淺談基于OpenStack的車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)體系架構(gòu)研究論文
淺談基于OpenStack的車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)體系架構(gòu)研究論文
車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的具體應(yīng)用,大力發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)提升交通管理水平,提高交通效率有著重大的意義。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)承載的信息量越來(lái)越大,車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作負(fù)載越來(lái)越重。如何保證車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳播,如何解決車聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)信息的處理及存儲(chǔ),如何確保車聯(lián)網(wǎng)資源的高效安全管理,成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的：淺談基于OpenStack的車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)體系架構(gòu)研究相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談基于OpenStack的車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)體系架構(gòu)研究全文如下：
車聯(lián)網(wǎng)來(lái)源于物聯(lián)網(wǎng)， 是以車輛為基本信息單元， 以提高交通運(yùn)輸效率、改善道路交通狀況、拓展信息交互方式為目的， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交通智能化管理。云計(jì)算(Cloud Computing)，是一種基于分布式計(jì)算、資源虛擬化等技術(shù)且具有易擴(kuò)展性動(dòng)態(tài)性的計(jì)算方式。它的計(jì)算任務(wù)在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的虛擬資源池上分布， 使需求者可以按需獲取計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間等資源。
重點(diǎn)研究面向智能交通服務(wù)的車聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)， 提出車聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)的體系架構(gòu)和系統(tǒng)模型， 建立車聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)， 為建立智能交通云奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
1 概念
車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles) 概念來(lái)自于物聯(lián)網(wǎng)(Internetof Things)， 根據(jù)行業(yè)背景不同， 對(duì)車聯(lián)網(wǎng)概念的描述也不一樣。車聯(lián)網(wǎng)的一般定義是指利用傳感器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)控制、智能技術(shù)， 對(duì)道路交通情況進(jìn)行感知， 使交通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行傳輸與交互， 它可以對(duì)汽車進(jìn)行交通全面控制， 對(duì)道路的交通情況進(jìn)行監(jiān)控， 從而提升交通效率和安全。從系統(tǒng)層次化架構(gòu)來(lái)說(shuō)， 車聯(lián)網(wǎng)是智能交通系統(tǒng)(ITS) 的重要組成部分， 是未來(lái)綜合交通運(yùn)輸體系不可缺少的通信與信息交互平臺(tái)。而如何處理、分析大量的交通信息數(shù)據(jù)， 將會(huì)是以后信息化交通需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題， 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為解決這一問(wèn)題的重要技術(shù)手段云計(jì)算(Cloud Computing) 是分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡、熱備份冗余等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。云計(jì)算通過(guò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上， 而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上， 根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。車聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算的融合成為了交通信息化成功的關(guān)鍵。
在云框架下， 綜合信息采集處理、道路交通狀況監(jiān)測(cè)、車輛監(jiān)管與疏導(dǎo)、信號(hào)控制、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)以及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、信息發(fā)布與誘導(dǎo)等， 都必須做到與整體情報(bào)系統(tǒng)的融合、共享和統(tǒng)一決策。
2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)
由于車聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)時(shí)刻處在快速移動(dòng)的通信環(huán)境中，為了增加車載單元的消息交互的實(shí)時(shí)性和可靠性， 減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延等造成的信息延誤， 因此本系統(tǒng)將設(shè)計(jì)成三層架構(gòu)的模式。即在傳統(tǒng)的客戶端-服務(wù)器(C/S) 結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了一個(gè)路側(cè)單元接入層。
車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)云系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層次上分為3 層：中心云、路側(cè)接入層和車載移動(dòng)終端。
車載移動(dòng)終端： 指的是具有車與路側(cè)單元通信功能的通信終端， 它不僅可以收集車輛的信息， 感知車輛行進(jìn)的狀態(tài)與路況， 然后把采集數(shù)據(jù)上傳到控制中心， 為交通的分析和決策提供支持; 另外它也接收云中的服務(wù)和資源。
路側(cè)接入層： 指的是信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)通道， 解決車與車(V2V)、車與路(V2R)、車與云(V2C)、車與人(V2H) 等的互聯(lián)互通。路側(cè)設(shè)施包括區(qū)域服務(wù)器和路側(cè)單元RSU， 區(qū)域服務(wù)器用于進(jìn)行基于車載單元OBU 的位置數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和調(diào)度管理工作， 同時(shí)也可以通過(guò)虛擬化等技術(shù)統(tǒng)籌到云中， 用于分布式計(jì)算和服務(wù)。
中心云： 中心云可以看成由大量服務(wù)器集合而成的控制中心， 它是一個(gè)基于云計(jì)算技術(shù)的交通信息化平臺(tái)。路側(cè)接入層通過(guò)采集車輛行駛過(guò)程中獲取的信息和道路實(shí)時(shí)交通信息， 然后上傳到中心云， 中心云對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理， 然后通過(guò)有線通信或廣域無(wú)線通信為路測(cè)及車輛發(fā)布各種交通參考信息。車載終端、路側(cè)云、中心云三級(jí)網(wǎng)絡(luò)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)能最大化利用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的資源， 從車載終端、路側(cè)設(shè)施到大型計(jì)算中心， 利用虛擬化技術(shù)統(tǒng)一融合到云中， 按需提供計(jì)算、存儲(chǔ)和帶寬資源， 大大提高了資源的利用率和高效性。(2) 減少網(wǎng)絡(luò)延遲， 提高服務(wù)的快捷性。
3 OpenStack
OpenStack 是由美國(guó)宇航局NASA 和Rackspace 合作推出的一個(gè)開源項(xiàng)目， 其目標(biāo)是制定一套開源軟件標(biāo)準(zhǔn)， 任意組織和個(gè)人都可以搭建自己的云計(jì)算環(huán)境(IaaS)。OpenStack是一個(gè)社區(qū)， 也是一個(gè)開源項(xiàng)目， 它為云計(jì)算平臺(tái)的部署提供了一種方式， OpenStack 是一種基于云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施， 即服務(wù)(IaaS) 解決方案。它的宗旨是， 為虛擬計(jì)算或存儲(chǔ)服務(wù)的云， 為公有云、私有云， 提供易擴(kuò)展的、靈活的云計(jì)算架構(gòu)。
OpenStack 有眾多版本， 以Folsom 版本為例做說(shuō)明。其架構(gòu)包括以下幾個(gè)主要組件： 計(jì)算模塊(Nova) 、對(duì)象存儲(chǔ)( Swift) 、塊存儲(chǔ)( Cinder) 、網(wǎng)絡(luò)模塊(Neutron) 、儀表板(Horizon) 、身份驗(yàn)證服務(wù)(Keystone) 、鏡像服務(wù)( Glance)等。這些組件每一個(gè)都有自己獨(dú)立的功能， 如提供虛擬化、云存儲(chǔ)和鏡像等服務(wù)， 同時(shí)也可以把它們聯(lián)合起來(lái)協(xié)同工作，提供完整的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。
(1) Nova (計(jì)算模塊)， 在OpenStack 環(huán)境中虛擬機(jī)的添加、調(diào)度和回收等管理工作均是Nova 負(fù)責(zé)。是OpenStack 開發(fā)早、運(yùn)行成熟的核心組件。
(2) Swift (對(duì)象存儲(chǔ))， 主要負(fù)責(zé)大規(guī)模非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)象管理。是OpenStack 兩大存儲(chǔ)模塊之一。
(3) Cinder (塊存儲(chǔ))， 相對(duì)于Swift 提供對(duì)象存儲(chǔ)， Cinder為實(shí)例運(yùn)行提供塊存儲(chǔ)。它的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)為可插拔， 這種架構(gòu)對(duì)塊存儲(chǔ)設(shè)備的管理有利。
(4) Neutron (網(wǎng)絡(luò)模塊)， 為OpenStack 其他模塊提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)， 是OpenStack 的網(wǎng)絡(luò)中樞。
(5) Horizon (儀表板)， 為用戶和OpenStack 提供UI 服務(wù)。
(6) Keystone (身份驗(yàn)證服務(wù))， 為OpenStack 其他模塊服務(wù)提供安全機(jī)制服務(wù)。
(7) Glance (鏡像服務(wù))， 是OpenStack 的鏡像存儲(chǔ)模塊，為用戶提供鏡像存儲(chǔ)功能。
4 OpenStack 云系統(tǒng)部署方法
面向智能交通服務(wù)的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)云系統(tǒng)， 其網(wǎng)絡(luò)中心將采用分布式的中心云架構(gòu)。其架構(gòu)將由處于網(wǎng)絡(luò)中心區(qū)域的控制節(jié)點(diǎn)， 以及基于位置分布的區(qū)域服務(wù)器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)云系統(tǒng)計(jì)劃采用基于IaaS (基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)) 的資源管理平臺(tái)OpenStack 進(jìn)行管理。
在網(wǎng)路中心區(qū)域部署OpenStack 的控制節(jié)點(diǎn)， 它可以是一臺(tái)或者多臺(tái)的服務(wù)器組成， 布置著數(shù)據(jù)庫(kù)管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)控制器、調(diào)度器、鏡像管理器等功能單元。
在路側(cè)單元部署基于位置的服務(wù)器單元， 運(yùn)行著Open-Stack 平臺(tái)的計(jì)算單元， 負(fù)責(zé)對(duì)虛擬機(jī)實(shí)例進(jìn)行創(chuàng)建、終止、遷移等操作。
面向智能交通服務(wù)的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)云系統(tǒng)， 根據(jù)系統(tǒng)的特性， 可以采取的網(wǎng)絡(luò)部署方式進(jìn)行服務(wù)器資源的部署。
5 結(jié)語(yǔ)
將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算結(jié)合起來(lái)， 采用車載終端、路側(cè)云、中心云三級(jí)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)， 提出了基于OpenStack 的車聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺(tái)， 為實(shí)現(xiàn)各種基于云計(jì)算、云存儲(chǔ)的智能交通服務(wù)提供了高效的IaaS 方案。
相關(guān)文章：