面向智能公交的移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

徐美珊

摘 要：針對現(xiàn)有智能公交系統(tǒng)WiFi接入系統(tǒng)功能單一、大數(shù)據(jù)量資源加速緩慢及應(yīng)用軟件操作繁瑣等潛在問題，文章提出了一種面向智能公交的移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用于城市公共交通客運(yùn)環(huán)境，借助微信公眾號平臺縮短用戶服務(wù)路徑并利用邊緣計算在網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化存儲和計算上的優(yōu)勢，為乘客打造快速上網(wǎng)、平價消費(fèi)、全程便捷和服務(wù)多樣公交移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：智能公交；邊緣計算；微信公眾號

1 相關(guān)概述

隨著我國信息化技術(shù)水平的提升和公共交通事業(yè)的發(fā)展，云計算、邊緣計算等相關(guān)技術(shù)在公共交通領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛[1]。短途公交、長途客運(yùn)是市民出行的主要交通工具，以廣州為例，廣州三大巴士公司公交總數(shù)量已超1.3萬輛，年載客運(yùn)量高達(dá)19億人次，擁有大量的流量群體?，F(xiàn)如今，借助移動互聯(lián)技術(shù)為乘客提供更好的服務(wù)，以提供給乘客更智能、更舒適、更便捷乘車信息服務(wù)是公共交通服務(wù)系統(tǒng)中迫在眉睫的剛性需求[2]。其中，智能公交便是此剛需帶動下的一種代表性產(chǎn)物。

然而，我國現(xiàn)有的智能公交系統(tǒng)存在以下不足：現(xiàn)有的WiFi接入系統(tǒng)功能單一，只單純地提供網(wǎng)絡(luò)接入的流量入口，忽略后續(xù)多層次信息服務(wù)[3]；現(xiàn)有無線接入服務(wù)無法提供局域網(wǎng)內(nèi)快速瀏覽傳輸本地資源的服務(wù)，造成大數(shù)據(jù)量資源加載速度緩慢等現(xiàn)象[4]；現(xiàn)有系統(tǒng)大多以APP為移動終端點(diǎn)，用戶需完成應(yīng)用程序下載安裝和注冊綁定等操作，占用大量流量、內(nèi)存和時間，嚴(yán)重影響用戶體驗。

為此，本文提出了面向智能公交的移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于微信公眾號，結(jié)合WiFi網(wǎng)接入，通過云計算和邊緣計算等相關(guān)技術(shù)，為公交系統(tǒng)及乘客構(gòu)建集無線WiFi上網(wǎng)、本地影視資源訪問、多媒體媒體等服務(wù)于一體的移動邊緣互聯(lián)服務(wù)系統(tǒng)。本文所設(shè)計的系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)如下。

（1）借助邊緣服務(wù)器的資源訪問。

針對WiFi接入系統(tǒng)服務(wù)單一，資源加載緩慢問題，本系統(tǒng)將車載邊緣云盒作為邊緣服務(wù)器，利用本地處理器及時有效地滿足網(wǎng)絡(luò)邊緣的用戶需求，實現(xiàn)用戶請求本地化處理。用戶通過WiFi建立的局域網(wǎng)訪問本地影視資源，同時把復(fù)雜的計算和存儲任務(wù)卸荷到邊緣服務(wù)器上滿足低時延、低能耗和高服務(wù)質(zhì)量的需求。

（2）基于微信公眾號的終端服務(wù)入口。

系統(tǒng)通過微信服務(wù)號實現(xiàn)用戶賬號信息和付費(fèi)信息的安全管理。利用微信支付的付費(fèi)渠道，確保用戶信息及支付安全情況下，為用戶提供系統(tǒng)服務(wù)。同時，用戶只需通過微信公眾號進(jìn)入系統(tǒng)并獲取信息服務(wù)，降低使用難度和縮短服務(wù)路徑。

2 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)主體由微信公眾號、車載邊緣云盒以及中心云服務(wù)器三大模塊組成。系統(tǒng)模塊構(gòu)成及交互圖如圖1所示。

系統(tǒng)工作流程如下：（1）用戶通過掃描二維碼連接車載WiFi。（2）后臺服務(wù)程序完成用戶ID與設(shè)備Mac地址的綁定，并上傳至中心云服務(wù)器。（3）用戶關(guān)注公眾號后進(jìn)入系統(tǒng)，通過微信支付完成付款后，后臺向中心云服務(wù)器發(fā)送支付回調(diào)通知。（4）中心云服務(wù)器將對應(yīng)付款信息發(fā)送至對應(yīng)車載邊緣云盒。（5）用戶通過微信公眾號直接向車載邊緣云盒發(fā)送資源請求并獲取信息服務(wù)。

3 模塊介紹

3.1 微信公眾號

利用微信公眾號挖掘自身用戶群體，在平臺的基礎(chǔ)上為用戶提供輕量級應(yīng)用服務(wù)是系統(tǒng)開發(fā)初期重要的方向。因此，本系統(tǒng)利用微信公眾號平臺搭建客戶端與服務(wù)器的橋梁，用戶可通過本系統(tǒng)提供的微信公眾號進(jìn)行無線WiFi聯(lián)網(wǎng)、安全支付、多媒體影視資源訪問等服務(wù)。在車內(nèi)環(huán)境下，系統(tǒng)微信公眾號具有默認(rèn)情況下獲取用戶基本信息、實現(xiàn)客戶端與微信公眾號綁定、完成微信支付等操作，為用戶開通暢享本地資源及暢游外網(wǎng)的功能。

3.2 車載邊緣云盒

車載邊緣云盒作為邊緣服務(wù)器部署于各公共交通客運(yùn)車輛中，其利用邊緣計算技術(shù)為系統(tǒng)提供邊緣網(wǎng)絡(luò)計算和存儲服務(wù)，實現(xiàn)用戶請求本地化處理。邊緣計算的中心思想是把原先由核心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的事務(wù)處理，分配到各個邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，并靠近終端用戶進(jìn)行布局，從而使系統(tǒng)更高效和易于管理[5]。在邊緣計算框架理念的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)將終端服務(wù)程序、多媒體影視數(shù)據(jù)的存儲和計算任務(wù)從中心云服務(wù)器中卸荷至更加接近用戶的車載邊緣云盒，從而加快資源請求、響應(yīng)及傳輸速度，以滿足低時延、低能耗和高服務(wù)質(zhì)量的需求。邊緣計算服務(wù)示意如圖2所示。

3.3 中心云服務(wù)器

中心云服務(wù)器部署于阿里云服務(wù)平臺，為系統(tǒng)提供用戶數(shù)據(jù)存儲、外網(wǎng)資源獲取以及系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控等功能。一方面，中心云服務(wù)器與微信公眾號進(jìn)行通信，用戶關(guān)注系統(tǒng)公眾號后進(jìn)入系統(tǒng)首頁瀏覽新聞資訊、訪問外網(wǎng)資源、影視資源試用體驗等部分系統(tǒng)功能，并借用微信服務(wù)平臺為用戶提供安全支付入口；另一方面，中心云服務(wù)器與車載邊緣云盒進(jìn)行通信連接，中心云服務(wù)器可實時監(jiān)控車輛及邊緣云盒運(yùn)行狀態(tài)，必要時可遠(yuǎn)程控制云盒重啟等故障處理。定時爬取新聞信息存入數(shù)據(jù)庫中可供各邊緣云盒更新本地新聞資源，同時接受并保存所有邊緣云盒傳來的用戶數(shù)據(jù)，用于運(yùn)營分析。

4 應(yīng)用場景

面向智能公交的移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)部署在城市公共交通客運(yùn)環(huán)境中，應(yīng)用場景如圖3所示。

（1）客運(yùn)乘客攜帶手機(jī)、平板等移動終端設(shè)備進(jìn)入長途客運(yùn)車中，通過微信掃描二維碼連接車載WiFi或在WiFi列表中手動選擇連接系統(tǒng)WiFi后，跳轉(zhuǎn)到微信WiFi授權(quán)頁，關(guān)注系統(tǒng)公眾號后，微信聊天首頁展現(xiàn)服務(wù)入口，用戶可瀏覽新聞資訊、娛樂視頻信息等部分系統(tǒng)服務(wù)。

（2）在上述操作過程中，后臺服務(wù)程序已通過相同IP完成用戶ID與設(shè)備Mac地址的綁定錄入車載邊緣云盒數(shù)據(jù)庫中，并上傳至中心云服務(wù)器同時更新用戶賬號列表。

（3）用戶可選擇直接購買或限時試用等操作訪問系統(tǒng)提供的完整服務(wù)，當(dāng)用戶使用微信支付完成付款，微信后臺確認(rèn)收到付款信息后，向中心云服務(wù)器發(fā)送支付回調(diào)請求，中心云服務(wù)器后臺程序獲得回調(diào)信息中包含的付款用戶ID，將對應(yīng)付款信息發(fā)送至對應(yīng)邊緣云盒中，利用路由器中聯(lián)網(wǎng)權(quán)限管理功能進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)認(rèn)證。

（4）認(rèn)證通過后，用戶可直接訪問本地車載邊緣云盒提供的資源，若未完成認(rèn)證或認(rèn)證失敗，則在試用期結(jié)束后，將被強(qiáng)制斷開WiFi連接。

5 發(fā)展前景

本系統(tǒng)結(jié)合云計算、邊緣計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)一種以微信公眾號為移動終端載體、以車載邊緣云盒為邊緣計算服務(wù)器的移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果。

系統(tǒng)很好地解決了現(xiàn)有智能公交系統(tǒng)存在的不足，借助微信支付平臺和利用車載云盒中路由器模塊完成安全支付和WiFi安全接入，同時，系統(tǒng)采用流媒體技術(shù)處理影視資源，為用戶提供更加流暢的本地影視資源訪問服務(wù)。系統(tǒng)將中心云服務(wù)器中部分計算和存儲任務(wù)卸荷至更靠近用戶位置的邊緣服務(wù)器，利用邊緣服務(wù)器優(yōu)化存儲和計算上的優(yōu)勢及時有效地滿足網(wǎng)絡(luò)邊緣的用戶需求，實現(xiàn)用戶請求本地化處理。微信公眾號是本系統(tǒng)中面向用戶的主體，用戶只需通過微信掃描二維碼或在WiFi列表中手動選擇連接本系統(tǒng)WiFi后，無需下載軟件便可輕松快捷地訪問系統(tǒng)資源。另外，系統(tǒng)中心云服務(wù)器實時監(jiān)控車輛運(yùn)行狀態(tài)，收集用戶行為信息加入分析并定時更新邊緣服務(wù)器本地資源及信息推送服務(wù)，真正意義上做到乘客安全出行、輕松體驗服務(wù)。同時，本系統(tǒng)積極投產(chǎn)運(yùn)行，促進(jìn)云計算與車聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)學(xué)科的應(yīng)用發(fā)展，對于推動“產(chǎn)—學(xué)—研”的成果轉(zhuǎn)化產(chǎn)生了積極的影響。

6 結(jié)語

近幾年來，隨著國家大力推動“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，在智能交通中建立公交移動互聯(lián)體系順應(yīng)時代發(fā)展潮流，有利于全面推進(jìn)交通與互聯(lián)網(wǎng)更廣泛、更深層次的融合。隨著邊緣計算及移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人們可以通過更多渠道方式便利地獲取信息服務(wù)[6]。因此，為了更好地滿足客運(yùn)公交車乘客享有便捷的網(wǎng)絡(luò)資訊服務(wù)，本文提出了一種面向智能公交的移動邊緣互聯(lián)系統(tǒng)。所設(shè)計的系統(tǒng)為乘客提供更加便捷的出行體驗及更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)，惠及廣大人民群眾，在推動“智慧城市”的發(fā)展中具有重要而深遠(yuǎn)的意義。

[參考文獻(xiàn)]

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