淺談基于OpenStack的車聯(lián)網(wǎng)云平臺體系架構(gòu)研究論文
淺談基于OpenStack的車聯(lián)網(wǎng)云平臺體系架構(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)承載的信息量越來越大,車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的工作負(fù)載越來越重。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,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)云平臺體系架構(gòu)研究全文如下：
車聯(lián)網(wǎng)來源于物聯(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， 提出車聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺的體系架構(gòu)和系統(tǒng)模型， 建立車聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算平臺， 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) 概念來自于物聯(lián)網(wǎng)(Internetof Things)， 根據(jù)行業(yè)背景不同， 對車聯(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、無線網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)控制、智能技術(shù)， 對道路交通情況進(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， 它可以對汽車進(jìn)行交通全面控制， 對道路的交通情況進(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)來說， 車聯(lián)網(wǎng)是智能交通系統(tǒng)(ITS) 的重要組成部分， 是未來綜合交通運(yùn)輸體系不可缺少的通信與信息交互平臺。而如何處理、分析大量的交通信息數(shù)據(jù)， 將會是以后信息化交通需要解決的關(guān)鍵問題， 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將成為解決這一問題的重要技術(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、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)需求訪問計(jì)算機(jī)和存儲系統(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、車輛監(jiān)管與疏導(dǎo)、信號控制、系統(tǒng)聯(lián)動以及預(yù)測預(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)上增加了一個路側(cè)單元接入層。
車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)層次上分為3 層：中心云、路側(cè)接入層和車載移動終端。
車載移動終端： 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)的存儲和調(diào)度管理工作， 同時(shí)也可以通過虛擬化等技術(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， 它是一個基于云計(jì)算技術(shù)的交通信息化平臺。路側(cè)接入層通過采集車輛行駛過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， 中心云對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理， 然后通過有線通信或廣域無線通信為路測及車輛發(fā)布各種交通參考信息。車載終端、路側(cè)云、中心云三級網(wǎng)絡(luò)有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)能最大化利用整個網(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 是由美國宇航局NASA 和Rackspace 合作推出的一個開源項(xiàng)目， 其目標(biāo)是制定一套開源軟件標(biāo)準(zhǔn)， 任意組織和個人都可以搭建自己的云計(jì)算環(huán)境(IaaS)。OpenStack是一個社區(qū)， 也是一個開源項(xiàng)目， 它為云計(jì)算平臺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 版本為例做說明。其架構(gòu)包括以下幾個主要組件： 計(jì)算模塊(Nova) 、對象存儲( Swift) 、塊存儲( 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。這些組件每一個都有自己獨(dú)立的功能， 如提供虛擬化、云存儲和鏡像等服務(wù)， 同時(shí)也可以把它們聯(lián)合起來協(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 (對象存儲)， 主要負(fù)責(zé)大規(guī)模非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對象管理。是OpenStack 兩大存儲模塊之一。
(3) Cinder (塊存儲)， 相對于Swift 提供對象存儲， Cinder為實(shí)例運(yùn)行提供塊存儲。它的驅(qū)動架構(gòu)為可插拔， 這種架構(gòu)對塊存儲設(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 的鏡像存儲模塊，為用戶提供鏡像存儲功能。
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)， 它可以是一臺或者多臺的服務(wù)器組成， 布置著數(shù)據(jù)庫管理服務(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 平臺的計(jì)算單元， 負(fù)責(zé)對虛擬機(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
將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算結(jié)合起來， 采用車載終端、路側(cè)云、中心云三級網(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， 為實(shí)現(xiàn)各種基于云計(jì)算、云存儲的智能交通服務(wù)提供了高效的IaaS 方案。
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