[發明專利]一種基于邊緣計算的工業物聯網資源調度系統及方法

有效

• 申請號: 202010065354.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111327677B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 亓晉;鄭嘉璇;孟祥宇;李卓;許斌;孫雁飛
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L67/61
• 分類號: H04L67/61;H04L67/63;H04L67/10;G16Y10/75;H04L45/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽;杜春秋

本發明提出了一種基于邊緣計算的工業物聯網資源調度系統，包括終端數據采集層用于采集實時檢測的工業數據并傳輸工業物聯網的優化請求；邊緣數據處理層用于將終端數據采集層的優化請求傳輸至云處理中心并且優化云計算中心傳輸來的工業數據，再將優化結果返回終端數據采集層；云計算中心用于儲存和分析終端數據采集層傳輸而來的優化請求，在所含邊緣數據處理層中尋找最適合處理該請求的邊緣設備，將上述終端數據采集層的物理地址傳輸至邊緣數據處理層。本發明將工業物聯網的優化請求部署到云計算中心，根據不同優化請求的應用場景和服務類型查找適合該請求的最佳邊緣設備，來提高邊緣平臺層的資源利用效率，降低整個工業物聯網系統的帶寬和總時延。

技術領域

本發明涉及一種基于邊緣計算的工業物聯網資源調度系統及方法。

背景技術

目前，物聯網與工業融合創新已是大勢所趨，據估計，到2020 年，工業物聯網在整體物聯網產業的占比將達25％，規模將突破4500 億元。隨著工業物聯網的迅速發展，終端設備的數量與其產生的數據量迅速增加，以云計算為核心的數據處理模型已經難以高效處理邊緣終端設備產生的海量數據。邊緣計算已被業界普遍認為是下一代數字化轉型的主要趨勢之一。

邊緣計算是物聯網領域的一項新興技術。傳統的云計算數據傳輸具有有限的網絡性能，集中式云計算結構對于分析和處理從物聯網設備收集的大量數據變得低效。邊緣計算將計算任務從集中式云卸載到物聯網設備附近的邊緣，因此預處理過程極大地減少了傳輸的數據。當中間數據大小小于輸入數據大小時，邊緣計算可以很好地執行。

另外，邊緣計算充分利用網絡邊緣設備有限的計算能力，對原始數據進行處理，得到中間結果，減少傳輸數據量。從而滿足用戶實時響應、安全隱私、高帶寬等需求。因此，基于邊緣計算的工業物聯網資源調度系統對于工業物聯網的發展具有重要意義。

經檢索發現，公開號為CN108924228A的中國專利申請提供了一種基于邊緣計算的工業互聯網的優化系統，該系統包括邊緣接入層，用于采集實時監測的工業數據；工業互聯邊緣平臺層，用于優化及傳輸所采集的工業數據，將優化的工業數據返回邊緣層，并且將未處理的工業物聯網的優化請求和工業數據傳輸至核心云；核心云，用于對未處理的優化請求和工業數據進行處理，并將處理結果返回至邊緣接入層。上述文獻是關于工業互聯網的基礎性專利，該發明的核心是對工業互聯網優化請求和工業數據中的部分內容在當前邊緣層進行處理，其余部分傳輸給核心云進行處理。然而，不同任務的應用場景和服務類型具有多樣性，當前邊緣平臺層并不一定適合處理終端的優化請求。例如，有些任務具有較強的局部、實時的特性，需要在鄰近邊緣設備處理優化請求；有些任務則具有一定的計算資源需求，同時有較大的交互頻率和傳輸數據量，需要計算能力強的邊緣設備來優化處理。因此，針對不同的任務類型，整個互聯網系統中大概率存在最佳的邊緣設備。直接在當前邊緣平臺層處理會造成較高的時延，對于邊緣平臺層的資源也是一種浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術存在的工業互聯網邊緣層效率低的不足而提供一種基于邊緣計算的工業物聯網資源調度系統及方法，通過一種更為完善的方法，將工業物聯網的優化請求部署到云計算中心，根據不同優化請求的應用場景和服務類型，通過云計算中心查找適合該請求的最佳邊緣設備，來提高邊緣平臺層的資源利用效率，進一步降低整個工業物聯網系統的帶寬和總時延。

本發明提供一種基于邊緣計算的工業物聯網資源調度系統，包括終端數據采集層、邊緣數據處理層和云計算中心；

所述終端數據采集層，用于采集實時檢測的工業數據，并傳輸工業物聯網的優化請求；

所述邊緣數據處理層，用于將終端數據采集層的優化請求傳輸至云計算中心，并且優化云計算中心傳輸來的工業數據，再將優化結果返回終端數據采集層；

所述云計算中心，用于儲存和分析終端數據采集層傳輸而來的優化請求，然后在所含邊緣數據處理層中尋找最適合處理該請求的邊緣設備，最后將上述終端數據采集層的物理地址傳輸至邊緣數據處理層。