为什么在已经有了蜂窝网的情况下，还要另起炉灶来搭建一套车联网

车联网这个东西其实并不新鲜了，这个概念提出到现在已经有了二三十年的时间。我在PhD时期的前期，就把相当一部分精力放在了车联网方向。

System Model of Typical VANETs

其实，做车联网方向研究，面临的首要问题还不是具体的技术问题，而是，我们为什么要做车联网？其实，要实现我们想象中的，汽车之间能够互联交换数据的车联网，最简单和直接的一个思路就是把汽车接入蜂窝移动网络。一方面，我们不再需要投入巨量的资金来修建支持车联网的路边单元（RSU），同时，也不需要重新为车联网设计一套适应其拓扑不稳定特性的路由协议（高动态场景下的路由协议是一个非常困难的问题）。为什么还要另起炉灶，做一套基于V2V（Vehicle to Vehicle）和V2I（Vehicle to Infrastructure）通信手段的车联网呢？一般而言，针对这个问题的解释有下面几个思路：
第一，汽车数量庞大，而蜂窝移动网络的接入能力有限。目前世界上的大型城市，普遍有数以百万计的车辆。以蜂窝网作为基干来构建车联网是目前的蜂窝网性能难以承受的。这个问题在4G及以前的世代确实是一个严峻的问题。然而，现在5G的脚步越来越近了。5G相比于4G的巨大提升，除了带宽，就是接入数量了。目前4G基本已经解决了现有移动设备的接入问题，那么5G所多余出来的接入能力，自然就可以被车联网和物联网利用起来。
第二，蜂窝网的延时较大，且不可控。延时问题一直是车联网关注的重点。但是，没有人用车联网玩FPS游戏，延时问题对于车联网问题究竟有多重要呢？即便是研究者所提出一些紧急状况——例如发生了车祸需要将车祸信息通报给周围的车辆——数百毫秒的延时仍然是可以忍受的。
第三，安全性问题。近几年，汽车安全问题一直是世界黑客大会关注的重点。2016年就有黑客展示对于克莱斯勒的一款SUV的攻击，远程取得了汽车的控制权。这件事情导致克莱斯勒召回了数十万辆该型号的SUV。将车辆接入蜂窝网，意味着车联网通信流量处于危机四伏的传统互联网的威胁之下。这确实是一个在可以预见的时间内，蜂窝网无法回避的问题。但是，在V2I和V2V构成的车联网架构下，安全问题仍然存在。

从上面几点来看，车联网最终的发展方向应该就是接入5G网络，并加强车联网安全技术的研究。（事实上现在国内已经有一些车联网的研究组将注意力放在了5G上）。但是，一个新事物的出现，改变了车联网发展的方向：那就是自动驾驶。如果说对于单车环境感知而言，车联网带来的信息交换还只能算一个增益的话，那么对于有自动驾驶汽车构成的集群的控制优化和调度问题而言，车联网就是一个绕不过的门槛了。自动驾驶汽车的出现为车联网的研究带来了哪些改变呢？

Autonomous Car Developed by Uber

第一，自动驾驶汽车需要的车联网对于网络延时的敏感性大大提高了。对于以人类为传播受众的信息分发技术，可以容忍一定的延时。但对于车载控制系统来说，从其他车辆获取的数据可能被用于本车的控制之中，因此数据的即时性变得极为重要。
第二， 自动驾驶汽车需要的车联网对于安全性的要求大大提高了。在传统车联网场景下，入侵者想要威胁到汽车行驶安全，需要攻破多层网关，篡改ECU固件，这种操作的难度是相当高的。而在有自动驾驶汽车的参与下，发送一个伪造的数据包就可能对汽车的运行产生严重的误导。
第三，自动驾驶汽车的出现，打开了车联网的可协作性研究道路。传统场景下，汽车由人来控制，驾驶员各行其是，使得汽车的运动充满随机性。而在自动驾驶汽车场景下，汽车之间的协作变得可能。例如在高速公路场景下，传统的汽车行为的随机性，会导致汽车间距不断发生变化，从而导致车联网链接的不可靠。而在自动驾驶汽车的场景下，在高速路上行驶的汽车可以结成一个互相协作的集群，可以保持其拓扑结构的稳定性，从而大大改善通信效率。

可以想见，随着自动汽车的发展和成熟，未来的车联网将呈现如下的架构：依靠V2V和V2I结成的多跳自组织网络用于传输对延时和安全敏感的控制相关数据，而5G网络则用来传输重要性和实时性相对较低的传感数据，和娱乐数据等。基于这一论断，可以推论出未来车联网应该关注的关键技术：

1. 低延时路由算法
2. 链路层和传输层安全技术
3. 集群协同技术
4. 5G在车联网中的应用