CN104104538B - 网络边缘处的应用的上下文感知管理的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种网络边缘处的应用的上下文感知管理的方法和系统。提供了一种在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的方法、系统和计算机程序。一种实例方法包括在边缘节点上执行应用。所述边缘节点向所述网络边缘上的移动设备最终用户提供服务。所述方法可以包括标识用于在所述边缘节点上执行所述应用的操作上下文。管理步骤响应于所述标识的操作上下文，管理所述边缘节点上的所述应用的操作和生命周期。

Description

网络边缘处的应用的上下文感知管理的方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机软件应用，更具体地说，涉及在网络边缘处管理和操作数据和应用。

背景技术

在典型的蜂窝数据网络中，具有数据处理和应用服务能力的网络提供商在其网络边缘处增加节点，以便改进响应时间，减少回程拥塞并增强整体体验质量。数据处理能力可以包括数据业务重新路由或字节缓存，而服务能力可以包括为在边缘处的应用提供整个存在点、网络服务/缓存、游戏、基于位置的服务等。

尽管现有解决方案在边缘网络节点处提供数据处理和应用服务能力的存在，但这些解决方案通常被视为针对这些能力的存在采用静态实例的形式。所述能力可以存在于硬件或软件包中，当新能力变得可用时可能需要完全替换这些硬件或软件包。这些解决方案还可能需要人为干预以便将新能力安装在位置上。当运营商拥有来自各个制造商的设备，而每个设备需要它们自己的实现能力方式时，问题可能进一步加剧。当服务的操作方面需要可能因位置不同而有所不同的上下文输入（例如区域地图）时，这些解决方案还需要这一相同的过程。

发明内容

因此，本发明的一个实例是一种用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的方法。所述方法包括在边缘节点上执行应用。所述边缘节点向所述网络边缘上的移动设备最终用户提供服务。所述方法还包括标识用于在所述边缘节点上执行所述应用的操作上下文。所述方法还包括响应于所标识的操作上下文，管理所述边缘节点上的所述应用的操作和生命周期。

本发明的另一个实例是一种用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的系统。所述系统包括系统存储器和耦合到所述系统存储器的计算机处理器。所述系统还包括执行单元，其也耦合到所述计算机处理器。所述执行单元在边缘节点上执行应用。所述边缘节点向所述网络边缘上的移动设备最终用户提供服务。所述系统还包括标识单元。所述标识单元标识用于在所述边缘节点上执行所述应用的操作上下文。所述系统还包括管理单元。所述管理单元响应于所标识的操作上下文，管理所述边缘节点上的所述应用的操作和生命周期。

本发明的另一实例实施例是一种用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机可读程序代码，其被配置为：在边缘节点上执行应用，其中所述边缘节点向所述网络边缘上的移动设备最终用户提供服务；标识用于在所述边缘节点上执行所述应用的操作上下文；以及响应于所标识的操作上下文，管理所述边缘节点上的所述应用的操作和生命周期。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求中具体指出并明确要求保护了被视为本发明的主题。从下面结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目标、特性和优点将变得显而易见，这些附图是：

图1示出根据本发明的一个实施例的用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的系统；

图2示出根据本发明的一个实施例的在蜂窝网络边缘处的移动设备；

图3示出根据本发明的一个实施例的用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的方法；

图4示出根据本发明的一个实施例的预计位于智能边缘节点上以便服务于边缘设备上的应用的通用软件模块栈。

具体实施方式

参考本发明的各实施例描述本发明。在本发明的描述中参考图1-4。当参考各图时，使用相同的参考标号指示在所有图中示出的相同结构和元素。

本发明的各实施例涉及通过考虑服务生命周期方面，供应和管理位于无线接入网络边缘的服务，例如根据当前和预期的操作上下文，传输（例如，由于终端设备移动性）、安装、执行、监视、故障排除、修改、升级、替换、激活、停用和删除这些服务。本发明的各实施例还可以响应于所标识的最终用户上下文，管理应用和数据服务。

图1示出用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的一个实例系统102。所述系统可以包括系统存储器104、计算机处理器106、执行单元108、标识单元112和管理单元116。

执行单元108耦合到计算机处理器106，并且执行单元108在边缘节点110上执行应用。边缘节点110为网络边缘上的移动设备最终用户提供服务。

标识单元112标识用于在边缘节点110上执行应用的操作上下文114。管理单元116响应于所标识的操作上下文114，管理边缘节点110上的应用的操作和生命周期。

在本发明的一个实施例中，计算机处理器106可以被配置为标识操作上下文114。操作上下文114可以包括移动设备最终用户的时空上下文118。时空上下文118可以包括移动设备最终用户的预期时空上下文120。预期时空上下文120可以依赖于移动设备最终用户的移动性模式122。

在本发明的一个实施例中，计算机处理器106可以被配置为标识操作上下文114。操作上下文114可以包括移动设备最终用户的移动性模式122。

在本发明的一个实施例中，计算机处理器106可以被配置为从多个边缘节点110中选择边缘节点110以便执行应用。边缘节点110响应所标识的操作上下文114。在一个实施例中，计算机处理器106可以被配置为标识由移动设备最终用户当前使用的应用服务。

在另一个实施例中，计算机处理器106可以根据所标识的操作上下文114，配置边缘节点110处的计算机可执行指令。在一个实施例中，计算机处理器106被配置为响应于移动设备最终用户的预期未来上下文124而提供服务。

图2示出根据本发明的一个实施例的在蜂窝网络202的边缘处的移动设备系统。所述系统示出多个边缘设备204，例如智能电话（表示多个相对强大的交互式边缘计算设备）、摄像机（表示可控制设备，这些设备主要用于产生信息以便由移动到移动通信中的其它设备使用）和红绿灯（表示驱动设备，这些设备主要用于使用它们接收的上下文信息并且运行以便完成情况）。该图还示出在边缘处的蜂窝网络设备206（称为网络边缘节点），例如由基站（BT）控制的天线塔，基站又由远程网络控制器（RNC）控制。传统的蜂窝网络通过其回程和核心网络将其订户数据业务传送到因特网中的应用。

为了应对因越来越多地使用数据服务引起的回程中不断增加的带宽拥塞，出现备选体系架构，其中可以将数据业务从提供商的回程和核心网络卸载到备选路径，例如商业或住宅因特网连接。此类卸载通常在BT（包括住宅毫微微小区基站）或RNC处发生。

图3示出根据本发明的一个实施例的用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的方法302。所述方法包括执行步骤304。在执行步骤304，在边缘节点上执行应用。所述边缘节点为网络边缘上的移动设备最终用户提供服务。在完成执行步骤304之后，所述方法继续到选择步骤306。

在选择步骤306，可以从多个边缘节点中选择边缘节点以便执行应用。边缘节点可以响应所标识的操作上下文。

在一个实施例中，应用可以存在于选定（智能）边缘节点上。图4示出根据本发明的一个实施例的预计位于智能边缘节点上以便服务于边缘设备402上的应用的通用软件模块栈。在一个实施例中，每个边缘设备402包括边缘数据处理平台（EDPP）。EDPP提供栈，该栈包含连接性服务层404，边缘节点使用该层管理其与边缘设备和其它蜂窝网络节点（例如其它边缘节点）的连接。该栈还可以包含中间件服务层406，以便向较高层隐藏较低层的技术细节，并且还为较高层提供增值，例如内容缓存、服务质量、内容自适应和分发、计费、数据卸载等。最后，该栈还可以包含应用层408，应用位于其中以便为边缘设备提供服务。

每个边缘设备402可以连接到操作和生命周期决策点（O&L_DP）410。O&L_DP模块监管各种操作和生命周期决策实施点（O&L_DE）412。根据本发明的一个实施例，O&L_DP设置规则，O&L_DE根据这些规则操作以便管理在边缘节点中运行的应用。管理模块的操作和生命周期决策点410可以位于网络提供商业务支持/操作支持系统（BSS/OSS）上，这些系统可以访问订户信息、服务信息、资源（例如，基站的能力和使用率）、应用库等。

在完成选择步骤306之后，所述方法继续到标识步骤308。在标识步骤308，可以标识用于在边缘节点上执行应用的操作上下文。操作上下文例如可以包括移动设备最终用户的时空上下文。时空上下文可以包括移动设备最终用户的预期时空上下文。可以从移动设备最终用户的移动性模式获得预期时空上下文。例如，用户的移动性可以确定用户例如在十分钟之后的位置，这是用户的预期时空上下文。在完成标识步骤308之后，所述方法继续到配置步骤310。

在配置步骤310，可以根据所标识的操作上下文，配置边缘节点处的计算机可执行指令。在完成配置步骤310之后，所述方法继续到提供步骤312。

在提供步骤312，可以响应于移动设备最终用户的预期未来上下文而提供服务。在完成提供步骤312之后，所述方法继续到管理步骤314。

在管理步骤314，可以响应于所标识的操作上下文，管理边缘节点上的应用的操作和生命周期。在一个实施例中，管理移动设备最终用户的应用的操作和生命周期的管理模块可以包括操作和生命周期决策点以及对应决策实施者的分布式集合。

在一个实例实施例中，考虑订户A可能订阅的查找朋友服务。该服务允许订户在其附近查找朋友。该服务通常由第三方在线应用服务提供商提供，这些提供商使他们在其后端服务器中从在用户智能电话上运行的对应客户端应用（app）接收的GPS信息关联。由于应用的固有本地性方面，预计应用在边缘节点上的本地执行将明显减少所有在其位置中报告的智能电话生成的回程业务。它还可以明显缩短应用工作需要的响应时间和实时操作时间；因此将改进体验质量（QoE）。假设在某一时段（例如，清晨），没有人使用该应用。因此，在特定基站（例如BT2，参见图4）中，O&L_DP可以指示O&L_DE停用应用，并且具有用于将应用在本地存档或者将其完全清除的选项。在某一点，订户A的智能电话可以连接到BT2，随后O&L_DE从对应的连接性服务层提供的服务获悉该事件。O&L_DE将该事件告知其监管O&L_DP，O&L_DP查看订户库以便发现订户使用什么服务。当发现订户订阅查找朋友服务时，O&L_DP指示O&L_DE加载应用（如果尚未加载）并且准备服务于订户。O&L_DP还可以提供对应于BT2处的无线电发射器和接收器的地理覆盖范围的地图的副本。这是应用的上下文配置的一个实例，其中供应通用应用（查找朋友）以便在特定区域（BT2的覆盖区域）中操作。

上面的实例示出从其监管O&L_DP指示O&L_DE激活和配置特定应用的情况。在其它实施例中，O&L_DE模块可以与彼此协作，尤其当移动用户从一个基站切换到下一个基站时。在这种情况下，起源基站中的O&L_DE可以在订户A订阅服务（甚至订户当前使用的特定服务）之前指示潜在目的地基站的O&L_DE，以便目的地基站使它自己准备在切换时服务于订户的应用需要。

在另一个实施例中，如果O&L_DE没有足够的资源以便例如在本地执行查找朋友应用，则在查询其资源状态库之后或者在从O&L_DE请求时，监管O&L_DP可以改为指示对应的RNC执行应用。

在另一个实例实施例中，所述应用可以包括城市安全应用，该应用涉及多个传感器集合，包括声学日用摄像机、夜用（例如，红外线）摄像机、光传感器等。由于摄像机具有较高的能量和带宽要求（与声学传感器相比），因此应用被设计为通过以下方式节约能量：连续使用声学传感器而断续（或者在低分辨率下）使用摄像机，直到声学传感器监听到“干扰”，在这种情况下声学传感器指示完全使用摄像机。视频馈送或者存储在本地以便将来检索，或者发送给后端操作者以便进一步操作。

存在另一个实例，其中应用的本地执行可以明显加快所述系统的响应速度。它也是位置相关应用，需要从邻居到邻居的配置（以及从城市到城市的配置，如果在多个城市中部署该应用）。例如，基于街道和建筑物拓扑、大小以及建筑物方向，每个区域可以具有有关何时可更好地使用日用摄像机或夜用摄像机的不同规则。因此，在该实施例中，操作上下文是固定传感器的时间上下文。因此，通过派遣技术人员针对每个位置手动配置这些规则，劳动强度非常大并且成本很高。相反，可以在O&L_DP中输入并管理规则，O&L_DP然后可以通过指示对应的O&L_DP相应地配置应用，在不同位置供应应用的每个实例。此外，O&L_EP可以在必要时激活和停用对应于日用或夜用摄像机处理的视频处理器模块，具体取决于何时以及何处需要这些摄像机。

所属技术领域的技术人员知道，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式（包括固件、驻留软件、微代码等），或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各个方面还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是—但不限于—电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括例如在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括—但不限于—电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括—但不限于—无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的各个方面的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网（LAN）或广域网（WAN）—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

下面将参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。

也可以把这些计算机程序指令存储在计算机可读介质中，这些指令使得计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备以特定方式工作，从而，存储在计算机可读介质中的指令就产生出包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的指令的制造品（article of manufacture）。

也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的过程。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的不同实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

出于示例目的给出了对本发明的不同实施例的描述，但所述描述并非旨在是穷举的或是限于所公开的实施例。在不偏离所述实施例的范围和精神的情况下，对于所属技术领域的普通技术人员来说许多修改和变化都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使所属技术领域的其它普通技术人员能理解本文公开的实施例。

Claims (13)

1.一种在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的方法，所述方法包括：

在边缘节点上执行应用，其中所述边缘节点向所述网络边缘上的移动设备最终用户提供服务；

标识用于在所述边缘节点上执行所述应用的操作上下文；以及

响应于所标识的操作上下文，管理所述边缘节点上的所述应用的操作和生命周期，

其中所述操作上下文包括所述移动设备最终用户的时空上下文，所述时空上下文包括所述移动设备最终用户的预期时空上下文，其中从所述移动设备最终用户的移动性模式获得所述预期时空上下文。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作上下文包括所述移动设备最终用户的移动性模式。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括从多个边缘节点中选择所述边缘节点以便执行所述应用，其中所述边缘节点响应所标识的操作上下文。

4.根据权利要求1所述的方法，其中标识所述操作上下文包括标识由移动设备最终用户当前使用的应用服务。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括根据所标识的操作上下文，配置所述边缘节点处的计算机可执行指令。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述移动设备最终用户的预期未来上下文而提供服务。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作上下文包括固定传感器的时间上下文。

8.一种用于在网络边缘处操作和管理数据和应用服务的系统，所述系统包括：

系统存储器；

计算机处理器，其耦合到所述系统存储器；

执行单元，其耦合到所述计算机处理器，所述执行单元用于在边缘节点上执行应用，其中所述边缘节点向所述网络边缘上的移动设备最终用户提供服务；

标识单元，其标识用于在所述边缘节点上执行所述应用的操作上下文；以及

管理单元，其响应于所标识的操作上下文，管理所述边缘节点上的所述应用的操作和生命周期，

其中所述操作上下文包括所述移动设备最终用户的时空上下文，所述时空上下文包括所述移动设备最终用户的预期时空上下文，其中从所述移动设备最终用户的移动性模式获得所述预期时空上下文。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述操作上下文包括所述移动设备最终用户的移动性模式。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述计算机处理器被配置为从多个边缘节点中选择所述边缘节点以便执行所述应用，其中所述边缘节点响应所标识的操作上下文。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述计算机处理器被配置为标识由移动设备最终用户当前使用的应用服务。

12.根据权利要求8所述的系统，其中所述计算机处理器被配置为响应于所述移动设备最终用户的预期未来上下文而提供服务。

13.根据权利要求8所述的系统，其中所述操作上下文包括固定传感器的时间上下文。