车载信息服务探究 未来汽车通信成新热点

  车载信息(Telematics)是一个由通信和信息科学组成的合成词，通常称为车载远程信息处理。它综合了汽车制造和IT技术，包括计算机、移动通信、数字广播等。

  车载电话和卫星定位是车载信息服务的雏形，但随着移动通信尤其是3G网络的迅速普及和汽车电子的加快速度进行发展，慢慢的变多的汽车用户已经不满足于车载电话和车载导航，车载信息服务从导航、通信向综合信息服务的跨越已是大势所趋。车载信息服务(Telematics)正以其优越的智能服务功能迎合这一种潮流趋势。它由Telecommunication与Informatics所组成，车载信息服务应用计算机、卫星定位、通信、传感等技术，通过与汽车交换信息，向驾驶员和乘客提供交通信息、道路救援、远程诊断、信息和娱乐服务。此外，车载信息服务的应用，拉近了消费者与厂家之间的距离。

  车载信息服务系统也是智能交通的一个重要的子系统。有了车载信息服务，汽车将不再是孤立的单元，而是成为活动的网络节点。车载信息系统在车内可以构成独立的网络，同时它也是世界网络的一个节点，因此能提供许多相应的服务。从计算机领域看，汽车车载信息系统是一个移动的计算平台。汽车不仅从外部获取交通信息，也将成为信息的提供者。

  当前车载信息服务主要提供五大类服务，即通信、导航与位置服务、安防、娱乐、车辆远程诊断。

  通信录存储。用户可将手机中或电脑上的通信录存储在服务平台上，同时服务平台与车机相连接，可将平台上的通信录同步到车机上，实现车机的通信录与手机或电脑的通信录同步。

  代拨电话。当用户要拨打电话时，可一键到人工座席，告诉座席人需要联系的人员姓名，由座席人员代为查询并转接。

  代发短信。当用户要发送短信时，可一键到人工座席，告诉座席人需要联系的人员姓名及发送的短信内容，由座席人员代为发送短信。

  此外，用户可呼到人工座席，告诉人工座席需要代为办理的业务，如订房、订餐、订票等，座席人员按照每个用户的需求，为用户进行预订。当用户要机票的预订并且进行支付时，可按相应的按键，车机终端屏幕会显示出键盘，用户在显示的键盘上输入卡号密码等信息就可以完成支付。

  第二是导航与位置服务。用户启动导航功能，可接入到人工座席并告知目的地后，由人工座席下发目的地后，可进行导航的功能。用户也可在导航过程中，通过接入人工座席，进行实时路况信息等的查询。

  用户可向好友发出请求、快速定位好友目前所处的位置，并将好友所在位置在自己车机的地图上显示。同时，用户也可接收好友发来的位置请求，并将自己的位置回发给好友，在好友的车机地图上显示自己的位置信息。

  第四是娱乐服务。通过与网络的连接，车辆能获取大类信息，向司乘人员提供信息、娱乐服务，如新闻、音乐、影视、金融信息、天气预报、有声读物等。

  第五是远程诊断服务。通过车载电脑收集车辆工况信息，同时通过车载信息终端的通信模块将分析数据与诊断服务中心实时双向传递，对进行车辆诊断和分析，更加智能的监控车辆的性能和状况。

  基于以上这些基本业务功能，不但可以开展个人服务，也可以开发针对企业的服务。如针对物流公司，可以跟踪车辆和货物信息。通过定位信息获取车辆位置，从而有效调度车辆。

  我们先来对产业链做多元化的分析。车载信息市场整条价值链上主要有以下几个角色：汽车制造商、Telemaitics服务运营商(TSP服务商)、通信运营商、内容服务提供商。汽车制造商基于市场之间的竞争的要求是车载信息服务的积极推动方，是前装市场车载信息服务市场的主导者。

  TSP是产业链的核心，TSP需要具备跨地域的统一标准的服务能力，保证服务可持续性能力，确保车厂客户信息的安全性能力，整合多种社会资源的能力(如救援、实时路况)和强大的研发能力。TSP服务商整合各种后端服务资源，同时承担前端客户服务的职能，是为车主服务的第一界面。目前TSP一般是独立服务商或由厂商主导。

  通信运营商是无线网络、呼叫中心线路、综合定位服务等基础通信服务的提供者，提供语音接入、数据接入、语音平台等资源;但电信运营商较强的资源整合能力和服务能力，具备TSP的门槛，因此电信运营商也可以在车载信息服务产业中承担TSP角色。

  内容服务提供商是各种内容，包括POI(兴趣点)信息、电子地图、实时路况、道路救援、车辆维修等。

  接着我们讨论一下应用现状。应用Telematics技术当中，比较有代表性的例子是1997年开始提供Telematics服务的美国安吉星OnStar。当年通用公司在凯迪拉克汽车上安装了“On-Star”Telematics系统，揭开了On-star服务的序幕。On-Star把无线通信模块、车辆定位(GPS)技术及服务中心综合为一体，提供了车载信息服务。

  经过多年发展Onstar已成为全世界第一大TSP服务商。去年，OnStar会员数量达到了200万，今年的营业额也会达到18亿美元，会员人数将增至500万名左右。目前，Onstar主要装配于通用旗下品牌，国内包括别克、凯迪拉克、雪佛兰等车型都已引入Onstar车载信息服务。OnStar 2009年进入中国市场，短短几年会员已发展到40万。

  如图1所示Onstar服务包括导航、碰撞自动求助、紧急救援、安全保障、车况检测、全程音控领航等十几项服务。当车辆发生较为严重的碰撞时，OnStar能在必要的时候提供诸如碰撞方向和力度、是否有多次碰撞或者翻车(如果车辆装有翻车传感器)，甚至还能知道安全气囊爆开的数量和位置等重要信息。在气囊爆开的同时，OnStar还将发出报警，OnStar的客服中心会与车主建立最高优先级的通话并确认其安全状况。

  如果OnStar中心发现呼叫无应答，便会立刻进行GPS定位，并联系事发地紧急救援机构。一旦车辆发生故障，OnStar会立即自动向最近的服务站发出援助信息。与此同时，发生故障车辆的准确位置信息也显示在维修企业Telematics的终端上。车载系统通过无线网络可以收发E-mail和查寻天气、股票和体育新闻等多种信息。

  出于安全驾驶的目的，Onstar选择了语音操作，并为驾驶人员提供转换成语音的Contents和500万以上附近便利设施的信息。

  “G-BOOK”是丰田公司和KDDI合资成立的公司，主要装备于丰田旗下品牌汽车，包括雷克萨斯、凯美瑞等，为驾乘者提供包括紧急救援、防盗追踪、道路救援、保养通知、话务员服务、资讯服务、路径检索在内的智能通信服务。

  服务项目包括碰撞自动求助、安全气囊爆开自动求助、紧急救援协助、车门远程应急开启、车停位置提示、路边救援协助、被盗车辆定位、爱心援助路人、车况检测报告、实时按需检测、全程音控领航、目的地设置协助、兴趣点向导等。

  数据中心的话务员不但可以帮车主设定目的地，还可以应车主的要求检索车主所在地的周边设施，如酒店、餐厅等，并将信息发送到车主的车载设备上。而道路救援以及被盗通知等则可以通过GPS锁定车辆方位，快速缩短了施救时间。而若发生事故导致有安全气囊弹出，G-BOOK服务中心还会在第一时间协助提供报警、急救的服务。

  除此之外，在日常使用中当车辆到达该保养的时间或里程，就会收到系统发来的保养提醒邮件，让车主不会错过正常保养时间。提供所在地和目的地的天气预报。独立的话务员还能为你提供查询餐饮、航班信息等实际服务。

  从服务内容看，G-BOOK和OnStar基本相同，但两者侧重点还是不一样。OnStar更侧重于安全，主动求助方面更细致，而G-BOOK在导航和人工服务方面更出色。

  先来探讨一下车载信息的技术架构。从服务对象来看，车载信息服务系统涵盖人、车、社会的和谐统一。如图2所示，车载信息系统被划分3个层面，从高到低依次是服务层、通讯层和车载层。

  服务层注重人、社会、车的统一，它把这三方面的服务提供给最终用户。服务层是一个服务解决方案的提供层，各服务运营商面对不同的客户的真实需求把各种车载产品和数据服务网络进行有机结合，向用户更好的提供有特色的、个性化的服务。通讯层是把车载和服务结合起来的纽带，无线通讯技术将会为车载通讯带来更多的变化。车载层是所谓的各种车载终端和道路探测设备。

  Telamatics的技术特征充分表现了信息技术的大融合。它应用4种主要技术，即卫星定位技术，蜂窝通信技术(2G/3G)，车路/车车协同信息交互技术和嵌入式系统。

  第一是卫星定位技术。卫星定位系统包括美国的GPS系统、中国的北斗系统、欧盟的伽利略系统。借助卫星定位技术、电子地图、地理信息系统能完成地面导航。目前大范围的应用的是GPS技术。

  为改善GPS的不足之处，普遍采用无线辅助AGPS技术，提高定位速度。它的基础原理是：网络向车载终端提供辅助GPS信息，如GPS捕获辅助信息、GPS定位辅助信息、GPS灵敏度辅助信息、GPS卫星工作状况信息等和移动台位置计算的辅助信息(如GPS历书以及修正数据、GPS星历、GPS导航电文等)。

  利用这一些信息，车载终端可以很快捕获卫星并接收到测量信息，由此计算出车辆当前所处的位置或交后台定位中心计算位置。

  在CDMA网络中，应用的是GPSOne移动定位技术。GPSOne将无线辅助AGPS和三角定位法两种定位技术有机结合，实现高精度、高可用性和较高速度定位。三角定位法是测量来自三个基站信号时间差，确定终端在位于任意两个基站的一个特定的双曲线上，多个双曲线的交点即为终端的位置。

  在这两种定位技术均没办法使用的环境中，GPSone会自动 切换到Cell-ID定位方式，从而确保定位成功率。比之单纯的GPS定位技术具有如下特点(见表1)：

  ●适用范围广：无论在视野开阔的野外还是高楼林立的市中心，还是室内，以及许多其他传统定位方式无法正常工作的环境下都能成功地实现定位。

  ●定位设备体积小：定位功能集成在CDMA核心芯片中，尺寸、耗电及成本方面均无大的差别。具有远程监听和自主移动定位功能。

  第二是蜂窝通信技术(2G，2.5G，3G)。2G/3G蜂窝通信技术为信息传送提供了可靠、广覆盖、安全的基础网络。没有蜂窝通信技术，GPS只能完成简单的定位、导航功能，信息服务无从谈起。蜂窝通信网络需有完整的道路覆盖和足够的带宽，要有高安全性并可容纳大量的实时在线用户。

  对车载信息服务而言，无线网络的道路覆盖比高带宽更重要。完整的道路覆盖意味着及时的救援、便利的导航服务和语音通信。同等道路覆盖的前提下，高带宽的网络才能更好地保障汽车信息服务。为保障安全，车载终端要通过VPDN网络接入，避免直接访问互联网带来的风险。

  中国电信的3G网络覆盖是3大运营商中最完善的，同时中国电信的VPDN专网是目前国内运营商网络中惟一获得国家信息安全中心认证的网络。

  第三则是车车/车路协同信息交互技术。未来，车载信息服务将不仅仅局限于驾乘人员获取外部信息，车辆本身更成为智能交通的节点。车与车通信是车载通信系统中的一项重要技术，通过交换运作时的状态信息，可以构建包括驾驶安全信息等多方面的应用服务。

  除车车通信外，车路通信也是车载通信系统的重要研究内容。车路通信是交通环境中人车路三个系统相互连通的重要环节：车辆将运行数据提交到道路监测网络，进而作为动态交通信息上传到指挥中心，又通过指挥中心和附近车辆发布的信息，获得驾驶安全、道路和停车场使用状况的实时数据，实现车与路的一体化。

  简单的车路协同能够使用专用短程通信技术(DSRC)，DSRC具有数据传输速度高、延时小、工作稳定、抗干扰能力强、信号覆盖范围相对集中等特点，很适合应用于仅在特定路段进行通讯、要求通讯设备稳定可靠的车路协同系统，现已大量应用于不停车自动收费系统。

  复杂的车车、车路通信依赖于自组织网(ANET)。车辆高速移动性特点，给自组织网络的设计带来了许多挑战，结合现实中车辆运行的轨迹，分析各种设计思想对组网的影响，是目前该领域的研究趋势。与通用自组织网络相比，车载自织组网(VANET)具有以下特点：

  ●节点的拓扑结构变化快，车辆的快速移动性决定了车载自组织网络中拓扑结构的频繁改变，使得两个车辆节点之间通信链路的生存时间快速缩短。通常的处理方法是通过提高发射功率来延长链路的生存时间，但发射功率的提高、通信距离增加的同时又降低了网络的吞吐量。

  ●快速变化的拓扑结构给建立精确的邻居节点列表带来困难，而每个节点要获取维护整个网络的全局拓扑结构变得不现实，因此基于网络拓扑结构的协议不适用于车载自组织网络。

  ●车辆高速行驶带来信道的快速衰落、严重的多普勒效应，同时受道路情况、道路周围高大建筑物、树木的影响，无线信道质量很不稳定。

  ●车载自组织网络有着非常丰富的外部辅助设备。车载全球定位系统(GPS)可以为VANET提供精确的定时和车辆的位置信息，配合电子地图的使用;车辆上可安装各种功能的传感器，采集车辆节点的速度、加速度、方向等状态信息，为VANET组网和路由协议设计带来便利。

  最后一项技术是嵌入式系统。Telematics车载装置通常是一种嵌入式系统，它在软、硬件系统架构设计上与普通嵌入式系统并没有差异。

  目前比较流行的是高效、灵活的ARM+FPGA构架，其中ARM(Advanced RISC Machine)是一种高性能的32位精简指令运算集微处理器，主要完成外部数据采集、整理、分析、存储等功能，FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列，大多数都用在用户界面的显示。

  基于此类硬件架构的操作系统有微软推出的嵌入式车载系统Windows Embedded Automotive 7。包括菲亚特，福特，起亚及日产等都采用了基于微软应用平台的车载系统。

  另一种硬件架构是基于英特尔X86的，英特尔的凌动系列处理器是专门为移动网络设备(MID)推出的简便、经济的新一代以互联网应用为主的简易电脑而设计的。该系列处理器能支持多种操作系统，包括Meegoo，Windows7，Google Android等。

  第一，建立协同系统体系框架：包括建立人-车、车-车、车-路的协同系统，从特定应用场景出发制定通信协议的标准。

  第二，通信平台的开放性：从单一模式走向多种通信手段的互补与融合。可用于车载信息通信的方式包括DSRC，Wi-Fi，WiMAX，3G，RFID，BlueTooth等，但是每种通信技术各有优缺点，单独一种很难满足车路通信需求，需建立一种多方式兼容的通信平台。

  第三，车载终端的一体化：从单项服务向集成服务转换，从单目标控制向多目标控制集成转变。通过统一的车载装置提供路桥收费、信息发布、信息采集等多种服务，减少多终端带来的负面影响。

  未来5年汽车销量还将保持迅速增加，同时伴随着国家3G网络、物联网、智慧城市、智能交通的建设，将是我国车载信息服务产业蒸蒸日上的黄金阶段。

  目前，全球车载信息服务产业迅速增加，从2007年开始，每年的增长率都超过30%。在汽车消费成熟的国家，车载信息服务业在整个汽车后市场占了重要的地位。

  在北美及欧洲国家，新车型的车载信息服务安装率均超过25%。在中国，尽管车载信息服务产业处于起步阶段，但潜力巨大。如图3，图4所示，2010年，我国汽车产销量超过1800万辆，保有量超过8000万辆。预计至2017年车厂前装量将达到420万辆，占到销量的25%。如果算上10%后装市场，2017年累计用户可到达2000万以上规模。而且这个信息服务市场还可拓展到车主本人、车主的家庭，市场空间非常大。因此，各大运营商对汽车信息服务市场给予了极大关注。对于运营商来说，发展车载业务有如下几个好处：

  (2)目前属于车载业务属于新增市场，客户没有换号顾虑。发展成功后，客户黏性强。

  车载信息服务市场空间大，电信运营商应充分的发挥自身在通信资源、客户渠道、社会资源、品牌等各方面的优势，积极关注并从优势领域进入车载信息服务市场。电信运营商切入车载信息服务市场应着重发挥自己的优势，和产业链中的关键厂商形成协作关系，实现产业链中各个合作伙伴的多赢局面。

  第一，运营商要做好综合通信资源供应商的角色。语音和数据传送通道、码号资源、呼叫中心、专线资源、IDC资源、定位等是车载信息服务必需的一些能力，这些通信资源是电信运营商切入车载信息服务市场的基础。电信运营商切入该市场首先应该做好综合通信资源供应商的角色。Telematics服务有其自身的特点，对通信资源的提供方式、资费等方式有很多个性化的需求。比如车载终端的工作环境很容易造成SIM/UIM卡故障，很多车载终端厂商需要电信运营商提供机卡一体的解决方案，提高终端可靠性。这就需要运营商改变目前的机卡管理、营业方式。在资费方面，TSP的服务是对全国各地的汽车消费者，电信运营商对号码进行的是属地管理。因此汽车通常都在归属地之外地区，处于漫游状态。若采用普通的语音漫游资费通信成本将会很高，电信运营商需要针对此市场的特点开发更加有明确的目的性的资费套餐。

  第二，以政企应用为突破点，成为Telematics服务的SP或CP，逐步发展成TSP。电信运营商拥有的通信资源优势，积累的很多服务经验，这些核心优势资源都是发展车载信息服务的良好基础，可为客户提供强有力的、可持续的支持和保障。运营商拥有庞大的政企客户资源，丰富的ICT经验，初期应发展政企应用，如渣土车辆管理、物流、行政执法、保险定损等领域。在积累行业经验的基础上，运营商可通过自有的信息服务资源，结合无线定位、订房、订餐等多种服务，发展个人市场的车载信息服务。

  第三，运营商应与车载终端厂商和整车厂商进行更深入的合作，拓展车载信息服务市场。车载信息服务的种类和终端、车辆信息采集能力紧密关联。运营商需要进一步探索各类终端和车辆的不同特点，为客户提供个性化的服务。

  第四，提高资源整合能力，提供特色服务。为客户提供有明确的目的性的、个性化的解决方案，需要整合产业链的各方资源，如道路救援、维修服务等信息服务之外的领域。在提供政企应用过程中，还需要整合客户的现有资源，如IT。所以应该与产业链上的合作伙伴合作运营拓展行业车载信息服务市场。

  车载信息服务的核心是导航、安防、动态交通，是智能交通、智慧城市的重要组成部分。当前车载信息服务还处于发展初期，无论是前装市场还是后装市场的前景都非常广阔。

  今后，车载信息服务更趋向于多个性化、人性化、智能化、实时化，市场容量将逐步扩大。车载信息服务产业链复杂，汽车电子产业、信息通信产业需有效组织、合作，建立完善的标准体系、服务标准，才能有效推进车载信息服务的快速发展。电信运营商处于产业链的中游，应发挥其独特优势，热情参加到车载信息服务的市场中。

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