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云计算及其在智能交通上的应用

来源:意榕旅游网
………………………。M 慨洲 蚴 呲 云计算及其在智能交通上的应用 曾 凯广东省电信规划设计院有限公司f东莞)第一分公司规划设计一所工程师 颜金传广东省电信规划设计院有限公司(东莞)第一分公司规划设计一所工程师 摘要:智能交通系统是交通和信息技术融合的产 物。近年来,交通和信息技术都发生了很大的变 1云计算在智能交通上的应用 1.1云计算在智能交通领域的应用背景 化,信息大集中模式的云计算中心的建设也成为 了必然的趋势。文章通过某市智能交通项目实践 将两者的最新发展相结合,提出“智能交通云”的 概念。可为以后实际工程规划、设计提供全方位 交通智能化为什么离不开云计算?答案很简单,因 为经济的发展离不开便利的交通,而便利、高效的交通 依赖于科学、高效的交通管理,而科学、高效的交通管 的参考。 关键词:云计算,智能交通系统,应用,规划 Abstract:ITS is the converged product of trans- portation and information technology.In recent 理在信息化的社会中往往又依赖于先进的计算 网络 技术,而云计算技术目前恰恰代表着这一先进的计算 与网络技术。 years,great changes have been taken place in trans- portation and information technology.The develop— ment of large centralized information center of the cloud model has become the inevitable trend.This article proposes the integrating“cloud’’concept 从经济一体化进程上看,二战后以德罔和法 为 核心,欧洲启动了一体化的进程。日前,欧洲一体化已 经在政治、经济、文化教育等领域结m了累累硕果。随 后以美国、加拿大为核心,启动了北美一体化的进程。 而最近的区域一体化的热点就是H本所积极倡导的以 中日为核心的东亚一体化进程。尽管在政治 尔亚一 体化还而临诸多复杂的难以解决的问题,f『1足在经济 上东亚一体化 经是大势所趋,尤其是交通物流领域 through the latest development of intelligent trans- portation system with a project of case study.It can use as a full range of reference for the practical en— gineering planning and designing. Key words:Cloud Computing,Intelligent Trans- portation System,apt)lication,planning 比如,最近中韩的海底隧道、中 到东亚的高速公路和 高速铁路的延伸,更成为东亚各l 官厅和 问机构所 关注、研究的重点。 东亚一体化的发展,首先看中 ;而中N的发展, 首先必须依托交通物流领域的发展,而交通物流领域 的发展必须依靠智能化去实现与改善。云计算作为一 2011葶5 第5鄹 皇竺翌苎.jI: _I.技术广角………………………・ ■echnoIogY Panorama 种新兴计算和商业模式,正在加速信息产业和交通 信息基础设施的服务化进程,市场应用领域广阔。加 快发展云计算技术与城市智能交通应用,对于提升 社区云的概念。社区云,即基础设施被一些组织共 享,并作为一个有共同关注点的社区服务(例如任 务、安全要求、政策和遵守的法律等)。 城市信息产业综合竞争力、培育新的经济增长点、推 动产业结构优化升级、促进经济发展方式转变具有 重要意义。 1.2云计算基本定义与特征 云计算这个概念的直接起源是Amazon EC2(E— lastic Compute Cloud)产品和Google分布式计算项 目。这两个项目直接使用到了“Cloud Computing”这 个概念。之所以采用这样的表述形式,很大程度上是 由于这两个项目与网络的关系十分密切,而“云”的 形象又常常用来表示互联网。因此,云计算的原始含 义即为将计算能力放在互联网上。 从技术层面来讲,云计算是分布式处理、并行处 理和网格计算的发展,是透过网络将庞大的计算处 理程序自动分拆成无数个较小的子程序,再交由多 台服务器所组成的庞大系统,经计算分析之后,将处 理结果回传给用户。通过云计算技术,网络服务提供 者可以在数秒之内处理数以千万计甚至亿计的信 息,提供和“超级计算机”同样强大的网络服务。 1.3云的部署模式 云服务按照服务的类别可以分为四种:即公共 云、私有云、社区云和混合云。公共云是由第三方(供 应商)提供的云服务,在公司防火墙之外,由云提供 商完全承载和管理;私有云是在企业内提供的云服 务,在公司防火墙之内,南企业管理;混合云,顾名思 义就是公共云和私有云的混合(参见图1)。 除 述■种模式之外,在美国国家标准与技术 实验室对云计算的定义中,在部署模式方而另加了 图1公共云、私有云以及混合云的部署示意图 1.3云的交付模式 云计算按交付模 式可以分成如下三I = 堂墨墨 尘 1 种:基础设施即服务I 竺竺!!堡查! 竺 l (Ia s)、平台即服务l ±生! 查! ! I (Paas)和软件即服务L— 苎型 型 兰 __J (s aS)。图2诠释了L—坠 坚 —_-J 云计算的交付模式。 图2云计算的核心架构 2市场规模及预测 2008年9月15号,雷曼兄弟在上午l0点多宣 布破产倒闭,故事在其后l0分钟内发生:德国发展 银行按约履行了业务,通过事先设立的付款系统,银 行将3亿欧元给付了雷曼兄弟,当然,这3亿欧元 “有去无回”。3亿欧元随着回车键一敲而流失,银 行三位高管因此被解职,德国议会组成了专门的调 查团调查此事。德国最大的报纸《太阳报》把德国发 展银行称为德国最愚蠢的银行…… 在以前,IT服务在狭义上可以理解为就是软件 服务和自动化,德国发展银行的悲剧揭示了这样一 个道理:浅层次的IT理念已经到了必须改进的地 步。基于云计算的云服务应运而生,并且将会越来越 多地发挥其作用。 2.1全球市场预测与分析 据IDC预计,201 1年全球lT支m将达到1.6万 亿元,比2010年增加5.7%。公共IT云服务方面支 出在201 1年的增长幅度将达到整个JT行业的5倍 以上。表1是各权威机构对云计算市场规模的预测。 应用服务一直是全球IT服务市场份额最大的 领域,预计未来三年应用服务领域仍会高居榜首,占 据IT业最大的市场份额(图3)。 …………………M N0L洲fTELEc NIcAT10Ns 表1 各权威机构对云计算市场规模的预测 预测者 预测内容 用户,为云计算在国内的发展提供了很好的用户基 础。云计算将大幅度提升国内数量广泛的中小企业 的电子化水平,最终提升企业的竞争力。 美林 全球知名投行美林预计,全球云计算市场规模 到2011年将达到1 600亿美元,其中商业和办公软 件的云计算市场规模将达到950亿美元。 市场分析机构Gartner 2011年早些时候预测,云计 3智能交通云计算应用前景分析 3.1基于交通云的交通物联网建设前景 Gartner 算市场规模到2013年有望增长到1 500亿美元(但 其中包括谷歌AdWrods广告服务)。之所以将广告收 入纳入其中,是因为使用这些服务的用户本身通常不 会为此付费,而真正埋单的是广告主。 Gartner研究副总裁本・普龄(Ben Pring)表示,云计算 基于交通云,交通物联网通过“交通信息服务体 囊 本・普龄(Ben 市场既包括采用云计算技术的传统IT服务,也包括 系”和“现代化综合交通运输体系”来实现,在“交通 信息服务体系”中,主要涵盖交通物联网、交通云计 ll1 嚣 算、交通云服务、交通云管理以及交通“云”群体系的 Pring) 新创建的云计算服务。2013年年底前,靠广告创收的 云计算服务将继续是云计算服务市场上“最大的一块 蛋糕”。 ■■■■■ ■ 市场研究公司IDC发表报告预测,目前全球云计算服 形成(图4)。 IDC 务市场规模为1 72亿美元,2013年将增长至442亿 美元。存储将是增长最快的云计算服务。未来四年全 球云计算服务市场平均每年将增长26%。尽管目前云 计算服务市场规模还相对较小,但增长速度将相当 快,在IT支出中的比例将由目前的5%提高到lO%。 IDC首席分析师弗兰克・吉恩斯表示,云计算服务的普 及正处于“跨越鸿沟”阶段。他警告称,不能迅速提供 云计算服务的提供商将错过IT市场上增长最快的领 域之一。 3.2基于汽车云的交通物联网建设前景 之前对于汽车产业来说,独立车体之间的互动 是非常困难的。车内使用的多数内容都是车内提供 的,把内容与汽车分离是个难题,因为对整车厂来说 意味着平台的大幅改变,而且带来了与连接相关的 新挑战。但是,现在可以基于访问汽车云 来解决需要这样那样的数据套餐的问 题。 弗兰克・ 吉恩斯 比如,对于管理者来说,通过交通汽 1 1 ・ 车云,把前端汽车、油站、道路、其他基础 信息与交通数据中心动态建、 起连接, 服务器 存储类 应用基础架构及软件应用开发/部署 并能实现基础信息在较低成本下实现多 ■ x}9牟藏2o13年 数据中心的漂移,既能提高数据安全,又 方便数据调度 前后端动态管理(图5)。 另外,对于车主来说,通过交通云整 图3全球2009年与2013年不同类别的IT服务市场份额对比预测 2.2中国市场预测与分析 合周边车辆、基础设施、娱乐设施、道路 信息等需求信息,车主_u丁以随时掌握他想知道的任 《中图云计算产业发展自皮书》显示,2010年中 国云计算市场规模达到I67-3I亿元人民币,比2009 何信息和需要处理的任何乍辆、路况、娱乐数拊。 汽车云中心的特点包括: (I)云技术驱动的服务 ・年的92.23亿元同比增长81.4%,预计到2012年,这 一数字将突破600亿元。毫无疑问,云计算、云平台、 云服务的概念虽然在扛寸内尚处起步阶段,但已产生 出巨大的经济效应。 IDC预测,未来四年我国云计算将形成1.I万 亿元的市场。数量巨大的网络用户,尤其是中小企业 随着多数企业共同应用以及这些企、J 利用车 辆与社会设施的增长,町以存储积累大量的数据,实 现优质精准的信息服务。 ・提供车辆管理、多媒体、EV管理等多种多样的 201l年5日第 5职 皇竺翌苎.Il: lII技术广角………………………・ 一echnoIogy Panoir' ̄llma IDC云服务基础设施(IaaS), 将计算能力、存储能力、网络 能力按需出租,满足交通云计 算中心对于lT基础资源的需 求。因为IDC通过资源池化现 有资源,通过精确按需计算向 客户提供他们所需要的计算 资源与存储资源。这种方式既 “智慧交通”公共服务设施 她 不会降低用户的满意度,又能 图4交通云时代“智慧交通”的公共服务结构 £臣 般 ve-Throu曲 匝■—■  [二 曼一 房的使用面积(图6)。 流的IDC设施包括以 雾 雯奔 至 一帮助IDC减少投入和降低机 产信息 下几方面: ・机房保障:机房承重、净 Shopping高、防静电、防尘等满足高等 级机房要求;机房抗灾能力可 抵抗八级地震,并具备抵御强 加油站缴费结算 加油站 ———————一-J <嘏 .棺a . 烈风暴的能力和规范的防止 水害、水灾、鼠虫害等的措施。 ・电力系统:两路市电供 应、独立的变压器;N+N或 圈● 图5交通云时代“汽车云”的公共服务结构 N+I冗余UPS备份,系统自动 切换;双柴油发电机组、自动 启动供电及多家站点签订送 油协议;电力可用性>99.99%。 ・服务。 (2)提供基于开放平台的柔性服务 ・消防系统:烟感报警系统;自动报警系统; 系统完全构筑在开放平台上,不局限于车载终 FM200气体灭火系统。 ・端的使用,也可以利用手机与PC等来获取服务。 ・监控系统:四级门禁系统、指纹辨认、7×24小 可以进行各种媒体的信息交换,简单地获取流 时闭路电视监控系统、网络监控。 ・通业界、公共团体等其他行业的信息。 (3)垂直整合型模式充分发挥系统效能 可以捉供从应用至数据中心、网络、车载终端位 置等最适宜的高 质服务。 永远在线的云计算基础设施:7×24小时恒 温、恒湿环境;N+I冗余备份,系统自动切换;温度范 同:夏季22。C±2。C;湿度范同45%一65%。 4智能交通云计算方案研究 结合在某市ITS项目的研究与实践经验,我们 3.3基于IDC资源云的交通物联网建设前景 电信运营商通过积极建设新一代节能环保的 将从逻辑架构、组成结构、云管理平台这三个方面做 …………………‘M N0L0Gv0F眦 NlcAT 占,从而帮助数据中心建设 统一虚拟资源池管理平台。 基于云计算的数据中心 { 资源平台服务 l — 云计算基础设施 。。 V 、 雾扭■■__- 浏览 一 资源访旦一 T。hiet。远 -一….^ ‘ 统计报表 用量计量&计费 ◆ 虚拟服务器 虚4# 拟存 服务目录&门户 ,,一 凰 网络 可以自动管理和动态分配、 部署、配置、重新配置以及回 、 We b { 资源平台管理 i 服务管理 资源管理 童嚣源 物理系统 收资源,也可以自动安装软 件和应用。“云”可以向用户 提供虚拟基础架构,用户可 以自己定义虚拟基础架构的 构成。如服务器配置和数量、 存储类型和大小、网络配置 等。用户通过自服务界面提 模板管理 安全管理 性能监控和管理 一一 ■ 网络 豳■ 浏览器 服务器刀片服务器 存储服务器和存储!员 ’■●圈 资源管理 图6交通云时代“资源云”的公共服务结构 交请求,每个请求的生命周 简单的方案研究介绍。 4.1交通云逻辑架构 期由平台维护(图7)。 图7中存储、x86服务器、Unix服务器属于硬件 设备资源层;存储虚拟化SVC、服务器虚拟化 VMware/Xen/PowerVM属于虚拟化层;基于硬件设备 IT统一虚拟资源池不是一个现成的软件或者 硬件产品,也不是拿来安装上就可以使用的。每个数 据中心的IT架构和环境都不尽相同,使用的服务 器、存储、网络、操作系统和软件等各有差异。另外, 不同部门的IT管理流程也是不一样的。针对这种需 资源层和虚拟化层之上提供Windows虚拟机、Linux 虚拟机、Unix虚拟机,这三层结合云计算服务管理 即可构成Iaas云;云计算服务管理独立于虚拟化层 及虚拟机,提供服务门户及服务目录、资源管理、统 求各异的情况,一个现成的产品是无法满足所有用 户要求的。因此,IT统一虚拟资源池必 须是一个基于服务的方案,需要充分 了解当前的IT环境,理解管理流程,根 云计算服务管理 据实际需求将应用系统及基础架构优 化平台所需的各种组件有机地组织连 接在一起。只有这样,才能真正搭建出 一服务门户及服务目录 软件及脚本库 应用系统 f信息交换平台『I交通运行指挥系统” 个满足业务动态需求的资源池平 I周期管理I I …一I 台。 服务I l nBI2/SQI …。 仓 根据基于云计算的IT统一虚拟化 资源池管理平台建设方案,通过对原 区圈应用系统圜l v(: 圜圈 l 有交通数据中心现有的资源进行整 合,通过虚拟化技术和自动化技术,实 现硬件资源和软件资源的统~管理、 统一分配、统一部署、统一监控和统一 提供的云资源服务 I存储虚拟化I  服务器虚拟化 II I服务器虚拟 ̄EUnix 1 ll vII1w;irt,/Xt,n I l (|JOW ̄'FVM) 圈 圈 I 堕 l 圈I:_二兰 I 叵[] 安全门户 田[ 圈[ 圈 图7交通云逻辑架构 备份,打破单个业务应用对资源的独 9 辱l5 第争霸 生皇苎翌苎.iIc2 I-l技术广角………………………・●echnoIogY Panorarna  服务器存储 图8云计算平台对子系统的支撑示意 一监控等功能;基于Iaas之上可构建Paas层(平台 云),Paas提供主流软件产品的自动安装及部署;应 用系统(如信息交换平台、交通管理及应急仿真决策 支持系统、公众出行信息服务系统),可直接运行在 Iaas层,也可以运行在Paas层。云计算平台对子系 统的支撑见图8。 4.2交通云组织架构 (1)云计算资源 搭建云计算数据中心的所有计算资源组成,包 含服务器、存储、网络设备,所有的计算资源按照数 据中心最终将提供的基础架构服务、平台服务和应 用服务的需求来进行设计,同时在资源的选择上,满 足云计算要求的易扩展、高可用、稳定的特性。 (2)云计算管理平台 所有的计算资源通过云计算管理平台来实现集 中管理、资源调度,并根据需要定义服务,提供服务 管理等。在本方案中,采用云计算管理平台来实现对 所有计算资源的集中管理、监控和调度,同时云计算 管理平台提供完整的用户计算资源申请、审批、调配 的服务流程管理。云计算管理平台的内容还会在下 面的相关章节涉及。 (3)基础设施服务 通过云计算管理平台对所有的计算资源进行管 理之后,将可以直接提供基础设施服务,将硬件资源 组成计算资源池,根据计算资源池中的计算资源,分 别提供虚拟小型机、虚拟X86服务器、虚拟存储和 o.竺 _2 …… 一一 … 一… 虚拟网络的服务。基础设施服务的内容取决于组成 计算资源的硬件设备的虚拟化功能。 (4) ̄JE务管理平台 通过监控工具将云计算平台内的物理和逻辑的 计算资源进行全面的监控,将监控结果汇总到统一 的服务管理平台上,以保障系统的稳定运行,同时为 资源分配和调整提供辅助决策。 (5)平台服务 除了提供基础设施服务之外,根据用户的应用 需求,还可以提供平台层服务,主要包括数据库服务 平台、中间件服务平台、系统开发服务平台等。 (6)服务门户 云计算中心搭建完成之后,将提供一个集中的 服务门户,即提供给最终用户一个友好、便利的服务 门户。通过此服务门户,数据中心管理员可以将所有 的服务内容进行展示,最终用户可以在门户上选择 自己的服务。 4.3云计算管理平台 云计算平台联系着云服务的消费者、云服务的 提供者和与之对应的云服务的开发者,云计算平台 的出现,恰好实现了以客户为中心,通过服务交付的 方式将IT基础架构的计算能力提供给不同类型的 客户。在此过程中,云计算平台遵循信息技术基础架 构库(ITIL)流程的指引,为客户提供了更有效的服 务能力(图9)。 在云计算平台中,云计算管理员在现有虚拟化 基础设施的基础上,建立可供用户访问的服务。虚拟 化的基础设施包括服务器虚拟化、存储虚拟化及网 络虚拟化,其虚拟化技术的采用并不局限于单个公 司的技术,也支持业界其他主流的虚拟化技术。对虚 拟化基础设施进行驱动的是符合SOA标准的中间 件平台,其承载着云计算平台中服务管理相关模块 的运行,并提供如镜像部署、集成化安全、 作负载 管理等基础设施操作能力。 云计算平台的使用用户,通过自助服务的平台 界面直接访问云计算平台,并根据需要随时随地提 交资源请求。在云计算的管理端,云计算管理员能够 …………………M粼 N0L洲眦c 计算平台的容灾能力; ・0Ns 碾务管理 用户请求管理/自服务fl户 腋务自动化管理 安全问题是云计算平 台实现中需重点考虑的问 题之一,无论是云计算管理 区受囹围匪堕 匝亟圃 平台自身,还是由云计算平 台所产生的系统,其用户创 建/身份认证/用户访问/ 臣 至至茎 f 性.擞据一致性 ¨…i困圆 l管理f [ 巫 叵口[二 里口 优化中闽件(形g ̄-t/-,集成安全性。负荷管理.高可用性) 操作审计等过程,都与传统 的IT系统管理保持一致; 有关云计算平台的资 源使用情况,可以由云计算 平台中的计费模块(Usage Accounting)通过报表方式呈 现给平台的管理人员。 图9云计算服务交付模型 在系统中定义提供的服务类型,并创建服务模板,供 云计算所服务的用户通过统一的登录界面进行服务 申请,其服务请求自动通过部署工具完成。 作为云计算平台的核心,服务管理通过不同模 块为云计算用户提供了丰富且完整的用户体验。用 户请求管理(User Request Management)能够提供给 云计算平台的用户进行云计算资源申请;该请求将 自动转入服务自动化管理(Service Automation 5云计算需重点 考虑的问题 云计算应用重点考虑以下问题: ・虚拟化应用技术:处理器性能、内存容量、I/O、 磁盘读写速度以及绿色节能等五个方面。用户实施 虚拟化,事先必须进行整体评估,统筹规划和管理, 因此虚拟化应用是一个相当复杂的过程。 ・Management)流程,由预先定义好的相关资源批准者 进行审批。 服务生命周期管理:它是云计算管理核心,云 计算的实施步骤须符合ITIL(IT标准管理)。 ・对于云计算平台的管理与维护,则通过其他模 块实现: ・数据中心成本:包括硬件、物理成本(比如能源 和制冷)以及运维管理三个组成部分。在这j者之 中,运维管理成本在总体持续成本中占有相当大的 一镜像生命周期管理fImage Lifecycle Manage— ment)负责对云计算平台中的操作系统镜像进行全 生命周期的管理,从镜像产生到结束并回收,可通过 一部分。因此,消除手工流程、错误和重复性内容将 大大减少运维风险并控制IT成本,需要重点考虑。 ・系列的标准化流程实现; ・云计算安全策略:云计算将互联网数据统一存 部署(Provisioning)模块不仅负责操作系统的部 放在数据中心,虽然大大减少了’成本,但是也带来了 一署,还能够对云计算管理员预先定义的服务模板中 定程度的安全风险。因此,如何制定新的安伞策 的软件产品进行自动化部署; ・略,如何保护数据,如何设置访问权限,需婴遵从哪 些监管条例,以及使用怎样的安全标准等成为了云 云计算平台的性能及可用性可以通过可用性 管理(Performance Management)来实现; ・对于已生成的云计算镜像,能够进行备份/恢 计算部署需要重点考虑的问题。 圈 复(Backup/Restore)操作,从灾难恢复角度保证了云 ?9_1 簪5n警拿殍 竺皇竺翌苎.霹 

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