1.1.4 车联网与C-V2X
智能交通的车路协同和汽车产业变革的自动驾驶等都离不开车联网。车联网是指按照约定的通信协议和数据交互标准，在“人−车−路−云”之间进行信息交换的通信网络[15]。车联网产业是汽车、电子、信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新型产业，是全球创新的热点和未来发展的制高点[16]。
资料专栏：车联网与车内网、车际网、车云网
广义车联网包含车内网、车际网和车云网，狭义车联网专指“V2X”。
车内网：指汽车内部的通信网络，实现整车内部控制系统与各检测和执行部件间的数据通信。工业技术标准有：控制器局域网络（CAN，Controller Area Network）和车载以太网（Automotive Ethernet）等。
车际网（IVC，Inter-Vehicle Communication，即V2X）：实现车车、车路通信的无线通信技术，对通信时延与可靠性有严苛的要求。主要技术标准包括C-V2X和IEEE 802.11p。
车云网：车与云（平台）间通信，也称车载移动互联网，传统指车载终端通过3G/4G等实现与互联网云平台间的无线连接，主要实现娱乐信息服务（Infotainment）和远程信息服务（Telematics），如车辆调度和远程诊断，对通信时延与可靠性没有高要求。C-V2X技术提出后，车云网和车际网都可以通过C-V2X实现。
广义车联网（车内网、车际网、车云网三者的结合）：指车辆、道路、环境、云（平台）间进行数据和信息交换的通信技术，是实现智能交通和无人驾驶的关键使能技术。一方面，车际网（V2X）联合车载ADAS实现车车和车路间协同；另一方面，车云网将各种数据上传至云平台，实现宏观交通调控及开拓汽车出行即服务（MaaS，Mobility as a Service）等新商业模式和新市场。
车内网
车云网
车际网
车联网无线通信技术（V2X）是实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和云（平台）等全方位连接和通信的新一代信息通信技术。V2X通信包括车与车之间（V2V，Vehicle-to-Vehicle）、车与路之间（V2I，Vehicle-to-Infrastructure）、车与人之间（V2P，Vehicle-to-Pedestrian）、车与网络/云（平台）之间（V2N，Vehicle-to-Network）/（V2C，Vehicle-to-Cloud）[1]等的通信（如图1-3所示），其中，V2V、V2I和V2P具有低时延、高可靠等特殊严苛的通信要求[42]，而V2N没有严格的时延与可靠性要求。汽车与交通行业应用车联网技术的目的是提高驾驶安全、提高交通效率、降低总能耗，最终与ADAS协同实现自动驾驶。
图1-3 V2X通信类型（V2V，V2P，V2N和V2I）[43]
资料专栏：VANET，IoV，V2X
VANET（Vehicular Ad Hoc Network）、IoV（Internet of Vehicles）和V2X的中文都是车联网，概念基本一样，但起源与刚开始的角度稍有差别。
VANET：强调车联网工作在自组织（Ad Hoc）通信模式，聚焦支持基于车和车、车和RSU间无线连接的道路安全应用，通信方式主要为专用短距通信（DSRC，Dedicated Short Range Communication）[44-45]。
IoV：源于物联网（IoT，Internet of Things），侧重强调车内网、车际网和车载移动互联网的融合，是广义车联网的概念。IoV系统中，车辆具有智能功能，每辆车通过V2X通信与智能交通参与者（如其他车辆、RSU、加油站、云平台等）连接，包括感知平台、计算平台、控制单元和存储设备。智能车辆可在IoV系统中具有多种角色：既是客户端又是服务器，承载并提供大数据业务，带来大量新的智能网联应用，支持辅助/自动驾驶和编队行驶，共享安全信息和学习交通控制和优化[44]。
V2X：侧重通信连接的角度，强调车与车、车与路、车与人、车与云平台的全方位通信连接（Connection）[44]，特别是要解决车与车、车与路间的低时延、高可靠性通信及高频度通信的道路安全业务通信的挑战。
资料专栏：Telematics（远程信息服务），V2X（车联网）
Telematics（远程信息服务）：远距离通信的电信（Telecommunications）和信息科学（Informatics）的合成词，通过内置在汽车、飞机、船舶、火车等运输工具上的计算机系统和无线通信（3G/4G）等提供远程信息服务和与后台服务中心的通信连接，如道路救援、维修和保养服务、远程车辆调度和远程车辆诊断等。
V2X（车联网）：实现车与车、车与路、车与云（平台）等的通信，主要用于满足行车安全、交通效率、信息娱乐和自动驾驶等需求。
需要指出的是：在C-V2X出现之前，Telematics专指汽车通过安装3G/4G通信模块，实现与互联网和后台服务中心的连接。C-V2X标准提出后，能同时支持Telematics和V2X两类功能。
车联网标准体系可分为无线通信和应用两大部分。目前，国际上主流的车联网无线通信技术有由电气和电子工程师协会（IEEE，Institute of Electrical and Elec tronics Engineers）主导标准化的IEEE 802.11p和由3GPP主导标准化的C-V2X两条技术路线，而应用层标准则由各国家和地区根据区域性的应用定义进行制定。
V2X通信面临车辆移动引起的网络拓扑高度动态性与时空复杂性、无线传播环境复杂快时变、高密度下的低时延和高可靠通信难题等新科学问题。2010年，美国主导完成了车联网无线通信标准IEEE 802.11p，其在IEEE 802.11a的基础上进行改进，支持运动环境下的车车和车路间的直通通信，但存在隐藏终端问题、连续覆盖差、车辆密集时通信时延大和可靠性低等缺点。蜂窝通信具有大容量、广覆盖、移动性好等优势，能支持车辆远程信息服务（Telematics）和娱乐信息服务（Infotainment）；但4G通信平均端到端时延超过100ms，难以满足道路安全和行驶安全的低时延、高可靠通信要求。可见，基于Wi-Fi升级的车联网通信或蜂窝通信制式各具优缺点，但均无法满足车联网的通信需求[46-50]。
大唐团队（本书作者）于2012年开始研究基于TD-LTE 4G的车联网技术，本书第一作者在2013年5月17日（国际电信日）国内外公开场合首次提出LTE-V（即LTE-V2X）车联网核心技术与标准化推进设想[51]，该技术是首个融合蜂窝移动通信和直通通信两种模式的车联网通信技术[47-51]，确立了C-V2X的基本系统框架和关键技术原理。从2015年开始，大唐团队联合LG电子和华为等企业在3GPP推进LTE-V2X车联网国际标准制定。C-V2X作为基于蜂窝的V2X通信技术，基于3GPP全球统一标准，包括基于4G LTE的LTE-V2X及基于5G新空口（NR，New Radio）的NR-V2X技术。
资料专栏：LTE-V2X，NR-V2X，C-V2X
LTE-V2X：基于长期演进（LTE，Long Term Evolution）技术空口，将蜂窝通信和直通通信相结合的车联网通信技术。最早在2013年提出概念和相关关键技术[51]，2015年3GPP开始推进LTE-V2X标准化工作[52]，包括Release 14（以下简称R14）和Release 15（以下简称R15）两个版本；2017年3月完成R14版本的标准化，支持基本道路安全应用；2018年6月完成R15版本的标准化，支持部分增强V2X应用[53]。
NR-V2X：基于5G技术设计的V2X通信系统，是LTE-V2X的演进。2020年6月，3GPP完成Release 16（以下简称R16）标准化；目前正在开展Release 17（以下简称R17）的标准化工作，支持增强V2X应用[54]。
C-V2X：蜂窝V2X（Cellular V2X）技术，是5G汽车协会（5GAA，5G Automotive Association）为了区别IEEE 802.11p提出的新术语。
C-V2X在3GPP的标准化包括：LTE-V2X（R14和R15）和NR-V2X（R16和R17及后续演进）。C-V2X可提供Uu接口（蜂窝通信接口）和PC5接口（直通通信接口）[55]。
C-V2X通过构建“人−车−路−云”协同的车联网产业生态体系，将交通参与要素有机地联系在一起，一方面可支撑车辆获得比单车感知更多的有效信息，促进自动驾驶技术的发展；另一方面通过构建智慧交通系统，提升交通效率、提高驾驶安全、降低事故发生率、改善交通管理、减少污染等，促进汽车和交通服务的新模式、新业态发展。
无论是IEEE主导的IEEE 802.11p技术，还是3GPP主导的C-V2X技术，目前都已经完成阶段性技术研究和标准化制定，车联网产业化的技术条件已具备，全球车联网产业化阶段已经到来。
目前我国已将车联网产业上升到国家战略高度，产业政策持续利好。车联网技术标准体系已经从国家标准层面完成顶层设计。我国车联网产业化进程逐步加快，围绕LTE-V2X形成了通信芯片、通信模组、车载终端、路侧设备、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等较为完整的产业链生态。为推动C-V2X产业尽快落地，工业和信息化部、交通运输部、公安部等积极与地方政府合作，形成了车联网测试先导区和示范区多地部署的积极格局，为后续大规模产业化及商业化奠定了基础[41,56]。
C-V2X应用可以分近期和中远期两大阶段。近期目标是通过车车协同、车路协同实现辅助驾驶安全，提高交通效率。中长期将结合人工智能、大数据等新技术，融合雷达、视频感知等技术，通过车联网实现从单车智能到网联智能的发展，中期实现限定区域和指定道路的自动驾驶，最终实现乘用车的全天候、全场景自动驾驶[41]。