車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)如何遷移

　　智能交通車輛網(wǎng)絡的發(fā)展面臨著一系列具有挑戰(zhàn)性的問題，如異構網(wǎng)絡傳輸容量的瓶頸和大規(guī)模信息高效處理的瓶頸。針對這一系列問題，本文提出了一種分層移動云系統(tǒng)參考模型，使車載移動終端能夠根據(jù)其網(wǎng)絡環(huán)境和通信能力訪問相應級別的云服務，實現(xiàn)移動網(wǎng)絡之間的最佳匹配資源和云計算資源，接下來小編簡單介紹一篇優(yōu)秀車輛網(wǎng)絡論文。

　　近年來，車輛的爆發(fā)式增長及無處不在的信息需求將通信網(wǎng)絡和車輛日益緊密結合起來。人們在車輛移動過程中的應用服務需求日益增長，車聯(lián)網(wǎng)的研究已成為世界矚目的熱點，同時也促進了車輛向網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展[1-2]。

　　車聯(lián)網(wǎng)是智能交通信息化平臺的核心組成部分，它利用先進的傳感技術、計算技術、網(wǎng)絡技術、控制技術、智能技術，對道路和交通進行全面感知，實現(xiàn)多個交通系統(tǒng)間大范圍、大容量的數(shù)據(jù)傳輸與交互，支持對每一輛車進行交通全程控制，對每一條道路進行交通全時空控制，從而有效提升交通安全和交通效率[1-3]。目前國內外的車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展仍處于起步階段，從體系架構基本理論到網(wǎng)絡系統(tǒng)關鍵技術，都面臨著一系列非常具有挑戰(zhàn)性的難題。首先，在網(wǎng)絡技術方面，由于衛(wèi)星通信的高時延特性，以及蜂窩無線系統(tǒng)的頻譜資源稀缺性，很難支持大量的車-車(V2V)通信，因此車聯(lián)網(wǎng)必須以專用短距離無線通信系統(tǒng)(DSRC)為主，并以蜂窩無線網(wǎng)絡等系統(tǒng)為輔，組成一個異構無線網(wǎng)絡。然而，網(wǎng)絡異構性的本質特征顯著降低了網(wǎng)絡資源的利用率，成為影響車聯(lián)網(wǎng)提升網(wǎng)絡容量的重要難題。其次在移動服務方面，近年來迅速發(fā)展的媒體業(yè)務(尤其是社交媒體)已成為車聯(lián)網(wǎng)應用的主流，媒體業(yè)務具有帶寬需求大、實時性要求高等特性。但是，由于車載節(jié)點的快速移動，導致網(wǎng)絡拓撲的頻繁變化、無線鏈路質量急劇下降，車聯(lián)網(wǎng)中的信息傳輸隨時可能會中斷。動態(tài)變化與間斷連接的網(wǎng)絡特性成為制約車聯(lián)網(wǎng)提高業(yè)務服務質量的瓶頸問題。本文提出建立層次化車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)模型，包括中心云、路側云、車載云，使移動終端根據(jù)其網(wǎng)絡環(huán)境與通信能力擇優(yōu)接入相應層次的云服務，達到移動網(wǎng)絡資源與云計算資源的最佳匹配。在該模型的基礎上，運用虛擬機動態(tài)遷移技術，實現(xiàn)服務的不中斷，提高用戶體驗質量。

　　1 層次化車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)架構

　　移動云計算是指以通過移動通信網(wǎng)絡為移動終端提供云計算服務的一種新技術。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及，移動云計算得到了業(yè)界的高度關注。充分整合利用移動網(wǎng)絡資源與云計算資源是移動云計算亟待解決的關鍵科學問題[4，6]。

　　目前的移動終端普遍具有短距離(例如WiFi)和長距離(例如3G/4G)兩種無線網(wǎng)絡模式，這兩種模式在網(wǎng)絡帶寬和網(wǎng)絡覆蓋上各有優(yōu)勢。為使移動終端根據(jù)其網(wǎng)絡環(huán)境與通信能力擇優(yōu)接入相應層次的云服務，達到移動網(wǎng)絡資源與云計算資源的最佳匹配。對此，我們以智能交通車聯(lián)網(wǎng)為背景，提出了層次化移動云系統(tǒng)參考模型(見圖1)，包括車載云、路側云和中心云三個層次。車載云通過車載自組網(wǎng)構成車輛間云資源共享系統(tǒng);路側云通過WAVE模式為車輛提供微云服務;中心云通過3G/4G模式提供遠程接入。車載云、路側云、中心云的云資源逐漸增強，但隨著通信距離增加網(wǎng)絡帶寬逐漸下降。實際系統(tǒng)成本和硬件約束等因素使這種矛盾難以避免。該參考模型為解決這種矛盾，達到云資源和網(wǎng)絡資源最佳匹配提供了有效途徑。

　　2 車聯(lián)網(wǎng)移動云VM動態(tài)遷移

　　VM(虛擬機)動態(tài)遷移是指一臺主機( 源主機) 上運行的虛擬機遷移到另一臺主機(目的主機) 上繼續(xù)運行，在整個遷移過程中，虛擬機的暫停時間非常短，虛擬機上運行的服務始終能響應用戶的請求[5，7，8]。

　　2.1 VM動態(tài)遷移場景

　　由于車載節(jié)點經(jīng)常處于快速移動狀態(tài)中，導致網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化，車聯(lián)網(wǎng)中的信息傳輸隨時有可能被中斷，VM動態(tài)遷移技術可以保障持續(xù)穩(wěn)定的服務，減少傳輸延時。車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)VM動態(tài)遷移場景如圖2所示，車載節(jié)點從路測云、中心云或其它車載節(jié)點來獲取云服務。當一輛車在道路上行駛時，它必須要切換連接到不同的基礎設施。與此同時，云服務也要從一個云主機節(jié)點向另一個云主機節(jié)點轉移。由于虛擬機是一個基本的實體，它運行著云服務，虛擬機動態(tài)遷移是保證服務連續(xù)性的首選方式。在虛擬機動態(tài)遷移中，虛擬機鏡像需要從源云主機節(jié)點拷貝到目標云主機節(jié)點。在車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)中，有如下所述的虛擬機動態(tài)遷移場景。

　�、怕窚y微云之間的遷移：如圖2(見案例1)，當車輛A從RSU-3(路側單元-3)的無線服務范圍運動到RSU-4的無線服務范圍，虛擬機跟隨其遷移，VM-A在兩個路測微云之間傳輸?shù)倪^程中，使其服務具有連續(xù)性。

　�、坡窚y云與中心云之間的遷移：如圖2(見案例2)，當車輛A駛出RSU-2的無線覆蓋范圍，除中心云可用外，沒有其他的路測微云。在這種情況下，VM-A必須從路測微云遷移到中心云。之后，車輛A通過蜂窩無線通信訪問到中心云來恢復它的服務。

　　⑶RSU之間的切換：如圖2(見案例3)，當車輛A離開RSU-1的無線服務范圍，進入RSU-2的無線服務范圍，由于RSU-1和RSU-2同時連接著同一個路測微云，故只需要切換接入。

　　2.2 VM動態(tài)遷移流程

　　在虛擬機的動態(tài)遷移中，車載節(jié)點、源云主機節(jié)點和目標云主機節(jié)點之間相互影響。車聯(lián)網(wǎng)移動云系統(tǒng)虛擬機動態(tài)遷移的流程如下：

　　⑴信號強度檢測：車載節(jié)點會定期的監(jiān)測源云主機節(jié)點和目標云主機節(jié)點的接收信號強度。只要來自兩個云主機節(jié)點的接收信號強度差值達到預先設定的閾值，車載節(jié)點將會向相應的源云主機節(jié)點發(fā)送遷移請求。

　�、铺摂M機與網(wǎng)絡資源的重分配：當接收到虛擬機的遷移請求后，目標云主機節(jié)點應該進行虛擬機和網(wǎng)絡資源的預定，來決定遷移是否被允許。如果遷移被允許，無線鏈路和一定數(shù)量的云資源將會分配給遷移的虛擬機。如果遷移被拒絕，必須尋求其它的目標云主機節(jié)點。

　�、翘摂M機數(shù)據(jù)傳輸：終端用戶觸發(fā)遷移后，源云主機節(jié)點開始向目標云主機節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)。該過程分為兩個步驟，首先是遷移所有數(shù)據(jù)，然后逐次循環(huán)，根據(jù)上一輪循環(huán)的記錄遷移上一輪循環(huán)過程中被修改過的臟數(shù)據(jù)。虛擬機的內存遷移是虛擬機遷移中最有難度和挑戰(zhàn)的部分。在虛擬機內存遷移的過程中，虛擬機內存臟頁生成的同時，虛擬機的服務也一直在運行。一般情況下，遷移內存臟頁的過程會分階段來進行，因為在遷移當前的內存臟頁的同時，新的內存臟頁也在產生。

　�、萔M服務暫停：如果最后一輪的臟數(shù)據(jù)足夠小，源云主機節(jié)點會暫時的中止VM的服務，完成最后一輪臟數(shù)據(jù)的遷移，并宣布虛擬機的動態(tài)遷移結束。通常情況下，暫停過程中只有少量的數(shù)據(jù)需要同步，暫停時間極短。

　�、蒝M服務恢復：當虛擬機完成遷移后，車載節(jié)點和目標云主機節(jié)點建立新的無線連接，這樣使得虛擬機的服務能繼續(xù)。

　　3 結束語

　　車聯(lián)網(wǎng)是智能交通的關鍵組成部分，是“十二·五”期間國家重點建設領域。本文中將車聯(lián)網(wǎng)、移動云計算、虛擬化技術相結合，提出了基于車聯(lián)網(wǎng)的移動云系統(tǒng)層次化體系架構，通過VM動態(tài)遷移技術，實現(xiàn)服務的連續(xù)性，從而可提供核心期刊穩(wěn)定可靠的智能交通服務。

　　[參考文獻]

　　[1]劉小洋，伍民友.車聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡中的應用[J].計算機應用，2012，32(4)：900-904.

　　[2]劉富強，單連海.車載移動異構無線網(wǎng)絡架構及關鍵技術研究[J].中興通訊技術，2010，17(3)：47-51.

　　閱讀期刊：軟件和信息服務

　　《軟件和信息服務》(半月刊)創(chuàng)刊于1984年，由中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院、北京中電報發(fā)展有限公司主辦。計算機科學技術刊物。旨在推動計算機在我國的應用，推動我國軟件產業(yè)的建立和發(fā)展，促進軟件應用社會化、軟件開發(fā)工程化、軟件成果商品化和軟件經(jīng)營企業(yè)化等方面的工作更好開展。