汽车是带轮子的手机还是带轮子的局域网?智能交通的8个思考|专栏

2022-11-25 17:27:14

智能汽车每前进一步所泛起的涟漪都超出它本身的想像。从轮子上的智能手机变成轮子上的局域网再到车路网间网，汽车已不止于工业制造上最耀眼的那颗明珠，也是互联网、物联网、数字互联网的集大成者，它们正推动一个智能出行的大时代的到来。智驾网刊发专栏作者原树宁《智能交通的8个思考》也意在带动业内人士思考，行动。

文丨智驾网专栏作者原树宁

李彦宏老师2021的新书《智能交通》穿越历史，展望未来，从智能信控、智慧停车、车路协同、智慧高速、自动驾驶、AI地图、出行服务、碳中和等交通的核心节点出发，详细的阐述了智能交通的发展蓝图。读后让人受益匪浅，如沐春风，深深地感受到智能交通的美好时代即将来临。同时，也意犹未尽，似乎感觉还缺少了一点什么。因此，也就催生了这篇小文。本文会力图去阐述智能交通的时代为什么会到来，是什么力量即将推动智能交通的大爆发，现阶段我们还缺少什么，以及在智能交通产业腾飞的过程中，中国所能扮演的角色。

▲图表 1：李彦宏所著的《智能交通》

01.

汽车是带轮子的手机还是带轮子的局域网？

这几年汽车行业的智能化进行的如火如荼，Telematics，Infotainment、智能座舱、自动驾驶、车间通信等新技术如雨后春笋般的一夜间从地底破土而出，茁壮成长，转眼间就已参天蔽日。新的智能车辆不仅实时在线联网、也能提供各类应用，应用服务提供商还有着专门的服务后台。这像极了手机和它的应用。因此，业内也就流行着把智能网联汽车比喻成四个轮子上的手机的说法。

当然，笔者是同意这种说法的。无论从操作系统、应用、网络接入、后台服务来看，这样的比喻都堪称完美。但是，这样的比喻格局有些小了，它更多的是在强调设备和应用之间的关系，而不是整个车路系统。

随着车辆智能化、自动驾驶的发展，它们对车内网络的重构就逐渐被广大EE架构师所认知到。车辆智能化、自动化的发展不仅仅是一个拥有更加强大处理器、更多内存的单个电子设备。它们对数据处理的实时性要求、数据传输带宽的要求、功能安全的要求，都预示着整个车辆内网络传输方案、网络架构的全新重构（如图2）。同时，车辆内部网络作为一个整体，又有着对车辆外网络的链接（一般通过蜂窝网和V2X）。这时，如果我们来比喻的话，它更像是一个有着internet链接的家庭或者公司内部的局域网。所以，与其说智能网联汽车是带轮子的手机，不如说是带轮子的局域网。

▲图表 2：Vector的三种车内网络架构：以控制器为中心的当前架构，以域控制器为基础的分布式架构，中央计算架构。

02.

路网是网，信号控制也是网

在城市的人们会有一个非常直观的感觉，道路四通八达，经纬交错，无论是放射形态（图3），还是方格形态（图4），道路都织成了一张无所不至的大网。同理，只要简单地将比例尺缩小，我们也可以看到高速公路其实也如一张大网印在地图上。人们称之为路网。

同样，随着交通拥堵压力的日渐增加，提高交通效率，避免交通事故、均衡路网负载，突发事件、大型活动交通预案等都需要智能化的交通数据采集方案和自动化的交通预案。因此，无论是交通信号控制设备、交通数据采集设备、传感设备、甚至路侧标识、标牌都逐渐有了接入网络的要求。这样城市交通信号灯控制有几张网，每个高速有自己的网络、道路信息采集也有自己的网络。交通的现状就是一堆局域网。

▲图表 3：巴黎以凯旋门为中心的放射状路网。

▲图表 4：纽约以中央公园为核心的方格状路网。

03.

“车路网间网”

听到“网间网”的名字，是不是就想起无人不知、无人不晓，极大地改变了人们生活方式的Internet（互联网）了呢？确实如此，不过，我们先慢点发散，让我们看看道路与车辆的“网间网”是如何形成的？

上文说智能汽车是四个轮子上的局域网，当车辆接入蜂窝网就连接上了远程信息服务..（TSP，Telematics Service platform，），也就打通了车辆和互联网的关节。另一方面，如今流行的车辆间通信、车辆与基础设施通信的V2X技术，又打通了每辆车之间、车辆与基础设施之间的信息壁垒。

至此，似乎一张包含车内局域网、道路信号控制系统网络、道路信息采集网络、车辆间网络、车辆与基础设施网络、以及互联网（Internet）的大网似乎就要呼之欲出了（见图5）。我们暂且在这篇文章中把包含所有这些网络的交通大网称之为“车路网间网”。

▲图表 5：5GAA车联网示意图

04.

网络的性质

前面三节从网络的视角描述了智能交通的组成：每个车辆就是一个局域网，道路信号控制系统，信息采集系统，不同的城市、高速都可以看成规模不同的局域网。这些局域网络可以通过交通专网、蜂窝网、V2X网络连成一张大网变成“车路网间网”。

那么，我们为什么要用网络的视角来看智能交通呢？因为网络的一些特性决定了它将是智能交通、网联自动驾驶的核心推动力。

经济学里有一个基本定律：边际效用递减规律（图表6）。比如所，要提高一片耕地的粮食产量，我们可以给田里撒化肥。第一个100公斤化肥带来的粮食增产最多，再施肥第二个100公斤，带来的粮食增产就没有先前的多了，当施肥第三个100公斤时，粮食产量增加的数量就很少了，甚至可能出现减产。也就是说，每次同样的再投入，带来的增加值是逐步减少的。这个世界上几乎所有的资源投入无不如此，人力、资本、能源、产品，甚至于政策，人的记忆等等。然而，至少有一个例外，那就是网络！

▲图表 6：经济学上总效用（TU），边际效用（MU）递减示意图

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