CN114244706A - 基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统，其通过确定分布式边缘设备网络中每个边缘设备的运行负荷状态，确定其是否具备新边缘设备接入条件，并当其具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理，以此构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则，并将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，再根据该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态，这样能够在不需要对网关设备进行编程升级的情况下，也可使分布式边缘设备网络具备对新边缘设备协议接入的支持能力，从而有效提高网络体系的运行稳定性。

Description

基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统

技术领域

本发明涉及边缘计算管理的技术领域，特别涉及基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统。

背景技术

分布式边缘设备网络是指包括以分布式形式连接的若干边缘设备组成的网络体系。利用分布式边缘设备网络能够直接将数据处理逻辑推送至网络体系内部，从而有效减少数据的外流以及提升网络体系的安全性。在实际工作中，分布式边缘设备网络需要不断增加新的边缘设备，这些边缘设备之间相互异构，为了保证分布式边缘设备网络内部的兼容性，当需要接入新的边缘设备时，需要对每个网关设备进行编程升级，使其具备对新的边缘设备协议接入的支持能力，这个过程需要花费较长的测试周期以及编程升级的网络体系并不能保证具备稳定的运行性能。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统，其通过确定分布式边缘设备网络中每个边缘设备的运行负荷状态，确定其是否具备新边缘设备接入条件，并当其具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则，以此将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态，这样能够在不需要对网关设备进行编程升级的情况下，也可使分布式边缘设备网络具备对新边缘设备协议接入的支持能力，从而有效缩短对分布式边缘设备网络的测试周期和提高网络体系的运行稳定性。

本发明提供基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件；

步骤S2，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；

步骤S3，根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态；

进一步，在所述步骤S1中，获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件具体包括：

步骤S101，向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令；当边缘设备在预设时间范围内针对所述设备运算数据量获取指令，返回自身在单位时间内的运算数据量以及单位时间内的运算中断次数，以此作为所述运行状态信息；

步骤S102，将所述运算数据量与预设数量阈值进行比对，以及将所述运算中断次数与预设次数阈值进行比对；若所述运算数据量小于或者等于预设数量阈值，以及所述运算中断次数小于或者等于预设次数阈值，则确定所述边缘设备处于运行低负荷状态；否则，确定所述边缘设备处于运行超负荷状态；

步骤S103，当分布式边缘设备网络中超过一半的边缘设备处于运行低负荷状态，则确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件；否则，确定分布式边缘设备网络不具备新边缘设备接入条件；

进一步，在所述步骤S2中，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则具体包括：

步骤S201，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，从分布式边缘设备网络的规则式文件中获取对应的规则式文件，并对所述规则式文件进行解析处理，从而得到所述规则式文件对应的规则算法逻辑结构；

步骤S202，对所述规则算法逻辑结构进行协议消息转换处理，从而定义出适用于所述新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，以此作为与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；其中，所述协议消息转换处理包括对所述规则算法逻辑结构依次进行解码处理和解码处理；所述解码处理包括对所述规则算法逻辑结构进行转义、字节解码、解码结果校验与生成；所述编码处理包括解码结果包含的字段编码、转义；

进一步，在所述步骤S3中，根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态具体包括：

步骤S301，将所述接入协议转换规则加载到分布式边缘设备网络中的一个网关设备；再将所述新边缘设备连接至所述网关设备，从而使新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中；

步骤S302，采集所述新边缘设备自身与所述网关设备之间的上行数据/下行数据传输状态信息；根据所述上行数据/下行数据传输状态信息，确定所述新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态；

步骤S303，若不存在数据交互卡顿状态，则保持所述新边缘设备当前的数据运算速度不变；若存在数据交互卡顿状态，则降低所述新边缘设备的数据运算速度；

进一步，在所述步骤S302中，根据所述上行数据/下行数据传输状态信息，确定所述新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态具体包括：

由于新边缘设备与所述网关设备之间在进行数据交互时的流程为：所述网关设备通过下行数据传输将数据传输至所述新边缘设备，然后所述新边缘设备开始对接收到的数据进行运算，在运算完成后通过上行数据传输至所述网关设备，进而完成一次数据交互，在数据交互的过程中会存在卡顿现象的原因如下：一是下行数据传输时间大于所述新边缘设备的运算时间和上行数据传输时间的总和，即所述新边缘设备接收数据的速度过慢而运算上行数据的速度过快导致的卡顿；二是所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道出现断连，进而导致的卡顿现象，其具体过程为：

步骤S3021，在所述新边缘设备与所述网关设备之间进行三次握手建立起交互通道后，所述网关设备会在传输一次完整的数据的过程中传输多次握手数据，利用下面公式(1)根据在传输一次完整的数据的过程中所述上行数据/下行数据传输状态信息中的握手数据返回值判断在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道是否出现断连，

在上述公式(1)中，R表示在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道的连接状态值；f[L(a)]表示在传输一次完整的数据的过程中所述上行数据/下行数据传输状态信息中的第a次握手数据返回值，若握手数据被接收到并且正常握手则返回f[L(a)]＝1，若握手数据未被接收到或未正常握手则返回f[L(a)]＝0；m表示在传输一次完整的数据的过程中所述上行数据/下行数据传输状态信息中的握手次数；

若R＝1，表示在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道的连接存在断连；

若R＝0，表示在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道的连接未存在断连；

步骤S3022，利用下面公式(2)，根据所述上行数据/下行数据传输状态信息以及进行一次完整的数据交互的数据量，得到进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间，

在上述公式(2)中，T_down表示进行一次完整的数据交互所需要的下行数据传输时间；T_up表示进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间；t_S，i表示所述新边缘设备在下行数据通道中接收到一次完整的数据中第i位二进制数的时刻；t_S，i+1表示所述新边缘设备在下行数据通道中接收到一次完整的数据中第i+1位二进制数的时刻；t_W，j表示网关设备在上行数据通道中接收到一次完整的数据中第j位二进制数的时刻；t_W，j+1表示网关设备在上行数据通道中接收到一次完整的数据中第j+1位二进制数的时刻；Q表示进行一次完整的数据交互的数据量；n表示一位二进制数的数据量；

步骤S3023，利用下面公式(3)，根据进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间、新边缘设备当前的数据运算速度以及新边缘设备与网关设备之间的数据传输通道的连接状态值确定新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态，并控制新边缘设备的数据运算速度降低触发值，

在上述公式(3)中，h(t)表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值；V表示新边缘设备当前的数据运算速度；∨表示逻辑关系或运算；∧表示逻辑关系且运算；

若h(t)＝0，表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值为关，此时所述新边缘设备与所述网关设备之间不存在数据交互卡顿，不需要降低所述新边缘设备的数据运算速度；

若h(t)＝1，表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值为开，此时所述新边缘设备与所述网关设备之间存在数据交互卡顿，需要降低所述新边缘设备的数据运算速度。

本发明还提供基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统，其特征在于，其包括分布式边缘设备网络状态判断模块、边缘设备接入规则构建模块、边缘设备接入与监测模块和边缘设备调整模块；其中，

所述分布式边缘设备网络状态判断模块用于获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件；

所述边缘设备接入规则构建模块用于当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；

所述边缘设备接入与监测模块用于根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；

所述边缘设备调整模块用于根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态；

进一步，所述分布式边缘设备网络状态判断模块获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件具体包括：

向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令；当边缘设备在预设时间范围内针对所述设备运算数据量获取指令，返回自身在单位时间内的运算数据量以及单位时间内的运算中断次数，以此作为所述运行状态信息；

将所述运算数据量与预设数量阈值进行比对，以及将所述运算中断次数与预设次数阈值进行比对；若所述运算数据量小于或者等于预设数量阈值，以及所述运算中断次数小于或者等于预设次数阈值，则确定所述边缘设备处于运行低负荷状态；否则，确定所述边缘设备处于运行超负荷状态；

当分布式边缘设备网络中超过一半的边缘设备处于运行低负荷状态，则确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件；否则，确定分布式边缘设备网络不具备新边缘设备接入条件；

进一步，所述边缘设备接入规则构建模块当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则具体包括：

当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，从分布式边缘设备网络的规则式文件中获取对应的规则式文件，并对所述规则式文件进行解析处理，从而得到所述规则式文件对应的规则算法逻辑结构；

对所述规则算法逻辑结构进行协议消息转换处理，从而定义出适用于所述新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，以此作为与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；其中，所述协议消息转换处理包括对所述规则算法逻辑结构依次进行解码处理和解码处理；所述解码处理包括对所述规则算法逻辑结构进行转义、字节解码、解码结果校验与生成；所述编码处理包括解码结果包含的字段编码、转义；

进一步，所述边缘设备接入与监测模块根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态具体包括：

将所述接入协议转换规则加载到分布式边缘设备网络中的一个网关设备；再将所述新边缘设备连接至所述网关设备，从而使新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中；

采集所述新边缘设备自身与所述网关设备之间的上行数据/下行数据传输状态信息；根据所述上行数据/下行数据传输状态信息，确定所述新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态；

以及，

所述边缘设备调整模块根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态具体包括：

若不存在数据交互卡顿状态，则保持所述新边缘设备当前的数据运算速度不变；若存在数据交互卡顿状态，则降低所述新边缘设备的数据运算速度。

相比于现有技术，该基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统通过确定分布式边缘设备网络中每个边缘设备的运行负荷状态，确定其是否具备新边缘设备接入条件，并当其具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则，以此将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态，这样能够在不需要对网关设备进行编程升级的情况下，也可使分布式边缘设备网络具备对新边缘设备协议接入的支持能力，从而有效缩短对分布式边缘设备网络的测试周期和提高网络体系的运行稳定性。

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为本发明提供的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法的流程示意图。

图2为本发明提供的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统的结构示意图。

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基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法的流程示意图。该基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法包括如下步骤：

步骤S1，获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据该运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件；

步骤S2，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；

步骤S3，根据该接入协议转换规则，将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态。

上述技术方案的有益效果为：该基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法通过确定分布式边缘设备网络中每个边缘设备的运行负荷状态，确定其是否具备新边缘设备接入条件，并当其具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则，以此将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态，这样能够在不需要对网关设备进行编程升级的情况下，也可使分布式边缘设备网络具备对新边缘设备协议接入的支持能力，从而有效缩短对分布式边缘设备网络的测试周期和提高网络体系的运行稳定性。

优选地，在该步骤S1中，获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据该运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件具体包括：

步骤S101，向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令；当边缘设备在预设时间范围内针对该设备运算数据量获取指令，返回自身在单位时间内的运算数据量以及单位时间内的运算中断次数，以此作为该运行状态信息；

步骤S102，将该运算数据量与预设数量阈值进行比对，以及将该运算中断次数与预设次数阈值进行比对；若该运算数据量小于或者等于预设数量阈值，以及该运算中断次数小于或者等于预设次数阈值，则确定该边缘设备处于运行低负荷状态；否则，确定该边缘设备处于运行超负荷状态；

步骤S103，当分布式边缘设备网络中超过一半的边缘设备处于运行低负荷状态，则确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件；否则，确定分布式边缘设备网络不具备新边缘设备接入条件。

上述技术方案的有益效果为：通过向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令，这样能够及时获得每个边缘设备在单位时间内的运算数据量和单位时间内的运算中断次数，从而便于后续对每个边缘设备处于运行低负荷状态或者运行超负荷状态进行量化区分，以此准确地判断分布式边缘设备网络整体是否具备新边缘设备的接入条件。

优选地，在该步骤S2中，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则具体包括：

步骤S201，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，从分布式边缘设备网络的规则式文件中获取对应的规则式文件，并对该规则式文件进行解析处理，从而得到该规则式文件对应的规则算法逻辑结构；

步骤S202，对该规则算法逻辑结构进行协议消息转换处理，从而定义出适用于该新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，以此作为与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；其中，该协议消息转换处理包括对该规则算法逻辑结构依次进行解码处理和解码处理；该解码处理包括对该规则算法逻辑结构进行转义、字节解码、解码结果校验与生成；该编码处理包括解码结果包含的字段编码、转义。

上述技术方案的有益效果为：在实际工作中，可以在分布式边缘设备网络的软件平台端设置规则式文件解析引擎和协议消息转换器，并利用该规则式文件解析引擎实现对规则式文件的获取与解析处理，以及利用协议消息转换器实现对规则算法逻辑结构的转换。上述规则式文件解析引擎和协议消息转换器都属于本领域常用的软件处理模式，这里不做详细的累述。通过上述方式能够快速和准确地定义出适用于该新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，从而便于使该新边缘设备与该分布式边缘设备网络在软件层面上相互兼容匹配。

优选地，在该步骤S3中，根据该接入协议转换规则，将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态具体包括：

步骤S301，将该接入协议转换规则加载到分布式边缘设备网络中的一个网关设备；再将该新边缘设备连接至该网关设备，从而使新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中；

步骤S302，采集该新边缘设备自身与该网关设备之间的上行数据/下行数据传输状态信息；根据该上行数据/下行数据传输状态信息，确定该新边缘设备与该网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态；

步骤S303，若不存在数据交互卡顿状态，则保持该新边缘设备当前的数据运算速度不变；若存在数据交互卡顿状态，则降低该新边缘设备的数据运算速度。

上述技术方案的有益效果为：当该新边缘设备接入到该分布式边缘设备网络时，通过确定该新边缘设备与该网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态，以此适应性地调整该新边缘设备的数据运算速度，能够有效避免该新边缘设备影响该分布式边缘设备网络的整体运行稳定性。

优选地，在该步骤S302中，根据该上行数据/下行数据传输状态信息，确定该新边缘设备与该网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态具体包括：

由于新边缘设备与该网关设备之间在进行数据交互时的流程为：该网关设备通过下行数据传输将数据传输至该新边缘设备，然后该新边缘设备开始对接收到的数据进行运算，在运算完成后通过上行数据传输至该网关设备，进而完成一次数据交互，在数据交互的过程中会存在卡顿现象的原因如下：一是下行数据传输时间大于该新边缘设备的运算时间和上行数据传输时间的总和，即该新边缘设备接收数据的速度过慢而运算上行数据的速度过快导致的卡顿；二是该新边缘设备与该网关设备之间的数据传输通道出现断连，进而导致的卡顿现象，其具体过程为：

步骤S3021，在该新边缘设备与该网关设备之间进行三次握手建立起交互通道后，该网关设备会在传输一次完整的数据的过程中传输多次握手数据，利用下面公式(1)根据在传输一次完整的数据的过程中该上行数据/下行数据传输状态信息中的握手数据返回值判断在传输一次完整的数据的过程中该新边缘设备与该网关设备之间的数据传输通道是否出现断连，

在上述公式(1)中，R表示在传输一次完整的数据的过程中该新边缘设备与该网关设备之间的数据传输通道的连接状态值；f[L(a)]表示在传输一次完整的数据的过程中该上行数据/下行数据传输状态信息中的第a次握手数据返回值，若握手数据被接收到并且正常握手则返回f[L(a)]＝1，若握手数据未被接收到或未正常握手则返回f[L(a)]＝0；m表示在传输一次完整的数据的过程中该上行数据/下行数据传输状态信息中的握手次数；

若R＝1，表示在传输一次完整的数据的过程中该新边缘设备与该网关设备之间的数据传输通道的连接存在断连；

若R＝0，表示在传输一次完整的数据的过程中该新边缘设备与该网关设备之间的数据传输通道的连接未存在断连；

步骤S3022，利用下面公式(2)，根据该上行数据/下行数据传输状态信息以及进行一次完整的数据交互的数据量，得到进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间，

在上述公式(2)中，T_down表示进行一次完整的数据交互所需要的下行数据传输时间；T_up表示进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间；t_S，i表示该新边缘设备在下行数据通道中接收到一次完整的数据中第i位二进制数的时刻；t_S，i+1表示该新边缘设备在下行数据通道中接收到一次完整的数据中第i+1位二进制数的时刻；t_W，j表示网关设备在上行数据通道中接收到一次完整的数据中第j位二进制数的时刻；t_W，j+1表示网关设备在上行数据通道中接收到一次完整的数据中第j+1位二进制数的时刻；Q表示进行一次完整的数据交互的数据量；n表示一位二进制数的数据量；

步骤S3023，利用下面公式(3)，根据进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间、新边缘设备当前的数据运算速度以及新边缘设备与网关设备之间的数据传输通道的连接状态值确定新边缘设备与该网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态，并控制新边缘设备的数据运算速度降低触发值，

在上述公式(3)中，h(t)表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值；V表示新边缘设备当前的数据运算速度；∨表示逻辑关系或运算；∧表示逻辑关系且运算；

若h(t)＝0，表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值为关，此时该新边缘设备与该网关设备之间不存在数据交互卡顿，不需要降低该新边缘设备的数据运算速度；

若h(t)＝1，表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值为开，此时该新边缘设备与该网关设备之间存在数据交互卡顿，需要降低该新边缘设备的数据运算速度。

上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据在传输一次完整的数据的过程中上行数据/下行数据传输状态信息中的握手数据返回值判断在传输一次完整的数据的过程中新边缘设备与网关设备之间的数据传输通道是否出现断连，进而知晓当前传输数据的过程中是否存在通道的传输断连进而形成卡顿的现象；然后利用上述公式(2)根据上行数据/下行数据传输状态信息以及进行一次完整的数据交互的数据量得到进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间，目的是可以自动的计算出下进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间和下行数据传输时间，进而再自动的利用步骤A3进行卡顿的判断，以确保系统可以自动发现问题保证自身的可靠性；最后利用上述公式(3)根据进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间、新边缘设备当前的数据运算速度以及新边缘设备与网关设备之间的数据传输通道的连接状态值确定新边缘设备与网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态，并控制新边缘设备的数据运算速度降低触发值，进而在出现数据交互卡顿状态时降低新边缘设备的数据运算速度。

参阅图2，为本发明实施例提供的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统的结构示意图。该基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统包括分布式边缘设备网络状态判断模块、边缘设备接入规则构建模块、边缘设备接入与监测模块和边缘设备调整模块；其中，

该分布式边缘设备网络状态判断模块用于获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据该运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件；

该边缘设备接入规则构建模块用于当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；

该边缘设备接入与监测模块用于根据该接入协议转换规则，将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；

该边缘设备调整模块用于根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态。

上述技术方案的有益效果为：该基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统通过确定分布式边缘设备网络中每个边缘设备的运行负荷状态，确定其是否具备新边缘设备接入条件，并当其具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则，以此将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态，这样能够在不需要对网关设备进行编程升级的情况下，也可使分布式边缘设备网络具备对新边缘设备协议接入的支持能力，从而有效缩短对分布式边缘设备网络的测试周期和提高网络体系的运行稳定性。

优选地，该分布式边缘设备网络状态判断模块获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据该运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件具体包括：

向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令；当边缘设备在预设时间范围内针对该设备运算数据量获取指令，返回自身在单位时间内的运算数据量以及单位时间内的运算中断次数，以此作为该运行状态信息；

将该运算数据量与预设数量阈值进行比对，以及将该运算中断次数与预设次数阈值进行比对；若该运算数据量小于或者等于预设数量阈值，以及该运算中断次数小于或者等于预设次数阈值，则确定该边缘设备处于运行低负荷状态；否则，确定该边缘设备处于运行超负荷状态；

当分布式边缘设备网络中超过一半的边缘设备处于运行低负荷状态，则确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件；否则，确定分布式边缘设备网络不具备新边缘设备接入条件。

上述技术方案的有益效果为：通过向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令，这样能够及时获得每个边缘设备在单位时间内的运算数据量和单位时间内的运算中断次数，从而便于后续对每个边缘设备处于运行低负荷状态或者运行超负荷状态进行量化区分，以此准确地判断分布式边缘设备网络整体是否具备新边缘设备的接入条件。

优选地，该边缘设备接入规则构建模块当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则具体包括：

当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，从分布式边缘设备网络的规则式文件中获取对应的规则式文件，并对该规则式文件进行解析处理，从而得到该规则式文件对应的规则算法逻辑结构；

对该规则算法逻辑结构进行协议消息转换处理，从而定义出适用于该新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，以此作为与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；其中，该协议消息转换处理包括对该规则算法逻辑结构依次进行解码处理和解码处理；该解码处理包括对该规则算法逻辑结构进行转义、字节解码、解码结果校验与生成；该编码处理包括解码结果包含的字段编码、转义。

上述技术方案的有益效果为：在实际工作中，可以在分布式边缘设备网络的软件平台端设置规则式文件解析引擎和协议消息转换器，并利用该规则式文件解析引擎实现对规则式文件的获取与解析处理，以及利用协议消息转换器实现对规则算法逻辑结构的转换。上述规则式文件解析引擎和协议消息转换器都属于本领域常用的软件处理模式，这里不做详细的累述。通过上述方式能够快速和准确地定义出适用于该新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，从而便于使该新边缘设备与该分布式边缘设备网络在软件层面上相互兼容匹配。

优选地，该边缘设备接入与监测模块根据该接入协议转换规则，将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态具体包括：

将该接入协议转换规则加载到分布式边缘设备网络中的一个网关设备；再将该新边缘设备连接至该网关设备，从而使新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中；

采集该新边缘设备自身与该网关设备之间的上行数据/下行数据传输状态信息；根据该上行数据/下行数据传输状态信息，确定该新边缘设备与该网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态；

以及，

该边缘设备调整模块根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态具体包括：

若不存在数据交互卡顿状态，则保持该新边缘设备当前的数据运算速度不变；若存在数据交互卡顿状态，则降低该新边缘设备的数据运算速度。

上述技术方案的有益效果为：当该新边缘设备接入到该分布式边缘设备网络时，通过确定该新边缘设备与该网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态，以此适应性地调整该新边缘设备的数据运算速度，能够有效避免该新边缘设备影响该分布式边缘设备网络的整体运行稳定性。

从上述实施例的内容可知，该该基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法和系统通过确定分布式边缘设备网络中每个边缘设备的运行负荷状态，确定其是否具备新边缘设备接入条件，并当其具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据该解析处理的结果，构建与该新边缘设备相匹配的接入协议转换规则，以此将该新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集该新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据该数据交互状态，调整该新边缘设备的数据运算状态，这样能够在不需要对网关设备进行编程升级的情况下，也可使分布式边缘设备网络具备对新边缘设备协议接入的支持能力，从而有效缩短对分布式边缘设备网络的测试周期和提高网络体系的运行稳定性。

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 (9)

1.基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法，其特征在于，其包括如下步骤：

步骤S1，获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件；

步骤S2，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；

步骤S3，根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态。

2.如权利要求1所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法，其特征在于：

在所述步骤S1中，获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件具体包括：

步骤S101，向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令；当边缘设备在预设时间范围内针对所述设备运算数据量获取指令，返回自身在单位时间内的运算数据量以及单位时间内的运算中断次数，以此作为所述运行状态信息；

步骤S102，将所述运算数据量与预设数量阈值进行比对，以及将所述运算中断次数与预设次数阈值进行比对；若所述运算数据量小于或者等于预设数量阈值，以及所述运算中断次数小于或者等于预设次数阈值，则确定所述边缘设备处于运行低负荷状态；否则，确定所述边缘设备处于运行超负荷状态；

步骤S103，当分布式边缘设备网络中超过一半的边缘设备处于运行低负荷状态，则确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件；否则，确定分布式边缘设备网络不具备新边缘设备接入条件。

3.如权利要求1所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法，其特征在于：

在所述步骤S2中，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则具体包括：

步骤S201，当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，从分布式边缘设备网络的规则式文件中获取对应的规则式文件，并对所述规则式文件进行解析处理，从而得到所述规则式文件对应的规则算法逻辑结构；

步骤S202，对所述规则算法逻辑结构进行协议消息转换处理，从而定义出适用于所述新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，以此作为与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；其中，所述协议消息转换处理包括对所述规则算法逻辑结构依次进行解码处理和解码处理；所述解码处理包括对所述规则算法逻辑结构进行转义、字节解码、解码结果校验与生成；所述编码处理包括解码结果包含的字段编码、转义。

4.如权利要求1所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法，其特征在于：

在所述步骤S3中，根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；再根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态具体包括：

步骤S301，将所述接入协议转换规则加载到分布式边缘设备网络中的一个网关设备；再将所述新边缘设备连接至所述网关设备，从而使新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中；

步骤S302，采集所述新边缘设备自身与所述网关设备之间的上行数据/下行数据传输状态信息；根据所述上行数据/下行数据传输状态信息，确定所述新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态；

步骤S303，若不存在数据交互卡顿状态，则保持所述新边缘设备当前的数据运算速度不变；若存在数据交互卡顿状态，则降低所述新边缘设备的数据运算速度。

5.如权利要求4所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入方法，其特征在于：

在所述步骤S302中，根据所述上行数据/下行数据传输状态信息，确定所述新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态具体包括：

由于新边缘设备与所述网关设备之间在进行数据交互时的流程为：所述网关设备通过下行数据传输将数据传输至所述新边缘设备，然后所述新边缘设备开始对接收到的数据进行运算，在运算完成后通过上行数据传输至所述网关设备，进而完成一次数据交互，在数据交互的过程中会存在卡顿现象的原因如下：一是下行数据传输时间大于所述新边缘设备的运算时间和上行数据传输时间的总和，即所述新边缘设备接收数据的速度过慢而运算上行数据的速度过快导致的卡顿；二是所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道出现断连，进而导致的卡顿现象，其具体过程为：

步骤S3021，在所述新边缘设备与所述网关设备之间进行三次握手建立起交互通道后，所述网关设备会在传输一次完整的数据的过程中传输多次握手数据，利用下面公式(1)根据在传输一次完整的数据的过程中所述上行数据/下行数据传输状态信息中的握手数据返回值判断在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道是否出现断连，

在上述公式(1)中，R表示在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道的连接状态值；f[L(a)]表示在传输一次完整的数据的过程中所述上行数据/下行数据传输状态信息中的第a次握手数据返回值，若握手数据被接收到并且正常握手则返回f[L(a)]＝1，若握手数据未被接收到或未正常握手则返回f[L(a)]＝0；m表示在传输一次完整的数据的过程中所述上行数据/下行数据传输状态信息中的握手次数；

若R＝1，表示在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道的连接存在断连；

若R＝0，表示在传输一次完整的数据的过程中所述新边缘设备与所述网关设备之间的数据传输通道的连接未存在断连；

步骤S3022，利用下面公式(2)，根据所述上行数据/下行数据传输状态信息以及进行一次完整的数据交互的数据量，得到进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间，

在上述公式(2)中，T_down表示进行一次完整的数据交互所需要的下行数据传输时间；T_up表示进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间；t_S,i表示所述新边缘设备在下行数据通道中接收到一次完整的数据中第i位二进制数的时刻；t_S,i+1表示所述新边缘设备在下行数据通道中接收到一次完整的数据中第i+1位二进制数的时刻；t_W,j表示网关设备在上行数据通道中接收到一次完整的数据中第j位二进制数的时刻；t_W,j+1表示网关设备在上行数据通道中接收到一次完整的数据中第j+1位二进制数的时刻；Q表示进行一次完整的数据交互的数据量；n表示一位二进制数的数据量；

步骤S3023，利用下面公式(3)，根据进行一次完整的数据交互所需要的上行数据传输时间、下行数据传输时间、新边缘设备当前的数据运算速度以及新边缘设备与网关设备之间的数据传输通道的连接状态值确定新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态，并控制新边缘设备的数据运算速度降低触发值，

在上述公式(3)中，h(t)表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值；V表示新边缘设备当前的数据运算速度；∨表示逻辑关系或运算；∧表示逻辑关系且运算；

若h(t)＝0，表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值为关，此时所述新边缘设备与所述网关设备之间不存在数据交互卡顿，不需要降低所述新边缘设备的数据运算速度；

若h(t)＝1，表示新边缘设备的数据运算速度降低触发值为开，此时所述新边缘设备与所述网关设备之间存在数据交互卡顿，需要降低所述新边缘设备的数据运算速度。

6.基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统，其特征在于，其包括分布式边缘设备网络状态判断模块、边缘设备接入规则构建模块、边缘设备接入与监测模块和边缘设备调整模块；其中，

所述分布式边缘设备网络状态判断模块用于获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件；

所述边缘设备接入规则构建模块用于当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；

所述边缘设备接入与监测模块用于根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态；

所述边缘设备调整模块用于根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态。

7.如权利要求6所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统，其特征在于：

所述分布式边缘设备网络状态判断模块获取分布式边缘设备网络中每个边缘设备各自的运行状态信息；根据所述运行状态信息，确定每个边缘设备的运行负荷状态，从而判断分布式边缘设备网络是否具备新边缘设备接入条件具体包括：

向分布式边缘设备网络中每个边缘设备发送设备运算数据量获取指令；当边缘设备在预设时间范围内针对所述设备运算数据量获取指令，返回自身在单位时间内的运算数据量以及单位时间内的运算中断次数，以此作为所述运行状态信息；

将所述运算数据量与预设数量阈值进行比对，以及将所述运算中断次数与预设次数阈值进行比对；若所述运算数据量小于或者等于预设数量阈值，以及所述运算中断次数小于或者等于预设次数阈值，则确定所述边缘设备处于运行低负荷状态；否则，确定所述边缘设备处于运行超负荷状态；

当分布式边缘设备网络中超过一半的边缘设备处于运行低负荷状态，则确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件；否则，确定分布式边缘设备网络不具备新边缘设备接入条件。

8.如权利要求6所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统，其特征在于：

所述边缘设备接入规则构建模块当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，将分布式边缘设备网络对应的规则式文件进行解析处理；再根据所述解析处理的结果，构建与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则具体包括：

当确定分布式边缘设备网络具备新边缘设备接入条件时，从分布式边缘设备网络的规则式文件中获取对应的规则式文件，并对所述规则式文件进行解析处理，从而得到所述规则式文件对应的规则算法逻辑结构；

对所述规则算法逻辑结构进行协议消息转换处理，从而定义出适用于所述新边缘设备的编码/解码数据处理以及计算逻辑与规则的结构，以此作为与所述新边缘设备相匹配的接入协议转换规则；其中，所述协议消息转换处理包括对所述规则算法逻辑结构依次进行解码处理和解码处理；所述解码处理包括对所述规则算法逻辑结构进行转义、字节解码、解码结果校验与生成；所述编码处理包括解码结果包含的字段编码、转义。

9.如权利要求6所述的基于规则式协议转换引擎的边缘设备接入系统，其特征在于：

所述边缘设备接入与监测模块根据所述接入协议转换规则，将所述新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中，同时采集所述新边缘设备自身与分布式边缘设备网络的网关设备之间的数据交互状态具体包括：

将所述接入协议转换规则加载到分布式边缘设备网络中的一个网关设备；再将所述新边缘设备连接至所述网关设备，从而使新边缘设备接入到分布式边缘设备网络中；

采集所述新边缘设备自身与所述网关设备之间的上行数据/下行数据传输状态信息；根据所述上行数据/下行数据传输状态信息，确定所述新边缘设备与所述网关设备之间是否存在数据交互卡顿状态；

以及，

所述边缘设备调整模块根据所述数据交互状态，调整所述新边缘设备的数据运算状态具体包括：

若不存在数据交互卡顿状态，则保持所述新边缘设备当前的数据运算速度不变；若存在数据交互卡顿状态，则降低所述新边缘设备的数据运算速度。

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