CN108833167B - 一种基于边缘计算的通信优化系统及方法 - Google Patents

一种基于边缘计算的通信优化系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的通信优化系统及方法，该系统包括：核心层，包括多个优化调度器，优化调度器用于接收通信优化请求并发送通信优化请求至通信优化核心云；通信优化核心云，与多个优化调度器连接，通信优化核心云用于根据通信优化请求生成通信优化结果；智能家居终端域，用于实施通信优化结果。本发明能够提升智能家居系统的通信实时性，降低流量成本。

Description

一种基于边缘计算的通信优化系统及方法
技术领域
本发明涉及边缘计算技术领域，特别涉及一种基于边缘计算的通信优化系统及方法。
背景技术
随着物联网(如：智能家居)的发展，边缘设备的数量逐渐增多，传统的云计算平台采用集中式数据处理方式处理数据，集中式数据处理方式无法有效对数量巨大的边缘设备所产生的海量数据进行处理。边缘计算方式可以解决上述问题，边缘计算将传统的云计算平台中的部分计算任务迁移到接入域中的边缘设备，实现了传统业务与互联网业务的深度融合，有效减少了传统业务交付时的端到端时延。随着边缘计算技术的发展，边缘计算中通信实时性较差的问题也愈加突出，如：目前基于边缘计算的智能家居系统的通信实时性较差、流量成本较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供了一种基于边缘计算的通信优化系统及方法，能够提升智能家居系统的通信实时性，降低流量成本。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于边缘计算的通信优化系统，包括：
核心层，包括多个优化调度器，所述优化调度器用于接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云；
通信优化核心云，与所述多个优化调度器连接，所述通信优化核心云用于根据所述通信优化请求生成通信优化结果；
智能家居终端域，用于实施所述通信优化结果。
可选地，所述通信优化系统还包括边缘接入层、因特网接入层和家庭网关接入层，所述智能家居终端域与所述边缘接入层连接，所述边缘接入层与所述因特网接入层、所述家庭网关接入层连接，所述因特网接入层与所述家庭网关接入层连接，所述家庭网关接入层与所述核心层连接。
可选地，所述通信优化请求包括第一通信优化请求和第二通信优化请求；
所述智能家居终端域还用于发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至边缘接入层；
边缘接入层用于发送所述第一通信优化请求至家庭网关接入层、发送所述第二通信优化请求至因特网接入层；
因特网接入层用于发送所述第二通信优化请求至家庭网关接入层；
家庭网关接入层用于发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至核心层。
可选地，所述边缘接入层包括ZigBee路由器、运营商基站和无线基站，所述智能家居终端域包括：
ZigBee智能家居终端，用于通过ZigBee网络接入到所述边缘接入层的ZigBee路由器，发送所述第一通信优化请求至所述ZigBee路由器；
第一移动终端，用于通过运营商网络接入到所述边缘接入层的运营商基站，发送第二通信优化请求至所述运营商基站；
第二移动终端，用于通过无线网络接入到所述边缘接入层的无线基站，发送第二通信优化请求至所述无线基站。
可选地，所述ZigBee智能家居终端还用于提出ZigBee智能家居终端通信优化请求，处理所述ZigBee智能家居终端通信优化请求中的部分ZigBee智能家居终端通信优化请求并生成剩余ZigBee智能家居终端通信优化请求，根据所述剩余ZigBee智能家居终端通信优化请求生成第一通信优化请求。
可选地，所述通信优化核心云具体用于分析所述通信优化请求并生成通信优化结果，所述通信优化结果包括ZigBee智能家居终端的通信优化方式、ZigBee智能家居终端的排序调度方式、ZigBee智能家居终端的定位处理方式及ZigBee智能家居终端的数据存储方式。
可选地，所述第一移动终端为手机，所述第二移动终端为电脑。
为实现上述目的，本发明还提供了一种基于边缘计算的通信优化方法，包括：
核心层接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云；
通信优化核心云根据所述通信优化请求生成通信优化结果；
智能家居终端域实施所述通信优化结果。
可选地，在所述核心层接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云之前还包括：
智能家居终端域发送所述通信优化请求至边缘接入层，所述通信优化请求包括第一通信优化请求和第二通信优化请求；
边缘接入层发送所述第一通信优化请求至家庭网关接入层和所述第二通信优化请求至因特网接入层；
因特网接入层发送所述第二通信优化请求至家庭网关接入层；
家庭网关接入层发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至核心层。
可选地，在所述智能家居终端域发送所述通信优化请求至边缘接入层之前还包括：
所述智能家居终端域提出智能家居终端通信优化请求，处理所述智能家居终端通信优化请求中的部分智能家居终端通信优化请求并生成剩余智能家居终端通信优化请求，根据所述剩余智能家居终端通信优化请求生成通信优化请求。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的基于边缘计算的通信优化系统，核心层包括多个优化调度器，优化调度器用于接收通信优化请求并发送通信优化请求至通信优化核心云，通信优化核心云与多个优化调度器连接，通信优化核心云用于根据通信优化请求生成通信优化结果，智能家居终端域用于实施通信优化结果。该方法能够提升智能家居系统的通信实时性，降低流量成本。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种基于边缘计算的通信优化系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种智能家居的通信优化功能框架图；
图3为本发明实施例二提供的一种基于边缘计算的通信优化方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种基于边缘计算的通信优化系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：核心层1、通信优化核心云2和智能家居终端域3。核心层1包括多个优化调度器11，多个优化调度器11与通信优化核心云2连接。如：优化调度器11可通过VPN隧道与通信优化核心云2相连接。
所述优化调度器11用于接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云2。所述通信优化核心云2用于根据所述通信优化请求生成通信优化结果。智能家居终端域3用于实施所述通信优化结果。
进一步地，所述通信优化系统还包括边缘接入层4、因特网接入层5和家庭网关接入层6，所述智能家居终端域3与所述边缘接入层4连接，所述边缘接入层4与所述因特网接入层5、所述家庭网关接入层6连接，所述因特网接入层5与所述家庭网关接入层6连接，所述家庭网关接入层6与所述核心层1连接。
进一步地，所述通信优化请求包括第一通信优化请求和第二通信优化请求。所述智能家居终端域1还用于发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至边缘接入层4。边缘接入层4用于发送所述第一通信优化请求至家庭网关接入层6、发送所述第二通信优化请求至因特网接入层5。因特网接入层5用于发送所述第二通信优化请求至家庭网关接入层6。家庭网关接入层6用于发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至核心层1。
所述边缘接入层4包括ZigBee路由器41、运营商基站42和无线基站43，所述智能家居终端域3包括ZigBee智能家居终端31、第一移动终端32和第二移动终端33。ZigBee智能家居终端31通过ZigBee网络接入到所述边缘接入层4的ZigBee路由器41，第一移动终端32通过运营商网络接入到所述边缘接入层4的运营商基站42，第二移动终端33通过无线网络接入到所述边缘接入层4的无线基站43。
图中未示出，家庭网关接入层6包括多个家庭网关，因特网接入层5包括因特网，因特网和ZigBee路由器41通过家庭网关接入至家庭网关接入层6。ZigBee智能家居终端31可以为各类智能家居设备，第一移动终端32为手机，第二移动终端33为电脑。
ZigBee智能家居终端31用于发送所述第一通信优化请求至所述ZigBee路由器41。第一移动终端32用于发送第二通信优化请求至所述运营商基站42。第二移动终端33用于发送第二通信优化请求至所述无线基站43。
后续对应地，通信优化核心云2用于发送通信优化结果至核心层1，核心层1用于发送该通信优化结果至家庭网关接入层6，家庭网关接入层6发送该通信优化结果至因特网接入层5或边缘接入层4，因特网接入层5若接收到通信优化结果则发送该通信优化结果至边缘接入层4，边缘接入层4用于发送该通信优化结果至智能家居终端3。具体地，通信优化结果包括与第一通信优化请求对应的通信优化结果和与第二通信优化请求对应的通信优化结果，发送与第一通信优化请求对应的通信优化结果至ZigBee智能家居终端31，发送与第二通信优化请求对应的通信优化结果至第一移动终端32或第二移动终端33。
第一通信优化请求为ZigBee智能家居终端31提出的计算处理、存储处理或网络处理等通信优化任务。第二通信优化请求可以为第一移动终端32或第二移动终端33与ZigBee智能家居终端31间的通信优化任务。
进一步地，所述ZigBee智能家居终端31还用于提出ZigBee智能家居终端通信优化请求，处理所述ZigBee智能家居终端通信优化请求中的部分ZigBee智能家居终端通信优化请求并生成剩余ZigBee智能家居终端通信优化请求，根据所述剩余ZigBee智能家居终端通信优化请求生成第一通信优化请求。
可选地，第一移动终端32或第二移动终端33还用于提出移动终端通信优化请求，并处理部分移动终端通信优化请求，根据剩余的移动终端通信优化请求生成第二通信优化请求。
所述通信优化核心云2具体用于分析所述通信优化请求并生成通信优化结果，所述通信优化结果包括ZigBee智能家居终端的通信优化方式、ZigBee智能家居终端的排序调度方式、ZigBee智能家居终端的定位处理方式及ZigBee智能家居终端的数据存储方式。
本实施例中，ZigBee智能家居终端31基于边缘计算方式处理ZigBee智能家居终端提出的通信优化请求中的部分通信优化请求，ZigBee智能家居终端31无法处理的剩余的ZigBee智能家居终端通信优化请求即为第一通信优化请求。本实施例的该系统，通过核心层1和通信优化核心云2处理ZigBee智能家居终端31提出的且无法经边缘计算方式处理的剩余的ZigBee智能家居终端通信优化请求，解决了基于边缘计算的智能家居系统通信实时性较差的问题，能够有效提升智能家居系统的通信实时性，降低流量成本。
下面以一种实施场景进行具体说明：
图2为本发明实施例一提供的一种智能家居的通信优化功能框架图，如图2所示，该智能家居的通信优化功能框架采用分层结构，包括感知层(相当于智能家居终端域3)、ZigBee通信网络层(相当于边缘接入层4)、因特网接入网络层(相当于边缘接入层3和因特网接入层4)、智能家居服务提供层(相当于核心层1和通信优化核心云2)和基础设施层。
感知层包括多个智能家居设备，如：包括网络摄像头、智能插座、门禁控制器及灯光控制面板等智能家居设备，感知层能够主动或被动感知信息。ZigBee通信网络层与感知层连接，ZigBee通信网络层包括ZigBee通信网关和ZigBee路由器，感知层的智能家居设备发送通信优化请求至ZigBee通信网关和ZigBee路由器。因特网接入网络层与ZigBee通信网络层连接，因特网接入网络层包括因特网防火墙、WIFI接入管理模块、基站接入管理模块，ZigBee通信网络层发送通信优化请求至因特网接入网络层。
智能家居服务提供层与因特网接入网络层连接，智能家居服务提供层包括家居通信管理模块、家居应用流管理模块、定位管理模块和家居数据管理模块。智能家居服务提供层根据通信优化请求生成通信优化结果，以实现：感知层通过ZigBee通信网络层及因特网接入网络层与智能家居服务提供层进行通信，智能家居服务提供层对感知层进行家居通信管理、家居应用流管理、定位管理或家居数据管理。
基础实施层与智能家居服务提供层相连接，智能家居服务提供层以基础实施层为支撑，该基础实施层用于实现计算、存储和网络的物理及虚拟资源管理，基础实施层包括边缘计算虚拟资源管理模块、IT虚拟资源和IT物理资源，IT虚拟资源包括虚拟计算资源、虚拟存储资源、虚拟网络资源，IT物理资源包括物理计算资源、物理存储资源、物理网络资源。边缘计算虚拟资源管理模块管理IT虚拟资源，IT虚拟资源经IT物理资源形成。
本实施例提供的通信优化系统，核心层包括多个优化调度器，优化调度器用于接收通信优化请求并发送通信优化请求至通信优化核心云，通信优化核心云与多个优化调度器连接，通信优化核心云用于根据通信优化请求生成通信优化结果，智能家居终端域用于实施通信优化结果。该系统包括多层结构，能够处理无法经边缘计算方式处理的通信优化请求，进而提升智能家居系统的通信实时性，降低流量成本。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种基于边缘计算的通信优化方法的流程示意图，如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤101、智能家居终端域提出智能家居终端通信优化请求，处理所述智能家居终端通信优化请求中的部分智能家居终端通信优化请求并生成剩余智能家居终端通信优化请求，根据所述剩余智能家居终端通信优化请求生成通信优化请求。
步骤102、智能家居终端域发送所述通信优化请求至边缘接入层，所述通信优化请求包括第一通信优化请求和第二通信优化请求。
步骤103、边缘接入层发送所述第一通信优化请求至家庭网关接入层和所述第二通信优化请求至因特网接入层。
步骤104、因特网接入层发送所述第二通信优化请求至家庭网关接入层。
步骤105、家庭网关接入层发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至核心层。
步骤106、核心层接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云。
步骤107、通信优化核心云根据所述通信优化请求生成通信优化结果。
可选地，在步骤107后还包括：通信优化核心云发送所述通信优化结果至核心层。核心层发送所述通信优化结果至家庭网关接入层。家庭网关接入层发送所述通信优化结果至因特网接入层或边缘接入层。因特网接入层发送所述通信优化结果至边缘接入层。边缘接入层发送所述通信优化结果至智能家居终端。
步骤108、智能家居终端域实施所述通信优化结果。
本实施例二提供的基于边缘计算的通信优化方法可基于实施例一提供的基于边缘计算的通信优化系统进行实施。
本实施例提供的通信优化方法，核心层接收通信优化请求并发送通信优化请求至通信优化核心云，通信优化核心云根据通信优化请求生成通信优化结果，智能家居终端域实施所述通信优化结果。该方法能够提升智能家居系统的通信实时性，进而降低流量成本。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于边缘计算的通信优化系统，其特征在于，包括：
核心层，包括多个优化调度器，所述优化调度器用于接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云；
通信优化核心云，与所述多个优化调度器连接，所述通信优化核心云用于根据所述通信优化请求生成通信优化结果；
智能家居终端域，用于实施所述通信优化结果；
所述通信优化系统还包括边缘接入层、因特网接入层和家庭网关接入层，所述智能家居终端域与所述边缘接入层连接，所述边缘接入层与所述因特网接入层、所述家庭网关接入层连接，所述因特网接入层与所述家庭网关接入层连接，所述家庭网关接入层与所述核心层连接；
所述通信优化请求包括第一通信优化请求和第二通信优化请求；
所述智能家居终端域还用于发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至边缘接入层；
边缘接入层用于发送所述第一通信优化请求至家庭网关接入层、发送所述第二通信优化请求至因特网接入层；
因特网接入层用于发送所述第二通信优化请求至家庭网关接入层；
家庭网关接入层用于发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至核心层；
所述边缘接入层包括ZigBee路由器、运营商基站和无线基站，所述智能家居终端域包括：
ZigBee智能家居终端，用于通过ZigBee网络接入到所述边缘接入层的ZigBee路由器，发送所述第一通信优化请求至所述ZigBee路由器；
第一移动终端，用于通过运营商网络接入到所述边缘接入层的运营商基站，发送第二通信优化请求至所述运营商基站；
第二移动终端，用于通过无线网络接入到所述边缘接入层的无线基站，发送第二通信优化请求至所述无线基站；
所述ZigBee智能家居终端还用于提出ZigBee智能家居终端通信优化请求，处理所述ZigBee智能家居终端通信优化请求中的部分ZigBee智能家居终端通信优化请求并生成剩余ZigBee智能家居终端通信优化请求，根据所述剩余ZigBee智能家居终端通信优化请求生成第一通信优化请求。
2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的通信优化系统，其特征在于，所述通信优化核心云具体用于分析所述通信优化请求并生成通信优化结果，所述通信优化结果包括ZigBee智能家居终端的通信优化方式、ZigBee智能家居终端的排序调度方式、ZigBee智能家居终端的定位处理方式及ZigBee智能家居终端的数据存储方式。
3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的通信优化系统，其特征在于，所述第一移动终端为手机，所述第二移动终端为电脑。
4.一种基于边缘计算的通信优化方法，其特征在于，包括：
核心层接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云；
通信优化核心云根据所述通信优化请求生成通信优化结果；
智能家居终端域实施所述通信优化结果；
在所述核心层接收通信优化请求并发送所述通信优化请求至通信优化核心云之前还包括：
智能家居终端域发送所述通信优化请求至边缘接入层，所述通信优化请求包括第一通信优化请求和第二通信优化请求；
边缘接入层发送所述第一通信优化请求至家庭网关接入层和所述第二通信优化请求至因特网接入层；
因特网接入层发送所述第二通信优化请求至家庭网关接入层；
家庭网关接入层发送所述第一通信优化请求和所述第二通信优化请求至核心层；
在所述智能家居终端域发送所述通信优化请求至边缘接入层之前还包括：
所述智能家居终端域提出智能家居终端通信优化请求，处理所述智能家居终端通信优化请求中的部分智能家居终端通信优化请求并生成剩余智能家居终端通信优化请求，根据所述剩余智能家居终端通信优化请求生成通信优化请求。
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