车联网通信技术发展现状及趋势

李健 张立恒

摘要 随着中国在互联网、物联网和传感器通信技术上的快速发展，车联网技术的应用有望在未来为城市建立智能交通系统，减少交通拥堵，减少安全事故上发挥重要作用。车联网的技术核心是通信技术，其性能的好坏决定着车联网的质量优劣。本文旨在通过介绍车辆网的定义、组成结构和车辆网的优势，再分析车联网通信技术的构成框架、车联网通信类别和通信标准，提出目前车联网通信方面存在的问题，并对未来车联网通信技术做出展望。

[关键词]车联网 通信技术 通信标准

随着互联网技术的快速发展，物联网的广泛建立和无线传感器技术的广泛应用，车联网为城市交通带来巨大的便利，引起广泛的关注，是当今世界各国研究的重点。作为车联网的基础，通信技术的优劣决定着车联网整体的性能好坏。

1 车联网技术

1.1 车联网的内涵

车联网是新时代出现的词，到现在还没有统一的定义。现代技术意义上的车联网是指通过无线射频识别技术，识别车辆属性，收集静、动态信息，并对车辆运行状态进行有效的监控并提供综合性服务。简单地说，既是车联网整合各种模块采集到的信息，为车辆提供安全、交通控制等服务，减少安全事故，提高交通效率。

1.2 车联网组成结构

和物联网类似，车联网的实质是物联网在交通领域的具体应用，具有很明显的物联网特性。车联网的体系结构和物联网有诸多相似之处，大体上可以分为感知层、网络层和应用层等三部分。

感知层主要负责感知和采集车辆自身与交通信号信息，通过相应技术手段，如无线传感器技术、导航定位技术等实现随时随地的掌握车辆运行情况、交通情况、道路情况、天气变化情况以及人与车、车与车之间的复杂变换等的信息。感知层技术的实现，为应用层提供详细的的、全面的信息源。

网络层负责整理感知层收集到的信息，做好为应用层传输信息的准备。网络层技术的实现，可以方便用户实现远距离通信和远距离控制。网络层由承载网络和接入网络两部分组成。其中，承载网络主要由电信网、互联网、广电网和交通信息专用网络等组成。接入网络包括无线移动通信网络，如2G/3 G/4G，现在可以实现5G网络通信，或者WLAN、卫星通信等网络

应用层主要负责人机交互通信的功能，通过车载信息系统，实现从外界获取信息的功能，这些信息主要包括车辆交通信息、汽车状况信息、互联网、道路信息等。通过把收集到的信息整合到应用层，实现人工智能交通管理、车辆的安全控制、交通信息的发布等功能，不仅为个人，更为企业、公司提供了更多的快捷的服务，提高人民的生活质量。

1.3 车联网自身优势

车联网是新一代技术下的产物，相比于传统的移动互联网或者物联网，车联网有着自身突出的特点和优势。具体体现在以下几点：

（1）车联网的网络结构采用拓扑结构，可以对外界刺激做出快速的放应，同时，其特殊的结构也会使接入方式因环境而发生改变;

（2）车联网的能量和存储空间足够满足人们的出行需要，车联网是以车辆作为通信节点，具有足够多的存储空间和处理数据的能力，不仅如此，其超长的续航能力广受青睐;

（3）车辆的运行轨迹可以实时监控。该技术的实现主要是基于车辆运行的轨迹是在已经建好的公路上，只需要获取道路轨迹和车辆移动的速度，便可以在一段时间内对车辆运行轨迹进行监控;

（4）车联网提供的服务多样化。车联网应用范围广泛，不仅可以为司机提供道路交通、车辆安全等信息，还可以提供生活娱乐和移动互联网等服务;

（5）车联网工作在车辆运行很快的环境下，所以对通信的实时性和稳定性要求很高。

2 车联网通信技术的发展现状

2.1 通信框架现状

车联网通信架构主要由移动部分和基础部分两部分组成。其中基础设施包括公共接入网络和承载局域网络，为高速移动的车辆提供网络接入和其他应用服务。移动部分主要是以车辆为载体，搭建移动的无线传感器网络，这样的局域网络可以分为VAN车载局域网和VANNET车载自组网两大类。

VAN车载局域网通常被称为车域网，是一种建立在车辆内部的通信网络。车辆内部设备统称为车载单元，主要有传感器模块、通信模块、显示器模块。单元之间的信息交换是通过车载局域网来实现的，对于交换外界信息，则需要通过车载通信网以卫星通信或WLAN通信等方式接入外界的道路基础设施或者公共网络的方式，实现信息的共享。VANNET车载自组网是专门用于车辆运行环境下的移动自動组织网络，把车辆虚拟为移动的网络节点，同时把路边的接入单元虚拟为静止的网络节点，通过两者之间的传感器，达到信息交换的目的。近几年来，VANNET车载自组网已经发展出两种模式：V2V车与车通信模式和V21车与道路基础设施通信模式。其中V2V车与车通信模式已经实现能够让车辆实时的接收来自周边的车辆的信息，并与之进行通讯，极大地方便了车辆的出行，增加道路交通的安全性。

2.2 通信类别发展现状

通信技术作为车联网技术的核心，其类别需要满足不同对象下的车联网通信。根据通信对象的不同，可以将通信划分为以下几个类别：车辆内部通信、车辆之间通信、人车通信、车路通信。以下将详细接受这几类通信：

2.2.1 车辆内部通信

车辆内部通信是指汽车内部车载单元之间的信息交流和共享。车载终端设备与车内的传感器单元形成车辆自身的通信网络，主要用于车辆数据采集，监控车辆运行安全。车辆内部可以提供相对静止环境，可以采用车内短距离有线或无线通信方式，如CAN、Bluetooth等，具有可靠性高、稳定性强、实时性高等优点

2.2.2 车辆之间通信

车辆之间的通信是指通过车载终端，进行的车与车之间双向的数据通信。采用的通信技术包括微波通信、红外通信和专用的短程通信等技术，突出体现的优势在于安全性高、实时性要求准确。车载终端可以采集周边车辆的各种信息，包括周边车辆的速度、方向、位置、车辆发出的信号等，而且通过车与车之间的通信，可以搭建一个交流平台，供参与者共享位置、方位、视频、短信等信息。

2.2.3 人车通信

人车通信是指人使用的移动设备，如手机、电脑或其他的智能设备与车载终端之间进行的通信，采用的技术包括Bluetooth，RIFD等，主要应用在车辆管理，智能钥匙和车辆信息服务上。

2.2.4 车路通信

车路通信是指车内终端设备和道路基础设备之间的信息交流，通过道路周边信息的采集，可以获得车辆周边信息，实现车辆和基础设施之间的智能交通。车辆和路边设施距离短，移动速度快，鉴于此特点，应采用微波或红外通信技术，实现车辆运行的监控。

2.3 通信标准

目前，在车联网上还没有统一的国际标准，各个国家根据国内企业的发展特点，对车联网提出适应国内智能交通的通信标准。其中以美国提出的标准最为规范，指出车联网技术的通信标准需要包括以下几点：

（1）网络接入时间要短;

（2）传输延时低;

（3）通信效率高;

（4）具有较高的可靠性和稳定性;

（5）信息安全性高。

3 车联网通信技术的发展趋势

针对车联网存在以上问题，结合当今互联网和物联网的发展趋势，并根据我国国情，预计车联网通信技术的发展趋势如下：

3.1 通信标准得到有效建设

完善通信标准协议对于加快车联网技术的普及具有一定的推进作用，主要表现在以下几点。

（1）完善的通信标准协议为通信对象之间提供了通信规范;

（2）完善的通信标准可以让某些通信协议提供更多的服务;

（3）统一的国际标准可以实现不同国家车辆之间的信息共享。

3.2 通信网络融合率提高

随着时代的快速发展，车联网的规模逐步扩大，所包含的节点越来越多，接入的网络结构越来越多，也就越来越复杂。复杂多样的网络结构将形成不同的网络结构共存局面，从而影响不同网络结构之间信息交流不顺畅。因此，需要加强协议转换技术的研究，实现车联网和互联网数据之间的无缝连接。

3.3 通信效率和容量增加

近几年，汽车行业快速发展，全球车辆持有量大幅提升，车联网行业不断扩增，接入车联网的节点越来越多，车联网需要采集、处理、分析的信息呈指数增加。因此通信的容量和效率成为车联网发展的重点研究对象，运用云计算、大数据处理等技术，来开发大容量、高效率的通信技术是正确的发展方向。

3.4 通信安全新技术得到发展

车联网是一个开放的网络，通信安全得不到保障，个人隐私容易泄露，因此，保障个人信息安全是未来车联网发展的重要方向。加快安全技术研发：

（1）要加强密钥管理技术开发，

（2）开发更严密的身份验证技术，

（3）通信抗干扰技术研发。

4 总结

综上所述，便车联网是未来智能交通发展的主要方向，而通信技术作为车联网系统的核心，决定着车联网信息传输的时效性和稳定性。目前，车联网还在不断地发展过程中，各部分模块还不能完全融合在一起，仅显现出车联网的初步特征，面临的问题还有很多。相信，随着大数据处理、云计算、通信技术的发展，未来的车联网能在智能交通上可以提供更好的服务。

参考文献

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