“全虚拟化网络”对车联网的价值

目前全球经济整体步入衰退周期，出现自1970年衰退后复苏以来最严重的下滑，为抓住下一波智能制造万物互联的经济发展浪潮，西方发达国家和中国纷纷下场布局车联网。从技术派别来看主要分为三类：

第一类“谷歌派”，如Waymo、通用Cruise，戴姆勒、宝马等，以激光雷达为主要感知设备；

第二类“特斯拉派”，以视觉识别为核心；

第三类中国以“车路协同”的方式力争实现弯道超车。

根据前瞻产业研究院的数据显示，到2025年全球车联网将覆盖接近60%的汽车，全球车联网市场规模2025年将超过1.5万亿元，2020-2025年全球车联网行业市场规模复合增长率将超过15%。

我国作为全球汽车消费大国，交通强国是十九大做出的重大决策，是国家级战略之一。国家层面一直在推动物联网、大数据、人工智能与交通运输的深度融合，构建以数据为关键要素的数字化、网络化、智能化的车联网智慧交通体系。

中研普华的研究数据显示，我国 2021年车联网市场规模达 2126 亿元(+29.87%)，2022 年预计将超过 2700 亿元,同增超过 30%；远期方面，预计 2021-2026年车联网市场 CAGR 有望达到 30.36%。

车联网（Internet of Vehicles）是物联网在交通系统领域的典型应用和表现之一，它以车位节点和信息源，通过约定的通信协议和数据交互标准，在车、路、行人及互联网之间进行无线通讯和信息交互。实时、高可靠性的低时延通信传输显得尤为重要，工信部联合发布的《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》也进一步强调了通信模块的部署是未来三年国家重要建设方向之一。

车联网的应用场景和业务需求比较多，有对大带宽、高数据传输速率的需求，也有对高可靠性、超低时延的需求。远程驾驶类场景和信息服务类场景（远程软件升级、车载娱乐信息等）都需要满足连续性大带宽、高速移动性和大数据存储能力，其中远程驾驶类和部分其他场景对网络时延和计算能力要求很高。

一般而言，按照最低标准车联网网络带宽要达到50Mbps，时延要达到5-10ms，可靠性要达到6个9。要实现这一苛刻的通信传输目标，“网络资源虚拟化”技术是最好的方式。“网络资源虚拟化”是对底层网络资源(包括网络节点、设备、端又等物理硬件)进行抽象化、虚拟化操作从而实现物理网络资源的池化和弹性管理。

虚拟化后的网络资源可以按照实际需求(如按应用、按用户、按使用时间)进行分配，分配后的网络资源由使用方独享，在使用结束后释放回资源池以供重新分配。

此外“网络资源虚拟化”技术与传统以太网兼容，兼具 TSN（时间敏感网络）和 TTE（时间触发以太网）两种车载以太网技术的优点。“网络资源虚拟化”采用的基于时间轮触发的带宽约束机制，在低延时保障和关键应用保障方面要远高于 CSMA/CA 以太网。

对车载网络而言，经过 “网络资源虚拟化”后的以太网端口可以按功能、按域、按应用等不同意图轻松划分多个子网络。与普通 VLAN子网络不同，“网络资源虚拟化”技术划分的子网络彼此之间物理隔离，每个子网络具有独立的资源且严格SLA保障（带宽、时延、抖动），可以满足低延时、大带宽和高可靠性的通信需求。

对车际网络而言， “网络资源虚拟化”技术兼容现有以太网标准，支持二层或三层组网。在PC5 V2V和V2I的应用场景下，车辆可以利用“网络资源虚拟化”技术实现多车之间或者与ITS智能交通系统之间的点对点、点对多点或 fully-mesh 的二层自组网。每当有新车辆加入网络可以利用扩展的LLDP协议自动发现并将其自动加入网络。

与标准PC5 的广播机制需要依赖应用层实现单播及链路的可靠连接不同，“网络资源虚拟化”技术自带心跳监控功能（类似 BFD），可以检测经 PC5广播接口建立的“网络资源虚拟化”链路连接的可靠性。

具体到车载以太网方面，每种技术都有相对的优势和弱点。

• 常见的像CANFD，优势是向下兼容成本低，劣势是速率提升空间有限；
• FlexRay的优势是速率较高，实时性高、双冗余、容错性高，劣势是不易于扩展；
• MOST的优势是传输速率高，同步性好，劣势是线缆成本高，同时环状连接，一断全断，共享式较难大规模应用；
• Ethernet的优势是速率高、成本低端口带宽独享、协议开放接口成熟、网络形式易于扩展，劣势是传统以太网物理层不适于车辆环境，需要额外增加应用协议，同时时延问题也需要解决。

而“网络资源虚拟化”和这些车载以太网技术相比，既能满足系统功能行驶所需的高带宽低时延与可靠性，又易于布置，成本较低成本，并且易于扩展，方便车型改款等。

车内网络最终采用何种技术策略较大程度将取决于经济的部件、实施成本以及标准设备可用性等方面，目前来看“网络资源虚拟化”在技术上拥有绝对优势。

经过20年的发展，在数据中心和云计算场景下，以VMware、Docker、Kubernetes虚拟化技术为主导，围绕x86架构的相关虚拟化技术已经非常成熟并且形成了相应的行业技术标准。在云端的计算资源完成虚拟化后下一步必然是对底层网络资源进行虚拟化，IT虚拟化带来的弹性计算资源优势要求与之连接的底层网络也具有弹性，从而形成真正端到端的云、网全虚拟化网络架构，这是下一个十年网络演进的大趋势。

全虚拟化网络的底层技术包括“网络功能虚拟化”NFV（Network Function Virtualization）和“网络资源虚拟化”NEV（Network Element Virtualization），前者用来在标准硬件（如x86服务器）、虚机上运行相应网络功能软件，替代昂贵的专用网络设备（如路由器、防火墙），后者用来抽象、池化底层物理网络资源，实现精细颗粒度的网络资源管理、动态适配上层应用对网络的需求。

市场调研公司Meticulous Research的数据显示全虚拟化网络到2027年的市场容量将达到1220亿美元，CAGR 34.9%，具有巨大的市场发展潜力。

以VMware为代表的的计算资源虚拟化技术开启了x86架构云计算的大航海时代，创造出超万亿规模的云计算产业，接下来开启通信时代新篇章的将是全虚拟化网络技术。全虚拟化网络将具备支持分级、面向应用、安全、敏捷、端到端SLA服务保障的能力，可以支持包括车联网在内的垂直应用、多云互联、4K/8K超高清视频、VR游戏/直播、元宇宙等多种应用场景。

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