[發明專利]一種基于區域化的工業邊緣計算任務云協同卸載方法

有效

• 申請號: 202011266809.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112468547B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 肖金超;林梓帆;資雙飛
• 申請（專利權）人: 廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L67/1008;G06F9/445
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于區域化的工業邊緣計算任務云協同卸載方法，包括以下步驟：本地設備以及邊緣計算服務器的信息預設置以及初始化；邊緣網關將初始化信息轉發至SDN控制器，SDN控制器進行任務時延類型分類，再根據任務時延的類型進行權重分配；基于分類和權重分配結果，進行時延類型作業區域的跨域卸載決策，建立跨域決策“0?1”參數模型；根據“0?1”參數模型，進行各部分相關時延的計算；根據權重分配結果、“0?1”參數模型以及相關時延的計算，進行總體時延價值量的總結。基于本發明可以減少分散式設備之間的信息溝通帶來的差錯情況，降低邊緣端任務卸載之間的沖突，減少多服務器之間卸載的無序性。

技術領域

本發明屬于工業物聯網計算任務卸載的技術領域，具體涉及一種基于區域化的工業邊緣計算任務云協同卸載方法。

背景技術

大數據時代背景之下，用戶對于獲取數據的渴望和數據的產生，使得強大的云端難免也會略顯疲勞，低時延、高耗能、高帶寬、昂貴的傳輸成本成為了云端難以下藥的疑難雜癥。大數據下的各方面需求需要一種能為協同云端共同為數據傳輸增加潤滑油的技術-邊緣計算。

如今，許多工業制造現場的生產數據在計算、共享以及安全方面無法進行權衡，特別是許多工業現場與核心網端距離相距甚遠，時延問題成為工業制造安全以及生產效率的重大因素。因此，將邊緣計算模型滲透到工業物聯網領域內，能夠解決工業控制現場的種種難題。

早在云計算時代，計算任務分配以及計算資源卸載成為了計算資源領域的研究熱點，合理地進行計算任務卸載以及資源分配能夠為云集中式計算范式減少不少負擔。同樣的，在邊緣計算技術的發展之下，任務資源調度與管理技術也成為了工業邊緣控制發展不可或缺的一部分。目前，大部分研究者進行了邊緣計算下計算任務卸載與資源分配的研究，多數專注于物聯網以及車聯網行業領域，在物聯網領域內，主要研究點在于用戶移動設備上集中式計算的應用；在車聯網領域內，包括智能自動駕駛在內的計算任務卸載與資源分配技術也成為了自動駕駛研究的一部分。在技術研究方面，多數研究者只考慮到多個設備將任務卸載到一個邊緣服務器的情況，因此嚴重忽略了在多任務下，單一邊緣服務器資源受限的問題。此外，許多文獻缺乏對于工業控制現場特點的撕開，相關文獻僅僅對于工業邊緣端的思考，而忽略了還有強大的云端協同化，導致邊緣端任務搶占資源的尷尬場景。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種基于區域化的工業場景邊緣計算任務云協同卸載方法，通過軟件定義網絡控制器作為總控制器進行現場設備以及任務信息匯總以及判斷，減少了分散式設備之間的信息溝通帶來的差錯情況，對任務時延類型的區域類型二分類，分類可以使得類型任務選擇云端或者邊緣端計算，降低邊緣端任務卸載之間的沖突。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于區域化的工業邊緣計算任務云協同卸載方法，包括以下步驟：

本地設備以及邊緣計算服務器的信息預設置以及初始化；

邊緣網關將初始化信息轉發至SDN控制器，SDN控制器進行任務時延類型分類，再根據任務時延的類型進行權重分配；

基于分類和權重分配結果，進行時延類型作業區域的跨域卸載決策，建立“0-1”參數模型；

根據“0-1”參數模型，進行相關時延的計算；

根據權重分配結果、“0-1”參數跨域決策模型以及相關時延的計算結果，進行總體時延價值量的總結。

優選的，所述本地設備以及邊緣計算服務器信息預設置以及初始化是采用隨機分配的方法，為工業邊緣控制現場作業區域的設備進行信息的隨機分配，具體包括：

設置工業現場有K個作業區域，每個作業區域都包含多個ECS；

任務總數量N，i表示為第i個任務，第j個設備域的第i個任務表示為任務量的大小表示為di；