［高頔］

1 引言

邊緣計(jì)算是在靠近應(yīng)用場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)邊緣，將計(jì)算、存儲(chǔ)、通信等任務(wù)分配到網(wǎng)絡(luò)邊緣的計(jì)算模式，就近提供邊緣智能服務(wù)。邊緣計(jì)算在用戶終端附近進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而無(wú)需交由云端，大大提升處理效率，減輕云端的負(fù)荷，滿足了實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、智能應(yīng)用和公共安全等方面的需求，為我們的生活帶來(lái)更多的便利。

車路協(xié)同簡(jiǎn)單來(lái)說，就是車與路之間的聯(lián)通與數(shù)據(jù)共享，雙方基于各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行交通行為的協(xié)同決策。早在上世紀(jì)90 年代，美日歐就已開始在此領(lǐng)域進(jìn)行研究探索，我國(guó)也在近10 年開始進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究。在真實(shí)道路交通場(chǎng)景中對(duì)計(jì)算的需求十分復(fù)雜，特別是隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量不斷增加，道路交通壓力不斷提升的情況下，根據(jù)實(shí)時(shí)局部信息快速分析計(jì)算并將結(jié)果反饋給周邊車輛，或是匯總?cè)中畔?，俯瞰大局統(tǒng)一分析等應(yīng)用更為迫切。

邊緣計(jì)算在車路協(xié)同中能夠發(fā)揮極大的作用。邊緣計(jì)算服務(wù)器可以發(fā)揮近距離部署的優(yōu)勢(shì)，及時(shí)獲取路況信息，如果是緊急事件，就直接下發(fā)給車/路設(shè)備，提醒各方及時(shí)處理；如果是可能影響全局的數(shù)據(jù)，就上報(bào)給中心云，由中心云計(jì)算決定是否追加下發(fā)，同時(shí)協(xié)助中心云繪制出整體交通態(tài)勢(shì)圖。

2 場(chǎng)景模型

本文車路協(xié)同場(chǎng)景涉及公路A 是一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，雙向六車道規(guī)模，全長(zhǎng)約18 km，設(shè)計(jì)速度80 km/h。協(xié)同系統(tǒng)需涵蓋視頻監(jiān)控（滿足公安綜合防控）、網(wǎng)格管理、城市應(yīng)急指揮等多方面的應(yīng)用需要，提升智慧城市服務(wù)水平。經(jīng)過與需求方溝通和實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，公路A 節(jié)點(diǎn)建設(shè)需覆蓋區(qū)域所有監(jiān)控視頻流；多路高清視頻實(shí)時(shí)傳送，滿足高吞吐量和低時(shí)延傳輸；能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)視頻的人員識(shí)別、目標(biāo)識(shí)別等功能；進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，滿足規(guī)定時(shí)間的視頻文件保存功能。

公路A 的節(jié)點(diǎn)建設(shè)較為分散，節(jié)點(diǎn)位置靠近終端，節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)如圖1 所示，涉及卡口攝像機(jī)（高清）、交通視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、電子警察攝像機(jī)、交通信號(hào)控制機(jī)、交通引導(dǎo)顯示屏和交通事件監(jiān)測(cè)攝像機(jī)等。上述業(yè)務(wù)要求超大帶寬、超低時(shí)延、超大連接、高可靠性等。

圖1 節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)需求分析

3 車路協(xié)同系統(tǒng)及邊緣計(jì)算組網(wǎng)架構(gòu)

車路協(xié)同是智慧交通的重要發(fā)展方向之一，通過具體場(chǎng)景應(yīng)用分析可以更好的說明車路協(xié)同系統(tǒng)的運(yùn)行。以行人穿行預(yù)警為例，車輛行駛到路口時(shí)一般要減速，防止與行人或非機(jī)動(dòng)車碰撞。但由于駕駛者的視覺盲區(qū)或行人不守交規(guī)現(xiàn)象的存在，路口事故仍然常常發(fā)生。在車路協(xié)同系統(tǒng)中，路口部署了攝像頭和毫米波雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)控，邊緣節(jié)點(diǎn)基于行人的實(shí)時(shí)位置和信號(hào)燈的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，將紅燈或靠近車道的行人信息進(jìn)行下發(fā)，協(xié)助駕駛者做出減速?zèng)Q策。邊緣云也可以將初步分析后的行人數(shù)據(jù)上報(bào)給中心云，中心云根據(jù)大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)行人行動(dòng)軌跡，將離路口有一定距離、但正在接近路口的行人信息追加發(fā)送給車輛，進(jìn)一步降低了事故發(fā)生率，如圖2 所示。

圖2 行人穿行預(yù)警協(xié)同系統(tǒng)

這個(gè)場(chǎng)景中，邊緣節(jié)點(diǎn)快速響應(yīng)路口實(shí)時(shí)出現(xiàn)的意外狀況，中心云統(tǒng)一處理計(jì)算量大、俯瞰全局的數(shù)據(jù)，做到交通數(shù)據(jù)的最大化利用，如圖3 所示。

圖3 車路協(xié)同系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)

4 邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)部署方案

通過對(duì)公路A 的交通量、建設(shè)進(jìn)度及周圍環(huán)境情況進(jìn)行反復(fù)的勘測(cè)，特別是在方案設(shè)計(jì)初期對(duì)區(qū)域城市規(guī)劃方案進(jìn)行了綜合測(cè)算，結(jié)合委托方時(shí)效性的要求，采用部署移動(dòng)式集裝箱作為公路A 的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，租用現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商鏈路上聯(lián)至數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)，如圖4 所示。與傳統(tǒng)室外機(jī)方式相比，移動(dòng)式邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)具有部署靈活、云邊協(xié)同、算力擴(kuò)容靈活和一站式交付等眾多優(yōu)點(diǎn)。該方案可快速定制、不受季節(jié)影響，建設(shè)周期短，完全符合業(yè)主單位建設(shè)需求，具有一定的示范性和廣闊的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

圖4 邊緣節(jié)點(diǎn)移動(dòng)式集裝箱設(shè)備示意圖

根據(jù)業(yè)務(wù)模型測(cè)算，公路A 涉及卡口攝像機(jī)（高清）、交通視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)、電子警察攝像機(jī)、交通信號(hào)控制機(jī)和交通事件監(jiān)測(cè)攝像機(jī)等監(jiān)控設(shè)備近300 個(gè)，數(shù)據(jù)處理設(shè)備配置為流媒體服務(wù)器6 臺(tái)，應(yīng)用服務(wù)器6 臺(tái)，其它服務(wù)器3 臺(tái)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量約240 TB。移動(dòng)式集裝箱邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)電氣設(shè)備組成包括4 個(gè)IT 機(jī)柜，3 個(gè)25 kW 列間空調(diào)，1 個(gè)組合式開關(guān)電源，1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)600＊600 機(jī)柜（電池專用）配4 組48V 100 AH 鐵鋰電池，以上配置可保證該邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)在車路協(xié)同系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用。

5 結(jié)論

上述系統(tǒng)經(jīng)過短期建設(shè)成功部署后，經(jīng)過3 個(gè)月試運(yùn)行，其功能完全滿足設(shè)計(jì)之初的要求。系統(tǒng)搭建的便捷性得到了委托方的認(rèn)可，為公共交通管理單位和社會(huì)秩序保障單位提供了高帶寬、低時(shí)延的數(shù)據(jù)，道路通行效率得到提升。在該系統(tǒng)運(yùn)行后，在模擬區(qū)間進(jìn)行車輛道路預(yù)警測(cè)試，其結(jié)果完全符合試驗(yàn)預(yù)期。