这部教科书的基础是在包括IEEECCNC,IEEEICC,IEEEGLOBECOM和IEEEVTC等所有主要IEEE会议上发表的有关这一专题的系列教程，以及FalkoDressler的在欧洲、美国、南美和亚太地区举办的IEEE杰出讲师讲座的内容。我们还设计了一个新的研究生水平的大学课程，在欧洲不同的大学里教授。这个也激发了我们以一本教科书的形式来汇集我们的经验，为广泛的读者—从希望进入这一激动人心的新领域的学生，到寻找一个综合概述的实际工作者，提供一个集中了过去和未来车辆网联专题共同概念的参考。
?车辆网联技术当然，近年来车辆网联技术及其应用的发展非常迅速，尤其是随着4G／5G通信、移动互联网、云计算、大数据、网络安全、智能化人机交互，以及人工智能等技术的发展，它所涉及技术的深度和广度也在不断地扩展，所带来的应用机会和挑战也不断地呈现。所以，我们也期望本书的作者和其他专家学者们能够不断地完善这本书的内容和拿出新的著作出来。
这本书是由吉利新能源商用车研究院的胡红星、东南大学智能运输系统研究中心的郭建华和东南大学仪器科学与工程学院的严如强合作翻译的。由于本书涉及的技术的专业面很广，限于译者的水平，难免对原著的理解和翻译有不当的地方，同时，在尽量保持原著写作风格的情况下，所做出的翻译也可能不尽完善。请读者见谅，并热诚地欢迎国内外专家学者和广大读者提出宝贵的意见，以帮助我们进一步修订，改进和完善这本翻译的图书。
在本书的翻译过程中，三位译者都得到了各自的许多同事和专家们的帮助和支持，他们对这本译著的完成也做出了贡献。在此一并感谢。
最后，我们感谢出版社的信任和高度专业的工作，得以使这本书出版发行。
网络化嵌入式系统的大量应用是汽车工业成功的关键因素之一，也触发了大规模的创新周期缩短。由数千米长的电线连接到一起的成百个电子控制单元（ECU）在今天的汽车上运行着，使得从安全到舒适性应用的大量新功能得以实现。只有这些ECU能够通过汽车内的一个实时通信网络进行沟通和合作，所有这些功能才能得以实现。
今天，我们处在又一次飞跃的边缘。这个车内网正在被扩展到不仅仅连接本地的ECU，而且通过车辆间通信（IVC）将整个车辆与其它车辆以及它的外部环境相连接。依赖于现有的第三代（3G）或第四代（4G）无线网，或其它新的特别为车载应用而设计的网络技术，例如IEEEWAVE、ETSIITS-G5和IEEE80211协议等，使得可以利用车辆之间的自发连接来交换信息，并有望带来新颖的，有时甚至是未来崭新的应用。
使用这样的车辆间通信（IVC）,一些通过本地传感器不能获得的安全相关的信息可以实现交互，从而使驾驶人能够穿过大的货车或者建筑物而看到前方的交通状况。这一新的网联汽车的概念创造了新的机会，不但能够提升交通安全，而且能够提升人们的驾驶体验。交通堵塞将完全可以避免（或至少可以提前得知）。甚至可以让驾驶人享受道路上车辆相互协调下的如火车车队样的完全自动驾驶。
车辆网联，这一车辆交换信息网络的融合，正是所有这些愿景建立的共同基础。
我们深深地被这些由车辆网联带来的机会与挑战而迷住，作为这个研究团队的成员已经近十年了。在这个时期里，对于如何连接未来的汽车，形成了许多新的、有时甚至是疯狂的想法和概念。在深入调研之后，发现这其中的许多设想并不适用，但是，确有一些留存下来，而且为目前一些已经接近市场化的解决方案铺平了道路。
从一个研究者的角度，我们能够识别车内和车间通信系统中面临的许多挑战。为了进一步地研究这些问题，我们联合组织了两个Dagstuhl研讨会，邀请了全球顶级的专家参加，将工业界的实践者与来自研究院和大学的科学家们组织到了一起，以这样一种方式，我们能够制定正在进行的研究工作的方向，至少是中期的研究方向。
通过由德国计算机科学与电气工程学会（GI和ITG）组织的国际EG-IVC系列研讨会的形式，我们还为这个领域新的入门者设立了一个补充研讨会系列。
本书的基础是在包括IEEECCNC，IEEEICC，IEEEGLOBECOM和IEEEVTC等所有主要IEEE会议上发表的有关这一专题的系列教程，以及FalkoDressler在欧洲、美国、南美和亚太地区举办的IEEE杰出讲师讲座的内容。我们还设计了一个新的研究生水平的大学课程，在欧洲不同的大学里教授。
这也激发了我们以一本教科书的形式来汇集我们的经验，为广泛的读者——从希望进入这一激动人心的新领域的学生，到寻找一个综合概述的实际工作者，提供一个集中了过去和未来车辆网联专题的共同概念的参考。
在我们研究车辆网联的十多年里，如果没有许多给予我们以灵感和支持的人们，本书是不可能完成的。他们首先是以这个领域首要的会议——IEEE车辆网联会议为中心的团体。我们想特别提到卡耐基梅隆大学的OzanKTonguz和加州大学洛杉矶分校的MarioGerla教授，他们与我们合作研究前述的一些最疯狂的想法，并最终确定有价值的和持久的解决方案。我们也要表达对在我们准备本书的过程中给予了支持和帮助的剑桥大学出版社工作人员的谢意！最后，我们要衷心感谢给予我们持久的帮助和支持的家人、朋友和同事们！
我们希望您能如我们快乐地为您准备这份材料一样快乐地阅读本书。我们也热切地欢迎您的任何反馈并邀请您给我们留言，或者查询本书的相关网页http://bookcar2xorg/上提供的补充材料。
克里斯托夫·佐默法尔科·德雷斯勒德国帕德伯恩
2015年我国发布了《中国制造2025》，正式提出制造强国战略，并将节能与新能源汽车列为国家重点发展的十大领域之一。在2016年又发布了经由500多位专家、学者参与制定的《节能与新能源汽车技术路线图》，其中将智能网联汽车确定为一个重点技术发展领域。而汽车的网联化与智能化构成了智能网联汽车的两大核心技术基础。在今天汽车低碳化、信息化、智能化的技术发展潮流中，依据计算机网络、现代无线通信、移动互联网、大数据、云计算等新一代信息技术的革命性突破而发展起来的车辆网联技术起着至为关键的作用。它不仅已经成为汽车电子的一个核心基础技术，而且正在推动着智能交通的发展，甚至汽车产业格局的变革和崭新的汽车生态环境的建立。而这本专著正是对与汽车网联化相关技术的各个重要方面进行了比较完整而深入的介绍。
自从1886年德国人卡尔·奔驰发明了人类历史上第一辆汽车开始，到1912年美国人查尔斯·凯特林发明了应用于凯迪拉克轿车上的第一个电启动系统，开创了汽车电子的先河，再到1977年美国通用汽车公司在它的奥斯莫比尔品牌汽车上首次采用集成电路芯片控制的电子点火系统，标志着汽车电子进入了微处理器时代，步入了快速发展的历程。而随着1995年美国通用汽车公司OnStar系统的推出更是开启了一个激动人心的智能网联新时代。
广义地说，车辆网联可谓由来已久。一个由线束和接插件连接而成的电器系统就构成了一个最基本的车载电气网络。而CAN网络的出现则极大地推动了车辆电子系统的数字化进程。随后LIN，MOST，FlexRay和新近的以太网的引入，以及CAN网络技术自身不断地提升，使得车载网络成了汽车电子系统信息交换和通信的基础。美国通用汽车公司的OnStar系统可能是历史上第一个商业化的车联网(Telematics)，它借助于无线通信技术实现了车内网络与车载移动互联网络的连接，由此开始了一个划时代的车辆网联新纪元。如果说最经典的车联网系统，如OnStar是以提升车辆安防性为主要目标，那么随后在2007年由福特汽车公司推出的SYNIC系统则是以加强实时车载信息娱乐为特点。但它们基本上都是一个以汽车生产制造企业为中心的封闭的信息网络系统。而今天人们所谈到的车辆网联已经是车内网、车载移动互联网、车际网三者的融合。它所构造的应该是一个建立在开放的、共享的、协作的平台上的，并由众多参与者共同建立和维护的生态圈。在过去的十多年里，车辆网联技术得到了快速的发展，它的应用领域也日益广泛，同时，也带来了新的挑战与未来新的机会。感谢这本书的两位作者，他们不但对过去十几年中车辆网联技术做了一个很好的总结，而且，还讨论了这一技术未来的趋势，它面临的问题和解决这些问题的方法。
车辆网联技术涉及的专业面非常广泛，而且随着技术的发展以及人们对它认识的深入，还不断会有新的技术领域的拓展。作为车辆网联的核心基础技术，它包括了：以有线与无线车载网络为基础的车内通信，车辆之间和车辆与基础设施之间的通信(车际通信)，无线接入技术，信息的传递技术，基于仿真和现场运行试验的系统性能评估技术，以及网络的安全与隐私相关的技术等。在近几年出版的相关领域的著作或译著中对其中一些核心基础技术不乏很好的专业介绍，但是，我们仍然感到还缺少一本能够将车辆网联主要核心技术综合性概括并给出较详细介绍的书籍。而由克里斯托夫·佐默和法尔科·德雷斯勒两位在这一前沿技术领域知名的教授编写的这本专著正可以很好地弥补这一缺失。作为最新的有关车辆网联技术的综合性权威出版物，这本专著所涉及的网联技术的完整性及其广度与深度不仅可以作为希望学习和了解这一领域的初学者的一本优秀的教材，而且也为希望在这一领域进行深入研究的学者们和实际应用的工程师们提供了极有价值的参考。因此，我们相信这本书的出版会对推动国内车辆网联技术的发展和推广应用起到积极的作用。
译者序
译者序
前言
缩略语
第1章引言1
1.1术语和定义3
1.2Who is who4
1.2.1规则制定、法规和标准5
1.2.2研究6
1.3如何使用这本书7
1.3.1目标读者7
1.3.2给非专家们的概述7
1.3.3有经验的读者的深入研究8
第2章车内通信11
2.1车载网络12
2.2汽车总线系统14
2.2.1CAN14
2.2.2LIN20
2.2.3MOST22
2.2.4FlexRay24
2.3车载以太网29
2.3.1背景30
2.3.2车载网络的适应性32
2.3.3引入汽车33
2.4无线车载网络34
第3章车辆间通信35
3.1应用35
3.1.1交通信息系统36
3.1.2交叉路口碰撞预警系统43
3.1.3队列前进44
3.1.4交通灯信息与控制46
3.1.5娱乐应用49
3.2要求和组件51
3.2.1应用需求51
3.2.2评估IVC方案的指标57
3.2.3通信实体59
3.2.4通信原理62
3.3车辆间通信的概念65
3.3.1调频广播和数字音频广播65
3.3.2蜂窝网络71
3.3.3自组织路由73
3.3.4广播78
3.3.5地理路由88
3.4基本的限制92
3.4.1迈向异构网络92
3.4.2广播风暴问题94
3.4.3VANET的扩展性96
第4章无线接入技术98
4.1蜂窝网络98
4.1.1GSM101
4.1.2UMTS103
4.1.3LTE104
4.1.4未来发展106
4.1.5蜂窝网络在IVC中的使用106
4.2短程无线电技术109
4.2.1无线局域网(WLAN)109
4.2.2IEEE 802.11p112
4.2.3高层协议114
4.3空白频段和认知无线电119
4.3.1认知无线电119
4.3.2TV空白频段120
4.3.3空白频段在IVC中的应用121
第5章信息传递124
5.1自组织（ad-hoc）路由125
5.1.1主动路由协议126
5.1.2被动路由协议128
5.1.3车载自组织网络（VANET）
中的应用132
5.2地理位置路由139
5.2.1地理位置路由140
5.2.2基于虚拟坐标路由143
5.3信标152
5.3.1自组织的交通信息系统153
5.3.2协同感知消息157
5.4自适应信标158
5.4.1自适应交通信标159
5.4.2分散式拥塞控制（DCC）169
5.4.3动态信标174
5.5地理多播180
5.5.1ETSI地理网络180
5.5.2分布式环境通知信息182
5.5.3拓扑辅助地理机会路由183
5.6基础设施支持187
5.6.1路侧单元188
5.6.2停泊车辆192
5.7DTN与对等网络198
5.7.1分布式车联广播199
5.7.2MobTorrent201
5.7.3PeerTIS205
第6章性能评估208
6.1性能测试208
6.1.1概念和策略208
6.1.2现场运行试验210
6.1.3仿真技术220
6.2仿真工具231
6.2.1网络仿真232
6.2.2道路交通仿真235
6.2.3IVC仿真框架237
6.3场景、模型和指标240
6.3.1场景240
6.3.2信道模型249
6.3.3驾驶人行为259
6.3.4指标262
第7章安全与隐私275
7.1安全的基本要素275
7.1.1安全目标和技术要求276
7.1.2安全关系279
7.1.3证书280
7.1.4安全与隐私283
7.2保障车辆网络安全283
7.2.1IVC的证书应用283
7.2.2性能问题285
7.2.3证书撤销287
7.2.4位置验证288
7.3隐私289
7.3.1位置隐私290
7.3.2跟踪方法291
7.3.3临时假名292
7.3.4交换假名294
参考文献296
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