千万级车联网 MQTT 消息平台架构设计

原创

于 2022-03-08 18:22:24 发布 · 3.4k 阅读

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#物联网 #自动驾驶 #服务器 #运维 #汽车

本文详细阐述了EMQX在车联网领域的实践，介绍了如何基于MQTT协议构建一个可支持千万级连接和百万并发的可靠消息平台。涵盖了从协议选择、消息采集与传递、安全措施到平台架构设计的全过程，为构建新一代自动驾驶和车路协同的车联网系统提供了关键架构参考。

在本专题系列文章中，我们将根据 EMQ 在车联网领域的实践经验，从协议选择等理论知识，到平台架构设计等实战操作，与大家分享如何搭建一个可靠、高效、符合行业场景需求的车联网平台。

前言

随着整个汽车出行领域新四化（电气化、智能化、网联化和共享化）的推进，各个汽车制造厂商正逐步构建以智能驾驶和智能网联为核心的车联网系统。新一代的车联网系统对于底层消息采集、传输和处理的平台架构提出了更高的要求。

本系列专题的上篇文章《车联网场景中的 MQTT 协议》中我们已经提到，MQTT 协议是目前最适合车联网场景数据平台搭建的通信协议。基于此，本文中我们将继续讨论车联网场景中的 MQTT 消息采集与传递，以及如何构建一个千万级车联网 MQTT 消息平台，以期为正在进行车联网业务的企业用户提供平台架构设计参考。

车联网的基础：消息采集与传递

车联网传输协议的演进

众所周知，车联网（vehicle-to-everything，V2X）是指车与云、车与网、车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统，是为了满足与车有关的每一个环节中的效率、安全、管理等元素而建立起的异构通信网络。而运行于其中的通信协议就成为车联网系统建设的关键和核心。

在车联网发展的历程中，主要有两种主流的通信技术，对车联网整体发展起到了推动作用：

DSRC（DeDICated Short Range CommunICation，专用短程通信）：1992 年由美国材料试验学会 ASTM 针对 ETC 的业务场景研发而出，后经多年完善和迭代，演变为 IEEE(802.1X) 车联网通信技术标准。在相当长的一段时间里，DSRC 技术是国际汽车主流生产和消费市场使用的主流车联网通信协议。

**C-V2X（Cellular Vehicle to Everything，蜂窝车联网通信）：**C-V2X 依托现有的蜂窝基站，除了支持 PC5的直连通信，RSU、车辆均可通过 4/5G 信道（采用 Uu 接口）与 V2X 平台相连，实现车路协同通信。较之 DSRC，C-V2X 技术上更优，它增强通信的安全性与保密性，支持高网络容量，可支持高带宽和大数据量需求。

DSRC 和 C-V2X 技术的竞争非常激烈，两者都希望能够成为主流车联网通信标准。目前，我国拥有最完善的 5G 通信网络的基础设施，因此更倾向于采用 C-V2X(LTE-V 、5G-V2X)通信技术，通过 V2X 车路系统+单车智能系统的体系化建设，实现基于自动驾驶的新一代车联网架构。

消息平台建设对于车联网的意义

在车联网建设高速发展的今天，所有的主机厂业已形成了一个共识: 车联网建设的目的不是为了联网而联网，也不是为了车载娱乐而联网，联网是为了数据。有了车联网，就有了数据。有了数据，辅以完整的数据治理和应用体系，就有了一切。

而这个业务的目标数据，也不仅仅限于车端的相关数据。在 V2X 框架中，需要解决车与车（V2V）、车与路（V2R）、车与网（V2I）、车与云（V2C）、车与人（V2H）等的互联互通，实现针对车、路、云、网、人的全面数据采集和分析。基于 5G 的 C-V2X 协议和通讯方式，为整个系统的建设提供基础能力保障。

从传统的 OTA 应用到智能座舱、高精地图适配、厘米级定位、车机端长连接、手机端消息采集、车路云图、车路协同等众多新型智能应用场景，车联网业务对于消息平台和数据处理系统的需求已从原始的车云扩展为人-车-路-网-云的整体架构建设，也因此对整个消息平台的建设提出了更高的要求。

如何建设一个海量连接、高并发吞吐、低时延的消息通信和传输系统架构，来保证整个系统的泛在性、便利性、高可用性、可靠性、安全性和高并发性，就成为了基于自动驾驶和车路协同场景下新一代车联网系统建设的关键所在。