CN113225294A - 多级边缘计算网络、多级边缘计算组网和数据联动方法 - Google Patents

多级边缘计算网络、多级边缘计算组网和数据联动方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种多级边缘计算网络、多级边缘计算组网和数据联动方法。该多级边缘计算网络包括多级终端设备，其中，所述多级终端设备进行边缘计算和数据联动。本公开可以采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动，从而可以进行边缘场景端与端组网，可以满足设备间数据联动应用需求。

Description

多级边缘计算网络、多级边缘计算组网和数据联动方法
技术领域
本公开涉及移动边缘计算领域，特别涉及一种多级边缘计算网络、多级边缘计算组网和数据联动方法。
背景技术
各类型边缘设备，如物联网传感器、探头、视频以及检测设备大量应用，数据量呈指数型增加，通过网络将所有数据传输到云计算中心进行集中处理，这样模式存在着无法满足实时性需求、对网络环境过度依赖、用户隐私数据难保障等诸多弊端。
边缘计算，可以理解为分布式运算架构，通过分布在不同边缘节点设备，将原本集中于中心平台处理的数据切割分块，并交给边缘设备进行分散及就近计算，对于非复杂运算，边缘计算则提供了一个快速响应、安全可靠、低延时、低成本、易扩展的本地即时计算服务。
发明内容
发明人通过研究发现：相关计算分散于各端边缘设备彼此独立，无法形成网络化、关联性，无法应对复杂且快速场景变化，设备之间无法快速联动。
鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种多级边缘计算网络、多级边缘计算组网和数据联动方法，可以采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动。
根据本公开的一个方面，提供一种多级边缘计算网络，包括多级终端设备，其中，所述多级终端设备进行边缘计算和数据联动。
在本公开的一些实施例中，所述多级边缘计算网络包括至少三级终端设备，每级设置有至少一个终端设备。
在本公开的一些实施例中，所述终端设备为传感设备、基站、接入点、交换机、路由器、网关、移动设备、音视频设备、控制器和检测设备中的至少一种。
在本公开的一些实施例中，对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力。
在本公开的一些实施例中，所述多级边缘计算网络包括0级节点、1级节点、…、N级节点，其中，N为大于1的自然数。
在本公开的一些实施例中，0级节点为最低级终端设备；
N级节点为最高级终端设备，N级节点为边缘云计算节点或云计算中心。
在本公开的一些实施例中，终端设备包括：
采集模块，用于接收各类型数据，并对数据合法性、完整性进行校验；
数据处理模块，用于对输入的原始数据进行识别、转换、逻辑判断及数值运算。
在本公开的一些实施例中，终端设备包括：
控制模块，用于管理及控制终端设备执行逻辑及控制指令下达；
传输模块，用于将终端设备已处理完成数据进行通讯协议封装，并传送至其他终端设备。
在本公开的一些实施例中，0级节点具备基本运算能力，0级节点为传感设备；
中间级节点具备完整的数据采集、处理、运算、控制能力，并接受来自上一级节点的远程封装、更新及调试；中间级节点为基站、接入点、交换机、路由器、网关、移动设备、音视频设备、控制器和检测设备中的至少一种；中间级节点为除0级节点和N级节点外的节点。
在本公开的一些实施例中，0级节点终端设备，用于采集原始数据，并进行数据处理之后，确定需要进行联动或综合判断的数据；向同级节点终端设备发出数据联动请求；
同级节点终端设备，用于在接收到数据联动请求之后，对数据包标识进行识别，识别通过之后，将相应数据反馈给发起数据联动请求的0级节点终端设备；
0级节点终端设备，用于在接收到反馈数据之后，由进行数据处理、分析，对冗余、缺损、异常数据进行过滤，将数据将反馈至1级节点。
在本公开的一些实施例中，中间级节点，用于执行来源于下一级节点数据的逻辑与数值运算，其中，下一级节点数据来源于至少一个终端设备；通过计算形成控制指令并下达给控制设备，以便控制设备执行指令，对相应执行设备进行自动控制。
在本公开的一些实施例中，中间级节点，用于实现横向同级别节点间数据通信，其中，主动发出请求的节点为运算节点；在本级节点边缘计算能力无法满足多源网络、多类型设备联动需求的情况下，启动上一级节点进行边缘计算。
在本公开的一些实施例中，中间级节点，用于将运算结果数据进行反馈，其中，反馈方向有两个，一是向上级节点反馈，反馈数据为日志型数据；二是对下级节点反馈，反馈数据为指令型数据。
根据本公开的另一方面，提供一种多级边缘计算组网和数据联动方法，包括：
设置多级边缘计算网络，其中，所述多级边缘计算网络为如上述任一实施例所述的多级边缘计算网络；
采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动。
在本公开的一些实施例中，所述多级边缘计算组网和数据联动方法还包括：
对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力。
在本公开的一些实施例中，对于0级节点终端设备和中间级节点设备，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：
在节点终端设备无法实现关联运算的情况下，向同级节点终端设备发出数据联动请求；和/或，向上一级节点终端设备发出数据联动请求。
在本公开的一些实施例中，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：
将运算结果数据向上级节点反馈，其中反馈数据为日志型数据。
在本公开的一些实施例中，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：
将运算结果数据向下级节点反馈，其中反馈数据为指令型数据。
在本公开的一些实施例中，对于中间级节点设备，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：：
执行来源于下一级节点数据的逻辑与数值运算，其中，下一级节点数据来源于至少一个终端设备；
通过计算形成控制指令并下达给控制设备，以便控制设备执行指令，对相应执行设备进行自动控制。
本公开可以采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动，从而可以进行边缘场景端与端组网，可以满足设备间数据联动应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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公开的一些实施例，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为本公开多级边缘计算网络一些实施例的示意图。
图2为本公开终端设备一些实施例的示意图。
图3为本公开多级边缘计算组网和数据联动方法一些实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本公开多级边缘计算网络一些实施例的示意图。如图1所示，所述多级边缘计算网络可以包括多级终端设备，其中：
所述多级终端设备，用于进行边缘计算和数据联动。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，所述多级边缘计算网络可以包括至少三级终端设备，每级设置有至少一个终端设备。
在本公开的一些实施例中，所述终端设备可以为边缘设备或边缘场景端设备。
在本公开的一些实施例中，所述终端设备可以包括各种类型的传感设备、基站、接入点、交换机、路由器、网关、移动设备、音视频设备、控制器和检测设备等其他类型联网设备中的至少一种。
在本公开的一些实施例中，对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，所述多级边缘计算网络可以包括0级节点、1级节点、…、N级节点，其中，N为大于1的自然数。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，0级节点为最低级终端设备。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，N级节点为最高级终端设备，N级节点设置有一个终端设备，N级节点为边缘云计算节点或云计算中心、或云计算中心平台。
在本公开的一些具体实施例中，如图1所示，N可以为4，所述多级边缘计算网络可以包括0级节点、1级节点、2级节点、3级节点(N-1级节点)和4级节点(N级节点)，共五级节点。
在本公开的一些具体实施例中，如图1所示，N级节点包含云计算中心EC00M(N)；N-1级节点包含M个终端设备，从EC001(N)到EC00M(N-1)；2级节点包含M个终端设备，从EC001(2)到EC00M(2)；1级节点包含M个终端设备，从EC001(1)到EC00M(1)；0级节点包含M个传感器，从传感器001(0)到传感器00M(0)。
图2为本公开终端设备一些实施例的示意图。如图2所示，本公开终端设备可以包括采集模块21、数据处理模块22、控制模块23和传输模块24，其中：
采集模块21，用于接收各类型数据，并对数据合法性、完整性进行校验。
数据处理模块22，用于对输入的原始数据进行识别、转换、逻辑判断及数值运算等数据处理。
在本公开的一些实施例中，数据处理模块22可以封装相应算法。具体而言，云计算中心平台可以通过网络，将训练好的算法进行远程封装与更新。
控制模块23，用于管理及控制终端设备执行逻辑及下达控制指令。
传输模块24，用于将终端设备(某一边缘节点)已处理完成数据进行通讯协议封装，并传送至其他终端设备。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，0级节点具备基本运算能力，0级节点可以为传感设备。
在本公开的一些实施例中，0级节点可以为各类传感探头。
在本公开的一些实施例中，0级节点终端设备，用于采集原始数据，并进行数据处理之后，确定需要进行联动或综合判断的数据；向同级节点终端设备发出数据联动请求。
同级节点终端设备，用于在接收到数据联动请求之后，对数据包标识进行识别，识别通过之后，将相应数据反馈给发起数据联动请求的0级节点终端设备。
0级节点终端设备，用于在接收到反馈数据之后，由数据处理模块进行数据处理、分析，对冗余、缺损、异常等数据进行过滤，最终将数据将反馈至1级节点。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，中间级节点具备完整的数据采集、处理、运算、控制能力，并接受来自上一级节点的远程封装、更新及调试；中间级节点可以为基站、接入点、交换机、路由器、网关、移动设备、音视频设备、控制器和检测设备等终端设备中的至少一种；中间级节点为除0级节点和N级节点外的节点。
在本公开的一些实施例中，中间级节点，用于执行来源于下一级节点数据的逻辑与数值运算，其中，下一级节点数据来源于至少一个终端设备；通过计算形成控制指令并下达给控制设备，以便控制设备执行指令，对相应执行设备进行自动控制。
在本公开的一些实施例中，中间级节点，用于实现横向同级别节点间数据通信，其中，主动发出请求的节点为运算节点；在本级节点边缘计算能力无法满足多源网络、多类型设备联动需求的情况下，启动上一级节点进行边缘计算。
在本公开的一些实施例中，中间级节点，用于将运算结果数据进行反馈，其中，反馈方向有两个，一是向上级节点反馈，反馈数据为日志型数据；二是对下级节点反馈，反馈数据为指令型数据。
具体地，如图1实施例中，1级节点可以是边缘计算初始节点，1级节点将执行来源于0级节点数据的逻辑与数值运算，数据可以是来源于1个终端设备或者是多个终端设备.
1级节点，用于通过计算之后，形成控制指令并下达，由控制设备执行指令，对相应设备进行自动控制；以及实现横向同级别节点数据通信，一般以主动发出请求的节点为运算节点。
在本公开的一些实施例中，当1级节点边缘计算能力无法满足多源网络、多类型设备联动需求时，则启动2级节点边缘计算。
2级节点，用于将接收来源于1级节点数据，对不同来源、不同类型数据进行统一运算，并将运算结果数据进行反馈，反馈方向有两个，一是对上级节点，即3级节点，反馈数据为日志型数据；二是对下级节点，即1级节点，反馈数据为指令型数据。
以此类推，2级横向节点之间也可以形成数据通信及联动，当同级别联动无法满足需求时，则启动更高级别联动，直达到最高级别节点，即边缘云或云计算中心平台。
在本公开的一些实施例中，1级及以上节点，具备边缘计算能力，以各类型基站、控制箱、网关、路由器、视频摄像头等为主，所述这些节点，具备完整的数据采集、处理、运算、控制能力。
在本公开的一些实施例中，中间系节点可以接受来自上一级节点算法远程封装、更新及调试。
在本公开的一些实施例中，节点可设置横向及纵向多个级别，具体视网络复杂度、各终端数量、即时应用场景等不同进行设定。
基于本公开上述实施例提供的多级边缘计算网络，通过对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力，并可以实现从上自下相关算法远程封装、更新及调试，多级边缘计算组网方式，保障了即时场景业务实时性。
本公开上述实施例可以进行边缘场景端与端组网，可以满足设备间数据联动应用需求。
图3为本公开多级边缘计算组网和数据联动方法一些实施例的示意图。优选的，本实施例可由本公开多级边缘计算网络执行。该方法包括以下步骤：
步骤31，设置多级边缘计算网络，其中，所述多级边缘计算网络为如上述任一实施例(例如图1或图2)所述的多级边缘计算网络；
步骤32，采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动。
在本公开的一些实施例中，所述多级边缘计算组网和数据联动方法还可以包括：对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力。
在本公开的一些实施例中，对于0级节点终端设备和中间级节点设备，步骤32可以包括：在节点终端设备无法实现关联运算的情况下，向同级节点终端设备发出数据联动请求；在本级所有节点终端设备的边缘计算能力无法满足多源网络、多类型设备联动需求的情况下，向上一级节点终端设备发出数据联动请求。
在本公开的一些实施例中，步骤32还可以包括：节点终端设备将运算结果数据向上级节点反馈，其中反馈数据为日志型数据。
在本公开的一些实施例中，步骤32还可以包括：节点终端设备将运算结果数据向下级节点反馈，其中反馈数据为指令型数据。
在本公开的一些实施例中，对于中间级节点设备，步骤32还可以包括：执行来源于下一级节点数据的逻辑与数值运算，其中，下一级节点数据来源于至少一个终端设备；通过计算形成控制指令并下达给控制设备，以便控制设备执行指令，对相应执行设备进行自动控制。
在本公开的一些实施例中，对比图1实施例的多级边缘计算网络而言，步骤32可以包括：
步骤321，通过0级节点上各类传感终端，采集到原始数据之后，原始数据可以是数字信号、模拟信号等，经过处理分析之后，对需要进行联动或综合判断的数据，如数值异常、缺失等情况，提出请求，向同级节点相同设备发出请求，进行判断，若同级节点情况类似，则由发出请求的设备将结果反馈至1级节点。
步骤322，1级节点将执行来源于0级节点数据的逻辑与数值运算，数据可以是来源于1个终端设备或者是多个终端设备，通过计算之后，形成控制指令并下达，由控制设备执行指令，对相应设备进行调整、控制、预警等；
步骤323，当1级节点边缘计算能力无法满足多源网络、多类型设备联动需求时，则启动2级节点边缘计算,对不同来源、不同类型数据进行统一运算，并将运算结果数据进行反馈对上及对下反馈，对上级节点为日志型数据，对下级节点为指令型数据；
步骤324，以此类推，2级横向节点之间也可以形成数据通信及联动，当同级别联动无法满足需求时，则启动更高级别联动，直达到最高级别节点，即边缘云或云计算中心平台。
基于本公开上述实施例提供的多级边缘计算组网及数据联动方法，通过对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力，当某一级别边缘计算节点无法实现关联运算时，则对横向及纵向节点发出请求，并可以实现从上自下相关算法远程封装、更新及调试，实现多级边缘计算组网及关联运算，保障即时复杂场景业务实时性。
在上面所描述的终端设备可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指示相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (18)

1.一种多级边缘计算网络，其特征在于，包括多级终端设备，其中，所述多级终端设备进行边缘计算和数据联动。
2.根据权利要求1所述的多级边缘计算网络，其特征在于，包括至少三级终端设备，每级设置有至少一个终端设备。
3.根据权利要求1或2所述的多级边缘计算网络，其特征在于，所述终端设备为传感设备、基站、接入点、交换机、路由器、网关、移动设备、音视频设备、控制器和检测设备中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力。
5.根据权利要求1或2所述的多级边缘计算网络，其特征在于，包括0级节点、1级节点、…、N级节点，其中，N为大于1的自然数。
6.根据权利要求5所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
0级节点为最低级终端设备；
N级节点为最高级终端设备，N级节点为边缘云计算节点或云计算中心。
7.根据权利要求1或2所述的多级边缘计算网络，其特征在于，终端设备包括：
采集模块，用于接收各类型数据，并对数据合法性、完整性进行校验；
数据处理模块，用于对输入的原始数据进行识别、转换、逻辑判断及数值运算。
8.根据权利要求7所述的多级边缘计算网络，其特征在于，终端设备包括：
控制模块，用于管理及控制终端设备执行逻辑及控制指令下达；
传输模块，用于将终端设备已处理完成数据进行通讯协议封装，并传送至其他终端设备。
9.根据权利要求5所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
0级节点具备基本运算能力，0级节点为传感设备；
中间级节点具备完整的数据采集、处理、运算、控制能力，并接受来自上一级节点的远程封装、更新及调试；中间级节点为基站、接入点、交换机、路由器、网关、移动设备、音视频设备、控制器和检测设备中的至少一种；中间级节点为除0级节点和N级节点外的节点。
10.根据权利要求5所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
0级节点终端设备，用于采集原始数据，并进行数据处理之后，确定需要进行联动或综合判断的数据；向同级节点终端设备发出数据联动请求；
同级节点终端设备，用于在接收到数据联动请求之后，对数据包标识进行识别，识别通过之后，将相应数据反馈给发起数据联动请求的0级节点终端设备；
0级节点终端设备，用于在接收到反馈数据之后，由进行数据处理、分析，对冗余、缺损、异常数据进行过滤，将数据将反馈至1级节点。
11.根据权利要求9所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
中间级节点，用于执行来源于下一级节点数据的逻辑与数值运算，其中，下一级节点数据来源于至少一个终端设备；通过计算形成控制指令并下达给控制设备，以便控制设备执行指令，对相应执行设备进行自动控制。
12.根据权利要求11所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
中间级节点，用于实现横向同级别节点间数据通信，其中，主动发出请求的节点为运算节点；在本级节点边缘计算能力无法满足多源网络、多类型设备联动需求的情况下，启动上一级节点进行边缘计算。
13.根据权利要求11所述的多级边缘计算网络，其特征在于，
中间级节点，用于将运算结果数据进行反馈，其中，反馈方向有两个，一是向上级节点反馈，反馈数据为日志型数据；二是对下级节点反馈，反馈数据为指令型数据。
14.一种多级边缘计算组网和数据联动方法，其特征在于，包括：
设置多级边缘计算网络，其中，所述多级边缘计算网络为如权利要求1-13中任一项所述的多级边缘计算网络；
采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动。
15.根据权利要求14所述的多级边缘计算组网和数据联动方法，其特征在于，还包括：
对分布在网络不同位置、不同作用的终端设备，进行分级边缘计算，设定每级不同工作权限及运算能力。
16.根据权利要求14或15所述的多级边缘计算组网和数据联动方法，其特征在于，对于0级节点终端设备和中间级节点设备，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：
在节点终端设备无法实现关联运算的情况下，向同级节点终端设备发出数据联动请求；和/或，向上一级节点终端设备发出数据联动请求。
17.根据权利要求16所述的多级边缘计算组网和数据联动方法，其特征在于，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：
将运算结果数据向上级节点反馈，其中反馈数据为日志型数据；
和/或，
将运算结果数据向下级节点反馈，其中反馈数据为指令型数据。
18.根据权利要求14或15所述的多级边缘计算组网和数据联动方法，其特征在于，对于中间级节点设备，所述采用多级边缘计算网络进行边缘计算和数据联动还包括：：
执行来源于下一级节点数据的逻辑与数值运算，其中，下一级节点数据来源于至少一个终端设备；
通过计算形成控制指令并下达给控制设备，以便控制设备执行指令，对相应执行设备进行自动控制。
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