CN108768843A - 一种多网融合边缘计算网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多网融合边缘计算网关，包括中央处理器、实时操作系统、非实时操作系统、实时数据库模块、非实时数据库模块和容量储存器模块。有益效果：网关内运行边缘计算操作系统NECOS，可以实现数据实时采集，实时控制，操作系统内部为一套非实时操作系统和一套实时核共存的使用环境，可根据实际业务需要配置实时和非实时任务，并可根据网关的资源使用情况，动态调整非实时任务和实时任务，并可以在两个环境之间建立专用数据通道，实现数据共享交换的目的；另外，以多网融合的方式采集和控制各类物联网传感需求、以强大的边缘计算能力，实现快速响应、数据优化过滤、敏感数据安全加密，为云端减负，实现物联网智能升级。

Description

一种多网融合边缘计算网关
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种多网融合边缘计算网关。
背景技术
在物联网中，应用网关位于应用服务器和底层传感网络之间，用于汇聚数据、分发数据。由于物联网中数据量很大，而且并不是每个应用都会关心所有的数据。所以，每个应用需要在应用网关中定义一些规则进行数据过滤，只有那些符合应用所定义规则的物联网数据才会被应用网关转发至应用。由于物联网中的数据量非常大，而且每一条数据都要进行规则集合的匹配，这对应用网关中的数据过滤引擎提出了很高的要求。
现有技术中，一个物联网平台针对若干个传感器，所述传感器的个数可能达到上千个，将所述若干传感器采集到的数据传输到物联网平台的过程中，由于数据传输量很大，数据过滤差，容易造成网络传输的堵塞，影响传输效率；敏感数据的安全程度低；另外，现有的云端服务器分析数据是通过对应的软件分析需要不断的升级，运行负荷大，过程繁杂。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种多网融合边缘计算网关，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种多网融合边缘计算网关，包括中央处理器、实时操作系统、非实时操作系统、实时数据库模块、非实时数据库模块和容量储存器模块，其中，所述实时操作系统、所述非实时操作系统、所述实时数据库模块、所述非实时数据库模块设置于所述容量储存器模块内部，且所述容量储存器模块与所述中央处理器电连接。
所述实时操作系统为一种边缘计算操作系统NECOS，实现对所有硬件设备的ns级时间同步机制。
所述非实时操作系统是基于嵌入式非实时操作系统深度定制的，一种NECOS的辅助组件，用于对非实时系统任务和通讯任务进行管理，非实时数据和文件的管理。
所述实时数据库模块为一套实时数据库TSDB，所有实时数据及时存储时带有起发生的所有时间戳特征，确保所有数据的产生时间都是严格意义上的以统一时间轴为基础发生的，数据不可篡改，不可复制，仅能进行读取后的数据回放。
所述非实时数据库模块用于对非实时数据进行存储、读取、计算和加密，没有特定的访问权限，无法访问其中的数据。
所述中央处理器和所述容量储存器模块通过主板安装于基站箱内。
进一步的，所述基站箱的底部设有安装支架，所述安装支架的上表面安装有主板，所述主板的表面通过焊凸与若干模块焊接，所述模块通过导电连线连接至所述基站箱的外部接口。
进一步的，所述基站箱内还包括通信芯片模块、供电系统、加密授时模组和定位授时模组，且所述信芯片模块、所述供电系统、所述加密授时模组和所述定位授时模组均安装于所述主板上。
进一步的，所述通信芯片模块包括LoRa基站芯片、TDD/FDD LTE芯片和WIFI/BLE射频芯片。
进一步的，所述定位授时模组与所述实时操作系统之间连接实现随时校准时间基准，以静态内存分配对实时性要求超高的硬件访问存储空间，以子程序形势控制非实时中断请求，并建立RTFIFO模式进行实时域非实时域数据共享。
进一步的，所述基站箱设有两个通信网口、电源接口和若干天线接口，且分别对应设置于所述基站箱的四周。
进一步的，所述天线接口至少包括以下之一或其任意组合：
LoRa频射天线、LTE频射天线和2.4G频射天线。
进一步的，所述通信网口包括非实时串口、非实时以太网、实时以太网、实时串口、实时IO和定位授时接口，所述电源接口包括POE供电接口、DCDC供电接口和接地桩。
进一步的，所述加密授权模组采用CC EAL+等级加密授权模组，具备AEC/ECC对称非对称三阶加密算法，支持多层加密和证书验证机制，所有有线、无线设备和端口接入，均需进行认证、授权和秘钥检验，确保所有数据链路的数据安全性，同时可以对边缘计算操作系统内的核心业务算法进行加密。
本发明的有益效果是：边缘计算操作系统，网关内运行边缘计算操作系统NECOS，可以实现数据实时采集，实时控制，数据凭证化处理和压缩优化、操作系统内部为一套非实时操作系统和一套实时核共存的使用环境，可根据实际业务需要配置实时和非实时任务，并可根据网关的资源使用情况，动态调整非实时任务和实时任务，并可以在两个环境之间建立专用数据通道，实现数据共享交换的目的；另外，以多网融合的方式采集和控制各类物联网传感需求、以强大的边缘计算能力，实现快速响应、数据优化过滤、敏感数据安全加密，为云端减负，实现物联网智能升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种多网融合边缘计算网关的结构框图；
图2为一种多网融合边缘计算网关中基站箱的结构示意图；
图3为一种多网融合边缘计算网关中基站箱的左视图。
图中：
1、基站箱；2、焊凸；3、安装支架；4、模块；5、主板；6、导电连线；7、电源接口；8、天线接口；9、通信网口；10、中央处理器；20、实时操作系统；30、非实时操作系统；40、实时数据库模块；50、非实时数据库模块；60、容量储存器模块；70、加密授时模组；80、定位授时模组；90、供电系统；100、非实时串口；110、非实时以太网；120、实时以太网；130、实时串口；140、实时IO；150、定位授时接口；31、LoRa基站芯片；32、TDD/FDD LTE芯片；33、WIFI/BLE射频芯片；34、通信芯片模块；311、LoRa频射天线；321、LTE频射天线；331、2.4G频射天线；91、POE供电接口；92、DCDC供电接口；93、接地桩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的实施例，提供了一种多网融合边缘计算网关。
参照图1-3，根据本发明实施例的多网融合边缘计算网关，包括中央处理器10、实时操作系统20、非实时操作系统30、实时数据库模块40、非实时数据库模块50和容量储存器模块60，其中，所述实时操作系统20、所述非实时操作系统30、所述实时数据库模块40、所述非实时数据库模块50设置于所述容量储存器模块60内部，且所述容量储存器模块60与所述中央处理器10电连接。
所述实时操作系统20为一种边缘计算操作系统NECOS，实现对所有硬件设备的ns级时间同步机制。
所述非实时操作系统30是基于嵌入式非实时操作系统深度定制的，一种NECOS的辅助组件，用于对非实时系统任务和通讯任务进行管理，非实时数据和文件的管理。
所述实时数据库模块40为一套实时数据库TSDB，所有实时数据及时存储时带有起发生的所有时间戳特征，确保所有数据的产生时间都是严格意义上的以统一时间轴为基础发生的，数据不可篡改，不可复制，仅能进行读取后的数据回放。
所述非实时数据库模块50用于对非实时数据进行存储、读取、计算和加密，没有特定的访问权限，无法访问其中的数据。
所述中央处理器10和所述容量储存器模块60通过主板5安装于基站箱1内。
在一个实施例中，所述基站箱1的底部设有安装支架3，所述安装支架3的上表面安装有主板5，所述主板5的表面通过焊凸2与若干模块4焊接，所述模块4通过导电连线6连接至所述基站箱1的外部接口。
在一个实施例中，所述基站箱1内还包括通信芯片模块34、供电系统90、加密授时模组70和定位授时模组80，且所述信芯片模块34、所述供电系统90、所述加密授时模组70和所述定位授时模组80均安装于所述主板5上。
在一个实施例中，所述通信芯片模块34包括LoRa基站芯片31、TDD/FDD LTE芯片32和WIFI/BLE射频芯片33。
在一个实施例中，所述定位授时模组80与所述实时操作系统20之间连接实现随时校准时间基准，以静态内存分配对实时性要求超高的硬件访问存储空间，以子程序形势控制非实时中断请求，并建立RTFIFO模式进行实时域非实时域数据共享。
在一个实施例中，所述基站箱1设有两个通信网口9、电源接口7和若干天线接口8，且分别对应设置于所述基站箱1的四周。
在一个实施例中，所述天线接口8至少包括以下之一或其任意组合：LoRa频射天线311、LTE频射天线321和2.4G频射天线331。
在一个实施例中，所述通信网口9包括非实时串口100、非实时以太网110、实时以太网120、实时串口130、实时IO140和定位授时接口150，所述电源接口7包括POE供电接口91、DCDC供电接口92和接地桩93。
在一个实施例中，所述加密授权模组70采用CC EAL 5+等级加密授权模组，具备AEC/ECC对称非对称三阶加密算法，支持多层加密和证书验证机制，所有有线、无线设备和端口接入，均需进行认证、授权和秘钥检验，确保所有数据链路的数据安全性，同时可以对边缘计算操作系统内的核心业务算法进行加密。
另外，在一个实施例中，如图1所示，网关内包含所述中央处理器10、所述容量存储器模块60、所述实时操作系统20、所述非实时操作系统30、所述实时数据库模块40、所述非实时数据库模块50、所述加密授权模组70、所述定位授时模组80、所述LoRa基站芯片31、所述TDD/FDD-LTE芯片32、所述WIFI/BLE射频芯片33、所述非实时串口100、所述非实时以太网110、所述供电系统90、所述实时以太网120、所述实时串口130和所述实时IO140等，网关外部接口为各类射频天线、IP67等级以太网接口、串行通讯接口和供电接口，以及透气阀，以多网融合的方式采集和控制各类物联网传感需求、以强大的边缘计算能力，实现快速响应、数据优化过滤、敏感数据安全加密，为云端减负，实现物联网智能升级。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，包括中央处理器(10)、实时操作系统(20)、非实时操作系统(30)、实时数据库模块(40)、非实时数据库模块(50)和容量储存器模块(60)，其中，所述实时操作系统(20)、所述非实时操作系统(30)、所述实时数据库模块(40)、所述非实时数据库模块(50)设置于所述容量储存器模块(60)内部，且所述容量储存器模块(60)与所述中央处理器(10)电连接；
所述实时操作系统(20)为一种边缘计算操作系统NECOS，实现对所有硬件设备的ns级时间同步机制；
所述非实时操作系统(30)是基于嵌入式非实时操作系统深度定制的，一种NECOS的辅助组件，用于对非实时系统任务和通讯任务进行管理，非实时数据和文件的管理；
所述实时数据库模块(40)为一套实时数据库TSDB，所有实时数据及时存储时带有起发生的所有时间戳特征，确保所有数据的产生时间都是严格意义上的以统一时间轴为基础发生的，数据不可篡改，不可复制，仅能进行读取后的数据回放；
所述非实时数据库模块(50)用于对非实时数据进行存储、读取、计算和加密，没有特定的访问权限，无法访问其中的数据；
所述中央处理器(10)和所述容量储存器模块(60)通过主板(5)安装于基站箱(1)内。
2.根据权利要求1所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述基站箱(1)的底部设有安装支架(3)，所述安装支架(3)的上表面安装有主板(5)，所述主板(5)的表面通过焊凸(2)与若干模块(4)焊接，所述模块(4)通过导电连线(6)连接至所述基站箱(1)的外部接口。
3.根据权利要求1或2所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述基站箱(1)内还包括通信芯片模块(34)、供电系统(90)、加密授时模组(70)和定位授时模组(80)，且所述通信芯片模块(34)、所述供电系统(90)、所述加密授时模组(70)和所述定位授时模组(80)均安装于所述主板(5)上。
4.根据权利要求3所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述通信芯片模块(34)包括LoRa基站芯片(31)、TDD/FDD LTE芯片(32)和WIFI/BLE射频芯片(33)。
5.根据权利要求3所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述定位授时模组(80)与所述实时操作系统(20)之间连接实现随时校准时间基准，以静态内存分配对实时性要求超高的硬件访问存储空间，以子程序形势控制非实时中断请求，并建立RTFIFO模式进行实时域非实时域数据共享。
6.根据权利要求3所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述基站箱(1)设有两个通信网口(9)、电源接口(7)和若干天线接口(8)，且分别对应设置于所述基站箱(1)的四周。
7.根据权利要求3所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述天线接口至少包括以下之一或其任意组合：
LoRa频射天线(311)、LTE频射天线(321)和2.4G频射天线(331)。
8.根据权利要求6所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述通信网口(9)包括非实时串口(100)、非实时以太网(110)、实时以太网(120)、实时串口(130)、实时IO(140)和定位授时接口(150)，所述电源接口(7)包括POE供电接口(91)、DCDC供电接口(92)和接地桩(93)。
9.根据权利要求3所述的一种多网融合边缘计算网关，其特征在于，所述加密授权模组(70)采用CC EAL 5+等级加密授权模组，具备AEC/ECC对称非对称三阶加密算法，支持多层加密和证书验证机制，所有有线、无线设备和端口接入，均需进行认证、授权和秘钥检验，确保所有数据链路的数据安全性，同时可以对边缘计算操作系统内的核心业务算法进行加密。
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