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交通云—云计算在智能交通中的应用探讨

发布时间:2011-06-16 09:51:00    


 

一、前言

交通信息服务是智能交通系统(Intelligent Transportation System,以下简称ITS)建设的重点内容,目前,我国都会级城市的交通信息服务系统的基础建设已初步形成,但普遍面临着整和利用交通信息来服务于交通管理和出行者的问题。如何对海量的交通信息进行处理、分析、挖掘和利用,将是未来交通信息服务的关键问题,而云计算技术以其自动化IT资源调度和快速部署以及优异的扩展性等优势,将成为解决这一问题的重要技术手段。

二、智能交通的发展

1、国内智能交通发展情况

近年来,随着我国城市化进程的加快和社会经济的快速发展,各类机动车的保有量急剧增多传统的依靠加大基础设施投入的方法已经不能解决人们日益增长的交通出行需求,以深圳为例,至2010年底,深圳机动车的保有量将超过170万辆,目前每月新增机动车约2.4万辆。城市交通面临运输效率低、安全形势突出、能源消耗高、环境污染问题严重,各类道路交通出行的需求已经接近现有设施通行能力的极限,交通运输问题成为制约我国国民经济发展的重要因素,智能交通是改善和提高交通运输系统这一现状的重要手段。

2002年,科技部正式确定10个城市为首批全国智能交通系统应用示范工程试点城市,包括北京、广州、中山、深圳、上海、天津、重庆、济南、青岛、杭州,其中北京、上海、广州等城市分别结合奥运会、世博会和亚运会等大型赛事活动进行了智能系统的建设,取得显著成效。深圳市也已启动了智能交通的规划设计工作,其中一期建设“一个平台、六个系统”,包括交通信息交换平台、交通综合监测系统、交通整体调控系统、交通运输管理系统、交通运行指挥系统、公众出行信息服务系统、交通管理及应急仿真决策支持系统。

2、国外智能交通发展情况

日本是世界上率先展开ITS研究的国家之一,在1973年日本通产省开始开发汽车等综合控制系统CASC(Comprehensive Automobile Control System),目前日本ITS研究与应用开发工作主要围绕三个方面进行:提供实时道路交通信息的汽车信息和通讯系统VICS(Vehicle Information Communication System)、电子不停车收费系统ETC(Electronic Toll Collection)和先进的公路系统AHS(Advanced Highway System)。

新加坡在ITS的发展方面已经走到了世界的前列,聪明的交通信号控制系统,实现了自适应和整体协调。

韩国首尔智能公交调度及信息服务系统“TAGO”,让首都首尔的交通井然有序。首尔市的智能交通在交通管理、交通监测和公共交通等领域都得到了充分的应用和发展,交通服务水平属于亚洲高水平。

三、云计算技术发展概况

1、云计算定义

云计算(Cloud Computing)概念的直接起源是Amazon EC2(Elastic Compute Cloud的缩写)产品和Google-分布式计算项目,云计算是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,云计算是通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,达到和“超级计算机”同样强大的网络服务。

2、云计算分类

云服务按照服务的类别可以分为三种:即公共云、私有云和混合云。公共云是由第三方(供应商)提供的云服务。它们在公司防火墙之外,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。这些云在公司防火墙之内,由企业管理。混合云,顾名思义就是公共云和私有云的混合。

云计算按应用模式可以分成IaaS、PaaS和SaaS。IaaS就是给使用者提供最简单的计算存储和网络等等能力,让用户自己搭建自己的业务平台,如亚马逊的AWS(Elastic Compute Cloud)。PaaS,在云计算平台之上抽象出一些比较简单易用的接口和能力,让用户能够在这个平台上快速搭建自己的应用,如Salesforce.com的Force.com,Force.com 是 Salesforce 整体架构的核心,因为它首先整合和控制了底层的物理的基础设施,接着给上层的Sales Cloud,Service Cloud,Chatter和基于Force.com的定制应用提供PaaS服务,最后,那些Force.com上层的应用以SaaS形式供用户使用。SaaS,把应用或者软件作为服务传送给用户,用户可以通过任何网络设备使用这个程序,如Google的Gmail, Gmail邮件服务拥有上百万用户同时在线,这充分显示云计算能力,对Google来说,Gmail上用户所有信息、数据、邮件内容等,都可以存储在这个庞大网络上,而非传统PC的硬盘中,用户可以随时随地通过任何一台计算机来访问数据。

3、云计算应用挑战

数据安全是全球对云计算最大的质疑。2010 年 5 月,中国电子学会(CIE)云计算专家委员会的最新研究认为,从总体来说,中国云计算先行者对待云计算的态度和方法可以概括为保持谨慎、关注结果。从原因上分析,中国企业对云计算采取谨慎态度的主要原因首先是缺乏云计算知识,其次是对安全性、可靠性以及与现有系统整合的担心。59%的中国受访者称“十分担心”云计算的数据安全性、隐私性和保密性。目前云计算的技术标准尚不统一,法律、法规与审计要求的合规性尚不明确,数据安全、隐私、保密性尚待完善,大多数客户对云计算的业务迁移、运维服务及商业模式变化的适应性有待加强。

四、在智能交通系统建设中引入云计算

交通数据有以下特点:

(1)数据量大:交通服务要提供全面的路况,需组成多维、立体的交通综合监测网络,实现对城市道路交通状况、交通流信息、交通违法行为等的全面监测,特别是在交通高峰期需要采集、处理及分析大量的实时监测的数据。

(2)应用负载波动大:随着城市机动车水平不断提高,城市道路交通状况日趋复杂化,交通流特性呈现随时间变化大,区域关联性强的特点,需要根据实时的交通流数据及时全面采集、处理、分析等。

(3)信息实时处理要求性高:市民对公众出行服务的主要需求之一就是对交通信息发布的时效性要求高,需将准确的信息及时提供给不同需求的主体。

(4)数据共享需求:交通行业信息资源的全面整合与共享,是智能交通系统高效运行的基本前提,智能交通相关子系统的信息处理、决策分析和信息服务是建立在全面、准确、及时的信息资源基础之上。

(5)高可用性、高稳定性要求:需面向政府、社会和公众提供交通服务,为出行者提供安全、畅通、高品质的行程服务,对智能交通手段的充分利用,以保障交通运输的高安全、高时效和高准确性,势必要求ITS应用系统需具有高可用性和高稳定性。

如果交通数据系统采用烟筒式系统建设方式,将产生建设成本较高、建设周期比较长、IT管理效率较低、管理员工作量繁重等问题。随着ITS应用的发展,服务器规模日益庞大,将带来高能耗、数据中心空间紧张;服务器利用率低或者利用率不均衡,造成资源浪费;IT 基础架构对业务需求反应不够灵敏,不能有效地调配系统资源适应业务需求等问题。

云计算通过虚拟化等技术,整合服务器、存储、网络等硬件资源,优化系统资源配置比例,实现应用的灵活性,同时提升资源利用率,降低总能耗,降低运维成本。因此,在智能交通系统中引入云计算有助于系统的实施。

五、交通云规划探讨

交通云应该是一个整合的、先进的、安全的、自动化的、易扩展的、服务于交通行业的开放性平台。具体体现在:(1)整合现有资源,并能够针对未来的交通行业发展扩展整合将来所需的各种硬件、软件、数据;(2)动态满足ITS中各应用系统,针对交通行业的需求基础设施建设、交通信息发布、交通企业增值服务、交通指挥提供决策支持及交通仿真模拟等,交通云要能够全面提供开发系统资源平台需求,能够快速满足突发系统需求;(3)提供极具弹性的扩展能力需求,以满足将来不断增大的交通应用需求。

交通云作为行业云,它的发展轨迹应在技术上从易到难、业务上从边缘逐渐到核心的一个发展过程,交通云的远景是IaaS、PaaS及SaaS的应用都具备。针对智能交通的目前发展状况及云计算平台的成熟应用程度,还是以数据中心的云存储化开始,逐渐向外扩展应用服务。交通云应该是对交通管理单位、交通运营企业和广大的市民服务的,所以,未来的交通云应该具有混合云的特点。对保密性安全要求高,处理速度快,弹性发展力度强的对内应用(交通管理单位),可以用私有云的模式实现。而对外的信息发布(大众出行、物流企业、交通信息服务企业等)、出行指导等对外应用可以用公共云的模式实现。

交通云计算的未来应用框架

结合公共云与私有云的特点应用,建议交通云分四步实施:

(1)初期:可以考虑数据中心基础架构实现云计算化,同时梳理业务系统中等级低、边缘化的应用向基础设施迁移。

(2)发展期稳步扩展,建设公共信息服务平台向交通云上迁移,通过标准接口对外提供基础交通数据,同时,提供GIS-T(基于交通的地理信息系统)的服务,运营商和增值服务开发商可以通过GIS-T和公共信息服务平台提供的开放接口进行二次开发,向公众提供丰富的交通出行服务和诱导服务。

(3)成熟期:以优化提升为主,可以建立常用交通应用系统向交通云迁移,持续梳理及扩展交通云基础设施的规模,提供丰富的接口服务。使得交通云平台进入提供常用服务期。并针对整个交通云平台的全面应用继续深化业务层面的实践。

(4)全面应用期:针对交通服务(边缘服务、常用服务、核心服务等)都全面向交通云迁移,并通过前三个阶段的分布实施和实践,积累了足够的经验,为交通云提供全面服务打下了坚实的基础。本阶段就是将交通业务和云计算全面合二为一。完成大交通在交通云上运营的构想。

1、智能交通的数据中心云计算化(私有云)

交通云专网中的智能交通数据中心,主要是为智能交通各个业务系统提供数据接收、存储、处理、交换、分析等服务,不同的业务系统随着交通数据流的压力而应用负载波动大,智能交通数据交换平台中的各子系统也会有相应的波动,为了提高智能交通数据中心的硬件资源利用率,并且保障系统的高可用性及稳定性,在智能交通数据中心采用私有基础设施云平台,交通私有云平台主要提供以下功能:

(1)基础架构虚拟化,提供服务器、存储设备虚拟化服务;

(2)虚拟架构查看及监控,查看虚拟资源使用状况及远程控制(远程启动、远程关闭等);

(3)统计和计量;

(4)SLA(Service Level Agreement,服务品质协议)服务,如:可靠性、负载均衡、弹性扩容、数据备份等。

2、智能交通的公共信息服务平台、地理信息系统云计算化(公共云)

智能交通业务系统中,有一部分互动信息系统、公众发布系统及交通地理信息系统运行在Internet上,是以公众出行信息需求为中心,整合各类位置及交通信息资源和服务,形成统一的交通信息来源,为公众提供多种形式的、便捷的、实时的出行信息服务。该系统还为企业提供相关服务接口,补充公众互相以及与企业、交通相关部门、政府的互动方式,以更好的服务于大众用户。

公众出行信息系统主要是提供常规信息、基础信息、出行信息等的动态查询服务以及智能出行分析服务。该服务不但要直接为大众用户所使用,也为运营企业提供服务。

基于交通的地理信息系统(GIS-T)也可以作为主要服务通过公共云平台,向广大的市民提供交通常用信息、地理基础信息、出行地理信息导航等的智能导航服务。该服务直接为大众市民所用,也同时为交通运营企业对针对GIS-T的二次开发提供丰富的接口调用服务。

所有在Internet上的应用都属于公共云计算平台,智能交通把信息查询服务以及智能分析服务作为一个平台服务提供给其他用户使用,不但可以标准化服务访问接口,也可以随负载压力动态调整IT资源,提高资源利用率以及保障系统高可用性及稳定性。交通公共云平台主要提供以下功能:

(1)提供基于平台的(PaaS)服务;

(2)资源服务部署,申请、分配、动态调整、释放资源;

(3)SLA服务,如:可靠性、负载均衡、弹性扩容、数据备份等;

(4)其它软件应用服务(SaaS),如:地理信息服务、信息发布服务、互动信息服务、出行诱导服务等。

六、结束语

智能交通系统是一项庞大复杂的系统工程,涵盖了信息采集、网络构建、系统集成、应用开发等多个方面内容,涉及城市交通运行管理的多个领域。智能交系统建设应坚持政府构建基础性开放平台,积极引导企业参与应用开发的原则。

智能交通建设不仅是技术问题,同时也涉及到行政管理问题,云计算将改变现有IT系统的建设和运维模式,建设交通云的挑战很大,需要技术上、思想上的准备。但无疑,交通云的建设顺应技术发展趋势,并将带来商务模式的创新。

来源: 中国交通技术网

  

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