CN113949706A - 移动边缘计算节点的选择方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了移动边缘计算节点的选择方法和系统，其能够根据每个移动边缘计算节点自身对来自终端设备的数据包的数据计算能力进行初步筛选，以此确定相应的指定移动边缘计算节点，再根据终端设备与不同移动边缘计算节点之间在物联网中的数据传输路径的数据传输时间，来对指定移动边缘计算节点进行二次筛选，这样通过两次筛选的过程从中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，从而保证最终选择的移动边缘计算节点及时快速地处理来自终端设备的数据包以及提高数据包处理的可靠性和高效性。

Description

移动边缘计算节点的选择方法和系统
技术领域
本发明涉及边缘计算控制的技术领域，特别涉及移动边缘计算节点的选择方法和系统。
背景技术
智能手机等终端设备在运行过程中，会通过物联网等通信网络将数据包传送至计算服务器等移动边缘计算节点，从而使得计算服务器能够对数据包进行相应的运算处理。其中，计算服务器的运算能力高低直接影响其对数据包的运算处理速度，因此选择合适的移动边缘计算节点将直接决定对来自终端设备的数据包的运算处理及时性和效率高低。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供移动边缘计算节点的选择方法和系统，其根据终端设备向物联网输出的数据包的数据量大小从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个指定移动边缘计算节点，并确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，最后根据数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，这样能够根据每个移动边缘计算节点自身对来自终端设备的数据包的数据计算能力进行初步筛选，以此确定相应的指定移动边缘计算节点，再根据终端设备与不同移动边缘计算节点之间在物联网中的数据传输路径的数据传输时间，来对指定移动边缘计算节点进行二次筛选，这样通过两次筛选的过程从中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，从而保证最终选择的移动边缘计算节点及时快速地处理来自终端设备的数据包以及提高数据包处理的可靠性和高效性。
本发明提供移动边缘计算节点的选择方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；并根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；
步骤S2，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
步骤S3，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
进一步，在所述步骤S1中，对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；并根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点具体包括：
步骤S101，对终端设备进行数据包发送状态监控，当终端设备向物联网发送输出数据包时，对数据包进行截取；再确定截取得到的数据包包含的数据比特量，以此作为数据包对应的数据量大小；
步骤S102，利用下面公式(1)和数据包的数据量大小，确定与物联网连接的每个移动边缘计算节点针对终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比，
Figure BDA0003268438580000021
在上述公式(1)中，Ki,a表示第a个移动边缘计算节点针对第i个终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比；Si表示第i个终端设备发送的数据包的数据量大小；Sa表示第a个移动边缘计算节点当前运算处理的所有数据包的数据量大小；Da表示第a个移动边缘节点能够同步运算处理的最大数据量大小；u[]表示单位阶跃函数，当括号内的数值大于或等于0，则单位阶跃函数的函数值为1，当括号内的数值小于0，则单位阶跃函数的函数值为0；
步骤S103，若Ki,a≠0，则确定第a个移动边缘计算节点属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；若Ki,a＝0，则确定第a个移动边缘计算节点不属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；其中，预设数据计算能力条件是指第a个移动边缘计算节点存在富余运算能力计算第i个终端设备发送的数据包；
进一步，在所述步骤S2中，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间具体包括：
步骤S201，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间在物联网中处于正常工作状态的所有传输节点；再从所有传输节点中选择至少一个传输节点构成终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；
步骤S202，利用下面公式(2)，确定数据包从终端设备沿着所述数据传输路径传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，
Figure BDA0003268438580000031
在上述公式(2)中，
Figure BDA0003268438580000032
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
Figure BDA0003268438580000033
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点过程中数据包在第e个传输节点的传输速度；nr表示第r个数据传输路径包含的传输节点的数量；
进一步，在所述步骤S3中，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(3)，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有数据传输路径中确定最优数据传输路径，
Figure BDA0003268438580000041
在上述公式(3)中，
Figure BDA0003268438580000042
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算节点中的第
Figure BDA0003268438580000043
个数据传输路径为最优数据传输路径；
Figure BDA0003268438580000044
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000045
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000046
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000047
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000048
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算机节点中存在的所有数据传输路径的数量；Bi表示第Bi个移动边缘计算节点为最终选择用于接收来自第i个终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
Figure BDA0003268438580000049
表示来自第i个终端设备的数据包沿着最优数据传输路径传输至第b个移动边缘计算机节点所需要的时间；
Figure BDA00032684385800000410
表示最优数据传输路径包含的传输节点数量；
Figure BDA00032684385800000411
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；
Figure BDA00032684385800000412
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；H表示满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点的数量。
本发明还提供移动边缘计算节点的选择系统，其特征在于，其包括终端设备监控模块、指定移动边缘计算节点确定模块、数据传输时间确定模块和移动边缘计算节点选择模块；其中，
所述终端设备监控模块用于对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；
所述指定移动边缘计算节点确定模块用于根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；
所述数据传输时间确定模块用于确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
所述移动边缘计算节点选择模块用于根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
进一步，所述终端设备监控模块用于对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小具体包括：
对终端设备进行数据包发送状态监控，当终端设备向物联网发送输出数据包时，对数据包进行截取；再确定截取得到的数据包包含的数据比特量，以此作为数据包对应的数据量大小；
以及，
所述指定移动边缘计算节点确定模块用于根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(1)和数据包的数据量大小，确定与物联网连接的每个移动边缘计算节点针对终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比，
Figure BDA0003268438580000051
在上述公式(1)中，Ki,a表示第a个移动边缘计算节点针对第i个终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比；Si表示第i个终端设备发送的数据包的数据量大小；Sa表示第a个移动边缘计算节点当前运算处理的所有数据包的数据量大小；Da表示第a个移动边缘节点能够同步运算处理的最大数据量大小；u[]表示单位阶跃函数，当括号内的数值大于或等于0，则单位阶跃函数的函数值为1，当括号内的数值小于0，则单位阶跃函数的函数值为0；
若Ki,a≠0，则确定第a个移动边缘计算节点属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；若Ki,a＝0，则确定第a个移动边缘计算节点不属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；其中，预设数据计算能力条件是指第a个移动边缘计算节点存在富余运算能力计算第i个终端设备发送的数据包；
进一步，所述数据传输时间确定模块用于确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间具体包括：
确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间在物联网中处于正常工作状态的所有传输节点；再从所有传输节点中选择至少一个传输节点构成终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；
利用下面公式(2)，确定数据包从终端设备沿着所述数据传输路径传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，
Figure BDA0003268438580000061
在上述公式(2)中，
Figure BDA0003268438580000062
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
Figure BDA0003268438580000063
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点过程中数据包在第e个传输节点的传输速度；nr表示第r个数据传输路径包含的传输节点的数量；
进一步，所述移动边缘计算节点选择模块用于根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(3)，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有数据传输路径中确定最优数据传输路径，
Figure BDA0003268438580000071
在上述公式(3)中，
Figure BDA0003268438580000072
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算节点中的第
Figure BDA0003268438580000073
个数据传输路径为最优数据传输路径；
Figure BDA0003268438580000074
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000075
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000076
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000077
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000078
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算机节点中存在的所有数据传输路径的数量；Bi表示第Bi个移动边缘计算节点为最终选择用于接收来自第i个终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
Figure BDA0003268438580000079
表示来自第i个终端设备的数据包沿着最优数据传输路径传输至第b个移动边缘计算机节点所需要的时间；
Figure BDA00032684385800000710
表示最优数据传输路径包含的传输节点数量；
Figure BDA00032684385800000711
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；
Figure BDA00032684385800000712
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；H表示满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点的数量。
相比于现有技术，该移动边缘计算节点的选择方法和系统根据终端设备向物联网输出的数据包的数据量大小从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个指定移动边缘计算节点，并确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，最后根据数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，这样能够根据每个移动边缘计算节点自身对来自终端设备的数据包的数据计算能力进行初步筛选，以此确定相应的指定移动边缘计算节点，再根据终端设备与不同移动边缘计算节点之间在物联网中的数据传输路径的数据传输时间，来对指定移动边缘计算节点进行二次筛选，这样通过两次筛选的过程从中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，从而保证最终选择的移动边缘计算节点及时快速地处理来自终端设备的数据包以及提高数据包处理的可靠性和高效性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
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为本发明提供的移动边缘计算节点的选择方法的流程示意图。
图2为本发明提供的移动边缘计算节点的选择系统的结构示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
参阅图1，为本发明实施例提供的移动边缘计算节点的选择方法的流程示意图。该移动边缘计算节点的选择方法包括如下步骤：
步骤S1，对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；并根据该数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；
步骤S2，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据该数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
步骤S3，根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点。
上述技术方案的有益效果为：该移动边缘计算节点的选择方法能够根据每个移动边缘计算节点自身对来自终端设备的数据包的数据计算能力进行初步筛选，以此确定相应的指定移动边缘计算节点，再根据终端设备与不同移动边缘计算节点之间在物联网中的数据传输路径的数据传输时间，来对指定移动边缘计算节点进行二次筛选，这样通过两次筛选的过程从中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，从而保证最终选择的移动边缘计算节点及时快速地处理来自终端设备的数据包以及提高数据包处理的可靠性和高效性。
该终端设备可为但不限于智能手机等便携式终端设备；该移动边缘计算节点可为但不限于计算服务器，该计算服务器的数据运算能力高于该终端设备，其能够对来自终端设备的数据包进行相应的运算处理；该数据包可为但不限于是文本数据包或者图像数据包等。该终端设备与不同移动边缘计算节点之间通过物联网进行数据传输连接，该物联网通常包括若干传输节点，这样至少一个传输节点能够组成该终端设备与每个移动边缘计算节点之间的数据传输路径，该数据包即可通过该数据传输路径从该终端设备传输至该移动边缘计算节点；其中，该传输节点可为但不限于是中继数据传输网关等。
优选地，在该步骤S1中，对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；并根据该数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点具体包括：
步骤S101，对终端设备进行数据包发送状态监控，当终端设备向物联网发送输出数据包时，对数据包进行截取；再确定截取得到的数据包包含的数据比特量，以此作为数据包对应的数据量大小；
步骤S102，利用下面公式(1)和数据包的数据量大小，确定与物联网连接的每个移动边缘计算节点针对终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比，
Figure BDA0003268438580000101
在上述公式(1)中，Ki,a表示第a个移动边缘计算节点针对第i个终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比；Si表示第i个终端设备发送的数据包的数据量大小；Sa表示第a个移动边缘计算节点当前运算处理的所有数据包的数据量大小；Da表示第a个移动边缘节点能够同步运算处理的最大数据量大小；u[]表示单位阶跃函数，当括号内的数值大于或等于0，则单位阶跃函数的函数值为1，当括号内的数值小于0，则单位阶跃函数的函数值为0；
步骤S103，若Ki,a≠0，则确定第a个移动边缘计算节点属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；若Ki,a＝0，则确定第a个移动边缘计算节点不属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；其中，预设数据计算能力条件是指第a个移动边缘计算节点存在富余运算能力计算第i个终端设备发送的数据包。
上述技术方案的有益效果为：在实际操作中，可以通过相应的数据包监控软件，对终端设备进行数据包发送状态的监控，每当该终端设备向物联网发送输出数据包时，该数据包监控软件首先会截取该数据包，并计算该数据包实际包含的数据比特量，并当确定最终接收该数据包的移动边缘计算节点后，才继续实现该数据包通过物联网进行传输。由于不同移动边缘计算节点自身的数据运算能力以及自身当前的数据运算实际情况并不相同，比如某一移动边缘计算节点的数据运算能力较低，其无法独立完成预设数据量以上的数据包的运算处理，或者某一移动边缘计算节点当前还存在其他数据运算任务，其也无法有富余的数据运算能力来完成相应的数据包运算处理，这样对应的移动边缘计算节点将不适宜作为该数据包发送目的地的备选移动边缘计算节点。通过上述公式(1)，能够根据终端设备发送的数据包的数据量大小来对所有移动边缘计算节点进行初步筛选，从而将能够满足预设数据计算能力条件的移动边缘计算节点作为备选的指定移动边缘计算节点，这样简化移动边缘计算节点的筛选难度和保证最终选择的移动边缘计算节点能够具备独立运算处理来自终端设备的数据的能力。
优选地，在该步骤S2中，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据该数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间具体包括：
步骤S201，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间在物联网中处于正常工作状态的所有传输节点；再从所有传输节点中选择至少一个传输节点构成终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；
步骤S202，利用下面公式(2)，确定数据包从终端设备沿着该数据传输路径传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，
Figure BDA0003268438580000121
在上述公式(2)中，
Figure BDA0003268438580000122
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
Figure BDA0003268438580000123
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点过程中数据包在第e个传输节点的传输速度；nr表示第r个数据传输路径包含的传输节点的数量。
上述技术方案的有益效果为：由于物联网中通常包括多个传输节点，不同传输节点相互之间能够共同形成一个独立的数据传输路径，这样来自终端设备的数据包能够沿着不同的数据传输路径传输至同一个移动边缘计算节点中，即终端设备与移动边缘计算节点之间可以存在不同数据传输路径，但是每个数据传输路径的数据传输速度并不相同，因此数据传输路径的选择也会影响移动边缘计算节点运算处理数据包的及时性和效率性。通过上述公式(2)，能够根据来自终端设备的数据包沿着数据传输路径保证的每个传输节点对应的传输速度，来准确地确定数据包在不同数据传输路径上的数据传输时间，从而为后续对所有指定移动边缘计算节点进行二次筛选提供可靠和准确的依据，以此保证最终选择的移动边缘计算节点能够以较快的速度来传输数据包。
优选地，在该步骤S3中，根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(3)，根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有数据传输路径中确定最优数据传输路径，
Figure BDA0003268438580000131
在上述公式(3)中，
Figure BDA0003268438580000132
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算节点中的第
Figure BDA0003268438580000133
个数据传输路径为最优数据传输路径；
Figure BDA0003268438580000134
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000135
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000136
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000137
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000138
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算机节点中存在的所有数据传输路径的数量；Bi表示第Bi个移动边缘计算节点为最终选择用于接收来自第i个终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
Figure BDA0003268438580000139
表示来自第i个终端设备的数据包沿着最优数据传输路径传输至第b个移动边缘计算机节点所需要的时间；
Figure BDA00032684385800001310
表示最优数据传输路径包含的传输节点数量；
Figure BDA00032684385800001311
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；
Figure BDA00032684385800001312
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；H表示满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点的数量。
上述技术方案的有益效果为：数据传输路径包含的传输节点的数量多少也会影响数据包的数据传输速度，通过上述公式(3)，根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从而保证最终选择用于接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点能够满足数据包传输时间较短、传输过程中经过的传输节点数量较少以及能够独立运算处理数据包这三个条件，以此确保来自终端设备的数据包能够获得快速和可靠的运算处理。
参阅图2，为本发明实施例提供的移动边缘计算节点的选择系统的结构示意图。该移动边缘计算节点的选择系统包括终端设备监控模块、指定移动边缘计算节点确定模块、数据传输时间确定模块和移动边缘计算节点选择模块；其中，
该终端设备监控模块用于对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；
该指定移动边缘计算节点确定模块用于根据该数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；
该数据传输时间确定模块用于确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据该数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
该移动边缘计算节点选择模块用于根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点。
上述技术方案的有益效果为：该移动边缘计算节点的选择系统能够根据每个移动边缘计算节点自身对来自终端设备的数据包的数据计算能力进行初步筛选，以此确定相应的指定移动边缘计算节点，再根据终端设备与不同移动边缘计算节点之间在物联网中的数据传输路径的数据传输时间，来对指定移动边缘计算节点进行二次筛选，这样通过两次筛选的过程从中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，从而保证最终选择的移动边缘计算节点及时快速地处理来自终端设备的数据包以及提高数据包处理的可靠性和高效性。
该终端设备可为但不限于智能手机等便携式终端设备；该移动边缘计算节点可为但不限于计算服务器，该计算服务器的数据运算能力高于该终端设备，其能够对来自终端设备的数据包进行相应的运算处理；该数据包可为但不限于是文本数据包或者图像数据包等。该终端设备与不同移动边缘计算节点之间通过物联网进行数据传输连接，该物联网通常包括若干传输节点，这样至少一个传输节点能够组成该终端设备与每个移动边缘计算节点之间的数据传输路径，该数据包即可通过该数据传输路径从该终端设备传输至该移动边缘计算节点；其中，该传输节点可为但不限于是中继数据传输网关等。
优选地，该终端设备监控模块用于对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小具体包括：
对终端设备进行数据包发送状态监控，当终端设备向物联网发送输出数据包时，对数据包进行截取；再确定截取得到的数据包包含的数据比特量，以此作为数据包对应的数据量大小；
以及，
该指定移动边缘计算节点确定模块用于根据该数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(1)和数据包的数据量大小，确定与物联网连接的每个移动边缘计算节点针对终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比，
Figure BDA0003268438580000151
在上述公式(1)中，Ki,a表示第a个移动边缘计算节点针对第i个终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比；Si表示第i个终端设备发送的数据包的数据量大小；Sa表示第a个移动边缘计算节点当前运算处理的所有数据包的数据量大小；Da表示第a个移动边缘节点能够同步运算处理的最大数据量大小；u[]表示单位阶跃函数，当括号内的数值大于或等于0，则单位阶跃函数的函数值为1，当括号内的数值小于0，则单位阶跃函数的函数值为0；
若Ki,a≠0，则确定第a个移动边缘计算节点属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；若Ki,a＝0，则确定第a个移动边缘计算节点不属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；其中，预设数据计算能力条件是指第a个移动边缘计算节点存在富余运算能力计算第i个终端设备发送的数据包。
上述技术方案的有益效果为：在实际操作中，可以通过相应的数据包监控软件，对终端设备进行数据包发送状态的监控，每当该终端设备向物联网发送输出数据包时，该数据包监控软件首先会截取该数据包，并计算该数据包实际包含的数据比特量，并当确定最终接收该数据包的移动边缘计算节点后，才继续实现该数据包通过物联网进行传输。由于不同移动边缘计算节点自身的数据运算能力以及自身当前的数据运算实际情况并不相同，比如某一移动边缘计算节点的数据运算能力较低，其无法独立完成预设数据量以上的数据包的运算处理，或者某一移动边缘计算节点当前还存在其他数据运算任务，其也无法有富余的数据运算能力来完成相应的数据包运算处理，这样对应的移动边缘计算节点将不适宜作为该数据包发送目的地的备选移动边缘计算节点。通过上述公式(1)，能够根据终端设备发送的数据包的数据量大小来对所有移动边缘计算节点进行初步筛选，从而将能够满足预设数据计算能力条件的移动边缘计算节点作为备选的指定移动边缘计算节点，这样简化移动边缘计算节点的筛选难度和保证最终选择的移动边缘计算节点能够具备独立运算处理来自终端设备的数据的能力。
优选地，该数据传输时间确定模块用于确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据该数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间具体包括：
确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间在物联网中处于正常工作状态的所有传输节点；再从所有传输节点中选择至少一个传输节点构成终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；
利用下面公式(2)，确定数据包从终端设备沿着该数据传输路径传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，
Figure BDA0003268438580000171
在上述公式(2)中，
Figure BDA0003268438580000172
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
Figure BDA0003268438580000173
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点过程中数据包在第e个传输节点的传输速度；nr表示第r个数据传输路径包含的传输节点的数量。
上述技术方案的有益效果为：由于物联网中通常包括多个传输节点，不同传输节点相互之间能够共同形成一个独立的数据传输路径，这样来自终端设备的数据包能够沿着不同的数据传输路径传输至同一个移动边缘计算节点中，即终端设备与移动边缘计算节点之间可以存在不同数据传输路径，但是每个数据传输路径的数据传输速度并不相同，因此数据传输路径的选择也会影响移动边缘计算节点运算处理数据包的及时性和效率性。通过上述公式(2)，能够根据来自终端设备的数据包沿着数据传输路径保证的每个传输节点对应的传输速度，来准确地确定数据包在不同数据传输路径上的数据传输时间，从而为后续对所有指定移动边缘计算节点进行二次筛选提供可靠和准确的依据，以此保证最终选择的移动边缘计算节点能够以较快的速度来传输数据包。
优选地，该移动边缘计算节点选择模块用于根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(3)，根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有数据传输路径中确定最优数据传输路径，
Figure BDA0003268438580000181
在上述公式(3)中，
Figure BDA0003268438580000182
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算节点中的第
Figure BDA0003268438580000183
个数据传输路径为最优数据传输路径；
Figure BDA0003268438580000184
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000185
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000186
表示当r的取值从1到
Figure BDA0003268438580000187
过程中，括号内的最小值；
Figure BDA0003268438580000188
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算机节点中存在的所有数据传输路径的数量；Bi表示第Bi个移动边缘计算节点为最终选择用于接收来自第i个终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
Figure BDA0003268438580000189
表示来自第i个终端设备的数据包沿着最优数据传输路径传输至第b个移动边缘计算机节点所需要的时间；
Figure BDA00032684385800001810
表示最优数据传输路径包含的传输节点数量；
Figure BDA00032684385800001811
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；
Figure BDA00032684385800001812
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；H表示满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点的数量。
上述技术方案的有益效果为：数据传输路径包含的传输节点的数量多少也会影响数据包的数据传输速度，通过上述公式(3)，根据该数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从而保证最终选择用于接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点能够满足数据包传输时间较短、传输过程中经过的传输节点数量较少以及能够独立运算处理数据包这三个条件，以此确保来自终端设备的数据包能够获得快速和可靠的运算处理。
从上述实施例的内容可知，该移动边缘计算节点的选择方法和系统根据终端设备向物联网输出的数据包的数据量大小从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个指定移动边缘计算节点，并确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，最后根据数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，这样能够根据每个移动边缘计算节点自身对来自终端设备的数据包的数据计算能力进行初步筛选，以此确定相应的指定移动边缘计算节点，再根据终端设备与不同移动边缘计算节点之间在物联网中的数据传输路径的数据传输时间，来对指定移动边缘计算节点进行二次筛选，这样通过两次筛选的过程从中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点，从而保证最终选择的移动边缘计算节点及时快速地处理来自终端设备的数据包以及提高数据包处理的可靠性和高效性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.移动边缘计算节点的选择方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；并根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；
步骤S2，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
步骤S3，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点。
2.如权利要求1所述的移动边缘计算节点的选择方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；并根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点具体包括：
步骤S101，对终端设备进行数据包发送状态监控，当终端设备向物联网发送输出数据包时，对数据包进行截取；再确定截取得到的数据包包含的数据比特量，以此作为数据包对应的数据量大小；
步骤S102，利用下面公式(1)和数据包的数据量大小，确定与物联网连接的每个移动边缘计算节点针对终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比，
Figure FDA0003268438570000021
在上述公式(1)中，Ki,a表示第a个移动边缘计算节点针对第i个终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比；Si表示第i个终端设备发送的数据包的数据量大小；Sa表示第a个移动边缘计算节点当前运算处理的所有数据包的数据量大小；Da表示第a个移动边缘节点能够同步运算处理的最大数据量大小；u[]表示单位阶跃函数，当括号内的数值大于或等于0，则单位阶跃函数的函数值为1，当括号内的数值小于0，则单位阶跃函数的函数值为0；
步骤S103，若Ki,a≠0，则确定第a个移动边缘计算节点属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；若Ki,a＝0，则确定第a个移动边缘计算节点不属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；其中，预设数据计算能力条件是指第a个移动边缘计算节点存在富余运算能力计算第i个终端设备发送的数据包。
3.如权利要求2所述的移动边缘计算节点的选择方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间具体包括：
步骤S201，确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间在物联网中处于正常工作状态的所有传输节点；再从所有传输节点中选择至少一个传输节点构成终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；
步骤S202，利用下面公式(2)，确定数据包从终端设备沿着所述数据传输路径传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，
Figure FDA0003268438570000031
在上述公式(2)中，
Figure FDA0003268438570000032
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
Figure FDA0003268438570000033
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点过程中数据包在第e个传输节点的传输速度；nr表示第r个数据传输路径包含的传输节点的数量。
4.如权利要求3所述的移动边缘计算节点的选择方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(3)，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有数据传输路径中确定最优数据传输路径，
Figure FDA0003268438570000034
在上述公式(3)中，
Figure FDA0003268438570000035
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算节点中的第
Figure FDA0003268438570000036
个数据传输路径为最优数据传输路径；
Figure FDA0003268438570000037
表示当r的取值从1到
Figure FDA0003268438570000038
过程中，括号内的最小值；
Figure FDA0003268438570000039
表示当r的取值从1到
Figure FDA00032684385700000310
过程中，括号内的最小值；
Figure FDA00032684385700000311
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算机节点中存在的所有数据传输路径的数量；Bi表示第Bi个移动边缘计算节点为最终选择用于接收来自第i个终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
Figure FDA0003268438570000041
表示来自第i个终端设备的数据包沿着最优数据传输路径传输至第b个移动边缘计算机节点所需要的时间；
Figure FDA0003268438570000042
表示最优数据传输路径包含的传输节点数量；
Figure FDA0003268438570000043
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；
Figure FDA0003268438570000044
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；H表示满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点的数量。
5.移动边缘计算节点的选择系统，其特征在于，其包括终端设备监控模块、指定移动边缘计算节点确定模块、数据传输时间确定模块和移动边缘计算节点选择模块；其中，
所述终端设备监控模块用于对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小；
所述指定移动边缘计算节点确定模块用于根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；
所述数据传输时间确定模块用于确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
所述移动边缘计算节点选择模块用于根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点。
6.如权利要求5所述的移动边缘计算节点的选择系统，其特征在于：
所述终端设备监控模块用于对终端设备进行监控，以此确定终端设备向物联网输出的数据包对应的数据量大小具体包括：
对终端设备进行数据包发送状态监控，当终端设备向物联网发送输出数据包时，对数据包进行截取；再确定截取得到的数据包包含的数据比特量，以此作为数据包对应的数据量大小；
以及，
所述指定移动边缘计算节点确定模块用于根据所述数据量大小，从与物联网连接的所有移动边缘计算节点中选择出至少一个满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(1)和数据包的数据量大小，确定与物联网连接的每个移动边缘计算节点针对终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比，
Figure FDA0003268438570000051
在上述公式(1)中，Ki,a表示第a个移动边缘计算节点针对第i个终端设备发送的数据包的数据运算能力消耗占比；Si表示第i个终端设备发送的数据包的数据量大小；Sa表示第a个移动边缘计算节点当前运算处理的所有数据包的数据量大小；Da表示第a个移动边缘节点能够同步运算处理的最大数据量大小；u[]表示单位阶跃函数，当括号内的数值大于或等于0，则单位阶跃函数的函数值为1，当括号内的数值小于0，则单位阶跃函数的函数值为0；
若Ki,a≠0，则确定第a个移动边缘计算节点属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；若Ki,a＝0，则确定第a个移动边缘计算节点不属于满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点；其中，预设数据计算能力条件是指第a个移动边缘计算节点存在富余运算能力计算第i个终端设备发送的数据包。
7.如权利要求6所述的移动边缘计算节点的选择系统，其特征在于：
所述数据传输时间确定模块用于确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；并根据所述数据传输路径，确定数据包从终端设备传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间具体包括：
确定终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间在物联网中处于正常工作状态的所有传输节点；再从所有传输节点中选择至少一个传输节点构成终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间、在物联网中的数据传输路径；
利用下面公式(2)，确定数据包从终端设备沿着所述数据传输路径传输至每个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间，
Figure FDA0003268438570000061
在上述公式(2)中，
Figure FDA0003268438570000062
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点对应的数据传输时间；
Figure FDA0003268438570000063
表示数据包从第i个终端设备沿着第r个数据传输路径传输至第b个指定移动边缘计算节点过程中数据包在第e个传输节点的传输速度；nr表示第r个数据传输路径包含的传输节点的数量。
8.如权利要求7所述的移动边缘计算节点的选择系统，其特征在于：
所述移动边缘计算节点选择模块用于根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有指定移动边缘计算节点中选择出最终接收来自终端设备的数据包的移动边缘计算节点具体包括：
利用下面公式(3)，根据所述数据传输时间和终端设备与每个指定移动边缘计算节点之间的数据传输路径在物联网中所包括的传输节点数量，从所有数据传输路径中确定最优数据传输路径，
Figure FDA0003268438570000071
在上述公式(3)中，
Figure FDA0003268438570000072
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算节点中的第
Figure FDA0003268438570000073
个数据传输路径为最优数据传输路径；
Figure FDA0003268438570000074
表示当r的取值从1到
Figure FDA0003268438570000075
过程中，括号内的最小值；
Figure FDA0003268438570000076
表示当r的取值从1到
Figure FDA0003268438570000077
过程中，括号内的最小值；
Figure FDA0003268438570000078
表示数据包从第i个终端设备传输至第b个移动边缘计算机节点中存在的所有数据传输路径的数量；Bi表示第Bi个移动边缘计算节点为最终选择用于接收来自第i个终端设备的数据包的移动边缘计算节点；
Figure FDA0003268438570000079
表示来自第i个终端设备的数据包沿着最优数据传输路径传输至第b个移动边缘计算机节点所需要的时间；
Figure FDA00032684385700000710
表示最优数据传输路径包含的传输节点数量；
Figure FDA00032684385700000711
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；
Figure FDA00032684385700000712
表示当b的取值从1到H过程中，括号内的最小值；H表示满足预设数据计算能力条件的指定移动边缘计算节点的数量。
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