解析智能交通車聯網中以太網的作用

2013-06-08 09:29 作者：ly 瀏覽量：

近年來，隨著國民經濟高速發展，汽車工業作為支柱產業在不斷高速發展中。汽車已經變成普通商品進入尋常百姓人家。然而，任何事物發展過快都是一把雙刃劍，巨大車流已經給老百姓正常生活帶來極大不便。為解決這個問題，目前，我國一方面加大基礎設施建設（高速公路、公交交通），同時也逐步提高現在的交通智能化水平。

    今日，我國交通問題的重點和交通的主要壓力來自于城市道路擁堵。道路擁堵給每個城市管理者帶來巨大壓力的同時，也給企業帶來機遇和挑戰。智能交通通過幾年的高速發展，目前已經在系統平臺、視頻識別算法、交通信號控制、網絡配套等相關技術和設施上已經達了一個較高水平。但車輛本身作為最基本信息源，并未有效地實現車與地、車與車、車與人通信。智能交通要進一步發展，車聯網必將作為目前智能交通重點發展的方向，其發展潛力也逐步凸顯出來。

    目前國內車聯網現狀

    伴隨物聯網高速發展，智慧城市概念的提出，車聯網技術給我們的城市管理者、各相關企業、廣大車主帶來了更多的遐想。如今國內不少汽車制造廠的試產，也不斷地將夢想照進現實。不過，車聯網距離我們到底還有多遠呢？一些從事相關研究的專業人士指出，由于目前我國車聯網的概念依然處在一個比較新鮮的理念階段，并且我國車聯網的產業發展也幾乎沒有成型。所以市場的整合仍將會在很長一段時間內持續下去。而在這段時間中，我們注定還要為車聯網的發展付出更多的學費。

    實際上，車聯網發展的最大困境，還是在于對于周邊環境的把握。從目前的應用情況來看，當前我國車聯網的相關產品已經很好地解決了車內的問題，即車與人之間的問題目前已得到比較好的解決。可是當走出車門后，我們就會發現車與車，車與道路，或者車與環境的問題中還沒有很好解決。這導致了國內車聯網行業的發展還只是相對初級階段，雖然有很多基于GPS定位技術、3G移動通信應用，但多各自為政，各類資源并沒有有效整合。在今后的發展中，政策，資金，以及涉及更加廣泛的領域技術，還都是需要政府部門、汽車廠商、ITS交通集成商、相關技術廠商共同努力，一步一步把各門檻邁過去。

    客觀地說，車聯網的作用，用一舉多得來形容恐怕也是絕對不足為過的。這是需要各種技術的混合搭配使用，才能不斷發展車輛的信息反饋能力，同時也使城市的整體管理能力有個巨大的突破。但如今全球的車聯網仍然都處于一個相對初級的階段，實現車聯網成規模成熟應用的幾乎是少之又少。

    在筆者看來，車聯網指利用現有的先進傳感技術、網絡技術、計算技術以及控制技術等，對道路和交通實現全面的感知，實現多個系統之間的大范圍和大容量之間的數據交換，并且對每一輛汽車，每一條道路進行的全面控制，從而提供更高的交通效率和交通安全為主的網絡與應用。

    從技術的角度來說，車聯網總共分為兩個技術部分，即以車載應用為主的RFID技術，以及交通管理為主的ITS智能交通管理技術。但從車聯網體系構架圖看（如圖），在除了上述車載應用為主的RFID技術（感知層）和TS智能交通管理技術（應用層）之外，還有通信技術（網絡層）。首先，我們來說RFID（感知層），熟悉RFID的朋友大多都清楚，RFID的最大特點在于它的無觸識別能力，從而可以使物體在快速經過時，即使不停留也能夠實現對物體的統計和管理。這對于交通管理來說，無疑是最方便也是最可靠的。其次，對于ITS（應用層）來說，它是將當前最先進的傳感技術、通訊技術、數據處理技術、自動控制技術以及信息發布技術等有機的整合到現有的交通管控體系當中。

    通信技術（網絡層），相對來說，大家接觸比較多。比如3G無線通信、無線電、因特網、以太網、WIFI等名稱，經常出現在工作生活的方方面面。但對于車聯網和智能交通整合這種全新的道路交通管理模式來說，雖然從直觀上來講，它們是兩個不同的系統來實現的。但是從它的工作過程與效果來看，車聯網絕對不止是單一的一個網絡或者一個部門，而是需要一個技術高端并且高效的網絡工作組。在工作中，首先要加強傳感器的操作，讓交通、道路監視器、路況信息，甚至是天氣狀況等多方面的信息匯集到一起，從而實現行車與輔助措施的完美融合。

    工業以太網對車聯網重要性

    尤其在遭遇極端天氣的情況下，這樣的信息互通與管理則顯得更加的重要，也使對信息的應用達到一個更加深化、充沛、及時的效果。特別是對于當前道路狀況日益復雜，機動車保有量越來越多的趨勢下，城市交通的優化需要朝著一個更加及時、更加準確，又更宏觀的管理方向發展。

    而對于車輛的個體來說，車聯網技術的引入，不但可以使車輛在通行的過程中變得更加順暢，同時就車輛自身的信息化水平和車輛的信息交流水平也是一個極大的提升。這里既包括車輛數據之間的交流，同時也包括人員之間的交流。在這樣的技術支撐下，無論是車輛的安全管理能力，還是車況管理能力，或者是車輛在互動性，娛樂性的應用上，都是一個非常大的補充。

    正是在這種一靜一動兩個模式，再加上在穩定高效通信網絡共同的作用下，使交通管理在穩妥中即將進入一個新的時代。

    工業以太網對車聯網重要性

    有人會問，在車聯網車與地、車與行人、車與車之間通信都是用三大移動運營商（電信、移動、聯通）蜂窩無線通信技術（GSM\3G）和衛星定位GIS技術（GPS、北斗）解決。怎么會和工業以太網有聯系？我們先了解下車聯網關鍵技術之一，“組網與互聯技術”具體包括哪些部分。

    1、傳感器組網

    主要是通過無線通信、衛星定位技術，將傳感器采集行駛車輛、行人信息，傳送到信息中心。

    2、節點間信息交互

    主要是車輛、道路、行人主要節點信息之間信息交換。

    3、車聯網與集成網絡互連

    主要是車聯網本身與公共信息網絡互連（如城市ITS信息中心、運營商網絡、公安專業網絡等）。

    4、網絡安全及可靠性

    主要在車聯網大量無線通信技術網絡安全問題；以及前端通信設備自身穩定性。

    以太網對車聯網的重要性

    這其實蜂窩無線通信（GSM\3G）只是完成少量關于車、行人傳感器的聯網工作。車、人、道路等信息在前端采集需要用到無線技術的同時，還需要用到大量有線通信技術，其中就包含工業以太網技術。工業以太網技術直接或間接存在于“傳感器組網”、“節點間信息交互”、“網絡安全及可靠性”、“車聯網與集成網絡互連”等車聯網組網技術中。

 車聯網的可靠性

    例如傳感器組網中，主要使用運營商無線通信（3G通信），其通信基礎設備其實就是無線基站和直放站。在基站或直放站與運營商中心數據通信雖然沒有使用工業以太網技術，但在運營商監控中心與基站或直放站設備監控數據通信中，往往會選用工業以太網技術。主要原因是一般基站都安裝在戶外，甚至很多在野外，環境很復雜（高溫或低溫、空氣濕度大、電磁干擾大）。無人值守，維護極度不方便。所以為保證基站設備正常工作，會有大量監控設備（如攝像頭、紅外線、備用發電機等儀器設備）通過性能可靠、設備穩定的工業交換機、串口服務器、串口轉E1等工業通信設備做為前端設備數據采集，并與運營商監控中心通信，保證相關技術管理人員是實時、準確的監控到各基站工作情況，出現緊急情況可以預先了解，并做及時處理，保持無線基站正常高效工作。

    在“節點間信息交互”和“車聯網與集成網絡互連”方面，從應用角度其實是指對道路車輛駕駛行為、車流量、行人異常行為進行有效檢測監控，以及道路交通情況信息及時發布（對人、車、現場道路）。車聯網從廣義上講是對車、人、道路、公共信息平臺之間信息廣泛交互通信。其中涉及城市交通交通型號控制系統、高清電子警察系統、高清卡口系統等智能交通系統。近幾年電子警察、卡口系統得到高速的發展。電子警察在應用方面要求除闖紅燈抓拍外，在逐步發展對駕駛員行為檢測（吸煙、打電話、安全帶）及副駕駛安全帶檢測；高清卡口系統除能準確拍攝識別車型、車牌信息外，也逐步需要拍攝前排駕駛乘坐人員面部特征。這就對前端路口攝像頭的技術要求越來越高。攝像頭的視頻檢測技術和攝像頭IP化發展的同時，不斷增加攝像頭的像素（300w\500W\800w），以獲得清晰視頻圖像。

    所以對前段路口用于連接攝像頭、檢測器等設備通信設備，要求也越來越高。一般情況下ITS行業內集成商在做這類項目配套選用前段路口通信設備時，首選工業以太網交換機方案。主要原因，工業以太網交換機自身安裝方便（導軌式）、環境適應性（高低溫、濕度）、抗干擾的特性，很好解決了通信設備穩定性問題；而工業以太網交換機端口數量適中4（一般5-10個端口）、高帶寬（支持千兆）、光電靈活轉換（支持光口、單模多模可選、單纖雙纖可選）等特性，很好解決了攝像頭接入并與后臺通信、上行端口帶寬壓力問題等實際問題。

    車聯網的可靠性

    在“網絡安全及可靠性”，工業以太網交換機其設計生產初衷就是為工業通信領域提供安全可靠以太網通信網絡。工業以太網通過特有環網通信協議（如三旺通信SW-RING環網通信協議）以及各種網絡安全協議保障網絡構架和網絡數據安全性；以及設備在工業以太網交換機在產品設計考慮工業環境下各種復雜環境（高低溫、濕度大、腐蝕性、干擾大、震動）可能對設備正常工作，并都針對性設計解決方案來保證工業以太網交換機設備本身可靠性。

    工業以太網交換機不像普通通信設備（如手機、商用交換機）廣泛普遍，可以讓大家直接能關注到。其實它更像一個幕后英雄，默默的工作在整個智能交通網絡通信最前線。

    結束語

    在智能交通和車聯網發展的洪流中，安防企業要結合自己特點，為車聯網技術發展做出自己應有貢獻，實現企業社會價值和責任，為智能交通、智慧城市添磚加瓦！