周鵬飛　喬　佳　李　良

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0　引　言

汽車分時(shí)租賃是租車行業(yè)新興的一種租車模式。它指以小時(shí)或分鐘計(jì)算提供汽車的隨取即用租賃服務(wù)，消費(fèi)者可以按個(gè)人用車需求和用車時(shí)間預(yù)訂租車的小時(shí)數(shù)，其收費(fèi)將按小時(shí)或分鐘來(lái)計(jì)算，這種形式給用戶在用車方面帶來(lái)了極大的方便[1,5]。給用戶帶來(lái)方便的同時(shí)，也給運(yùn)營(yíng)分時(shí)租賃的公司帶來(lái)了極大的管理困難。因?yàn)榉謺r(shí)租賃的車輛不像傳統(tǒng)的租車公司，用戶需要到公司的門店去辦理取車、還車等相關(guān)操作，而分時(shí)租賃不可能像傳統(tǒng)的租車公司那樣去操作，分時(shí)租賃在用戶用車和還車的過(guò)程中都是通過(guò)APP自助完成的，不需要跟任何運(yùn)營(yíng)公司的人員進(jìn)行溝通交流。因此，分時(shí)租賃的車輛必須依靠先進(jìn)和穩(wěn)定的IT系統(tǒng)去管理在租的車輛，那么與車輛通信就成了分時(shí)租賃的整個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中必不可少的一部分[2]。

1　現(xiàn)狀和問(wèn)題分析

目前的車載設(shè)備通信管理大致上是車載設(shè)備通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)[6,8]將車輛的數(shù)據(jù)信息上報(bào)到服務(wù)器，然后服務(wù)器就能夠識(shí)別和控制上報(bào)的車載設(shè)備與車輛進(jìn)行通信，給相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供服務(wù)[7]。在整個(gè)通信的過(guò)程中存在一些問(wèn)題如：

1) 由于設(shè)備是需要車載電源供電的，如果車輛長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有開(kāi)動(dòng)的情況下，可能導(dǎo)致設(shè)備掉線，也會(huì)引起車輛打火失??；

2) 如果服務(wù)器線路繁忙的時(shí)候，導(dǎo)致車載設(shè)備控制失??；

3) 單點(diǎn)的服務(wù)器壓力很大。

為了解決上述問(wèn)題，我們進(jìn)行了如下改造：

1) 在車輛沒(méi)有開(kāi)動(dòng)的時(shí)候，延長(zhǎng)設(shè)備的上報(bào)信息周期，使設(shè)備盡可能少消耗電量；

2) 在設(shè)備檢測(cè)到電瓶電量低的時(shí)候，實(shí)時(shí)上報(bào)設(shè)備低電壓告警，推送給相應(yīng)的車輛維護(hù)人員，通知他們開(kāi)動(dòng)車輛，給電瓶充電，以保證車輛的正常使用；

3) 車載設(shè)備采用1∶1的雙通道保護(hù)策略，盡可能減少由于設(shè)備和服務(wù)器之間的鏈路問(wèn)題導(dǎo)致的設(shè)備離線問(wèn)題；

4) 服務(wù)器的部署采用分布式的部署方式，能夠水平擴(kuò)容，有效地降低服務(wù)器的單點(diǎn)壓力。

2　系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

車載設(shè)備通信服務(wù)的大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　車載設(shè)備系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：

1) 車載設(shè)備：安裝在分時(shí)租賃車輛上的電子設(shè)備，負(fù)責(zé)車輛跟上層服務(wù)器的通信。

2) IO控制器：負(fù)責(zé)接收車載設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)信息，然后解析上報(bào)給業(yè)務(wù)服務(wù)器，接收上層服務(wù)器的控制指令，下發(fā)給車載設(shè)備。

3) 路由控制器：負(fù)責(zé)記錄每個(gè)車載設(shè)備的路由信息，保證上次業(yè)務(wù)系統(tǒng)到車載設(shè)備的通信通暢。

4) 業(yè)務(wù)控制器：負(fù)責(zé)具體的業(yè)務(wù)處理，如：數(shù)據(jù)的入庫(kù)、告警的處理、跟其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的對(duì)接等。

5) 業(yè)務(wù)接口：負(fù)責(zé)對(duì)外部的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供接口，完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)和車輛的對(duì)接。

6) 選擇器：負(fù)責(zé)選擇那個(gè)業(yè)務(wù)控制器跟IO控制器進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的分配策略。

從圖1可以看出，整個(gè)系統(tǒng)的所有模塊都是獨(dú)立存在，并且通信都是雙鏈路的，當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)都能快速地切換到其他模塊進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，避免了系統(tǒng)的單點(diǎn)故障問(wèn)題。另外，當(dāng)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)控制模塊出現(xiàn)性能上的瓶頸時(shí)，我們可以通過(guò)水平擴(kuò)展的方式，增加一個(gè)業(yè)務(wù)控制器來(lái)分擔(dān)其他控制器的性能壓力。

3　業(yè)務(wù)流程

業(yè)務(wù)控制流程大致如圖2所示。

圖2　業(yè)務(wù)控制流程

1) 首先是業(yè)務(wù)接口從其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)接收到控制車輛的命令。

2) 使用選擇器從當(dāng)前可用的業(yè)務(wù)控制中選擇(有多種選擇的策略)一個(gè)可用的業(yè)務(wù)控制器。

3) 把車輛控制命令傳送給業(yè)務(wù)控制器。

4) 業(yè)務(wù)控制器拿到相應(yīng)的控制命令，對(duì)其做相應(yīng)的編碼，轉(zhuǎn)換成具體的通信協(xié)議單元。

5) 使用路由控制器從路由表中獲取相應(yīng)車輛所對(duì)應(yīng)的IO控制器。

6) 將轉(zhuǎn)換后的協(xié)議單元發(fā)送給IO控制器。

7) IO控制器接收到相關(guān)的通信協(xié)議單元直接發(fā)送給相應(yīng)的車載設(shè)備。

8) 車載設(shè)備接收到IO控制器發(fā)送的控制命令后，執(zhí)行相應(yīng)的操作，然后把操作結(jié)果返回給IO控制器。

9) IO控制器接收到結(jié)果后轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的業(yè)務(wù)控制器，最終由業(yè)務(wù)接口模塊返回給其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

路由控制流程如下：

1) 首先車載設(shè)備需要按照固定頻率(頻率會(huì)根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況自動(dòng)調(diào)節(jié))會(huì)上報(bào)心跳、位置等信息。

2) IO控制器接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)文后，會(huì)將設(shè)備和IO控制器的映射關(guān)系存儲(chǔ)到路由表中，從而完成路由的映射工作。

3) 當(dāng)業(yè)務(wù)控制器收到上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)傳過(guò)來(lái)的下發(fā)命令后，會(huì)根據(jù)命令中的車輛標(biāo)識(shí)找到相應(yīng)的IO控制器去完成路由尋路過(guò)程。

當(dāng)車載設(shè)備從IO控制器斷開(kāi)后，又重連不上的情況下，車載設(shè)備會(huì)根據(jù)備用的IO控制器地址去連接備用的IO控制器，從而完成故障自動(dòng)修復(fù)，具體過(guò)程如圖3所示。

圖3　故障修復(fù)流程

1) 車載設(shè)備持續(xù)的向IO控制器發(fā)送心跳命令。

2) 如果發(fā)現(xiàn)連續(xù)發(fā)送多次后，還沒(méi)有得到成功的答復(fù)。

3) 車載設(shè)備根據(jù)備用IO控制器的地址，去主動(dòng)連接備用IO控制器。

4) 當(dāng)連接成功后，備用的IO控制器會(huì)將新的路由關(guān)系寫(xiě)入路由表。

5) 當(dāng)新的業(yè)務(wù)從業(yè)務(wù)接口進(jìn)來(lái)的時(shí)候，那么選擇器就將根據(jù)新的路由關(guān)系選擇到備用的IO控制器上，從而保證了業(yè)務(wù)的正常通信。

4　系統(tǒng)在實(shí)際中的應(yīng)用

車載通信管理系統(tǒng)利用分布式網(wǎng)狀的部署結(jié)構(gòu)，可以將多個(gè)不同的業(yè)務(wù)處理過(guò)程分布到不同的處理模塊中，提高了業(yè)務(wù)處理的效率[4]。另外，多備份的方式也避免了單節(jié)點(diǎn)失敗而使整個(gè)系統(tǒng)不可用的風(fēng)險(xiǎn)，從穩(wěn)定性、健壯性和可擴(kuò)展性上都能夠滿足目前分時(shí)租賃的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)需求[3]。車載通信管理系統(tǒng)在整個(gè)分時(shí)租賃業(yè)務(wù)中的應(yīng)用如圖4所示。

圖4　車載通信管理系統(tǒng)

作為唯一與車輛通信的通道，在整個(gè)分時(shí)租賃的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。

5　系統(tǒng)未來(lái)改進(jìn)方向

雖然上述系統(tǒng)能夠滿足目前的業(yè)務(wù)需求，但是還存在很多可以優(yōu)化的地方。如：系統(tǒng)的調(diào)用方式。目前系統(tǒng)底層雖然采用了異步IO的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，但是，從整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)來(lái)看，還是一個(gè)大的同步調(diào)用系統(tǒng)，每個(gè)業(yè)務(wù)控制器必須記錄自己所發(fā)送的請(qǐng)求，每個(gè)IO控制器接到車載設(shè)備的響應(yīng)的時(shí)候，還必須要找到發(fā)送請(qǐng)求的業(yè)務(wù)控制器返回，這也加大了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，從而可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量。所以如果我們把系統(tǒng)對(duì)外的接口改成異步調(diào)用的，那么整個(gè)

系統(tǒng)內(nèi)部都將是異步的調(diào)用方式，從底層的IO處理，到上層的業(yè)務(wù)處理都不需要關(guān)心請(qǐng)求從哪個(gè)具體的業(yè)務(wù)控制器過(guò)來(lái)，也不需要知道發(fā)往哪個(gè)業(yè)務(wù)控制器，那么就能夠真正地做到每個(gè)業(yè)務(wù)控制器和IO控制器之前都是隨機(jī)調(diào)用，無(wú)需再保留正在訪問(wèn)的請(qǐng)求，從而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

6　結(jié)　語(yǔ)

車載通信管理系統(tǒng)管理著所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)跟車輛的通信，是業(yè)務(wù)系統(tǒng)跟車輛通信的唯一橋梁，也是整個(gè)分時(shí)租賃業(yè)務(wù)系統(tǒng)的根基，上層的業(yè)務(wù)系統(tǒng)再好，車載通信管理系統(tǒng)不穩(wěn)定也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰坍塌。因此，一個(gè)穩(wěn)定和高性能的車載通信管理系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)對(duì)整個(gè)分時(shí)租賃的業(yè)務(wù)系統(tǒng)帶來(lái)巨大的好處，是分時(shí)租賃系統(tǒng)的基石。

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