车联网网关中间件

        车联网网关中间件采用微内核架构,以netty/mina作为底层通讯架构,是一个基于JT/T808 2011《道路运输车辆卫星定位系统终端通信协议及数据格式》、JT/T808 2013《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端通信协议技术规范》、《JT/T808 2019道路运输车辆卫星定位系统终端通讯协议及数据格式》等808协议的协议网关中间件。网关中间件独立于其他业务系统,通过消息中间件(json消息传输,支持RabbitMQ/ActiveMQ)与业务平台进行交互,能够无缝接入各种异构系统,协助企业快速构建车联网平台。主要功能包括:
一、 协议封装
        中间件屏蔽了通信协议(JT/T 808协议)的复杂性以及异构性,提供标准的json消息与业务平台进行数据交换。业务平台按照中间件规定的json消息格式,把消息发送至指定消息队列中,中间件监听队列获取消息,经过数据转换、协议适配,解析并封装成符合通信协议规定的消息格式。
二、 协议解析
        中间件屏蔽了通信协议(JT/T 808协议)的复杂性以及异构性,对车载设备上行的消息进行协议适配、数据转换,解析并封装成标准的json消息,并通过消息队列与业务平台进行数据交换。业务平台只需专注于自身业务逻辑的处理以及数据分析,从而达到业务处理与协议解析的解耦。
三、 链路管理
        中间件按照通信协议(JT/T 808协议)规定的通讯方式、链路管理规范,管理车载设备与中间件软件之间的通讯链路、状态维护,并向业务平台发布链路状态通知等。
四、 数据交换
        中间件按照车载设备协议(JT/T 808协议)的规范,现实车载设备与业务平台之间的数据传输功能。
五、 安全控制
        中间件具备流量控制、过载保护、数据加密、IP黑名单等安全控制功能,防止恶意的流量攻击。
六、 协议适配
        基于微内核架构的设计,使得中间件具备同时兼容多种不同通信协议的能力,能够接入不同通信协议的车载设备。
七、 开放性
        中间件绿色免安装,支持以插件形式(不改动原有任何代码)扩展原有协议或者添加支持新协议。

中间件亮点
        车联网网关中间件软件采用微内核架构,在可靠性、安全性、稳定性、兼容性上,都有非常大的优势。
一、 可靠性高
        中间件软件支持水平动态扩展,利用四层负载均衡技术,部署多套中间件软件,可保证系统中任意一台中间件软件服务器网络中断、工作异常的时候,通信数据可靠、完整。
二、 兼容性高
        基于微内核架构的设计,支持插件式扩展原有协议或者添加支持新协议,使得中间件软件具备同时兼容多种不同通信协议的能力,能够接入不同通信协议的车载设备。
三、 安全性高
        通过流量控制、过载保护、数据加密、IP黑名单等技术等多种安全技术手段,确保系统的高安全性。
四、 适应性高
        中间件软件部署方式较为灵活,即可采用单点部署,又可进行分布式集群部署,可以适应不同场景的应用需求。


免费版中间件软件下载地址:https://github.com/legaoyi/JT-808


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单机模拟1W台设备每秒最大并发2000个GPS压力测试视频

数据分析处理服务为独立的应用程序,实时处理车载终端上报的数据,包括消息存储、围栏告警计算、实时发布消息等业务。 4.4.1 关键技术和重点功能 4.4.1.1 批处理技术  采用无锁并发框架,对数据进行批量、异步分析处理。  数据批量入库存储,提高数据的存储效率。 4.4.1.2 分片存储技术  对于车载终端上传的高频数据,根据数据处理的业务特点,系统默认优先采用分区分表存储以提高数据的读写性能,如“位置信息”。  同时系统支持MongoDB数据库集群,当每天需处理的数据规模庞大(如每天产生上亿条数据)时,可对MongoDB数据库进行集群分片以确保数据的读写性能。 4.4.1.3 实时消息分发  支持重要消息实时发布,如车辆上下线,车辆故障、车辆告警等。  支持重要消息实时广播,多客户端(Web APP、Mobile APP、小程序等)实时接收消息。 4.4.1.4 抽稀算法和多维空间点索引算法 由于“围栏告警”、“区域查车”的计算属于高消耗CPU密集型的任务,为了提高系统处理数据的能力,在尽量少影响“精度”的前提下,系统针对“围栏告警”、“区域查车”的计算做了大量的优化,如对经纬度采用“多维空间点索引算法”,对“路线”、“区域”使用“抽稀”算法以提高系统的运算效率,减少运算对系统性能的影响。 4.4.1.5 N+1模式 系统运行时间较长时,难免不出现设备级故障。N+1模式能保证其中一台工作机出现故障时,数据分析处理业务不中断,提升系统可靠性。其工作原理如下:同时在不同的工作机上分别部署“数据分析处理服务”软件,各个软件之间独立存在各不互相影响,其中一台机器出现故障不影响其他机器上的软件继续工作。 4.4.1.6 数据可靠性  存储本地备份:对数据库进行本地定时备份,防止误操作造成重要数据的丢失,增加了重要通道数据的安全性,无需平台干预。  数据库主从备份:对数据库进行主从配置,实现实时灾备。可用于故障切换,避免单点故障影响业务,无需平台干预。  存储间异地备份:是指将存储A机器上的数据备份到B机器的存档卷中,防止A机器因为异常或数据卷循环覆盖而造成重要数据的丢失,可实现跨局域网备份,无需平台干预。 4.4.2 存储容量计算 系统的数据主要来源于车载终端上报的实时监控数据,包括位置信息、车况等数据。以808协议的位置信息数据存储为例,经测试,每2000w位置信息存储在MongoDB数据库中,需要存储空间约1G。 例子:平台中有1w车载终端,平均10s一条位置信息,在线率50% 存储空间:1w*6*24*60*0.5=43200000条,平均500条/每秒 1w车载终端,每天约2.5G,每月75G,半年450G 4.4.3 带宽计算方法 车载终端通过无线网络或者4G/5G网络连接中间件软件进行数据传输,数据传输所产生的带宽主要为上行带宽,即车载终端将信息上传至服务器所需的带宽。 电信带宽的计算方法:电信2Mbps的ADSL宽带,理论上其上行带宽是512kbps = 64KB/s ,其下行带宽是2Mbps = 256KB/s。 以位置信息传输为例,带宽计算公式:每条位置信息大小 * 并发数量 = 网络带宽至少大小。 例子:每条位置信息按100个字节计算,1000辆车并发。 上行带宽:0.1KB×1000 =100KB/s≈2Mbps 第6章 方案优势分析 该方案通过把车载终能终端、车载摄像头、运维监控系统等进行有机组合,实现整个系统的全高清、全网络化,体现出系统的高集成化、高智能化、高可靠性、高扩展性、高易用性等优势,具体表现如下: 6.1 规范性 系统遵循国家和行业的标准要求,以《道路运输车辆卫星定位系统终端通信协议及数据格式》(JT/T 808-2011)、《道路运输车辆卫星定位系统车载视频通信协议》(JT/T 1078-2016)、《汽车行驶记录仪》(GB/T 19056-2012)等标准规范为依据进行设计。 6.2 高可靠性 系统采用集群架构设计,支持对关键设备、关键数据采取备份、冗余措施,有较强的容错和系统恢复能力,具备断网重连、多链路冗余,能够保证系统长期运行。对系统整体性能有影响的关键设备支持负载均衡。 6.3 高扩展性 系统具备高扩展性优势,具体如下: 1) 运维监控系统的模块化扩展:系统可通过模块化的部署方式,根据实际需要灵活扩展模块原有的业务功能或者新增模块,系统的扩展优势非常明显。 2) 平台软件的高扩展性:平台软件不仅具有标准的内外部接口,同时模块化的软件设计易于后期扩展,特别是对于项目规模扩大,需要升级的情况,只需增加相应的刀片服务器配置,结合相应的服务模块,从而实现系统扩展。 6.4 开放性 系统整体架构和平台结构具备良好的拓展性,架构设计充分考虑系统后期的扩展性以及与其它系统之间的互联互通,具有良好的信息交换、共享及升级能力,遵循统一与开放相结合的原则。 6.5 高易用性 该系统具有高易用性,体现在易部署、易操作、易管理、易维护方面,具体如下: 1) 易部署:系统通过其模块化、集成化、绿色免安装的设计理念,可集中、快速部署平台软件,减少了系统调试周期。 2) 易操作:系统应提供清晰、简洁、友好的中文人机交互界面,操作应简便、灵活、易学易用,便于使用、管理及维护。 3) 易管理:系统通过权限分级管理的设计理念,上级可管理下级,不同权限的人员具有不同操作权限,方便对系统的管理。 4) 易维护:系统采用模块化设计,方便后期维护以及升级,局部的升级不影响系统的整体运行。同时系统提供了完善的运行日志文件,可实现对系统运行状况的诊断功能。 系统具备以下特征: 1、先进性:采用先进成熟的技术,确保系统的先进性、经济性和实用性。 2、安全可靠:平台提供的应用框架及平台本身提供应用安全保证,并可以和第三方安全手段,如认证、加密、电子签名等进行集成。必须保证数据的安全性和保密性。对于基于平台开发的应用系统,只允许有权限的人员进行操作和浏览信息。必须有安全的手段来进行权限控制。 3、开放互连:系统应对各类业务系统、数据库系统、WEB信息等具有通用的或可定制的接口策略和连接方法。 4、平台无关:系统应该与操作系统平台和数据库系统无关,至少应该支持Windows server 2008、Centos 7等操作系统和Mysql 5.6及以上版本数据库。 5、规范性:开发过程控制、开发技术、系统编码、文档应规范化,并遵循相应的国内外标准。 6、可靠性:保证系统的可靠运行和在升级过程中的方便快捷。 7、可扩充性:系统应当可以根据需求的变化,方便地进行功能的调整、增减,模块的升级和系统架构的逐步完善。 8、界面友好、操作方便:操作界面要直观、简单、贴近实际,操作过程应当尽量简化,符合实际过程。身份认证过程即要保证安全,也要尽量简化认证过程。 9、可维护性:系统维护应当简单。 10、集成性:平台应对基于平台开发的应用模块、权限控制、界面进行集成。 2.2 设计思路 本方案的总体设计思路如下: 1) 部署模块化、集成化的运营监控平台; 2) 建立统一的运营监控平台,实现对系统的统一管理;采用分布式架构技术,保障系统稳定运行; 3) 充分考虑原有系统利旧,实现新老系统的无缝对接,降低成本,减少资源浪费。
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