根據(jù)市場結(jié)果分析，車輛已經(jīng)繼手機和電腦之后，成為發(fā)展第三快的設(shè)備生產(chǎn)者。根據(jù)人民網(wǎng)《2014年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國2014年底，全國民用汽車保有量達到歷史新高的15447萬輛，比2013年增長了12.4%。同時伴隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，道路交通問題也日益成為人們的焦點?！?014年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》指出，2014年全國交通事故萬車死亡人數(shù)為2.22人次，可得出2014年因交通事故死亡人數(shù)約為3.4萬人，且在近10年內(nèi)，我們因交通事故死亡人數(shù)基本呈逐年增加趨勢。如今，交通問題已經(jīng)成為全球共同關(guān)注的安全問題，為了避免更多的交通事故及事故所帶來的巨大損失，V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸進入人們的視野并成為研究的焦點。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，即便在高速行駛的汽車間也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通，因此人們通過運用V2X技術(shù)，通過車輛之間，車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間以及車輛與行人之間的通信及時獲取周邊環(huán)境的信息，以幫助車輛避開擁堵路段和危險路段，有效的降低了交通事故的發(fā)生。

V2X（Vehicle to Everything）車聯(lián)網(wǎng)在概念上是物聯(lián)網(wǎng)面向應用的實現(xiàn)，同時也是對D2D（Device to Device）技術(shù)的深入研究過程。所謂V2X車聯(lián)網(wǎng)，指的是汽車車輛之間，或者汽車與路邊行人、騎車者以及汽車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)利用裝載在車輛上的RFID(Radio Frequency Identification Devices)、傳感器、攝像頭圖像處理獲取車輛的行駛情況、系統(tǒng)運行狀態(tài)信息及周邊道路環(huán)境信息，同時通過GPS定位獲得車輛位置信息，并通過D2D技術(shù)將這些信息實現(xiàn)端對端的傳輸，在整個車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)信息的共享，并通過對這些信息的分析與處理，及時對駕駛員進行路況匯報與警告，有效避開擁堵路段選擇最佳行駛線路。

V2X車聯(lián)網(wǎng)通信主要分為三大類：V2V（Vehicle to Vehicle）、V2I（Vehicle to Infrastructure)和V2P （Vehicle to Pedestrian）。

圖1　V2X 3種分類示意圖

這3種類型的V2X可以使用“合作意識”，為用戶提供更加智能的服務(wù)。這意味著運輸實體，如車輛、路邊的基礎(chǔ)設(shè)施和行人，可以收集當?shù)丨h(huán)境的信息（如從其它車輛或傳感器設(shè)備接收到的信息），在進一步處理和共享這些信息，以提供更多的智能服務(wù)，如碰撞警告或自主駕駛。

2.1 車聯(lián)網(wǎng)的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2　Ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

從圖2可以看出，在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，汽車將不再是孤立的單元，而成為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。衛(wèi)星通信系統(tǒng)為車聯(lián)網(wǎng)提供著DMB(Digital Multimedia Broadcasting)服務(wù)與GPS服務(wù)。由于蜂窩網(wǎng)的覆蓋范圍有限，處在網(wǎng)絡(luò)之外的車輛通過連接蜂窩網(wǎng)中的車輛實現(xiàn)信息的交互，此時蜂窩網(wǎng)中的車輛充當著中繼的作用，為車輛同步及信息傳輸起著十分關(guān)鍵的作用，與固定網(wǎng)絡(luò)的多跳不同，Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的多跳路由是由普通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成，而不是由專用的路由設(shè)備完成的。同時在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中沒有嚴格的控制中心，所有節(jié)點的地位平等，可以說是一個對等式的網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點可以隨時加入和離開網(wǎng)絡(luò)。任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行，具有很強的抗毀性。

2.2 車聯(lián)網(wǎng)的分層網(wǎng)架構(gòu)分析

物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)采用分層通信系統(tǒng)架構(gòu)，車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的實際應用，其組網(wǎng)方式同樣采用分層網(wǎng)。自上而下一共分為4層，分別為業(yè)務(wù)服務(wù)層，標準消息構(gòu)成層，協(xié)議適配層和感知延伸層。感知延伸層的作用是通過各種類型的傳感器及特定感知延伸設(shè)備收集物體的屬性及相關(guān)信息，感知延伸網(wǎng)絡(luò)由感知設(shè)備組成，包括RFID、GPS、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、各類型傳感器等；協(xié)議適配層作為感知延伸層和標準消息構(gòu)成層的中間層，其作用是保證不同感知延伸層的協(xié)議能夠通過本層變成格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和控制信令；標準消息構(gòu)成層是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的核心，其作用是完成對標準消息與特定感知延伸消息的解析，并實現(xiàn)兩者之間的相互轉(zhuǎn)換，達到對底層感知延伸網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一控制和管理；業(yè)務(wù)服務(wù)層則完全是面向用戶的需求，根據(jù)所需的應用為用戶提供相應的服務(wù)。

3.1 車聯(lián)網(wǎng)在國外的發(fā)展歷程

歐美和日本在V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究中處于領(lǐng)先地位。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最早起源于美國，同時美國在2010年頒布了以IEEE 802.11p 作為底層通信協(xié)議和IEEE 1609系列規(guī)范作為高層通信協(xié)議的V2X車聯(lián)網(wǎng)通信標準（WAVE系統(tǒng)標準），該通信協(xié)定主要用于車用電子的無線通信。它是IEEE 802.11的擴充與延伸，以符合ITS（Intelligent Transportation Systems，智慧型運輸系統(tǒng)）的相關(guān)應用。

與此同時，在日本也較早展開了對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究，在1991年，日本車輛信息與通信系統(tǒng)（VICS）中心正式成立，經(jīng)過近10年的發(fā)展，VICS被認為是世界上最成功的道路交通信息提供系統(tǒng)。

3.2 車聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的發(fā)展歷程

與歐美、日本等國家相比，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國發(fā)展相對較晚。2007年，通用汽車公司與上汽集團共同退出了安吉星（Onstar）服務(wù)，為車聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)，該服務(wù)旨在為車輛提供車輛定位、緊急求助等服務(wù)。

到了2009年，也就是所謂的車聯(lián)網(wǎng)元年，各大企業(yè)紛紛推出車載信息（Telematics）服務(wù)系統(tǒng)，使得車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國取得飛速的發(fā)展，在科技革新的推動下，中國正式進入了車聯(lián)網(wǎng)時代。

2010年10月，中國國際物聯(lián)網(wǎng)大會在無錫舉辦，與此同時，車聯(lián)網(wǎng)中的智能車、路協(xié)同等關(guān)鍵技術(shù)被列入國家863計劃。2011年3月，大唐電信與啟明信息技術(shù)股份有限公司為了研究下一代通信服務(wù)與汽車電子產(chǎn)品的融合共同建立了實驗室，標志著車聯(lián)網(wǎng)正式進入應用階段。

2011年至今，隨著《道路運輸車輛衛(wèi)星定位系統(tǒng)車載終端技術(shù)要求》、《關(guān)于加強道路交通安全工作的意見》、《關(guān)于加快推進“重點運輸過程監(jiān)控管理服務(wù)示范系統(tǒng)工程”實施工作的通知》、《道路運輸車輛動態(tài)監(jiān)督管理辦法》等政策的出臺，規(guī)范了車輛的監(jiān)控管理，為車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展營造了良好的政策環(huán)境，同時促進了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國飛速的發(fā)展。

2015年8月，3GPP正式將V2X列入討論，同時通過TR 36.885技術(shù)報告不斷對V2X技術(shù)進行完善。

車聯(lián)網(wǎng)具有大量的運用場景，如今有一些已經(jīng)運用到現(xiàn)實的交通中，還有一些人們正在討論與研究。車聯(lián)網(wǎng)可應用在道路安全服務(wù)、自動停車系統(tǒng)、緊急車輛讓行、自動跟車等方面。車聯(lián)網(wǎng)的應用不僅保證了道路交通安全，還可以為車主提供便利。

4.1 道路安全服務(wù)

道路安全服務(wù)是指車輛利用與路邊基礎(chǔ)設(shè)施通過V2I信息實現(xiàn)信息的發(fā)收與共享，將車輛周邊的環(huán)境信息（交通事故、道路擁堵情況等）在一定區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)共享，以幫助駕駛員了解周邊道路交通情況，對危險路段提高警惕，避免不必要的事故，該服務(wù)主要應用于近距離危險警告，特別是在大霧、大雨等特殊天氣環(huán)境下，這種應用的作用更加明顯。

4.2 自動停車系統(tǒng)

在大型商場、飯店等區(qū)域有著大量的停車位，但由于停車管理效率不高，駕駛員往往很難在第一時間找到車位。APS (自動停車系統(tǒng))包含一個數(shù)據(jù)庫提供實時信息，包括車輛在市區(qū)的停車位，街上或在公共停車場的停車位信息。幫助連接的車輛實時保持數(shù)據(jù)庫信息,同時這也支持通過智能手機訪問。APS允許司機儲備一個可用的停車位,通過導航應用程序引導車輛進入停車位,并使用免提支付停車，大大提高了停車效率。

4.3 緊急車輛讓行

如今在現(xiàn)實道路交通中，警車、救護車等特殊車輛是通過鳴警笛向周圍車輛發(fā)出緊急信號。雖然這在一定程度上也能起到緊急車輛讓行的效果，不過使用這種方式并不能達到最佳讓行效果，因為周邊車輛的駕駛員僅僅知道緊急車輛的存在，但不能確定緊急車輛的所在位置與行駛方向，進而也就無法做出一致性的讓行行為。但是這種缺點在車聯(lián)網(wǎng)的應用中得到了完美的解決。在車聯(lián)網(wǎng)應用場景中，當緊急車輛存在時，周圍車輛將收到緊急救援信息，同時為周邊車輛規(guī)劃出一條合理的避讓線路，加快緊急車輛的通行。

4.4 自動跟車服務(wù)

如今在各大城市上下班高峰期，由于道路上的車輛過多，導致車輛的行駛速度緩慢，在此場景中，自動跟車系統(tǒng)的作用便得到充分發(fā)揮。自動跟車系統(tǒng)使車輛自動跟隨前方車輛向前行駛，通過對前車速度、轉(zhuǎn)向等控制信息實現(xiàn)本車的半自動操作，同時通過距離信息自動保持與前車間的安全距離，在安全駕駛的前提下，保證了駕駛員適當?shù)男菹?，避免疲勞駕駛。

隨著汽車電子產(chǎn)品的發(fā)展以及通信技術(shù)的不斷完善，車聯(lián)網(wǎng)將在更多的領(lǐng)域為我們提供更高質(zhì)量的服務(wù)。

5.1 網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題

與D2D技術(shù)相似，在V2X場景中，也存在著網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景與無網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景，無論車輛處于哪種場景中，都應當支持V2X服務(wù)安全應用程序。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋場景中，V2X車輛用戶距離基站較近，服務(wù)質(zhì)量較高，通信質(zhì)量也較好，而對于無網(wǎng)絡(luò)覆蓋的通信場景，由于無法復用網(wǎng)絡(luò)資源，在高密度V2V情況下，服務(wù)質(zhì)量可能會有所下降。

5.2 頻譜資源問題

如今，隨著無線通信技術(shù)不斷發(fā)展，對于頻譜資源的需求將逐漸增多。然而在有限的頻譜空間內(nèi)如何提高頻譜利用率都將是一項新技術(shù)所需要考慮的問題。在服務(wù)小區(qū)內(nèi)，V2X用戶將與LTE用戶共享所有資源，此時就存在著兩種情況：一是V2X用戶與LTE用戶分配相互正交的頻譜資源，二是V2X用戶與LTE用戶分配相同的頻譜資源。

當 V2X用戶與LTE用戶分配相互正交的頻譜資源時，V2X用戶間的相互通信將不會對原有的LTE網(wǎng)絡(luò)造成干擾。若 V2X用戶與LTE用戶分配相同的頻譜資源時，D2D 通信將會對原有的LTE網(wǎng)絡(luò)造成一定的干擾。因此需要對V2X用戶所需的頻譜問題進行進一步的研究，使頻譜資源得到充分的利用。

5.3 車輛移動性問題

在V2X通信場景中，由于車輛處于高速移動狀態(tài)，對于所在位置信息具有更加精確的要求。同時高速移動狀態(tài)下，車輛在場景切換與服務(wù)小區(qū)切換將變得更加頻繁，通信服務(wù)質(zhì)量也會受到相應的降低。因此在移動性問題也將是限制車聯(lián)網(wǎng)的一大因素，不過鑒于信息科技的發(fā)展，對于這些硬件上的問題將會得到很好的解決。

科技的革新促進的車聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，同時車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也為智能交通做出了巨大的貢獻。相信在不遠的將來，車聯(lián)網(wǎng)將能得到更廣更深的應用，這對減少交通事故，實現(xiàn)城市低碳的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。另一方面，V2X技術(shù)仍在不斷的發(fā)展中，還需要研究者們不懈的努力，完善各個方面的技術(shù)。