车联网核心技术与商业模式的探讨

车联网核心技术与商业模式的探讨
作者：何廷润李军芳
来源：《移动通信》2013年第15期
【摘要】在论述车联网以安全业务为核心的基础上，探讨了车载专用短程无线通信标准的现状与技术要求。

同时，结合国内实际状况，分析了车联网良性发展的商业模式的实现路径，指出建立良好的商业模式必须做到三点：一、理顺政府和产业链各方的责任与利益；二、车联网企业应有长远奋斗的意识；三、商业模式一定要有针对性和个性化。

【关键词】车联网车载专用短程无线通信 V2V V2I IEEE 802.11p
中图分类号：F623 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2013）-15-0010-05
车联网是智能交通发展的新阶段，而车路协同确保行车安全与高效是车联网的核心功能，研究和掌握以IEEE 802.11p标准为主的车载专用短程无线通信标准成为发展车联网的关键之一。

同时，研究实现车联网商业模式的有效路径，也是确保车联网良性发展的重要内容。

1 车联网产业的核心是安全业务
汽车通信技术自20世纪70年代起已经过三代更新，第三代从2005年至今，体现在汽车网络通信领域，通过车-车（V2V）、车-路（V2I）通信实现全网络化的汽车通信，这也标志着汽车通信进入了车联网时代。

车联网也将经历三个阶段，一是孤立的GPS导航应用阶段；二是移动互联网应用+GPS导航阶段，使车辆与智能交通平台联网，实现导航、救援、信息服务等功能；三是车-车、车-路、车-人协同实现安全预警、交通优化，达到人-车-路-环境的和谐统一。

在车联网中，车载专用短程无线通信系统（DSRC，Dedicated Short Range Communication）通过车与车和车与路边单元之间进行通信，可为车辆提供路面信息与自适应导航等服务，保障了车辆行驶的安全性。

此外，DSRC还可以实现高速公路的不停车收费、城市道路多车道自由流等功能，极大地提高了交通运输效率。

车载专用短程无线通信主要由车载设备和路侧设备组成，车载设备置于车辆内，由无线通信和应用处理系统等组成；路侧设备安装于路侧，通过无线电信号与过往的车辆通信，由无线通信和应用处理系统等组成，并有固定链路与路侧系统进行数据交换。

其中，最为关键的是车路协同与安全技术。

车路协同系统结构见图1：
由图1可见，实现车路协同应以车路信息获取与交互技术、车路信息综合集成与服务技术和车路协同控制技术为基础，例如：基于浮动车数据（FCD，Floating Car Data）的交通状态信息采集方法，基于路链的交通信息表达体系，全信息条件下智能化、递阶分层的交通信息服务
系统（实现基于混合交通信息融合与一体化集成的交通状态综合监测），智能车载和智能路侧技术（实现车辆运行安全监控与预警）。

综上可以看出，车联网改变了传统智能交通系统的通信模式，以更直接的方式帮助信息产生、传播和消费，将成为未来智能交通系统的核心组成部分。

但是，现有的研究与应用，距离真正实现车联网中最重要的V2V和V2I通信管理有很大差距，基于传统理论和技术难以有效解决车联网系统以安全为主的核心问题。

因此，谁掌握了车联网中V2V和V2I通信的核心标准与技术，谁就可能在车联网产业链中居于主导地位。

2 车联网标准的发展
由于车联网产业链涉及汽车制造商、车载终端企业、交通信息内容运营及服务商等众多环节，其概念和标准也是“政出多门”。

就标准而言，目前与车联网通信相关的国际标准化组织主要有IEEE、ITU-T、ISO、IEC（国际电工委员会）和ETSI（欧洲电信标准化协会）等。

2.1 DSRC标准
当前，呼声最高的DSRC采用了IEEE于2010年7月颁布的802.11p标准，该标准从802.11a协议修改而来，以支持高速移动环境中车与车、车与路边单元进行通信。

在汽车高速移动环境下除了要提供传统的数据业务外，最主要的是要传送实时的安全与管理消息，以提高车辆运行的安全性。

为此，802.11p在物理层上将数据帧的保护间隔扩大到1 600ns，使得能容纳的均方根时延更大；在MAC层上提供两种不同的无线信道，即用于传输高优先级安全信息的控制信道（CCH）和普通IP数据业务的服务信道（SCH）。

同时，802.11p 协议中信息有优先级之分，系统的优先级分为用户优先级和应用程序优先级，高优先级的车辆和应用程序可优先接入，如警车、救护车以及安全信息等。

美国FCC于2010年7月正式将5 850～5 925MHz（5.9GHz频段）的75MHz频率用于车载专用短程无线通信，并划分为7个子信道，其中包括1个控制信道和6个服务信道，每个信道的带宽是10MHz。

控制信道承担安全信息的传输，服务信道承担服务信息的传输。

由于安全和非安全信息在车联网中共存，为了确保车联网安全性，必须使服务信道能随时接收到控制信道的信息，随时接受服务管理。

各个信道的主要用途与允许的最大等效全向辐射功率值（EIRP）如图2所示。

由于各信道的用途不同，优先级不同，所以在发射功率上存在差别。

802.11p设备的发射功率分为4个类别，如表1所示：
从表1可见，A类发射机输出功率最小，为1mW（0dBm）；D类的输出功率最大，为760mW（28.8dBm），这主要应用在控制信道上，以保证安全消息能准确无误地传送更远。

2.2 IEEE 1609协议栈
IEEE 1609协议栈是以IEEE 802.11p通信协议为基础的高层标准，主要为支持汽车基础设施和智能运输系统项目提供无线通信组件。

DSRC协议中的上层功能由IEEE 1609协议栈予以实现，IEEE 802.11p和IEEE 1609标准的对应结构如图3所示：
IEEE 1609协议栈的主要目的是制定一个车联网V2V和V2I通信的标准规范，因而提供了自动收费、资源管理、安全服务等标准。

表2列出了IEEE 1609系列标准的功能描述。

其他国际标准组织也都积极进入车联网领域，如ITU-T SG12主要关注汽车中免提通信、话音识别处理和车内通信等标准；而ITU-T SG13和SG16则联合开展了网络化汽车使用NGN 架构研究，同时SG16正在研究汽车网关平台标准；ISO/TC204（智能运输系统技术委员会）则进行了城乡陆地运输中信息、通信和控制系统标准化研究，如制定ITS体系架构、制定车辆/车道警示和控制系统标准等；IEC和ETSI也发布多项涉及汽车充电、蓄电、行驶系统和
V2V、V2I通信的标准。

综上可见，车联网的标准处在多头并进、缺乏协调的状态。

特别是在国内，虽然国家交通管理部门正在制定相关标准，但汽车厂商大部分还是使用自己的私有标准，掌握并统一车联网标准是促进车联网发展和走向成熟的战略性选择。

3 车联网商业模式的路径选择
在车联网技术与标准逐渐明朗的前提下，我国车联网推进的最大瓶颈在于商业模式。

当前，国内车联网已有商业模式是按照四种不同的路径在探索：一是整车厂主导型，是以前装为主的商业模式。

由于汽车产业链的封闭性，包括奇瑞、福田在内的大多数国内汽车品牌商，都不愿把车联网外包给第三方。

整车厂把车联网做成一个封闭的系统，打造自身的稀缺性，以提升用户的体验。

比如，奔驰的车联网，通过与零部件供应商的合作，打造独家的个性化，即只有购买奔驰的人才能享受到奔驰所提供的车联网独家体验。

二是以商业运输车辆管理为主的商业模式，如郑州宇通、苏州金龙侧重商业运输领域的车联网服务。

其一项服务或解决方案针对的是特定客户，而非满足所有市场，如针对专用货车，可以细分出冷链物流车辆及危险品运输车辆。

这样的解决方案专业且精细，在市场切入时会比较容易，并易形成良好的商业模式。

三是由政府推动的以智能交通和交通管理为目标的车联网应用，如交通部主推的动态交通系统，将现代通信技术、网络传感技术、云端和移动计算技术、智能终端和车路协同技术、智能时空网络控制技术等高新技术应用于整个交通管理体系，实现人车路更加全面的感知、更深度和更灵活的信息共享，对交通流实施动态监管和网络化智能控制，从而建立新一代智能交通系统。

四是向个人用户提供导航和信息服务的模式，如赛格车圣直接面向私家车客户，观致汽车与中国联通合作提供车载信息与娱乐业务等。

观致QorosQloud车载信息娱乐系统基于云平
台，为消费者提供多功能导航、车辆信息检视、紧急救援和保险折扣等服务，让驾驶员能更加顺畅地掌控所需的导航信息、行车信息、车辆的健康状态和保养维修信息，并及时分享给网络社交圈的好友。

但是，上述四种车联网商业模式，除由交通部主导的智能交通项目外，几乎都回避了车联网保障行车安全的关键主题，主要围绕导航、救援、娱乐等信息服务而展开。

这也反映了车联网各自为政的商业模式局限性，而由政府推动的项目又缺乏市场的推动力。

因此，建立良好的车联网商业模式，须从政府以及产业链各方的分工入手，理顺各方的责任和利益关系。

首先，政府需从车联网保障安全和效率的根本目标出发，在技术与标准的研发投入和推广方面发挥主导作用；同时，建立政府补助、企业主导和个人低价购买的车联网装备推广成本分摊机制。

其次，从供给入手，建立政府分阶段补助、企业主导和政企个人三方受益的机制，政府提供企业发展保障，通过补助和少税刺激企业投入。

再次，政府应建设车联网安全信息服务综合平台，使企业和个人信息获取渠道统一化、权威化和低成本化。

此外，任何进入车联网的企业都应有长远奋斗意识，打消短期实现盈利的念头。

正如移动互联网发展之初，如果没有谷歌、腾讯、阿里巴巴、新浪等企业的坚定投入和探索，根本不会有如今移动互联网市场的蓬勃喷发之势。

所以，企业只有尽快进入车联网市场的探索和扩展中，才有可能在车联网产业链中占有一席之地，甚至成为车联网某一领域的主导者。

再有，由于车联网市场横向和纵向的复杂性，其商业模式一定要有针对性和个性化。

比如，针对危险品运输行业，企业需要具备对危险品物流中的运输路线及行驶状态的实时查询、监控和管理能力。

其功能具体如下：实时监控危险品运输过程，实时了解危险品车辆的行驶状态和运行环境，及时发现环境或人为问题，包括随意停车、无关搭乘、随意开关货仓门；运输过程信息查询，随时查询危险品、剧毒化学品生产及运输企业的信息，涉及剧毒化学品管理的法律法规的发布及剧毒化学品名录；紧急事件的应急联动，包括事故现场的交通管制、事故现场周边人员疏散、事故的紧急救援等，相关信息可以实时发送到监控指挥中心，便于对事故及时处理；驾驶员报警功能，驾驶员遇到紧急情况可以主动报警，结合GPS和电子地图，监控中心可实现对车辆的定位。

显然，车联网服务企业可以在危险品运输领域，与危险品货主、危险品运输企业、特种运输车辆生产企业、政府交通管理部门、事故紧急救援部门、道路经营企业以及保险公司建立起明晰的产业链和利益链，并从中获得收益。

4 结语
车联网己成为国家物联网产业战略中最具影响力的部分，但在以安全为核心的标准和技术领域，尤其是车载专用短程无线通信领域尚存在较大不足。

另外，商业模式也是制约车联网发展的关键环节。

只有政府与产业链各方积极投入、合作拓展，才能迎来车联网的春天。

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