车联网体系架构分析精简版

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1、车联网体系结构与解决方案背景介绍近年来，由于汽车产业的大力发展，汽车销售量以及汽车保有量持续上涨，在许多国家的很多城市，道路的承载能力已经达到饱和，出现了交通安全，出行效率，环境保护等日益严重的问题。因此，人们提出了车联网技术，希望能够缓解交通拥堵，提高运输效率，保证交通安全，提升我们的道路运输能力。欧美以及日本已经高度重视，并且在相关领域已经取得了相当大的进展。我国也从2011年3月开始，在重庆建立了国内首个“智能驾驶与车联网实验室”，这充分表明了汽车联网技术之于人们的迫切需求。车联网与物联网说起车联网，必然会首先想起物联网，物联网是一个以互联网为基础，囊括各种信息技术在内，为社会不同领域提

2、供可定制信息服务的巨大的信息基础平台。而且，与此同时，物联网的概念和内涵也随着信息技术的发展和人们的需求而不断演进，更新。由于它可以接入的对象广泛，运用的技术相当复杂，服务内容灵活多变以及不同社会群体理解和追求上具有很大差别，已经无法用现有的概念来形容和描述物联网。车联网概念的提出，因为其服务对象和需求明确，运用技术和领域比较集中，实施和评价标准比较统一，社会各领域需求比较稳定，引起人们的普遍关注。人们已经开始推测并认定车联网将是物联网中最能够率先实现突破并能够实用的领域，成为目前研究和学习的重点。车联网源自物联网，不过它是以车辆为基本信息单元，以提高交通运输效率，改善交通状况为，拓展交互信息

3、方式为目的，进而实现智能交通管理，使物联网这个比较抽象宽泛的概念得以具体化。我们接下来将立足于车联网的基本概念，理论和模型，以构建智能交通为背景，对车联网的基本概念，体系结构，通信架构和关键技术进行分析进行分析学习。车联网基本概念和分类车联网概念是物联网面向智能交通行业应用的概念实现。 车联网是在物联网基础上，利用射频识别技术 、无线数据通信等技术，构造一个包括世界上任何物体在内的互联网络体系，提供一个信息共享平台，实现任何物体实时联网，实现任何物体的自动识别和信息的互联与共享。物联网并不限定接入网络的物体的类型，他仅仅强调从物体获取信息和交换信息，趋势线当前互联网无法实现的也没有触及到的物与

4、物信息交换的领域。车联网是物联网概念的具体化，把这个具体的十五限定在车，路，人，周围的物体和城市上。车联网利用装在车辆上的电子标签RFID获取到车辆的行驶属性和系统运行信息，同过GPS等定位技术获取车辆位置参数，通过无线信息传输技术实现信息传输和共享。从主要技术角度区分，车联网技术主要有电子标签技术、网络服务平台技、无线传输技术、位置定位技术、数字广播技术术等。从系统模块交互角度，如果从系统交互方面进行区分的话，主要车车通信系统，车路通信系统，车与平台通信系统，路路综合信息通信系统。车与车通信系统强调物与物之间的端到端通信。这种方式的通信可以使得任何一个车辆既可以成为服务器，也可以作为通信终端

5、进行接入网络。车路通信系统使得车辆能够及时获取道路基础设施的运营状况。 车与综合信息平台通信系统是汇集车辆行驶状态等信息，提供路况、车辆监控等综合统计性信息以及出行提醒、安全行驶等个性化信息的综合性平台。路与综合信息平台通信系统目的是维护道路基础设施的运营状况，以及时更换老化和运营状况不佳设备。从平台应用角度区分，车联网技术从平台应用角度区分可以分为以下几个基本的系统：汽车安全系统，监控应用系统，动态路况信息系统，交通事件保障系统等等。监控应用系统可以分为道路等基础设施监控以及车辆的行驶状况监控，主要用于政府部门进行宏观监控，统一管理，运营分析，制定宏观调控政策，提供一系列及时合适的服务。其中

6、道路基础射手就监控主要是为了及时获取道路，桥梁的建设程度，损坏程度，使用率，维修状况等，为基础设施建设提供材料支持。车辆行驶监控主要是为了监控车辆的行驶路线，行驶参数分析，避免违法犯罪，油耗里程统计等，为城市规划，汽车产业发展提供建议及数据支持。行车系统安全主要是指车辆行驶中的安全监测，及时为车辆拥有者提供安全建议，通过大数据云分析为相应的汽车生产厂家指定技术标准，规范汽车行业，已达到避免交通事故，减少潜再的威胁。动态路况信息系统主要是利用车辆的GPS定位技术，获取道路的行驶状况，车辆的行驶参数，进行数据分析，实时帆布动态可用消息。交通事件保障系统利用车辆事故检测机制和报告机制，为事故的检测，

7、规避，赔偿，疏导等等提供辅助支持。订阅系统服务是值运行现在的大数据平台根据车辆的行驶参数，行驶路径，城市状况为车辆拥有者及时提供私人订制般的服务，并且提高信息的可用性，体现我们的人文关怀，提高系统的利用率。车联网关键技术分析1. RFID 射频识别技术。车联网使用 RFID 技术结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术 等，构建一个由大量联网的 RFID 终端组成比互联网 更为庞大的物联网，因此 RFID 技术是实现车联网的 基础技术。我国 RFID 缺乏关键核心技术， 特别是在超高频 RFID 方面。RFID工作原理2 传感技术。利用传感器及车辆自带的传感系统实时采集车辆，道路灯基础设施的

8、运行参数，传感技术需要根据不同的物体的运行参数进行定制。入汽车需要油耗，刹车，发动机运行参数等，但是基础设施如桥梁需要压力，老化参数，总之，传感器技术是车联网的关键技术。3. 无线传输技术。当车辆利用各种传感器将基本信息搜集到以后，必须运用无线传输技术将它发送到服务器或者终端，或者汽车接受远程控制指令。只有通过无线传输技术， 才能实现信息的交换和共享。4. 云计算技术。对采集获取的物体数据进行 综合加工分析，并提供各类综合服务。车联网系统通 过网络以按需、易扩展的方式获得云计算所提供的服务。 5. 车联网标准体系。所谓无规矩不成方圆，标准是一个产业兴起的重要标志。车联网只有建立一套易用、统一的

9、标准体系，才能实现不同物体之间的相互通信，不同车联网系统的融合，才能促使汽车、交通产业的快速发展，才能真正的实现车联网技术。 6. 车联网安全体系。包括车联网物体信息化 之后的安全度、传输器安全度、传输技术安全以及服务端安全。安全是保障车联网系统能够快速推广的 前提。 7. 定位技术。通过 GPS、无线定位技术，车辆入网的基站技术等提高当前车联网中物体的位置精度。通过定位精度的提高，将准确获取车辆行驶位置，提高实时路况精准 度、交通事件定位精确度，使提供的信息及时性，可用性，准确性，经济型得到提高。车联网体系结构感知层，作为车联网的神经末梢，感知层承担着车辆自身与道路交通信息的全面感知和采集，

10、这也同样是车联网在物理网中比较特殊的地方，比较显著地地方。通过传感器，RFID，GPS技术等，实时感知车况及控制系统，道路环境，车辆与车辆，车辆与人，车辆与基础设施，车辆自身位置信息等，为车联网提供基本的终端信息搜集服务。网络层（传送层），网络层也被称作传输层，向下指定专用的协同异构网络通信的架构和协议模型，整合感知层手机的数据；向上屏蔽应用层通信网络的类型，为应用层提供透明信息服务传输服务；通过运用云计算，大数据，虚拟化等技术，充分利用现有的网络设备及资源，为上层应用提供支持。应用层，车联网的各项应用必须在现有网络体系和协议的基础上，兼容未来可能的网络拓展功能。 应用需求是推动车联网技术发展

11、的源动力，车联网在实现智能交通管理、车辆安全控 制、交通事件预警等高端功能的同时，还应为车联网用户 提供车辆信息查询、信息订阅、事件告知等各类服务功能。安全能力，车联网的通信特点以及特征制约着车联网提供的信息的安全性和通信能力。 安全能力为车联网提供密钥管理和身份鉴别能力，确保连接入网的车辆基本信息的真实性和唯一性；提供信息的安全保护功能，保证数据在传输过程中不被破坏、篡改，丢弃和滥用；提供准确的位置信息，实现对车辆历史轨迹的回放和回溯；提供精确的时钟信息， 保证车联网实时业务特别是安全应用在时间上的同步，确保信息及时准确，透明。管理能力，作为车联网综合系统的控制中心，管理能力提供对入网车辆信

12、息和路况信息的管理能力，实现车辆之间、车辆与道路基础设施之间以及不同网络之间的自由、无缝切换；实现车联网通信的 QoS 管理，根据入网车辆身份以及缴费系统，会员制度，为不同级别的车辆提供不同优先级的服务，也可为个别车辆实现定制服务。车联网需求和挑战车联网本质上是物联网技术的一种应用形式，物 联网的挑战同样也给车联网的实施带来挑战。同时由于车联网由于车辆数量的急剧膨胀，也面临巨大的需 求。车联网面临的主要需求和挑战有: 如果我们从根本上讨论车联网，其实他就是物联网技术的一个具体应用，物联网所面临的问题它也同样面临。而且由于日益剧增的汽车保有量，和国人对汽车特殊的爱好，讲给车联网带来更大的挑战，车

13、联网面临的挑战主要有以下几个方面：1) 车联网信息的统一标识问题。为实现物体的互联互通，首先要解决的问题是统一编码问题。车联网的发展需要有一个统一的物品编码体系，尤其是国家物品编码标准体系。这个统一的物品编码体系是 车联网系统实现信息互联互通的关键。但目前由于车 联网概念刚刚兴起，相关的统一编码规范还未出台， 各个示范原型系统根据各自需求，建立起独立的编码 识别体系。这为后续行业内不同系统乃至不同行业之 间的互联互通带来了障碍。2) 网络接入时的 IP 地址问题。车联网中的每 个物品都需要在网络中被寻址，就需要一个地址。由 于 IPv4 资源即将耗尽，而过渡到 IPv6 又是一个漫长 的过程。

14、包括设备、软件、网络、运营商等都存在兼 容问题。车联网中每辆汽车都要被接入互联网，因此在互联网中需要唯一标识其身份。由于IPv4地址即将消耗完，IPv6又难以及时应用于日常生活，所以当大面积实现车辆入网时必将引发不可避免的地址耗尽问题。3) 采集设备的信息化程度低。由于目前我们的基础设施中，东路，桥梁等并没有实现电子化信息化管理，智能程度较低。传统的采集过程，采集设备没有联网能力而且严重老化。这些交通设施信心化改造面积较大，投资巨大，收益低，建设周期较长，将会导致车联网只会停留在概念发展上。4) 车联网信息安全问题。车联网的安全问题主要来源于3 个方面: 传统互联网的安全问题、物联网带来的安全

15、问题以及车联网本身的安全问题。由于车联网中的数据传输和消息交换还未有统一的标准，各商家各自为大，因此 缺乏统一的安全保护体系，将会导致一系列的安全问题。车联网中节点数量庞大， 且以集群方式存在，因此会导致在数据传播时，由于大量机器的数据发送使网络拥塞，致使数据丢失等严重问题。车联网中的感知节点部署在行驶车辆等设施中，如果遭到攻击者破坏， 很容易造成生命危险、道路设施破坏等严重后果。因此，车联网中的信息安全是至关重要的，影响着车联网的未来发展和实施力度以及它的可用程度。5) 车联网相关软件和服务产业链的成熟度。由于车联网刚刚兴起，还未出现较为成熟的软件平台，看不到技术带来的收益，没有成熟的服务和

16、应用。而交通行业往往要求较高的安全要求，例如出行安全，行驶安全，一些软件由于没有标准规范，没有相关硬件平台测试，将会导致车联网应用市场大打折扣。6) 相关技术兼容度。车联网是一个众多技术的结合体，包括诸如传感器技术，识别技术，软件技术，纳米技术，嵌入式智能技术等。任何一个技术的不兼容或者基础薄弱都会造成整个车辆网系统崩溃，因此在技术发展，指定相关技术标书标准时，在考虑现有技术的基础之上应高为未来考虑。总结车联网将是一种全新的网络应用，是物联网技术在我们的只能交通领域的一次完美体现，是新世纪智能交通的核心基础。经过我们前面对北京，关键技术，物联网与互联网关键技术的分析，我们不难得出一个几个结论，车辆联网必将是下一代智能交通的发展方向与出路所在，是我国乃至世界下一代互联网的典型示范应用，车辆入网技术必将引发汽车行业的告诉发展，给民众带来实质性的帮助与用户体验，真正的将物联