CN112135317A - 一种基于5g与边缘计算的在线数据处理装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置及其方法，装置包括中央处理器、上行5G通信模块、下行多接入通信模块、CDN功能模块、用户端口功能模块、存储模块、定位模块、电源模块、云平台、用户、设备，本发明基于5G+MEC进行数据处理及通讯，终端用户可以获取更加极致的体验，更加丰富的应用以及更安全可靠的使用，5G结合移动边缘计算上传云平台可实现5G低延迟和提升带宽速率的目标，为万户互联提供坚实的基础，保证最好的用户体验感；本发明满足了快速建立移动边缘计算在线数据处理系统的需求，可以快速建立边缘云平台，为用户提供边缘数据分析及使用服务。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置及其方法。
背景技术
由于5G的高速发展，5G除了满足人与人之间的通信外，更多的是满足人与物，物与物之间的通信，从而开启万户互联的新世代。与此同时，5G高带宽、低时延、大连接、网络切片的特性解决物联网、高清视频、人工智能在传统网络无法高速、智能、广泛链接的问题。两者共生共长、互补互促。当然，随着接入设备的激增，如果所有数据都传向远离最终用户的云资源节点处理，一方面将对中心云的存储、带宽造成瞬时压力，另一方面也很难满足一些时延敏感性业务的需求，例如有可能成为5G时代颇具市场潜力的车联网业务，事关生命安全的远程医疗等业务。因此需要将低时延、高带宽要求的数据下沉到边缘节点，经过边缘节点处理后的数据回传至中心云节点进行数据建模、分析应用于行业需求场景。所以，5G时代的到来离不开边缘计算，边缘计算是5G时代网络发展的重要方向之一，也是5G服务于各垂直行业的重要利器之一。因此发展新的5G结合移动边缘计算MEC的边缘数据处理装置已是大势所趋。
发明内容
本发明的目的是克服现有产品中的不足，提供一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置及其方法。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，包括中央处理器、上行5G通信模块、下行多接入通信模块、CDN功能模块、用户端口功能模块、存储模块、定位模块、电源模块、云平台、用户、设备，所述上行5G通信模块、下行多接入通信模块、CDN功能模块、用户端口功能模块、存储模块、定位模块、电源模块都与中央处理器连接，所述上行5G通信模块、下行多接入通信模块、CDN功能模块、用户端口功能模块、存储模块、定位模块都与电源模块连接，所述用户与下行多接入通信模块无线连接，所述上行5G通信模块与云平台无线连接，所述用户端口功能模块用于提供用户端口接入功能，所述用户端口功能模块接入若干个设备。
作为优选，中央处理器由ARM芯片和FPGA芯片组成，所述ARM芯片与FPGA芯片通过数据总线和地址总线进行相互通信。
作为优选，存储单元采用2TB硬盘进行数据存储。
作为优选，所述上行5G通信模块设有第一天线，所述下行多接入通信模块包括WIFI通信模块、LoRa通信模块、NB-IoT通信模块、MESH自组网通信模块、蓝牙模块，所述WIFI通信模块设有第二天线，所述LoRa通信模块设有第三天线，所述NB-IoT通信模块设有第四天线，所述MESH自组网通信模块设有第五天线，所述蓝牙模块设有第六天线。
作为优选，CDN功能模块包括内容缓存模块、内容交换机、内容路由器、内容管理系统。
作为优选，用户端口功能模块由若干个RS485接口、若干个USB接口、若干个以太网接口、若干个AD/IO口组成。
作为优选，设备为投影仪或环境传感器。
一种基于5G与边缘计算的在线数据处理方法，包括如下步骤：
步骤S1、用户将待处理数据发送给下行多接入通信模块；
步骤S2、下行多接入通信模块将待处理数据发送至中央处理器进行处理；
步骤S3、中央处理器将处理过后的数据通过上行5G通信模块上传至云平台；
步骤S4、中央处理器将处理过后的数据存储至存储模块中；
步骤S5、用户通过下行多接入通信模块访问中央处理器，从而用户进行数据下载或使用，然后所述CDN功能模块分发数据；
步骤S6、用户端口功能模块通过若干个RS485接口接入若干个设备。
作为优选，所述步骤S1中，用户将待处理数据发送给下行多接入通信模块为用户将待处理数据发送给WIFI通信模块或LoRa通信模块或NB-IoT通信模块或MESH自组网通信模块或蓝牙模块。
作为优选，CDN功能模块分发数据包括如下步骤：
步骤S501、CDN功能模块的内容路由器开始进行请求调度，将用户的请求调度设备上；
步骤S502、CDN功能模块的内容交换机均衡内容缓存模块内的内容，并对内容进行访问控制；
步骤S503、内容缓存模块向用户发送所需要的信息数据，同时内容管理系统管理内容调度。
本发明的有益效果如下：本发明的下行多接入通信模块收取用户数据并通过中央处理器进行处理，然后由存储模块存储数据或通过上行5G通信模块将数据上传至云平台，CDN功能模块负责分发数据，可提高本地用户使用本发明所提供数据业务的效率，避免获取内容时造成网络拥堵；本发明利用5G结合移动边缘计算进行数据的边缘化处理，5G结合移动边缘计算的本质是连接加计算，移动边缘计算是可利用无线接入网络就近提供电信用户所需服务和云平台计算功能，本发明的意义在于，将5G通信和移动边缘计算设备结合在一个装置中，降低安装复杂度，可实现快速在仪等范围内形成本地网络，并接入运营商5G网络进行上传。由于5G通信波段的距离限制若是要在一定区域内全覆盖且不降低通信质量则需要建立数量非常庞大的5G基站，而5G结合移动边缘计算的模式则使5G基站的数量可适当减少，并且使数据业务离用户更近，提供本地化的计算能力和网络开放能力，形成边缘本地云平台，并且可实现本地数据分发，再进行一些可本地化的操作，如VR/AR游戏、移动视频、高清直播时，可直接通过边缘本地云平台进行数据获取，免去访问运营商核心云所需的时间及带宽拥挤造成的顿卡等情况发生；
本发明所使用的移动边缘计算MEC(MobileEdge Computing)是一种基于移动通信网络的全新的分布式计算方式,构建在RAN侧的云服务环境，通过使一定的网络服务和网络功能脱离核心网络，实现节省成本，降低时延和往返时间RTT，优化流量，增强物理安全和缓存效率等目标。本发明基于5G+MEC进行数据处理及通讯，终端用户可以获取更加极致的体验，更加丰富的应用以及更安全可靠的使用，5G结合移动边缘计算上传云平台可实现5G低延迟和提升带宽速率的目标，为万户互联提供坚实的基础，保证最好的用户体验感；本发明满足了快速建立移动边缘计算在线数据处理系统的需求，可以快速建立边缘云平台，为用户提供边缘数据分析及使用服务。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的中央处理器数据线连接示意图；
图3为本发明的CDN功能模块组成图；
图4为本发明的下行多接入通信模块组成图；
图5为本发明的用户端口功能模块组成图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：
如图1所示，一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，包括中央处理器1、上行5G通信模块2、下行多接入通信模块3、CDN功能模块4、用户端口功能模块5、存储模块6、定位模块7、电源模块8、云平台10、用户11、设备12，所述上行5G通信模块2、下行多接入通信模块3、CDN功能模块4、用户端口功能模块5、存储模块6、定位模块7、电源模块8都与中央处理器1连接，所述上行5G通信模块2、下行多接入通信模块3、CDN功能模块4、用户端口功能模块5、存储模块6、定位模块7都与电源模块8连接，所述用户11与下行多接入通信模块3无线连接，所述上行5G通信模块2与云平台10无线连接，所述用户端口功能模块5用于提供用户端口接入功能，所述用户端口功能模块5接入若干个设备12。设备12为投影仪、多种环境传感器等设备，根据用户需求自行选用接入装置。
如图2所示，中央处理器1由ARM芯片101和FPGA芯片102组成，所述ARM芯片101与FPGA芯片102通过数据总线和地址总线进行相互通信。
存储单元6采用2TB硬盘进行数据存储。
如图4所示，上行5G通信模块2设有第一天线21，所述下行多接入通信模块3包括WIFI通信模块31、LoRa通信模块32、NB-IoT通信模块33、MESH自组网通信模块34、蓝牙模块35，所述WIFI通信模块31设有第二天线311，所述LoRa通信模块32设有第三天线321，所述NB-IoT通信模块33设有第四天线331，所述MESH自组网通信模块34设有第五天线341，所述蓝牙模块35设有第六天线351。天线的工作原理是当导体上通以高频电流时，在其周围空间会产生电场与磁场，当接收到空间中的电磁场后，导体会产生不同频率的电流。
如图3所示，CDN功能模块4包括内容缓存模块41、内容交换机42、内容路由器43、内容管理系统44。
如图5所示，用户端口功能模块5由若干个RS485接口51、若干个USB接口52、若干个以太网接口53、若干个AD/IO口54组成。
一种基于5G与边缘计算的在线数据处理方法，包括如下步骤：
步骤S1、用户11将待处理数据发送给下行多接入通信模块3；
步骤S2、下行多接入通信模块3将待处理数据发送至中央处理器1进行处理；
步骤S3、中央处理器1将处理过后的数据通过上行5G通信模块2上传至云平台10；云平台为工业中心核心云或医疗核心云平台；
步骤S4、中央处理器1将处理过后的数据存储至存储模块6中；
步骤S5、用户11通过下行多接入通信模块3访问中央处理器1，从而用户11进行数据下载或使用，然后所述CDN功能模块4分发数据；
步骤S6、用户端口功能模块5通过若干个RS485接口51接入若干个设备12。
步骤S1中，用户11将待处理数据发送给下行多接入通信模块3为用户11将待处理数据发送给WIFI通信模块31或LoRa通信模块32或NB-IoT通信模块33或MESH自组网通信模块34或蓝牙模块35。
CDN功能模块4分发数据包括如下步骤：
步骤S501、CDN功能模块4的内容路由器43开始进行请求调度，将用户的请求调度设备12上；
步骤S502、CDN功能模块4的内容交换机42均衡内容缓存模块41内的内容，并对内容进行访问控制；
步骤S503、内容缓存模块41向用户发送所需要的信息数据，同时内容管理系统44管理内容调度。
本发明的边缘计算体现在数据现场中央处理器进行分析了，不需要回传到云平台进行分析。
一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置及其方法通过多接入通信进行数据收集并在边缘端采用MEC进行边缘计算，然后通过5G上传至核心云平台，满足了边缘端快速计算反应的需求，提高了5G网络的运用效率，并且使数据业务离用户更近，提供本地化的计算能力和网络开放能力，形成MEC本地云平台。更快地响应边缘端数据的分析及使用需求，在进行VR/AR游戏、移动视频、高清直播、智能车联网等需求高网络带宽及快速数据响应需求的场景中有非常实用的价值。
本发明的5G结合MEC边缘计算加传输方式可实现5G低延迟和提升带宽速率的目标，为万户互联提供坚实的基础。提高了资源的利用率，保证最好的用户体验感。
本发明满足了快速建立移动边缘计算在线数据处理系统的需求，可以快速建立边缘云平台，为用户提供边缘数据分析及使用服务。
需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，总之，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，包括中央处理器(1)、上行5G通信模块(2)、下行多接入通信模块(3)、CDN功能模块(4)、用户端口功能模块(5)、存储模块(6)、定位模块(7)、电源模块(8)、云平台(10)、用户(11)、设备(12)，所述上行5G通信模块(2)、下行多接入通信模块(3)、CDN功能模块(4)、用户端口功能模块(5)、存储模块(6)、定位模块(7)、电源模块(8)都与中央处理器(1)连接，所述上行5G通信模块(2)、下行多接入通信模块(3)、CDN功能模块(4)、用户端口功能模块(5)、存储模块(6)、定位模块(7)都与电源模块(8)连接，所述用户(11)与下行多接入通信模块(3)无线连接，所述上行5G通信模块(2)与云平台(10)无线连接，所述用户端口功能模块(5)用于提供用户端口接入功能，所述用户端口功能模块(5)接入若干个设备(12)。
2.根据权利要求1所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，所述中央处理器(1)由ARM芯片(101)和FPGA芯片(102)组成，所述ARM芯片(101)与FPGA芯片(102)通过数据总线和地址总线进行相互通信。
3.根据权利要求1所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，所述存储单元(6)采用2TB硬盘进行数据存储。
4.根据权利要求1所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，所述上行5G通信模块(2)设有第一天线(21)，所述下行多接入通信模块(3)包括WIFI通信模块(31)、LoRa通信模块(32)、NB-IoT通信模块(33)、MESH自组网通信模块(34)、蓝牙模块(35)，所述WIFI通信模块(31)设有第二天线(311)，所述LoRa通信模块(32)设有第三天线(321)，所述NB-IoT通信模块(33)设有第四天线(331)，所述MESH自组网通信模块(34)设有第五天线(341)，所述蓝牙模块(35)设有第六天线(351)。
5.根据权利要求1所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，所述CDN功能模块(4)包括内容缓存模块(41)、内容交换机(42)、内容路由器(43)、内容管理系统(44)。
6.根据权利要求1所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，所述用户端口功能模块(5)由若干个RS485接口(51)、若干个USB接口(52)、若干个以太网接口(53)、若干个AD/IO口(54)组成。
7.根据权利要求1所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理装置，其特征在于，所述设备(12)为投影仪或环境传感器。
8.一种基于5G与边缘计算的在线数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、用户(11)将待处理数据发送给下行多接入通信模块(3)；
步骤S2、下行多接入通信模块(3)将待处理数据发送至中央处理器(1)进行处理；
步骤S3、中央处理器(1)将处理过后的数据通过上行5G通信模块(2)上传至云平台(10)；
步骤S4、中央处理器(1)将处理过后的数据存储至存储模块(6)中；
步骤S5、用户(11)通过下行多接入通信模块(3)访问中央处理器(1)，从而用户(11)进行数据下载或使用，然后所述CDN功能模块(4)分发数据；
步骤S6、用户端口功能模块(5)通过若干个RS485接口(51)接入若干个设备(12)。
9.根据权利要求8所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，用户(11)将待处理数据发送给下行多接入通信模块(3)为用户(11)将待处理数据发送给WIFI通信模块(31)或LoRa通信模块(32)或NB-IoT通信模块(33)或MESH自组网通信模块(34)或蓝牙模块(35)。
10.根据权利要求8所述一种基于5G与边缘计算的在线数据处理方法，其特征在于，所述CDN功能模块(4)分发数据包括如下步骤：
步骤S501、CDN功能模块(4)的内容路由器(43)开始进行请求调度，将用户的请求调度设备(12)上；
步骤S502、CDN功能模块(4)的内容交换机(42)均衡内容缓存模块(41)内的内容，并对内容进行访问控制；
步骤S503、内容缓存模块(41)向用户发送所需要的信息数据，同时内容管理系统(44)管理内容调度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201225 |
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