng)景下的高可靠性、高容量、高傳輸速率的需求。5 結(jié)語(yǔ)廣義上，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)具有未來(lái)發(fā)展的愿景，是在泛網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)車輛任何時(shí)間地點(diǎn)，任何網(wǎng)絡(luò)與任何人物信息的交流與交換。我們應(yīng)當(dāng)挖掘蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，并科學(xué)合理的應(yīng)用于車聯(lián)領(lǐng)域，提高社會(huì)車輛通信領(lǐng)域的信息化的交流。本文展開(kāi)基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信展開(kāi)研究，提出了基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信必要性分析、專用短程通信與于蜂窩網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信比較分析和基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的車聯(lián)網(wǎng)通信展望，望能為滿足車載通信的可靠性、傳輸速率和容量需求的車輛通信技術(shù)建設(shè)提供理論指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)1肖瑞雪，馮英偉，呂國(guó)，等.面向5g移動(dòng)通信的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究j.現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（9）：29-32.2劉婭汐，皇甫偉.面向物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)綠色接入的異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化j.工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（4）：483-489.3金葉奇，鄭敏，譚沖，等.面向蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的rb動(dòng)態(tài)預(yù)分配調(diào)度方案j.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，36（6）：825-831.4黃海旭.基于mec的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安