基于云计算的车联网在城市交通网络中应用

唐 友，张 靓，张继成

（1.黑龙江财经学院，黑龙江 哈尔滨 150025；2.东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030）

车联网是在物联网领域与智能车辆领域相结合产生的。在世博会上，上海汽车公司的展出车联网远景情况，同时举办了“车联网——网联城市智能交通”的“直达2030”交通系列论坛。针对车联网这一概念，很多专家围绕着相关的车联网技术发展与改变未来城市交通模式，进行了深入的分析论证。给人们展示了崭新的城市、车辆应用与路况系统：不存在信号灯，车辆能高速行驶，车辆没有堵塞，道路上不发生事故，而且比较安全、环保、人性化、更智能汽车，因此这种场景的存在可改变人们对于“交通”的不同看法。

1 国内外研究简介

随着“智慧地球”相关计划的提出，将传感器移植在铁路、建筑、通信等不同实物中，通过计算机同云计算相结合，这样形成物物相连，实现社会的融合。

2009年时任国务院总理温家宝到中科院无锡传感网中心考察时，提出“感知中国”，设定物联网为信息产业发展目标。

2009年11月在上海召开第4届无线射频识别 （RFID）技术发展国际研讨会，包括RFID技术、智能交通信息技术和应用论坛。2010年9月在杭州举行了中国智能交通新技术及标准化发展高峰研讨会。围绕“安全、便利与低碳的交通”进行讨论，对交通智能化技术有了新的认识，推进标准化交通系统的建设。

现在亚洲、欧洲更广泛关注物联网概念。在北美广泛关注Cyber Physical System（CPS），这个同物联网比较相似，美国NSF先后资助100多个CPS工程，投入很大力度。伴随着物联网建设的提出也进行相关研究，物联网技术应用在城市智能交通中，成为研究机构与全球汽车厂商关注焦点，提出了车联网，进行初步探索。如：交通预测模型系统应用；车载信息服务系统安装在最新款汽车上；智能交通工程在我国的研发，都取得了一些进展。

2 云计算纳入车联网的实现平台

对于身份识别和认证、数据加密等不同网络安全的基础上，利用3G／4G、RFID、EDI等通讯手段，采用数据挖掘技术、云存储技术，来完成海量数据的存储，完成基础网络与信息服务的融合，并完成不同领域系统的互动与数据共享，如：公交系统、交通系统、市政系统、电力系统等，提供给车联网用户更多层面的服务。这样系统功能包含了统计分析、预警安全、监控车辆、服务资讯、娱乐休闲、节能驾驶、租车业务、远程诊断、设施监控、资产管理、车友社区等基于云计算的车联网应用平台设计的多个领域。

（1）车辆同道路设施之间的信息交换

交通系统兼容需要的基础和保障是兼容传统车辆与交通信号（指示牌、行车线、速度限制、红绿灯等）。之后把无线数字传输模块移植到将要改变的道路交通信号系统里，通过获得联网车辆的查询信息与导航请求，在把所需信息返给相关的联网车辆。互联的车辆获得交通信号系统的数字化信息，是通过移植到互联车辆的无线数字传输模块实现的，然后在车辆内显示信息，并将信息和车内的驾驶系统相连接，作为自动驾驶汽车的控制信号。

（2）车辆互联互动

通过无线数字传输模块移植到互联车辆中，对车辆可提供数字化状态信息，并一起发送传统灯号信息与数字化信息。相关车辆的无线数字传输模块能够同步获得不同互联车辆的数字化信息，同时在车辆内显示，并将信息与车内驾驶系统相连与互动，作为互联车辆安全行驶的依据。车联网实现是未来城市交通智能化的体现，实现驾驶自动化。

3 车联网运营服务平台软件架构

通过在云计算应用研究的基础上，结合车联网信息服务平台设计，目的来完成智能城市交通车辆正常运行的平台软件架构，具体设计分为三层即：核心服务、服务管理以及用户访问接口。

3.1 核心服务

车联网能够正常运行的基本条件是硬件环境的满足、软件服务的架设（如：操作系统等）及各种应用软件、程序或组件完善。具体包括：服务于基础设施（IaaS）、通过架设平台应即服务于软硬件（PaaS）及软件即服务（SaaS）是通过服务组件来完成用户需求。

（1）基础设施即服务：Laas可提供的服务一定能够完成车辆互联需求的硬件资源要求，特别是提供远程服务的虚拟主机；构建传播数据的网络环境；以及数据持久保存的存储空间等。在具备这些硬性的资源前提下，通过laas分布平台完成硬件资源与车联网数据的整合。通过利用虚拟化服务技术将计算机资源、数据资源、网络资源配合起来完成具体车联网中实际需求的应用，如：医疗领域、信息领域、运输领域、环境市政等生活领域。并通过引入云计算基础设施，在网络环境、计算存储等资源给用户提供不同服务下，可以灵活的选择操作、应用、储存等，也可以有限制的控制网络组件（如：负载均衡器、防火墙等）。

（2）平台即服务：搭建了底层服务体系结构，那就要通过Paas设置不同应用平台，才能为车辆网更高层的应用做基础，所设定的平台如：中间服务的操作系统（OS），保证硬件工作软件执行的运行平台，在此基础上进行扩展的开发和测试平台，并有对车辆数据变换的海量数据存储平台等。通过Paas完成数据处理整合，把车辆驾驶者所操作的海量数据进行模块化及平台化。研发人员不用管理控制云计算的底层设施，如网络、存储、操作系统、服务器等，可是开发人员能够完成应用程序的部署，对于环境的配置和在不同运行环境下程序执行托管技术的实现等。

（3）软件即服务：在运行的平台基础上，就选择不同完成功能服务的软件接口，这样通过SaaS来提供服务。因为能够提供软件服务是一个大集合，彼此间及相对独立又相互配合，要根据用户通过车联网返回的请求来分配不同软件服务。在该服务体系中也设定了大量常用的服务，如：租车业务、预警安全、监控车辆、节能驾驶、资产管理、车友社区、监控运行、远程诊断、咨询管理及娱乐休闲等子系统服务。在各种设备上用户通过客户端能够访问界面，不去管理控制任何云计算基础设施，这是提供车辆网用户所返回的请求信息。

3.2 服务管理层

在车联网运行服务平台给用户提供了大量各方面的服务，服务间一定要合理管理和整合才能发挥最大的功效提高效率，达到设置车联网实现智能交通的目的。而在管理服务的同时也要管理与维护与服务相关的硬件和软件技术。如对相关车联网用户、不同服务和平台之间接口、保证车辆服务架设执行的服务器、通信网络等（涉及到均衡负载、资源管理、维护及安全等），来保障车辆服务平台云计算核心服务的安全与稳定性。根据业务需求分析和软件架构设计具体基于云计算车联网服务平台的设计如图1所示。

图1 车联网运营服务平台组成结构图

3.3 用户接口访问层

从云空间一端到车辆使用用户一端，到服务器运行调用服务集合一端等，各方面独立的个体之间通过接口标注和规范，将不同层次之间关联起来，达到配合融为一起解决实际业务需求。也为云计算访问各种服务提供便利的接口。根据业务功能需求的云存储架构如图2所示。来提供车辆服务请求终端、移动电脑、PDA和智能手机等对云计算服务支持的各种媒介之间的访问。

图2 云存储架构图

4 结语

根据车辆交通运输实际需求分析进行研究，通过车辆的运营过程中所出现的问题，来分析设计建立服务架构平台，提供比较好的车辆运输、服务。车联网必将成为城市居民最美好的愿望。它一定会改变人们未来的生活，并给人们带来更大的便利。

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