[论文解读] Vehicle as a Service (VaaS): Leverage Vehicles to Build Service Networks and Capabilities for Smart Cities

Xianhao Chen, Yiqin Deng+5 more|arXiv (Cornell University)|Apr 22, 2023

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)被引用 8

一句话总结

本论文提出车辆即服务（VaaS），利用具备 SCCSI 能力的车辆形成服务网络，在与固定基础设施共存的同时，为智慧城市应用提供服务并解决激励、安全性与架构设计问题。

ABSTRACT

Smart cities demand resources for rich immersive sensing, ubiquitous communications, powerful computing, large storage, and high intelligence (SCCSI) to support various kinds of applications, such as public safety, connected and autonomous driving, smart and connected health, and smart living. At the same time, it is widely recognized that vehicles such as autonomous cars, equipped with significantly powerful SCCSI capabilities, will become ubiquitous in future smart cities. By observing the convergence of these two trends, this article advocates the use of vehicles to build a cost-effective service network, called the Vehicle as a Service (VaaS) paradigm, where vehicles empowered with SCCSI capability form a web of mobile servers and communicators to provide SCCSI services in smart cities. Towards this direction, we first examine the potential use cases in smart cities and possible upgrades required for the transition from traditional vehicular ad hoc networks (VANETs) to VaaS. Then, we will introduce the system architecture of the VaaS paradigm and discuss how it can provide SCCSI services in future smart cities, respectively. At last, we identify the open problems of this paradigm and future research directions, including architectural design, service provisioning, incentive design, and security & privacy. We expect that this paper paves the way towards developing a cost-effective and sustainable approach for building smart cities.

研究动机与目标

• 通过使用具有移动 SCCSI 资源的车辆作为服务提供者，提出一种成本效益高、可持续的智慧城市建设路径。
• 识别从 VANET 向支持感知、通信、计算、存储与智能的多维 VaaS 架构转变所需的升级。
• 提出一种将移动与固定基础设施整合，并实现端到端服务交付的 SCCSI 服务网络架构。
• 概述架构设计、服务交付、激励设计以及安全与隐私领域的开放问题与未来研究方向。

提出的方法

• 介绍 VaaS 概念及其服务导向的 SCCSI 框架。
• 调研由 VaaS 支撑的潜在智慧城市应用场景（公共安全、智能出行、健康与智慧生活）。
• 分析从 VANET 到 VaaS 在频谱、计算与集成 SCCSI 设计方面的升级。
• 提出一个以端点、Proof of Concepts（PoCs）和 SSP 为要素、以 SDN/5G+ 虚拟化为指导的 SCCSI 服务网络架构。
• 讨论可持续部署 VaaS 的激励机制及安全与隐私考虑。

实验结果

研究问题

• RQ1 将 VANET 转变为支持 SCCSI 服务的多维 VaaS 架构需要哪些升级？
• RQ2 如何将车辆编排为移动边缘基础设施，以为智慧城市提供感知、通信、计算、存储与智能？
• RQ3 怎样的架构能够在确保 QoS 与安全的前提下，有效整合移动与固定的 SCCSI 资源？
• RQ4 为维持车辆所有者参与 VaaS，需要哪些激励与治理模型？

主要发现

• VaaS 通过利用未充分利用的车辆资源（感知、计算、存储、通信），在短期内实现成本效益较高的 SCCSI 服务网络。
• 提出的 SCCSI 服务网络架构将车辆、固定基础设施和集中控制器结合起来，以处理多维资源并提供 QoS 保证。
• 用例包括公共安全、智能出行（高清地图、智慧停车、交通控制）、智能健康与智慧生活（个性化服务与临时社群）。
• 论文强调需要认知频谱管理以支持主服务与次要服务，并讨论集成的 SCCSI 设计与可持续激励。