CN116599967A - 一种基于边缘计算的云手机服务系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的云手机服务系统，涉及云手机技术领域。所述系统包括：边缘化ARM云服务器、流媒体服务器以及用户控制端；边缘化ARM云服务器与家用路由器连接，用于虚拟化云手机及采集云手机的音视频数据，并通过协议封包传输到流媒体服务器或用户控制端；流媒体服务器通过互联网与连接有边缘化ARM云服务器的家用路由器连接，用于用户账号管理和就近点对点连接的算法处理，以及进行音视频流和控制指令的转发和处理；用户控制端直接与家用路由器连接，或者通过互联网与流媒体服务器连接，用于对云手机系统进行控制和音视频的解码显示。本发明可解决中心化机房的IP限制问题，降低依赖性、建设成本以及网络延迟。

Description

一种基于边缘计算的云手机服务系统

技术领域

本发明涉及云手机技术领域，特别涉及一种基于边缘计算的云手机服务系统。

背景技术

云手机是一种新兴的技术，是基于云计算和虚拟化技术的手机应用服务。用户可以通过云端服务访问和使用移动应用程序，而无需在本地设备上安装和运行。云手机的出现，使得用户可以随时随地访问和使用移动应用程序，大大提高了用户的移动办公、游戏娱乐和社交体验，也促进了移动互联网应用的发展。

云计算是云手机实现的关键技术之一。云计算将计算资源、存储资源和网络资源等进行虚拟化，通过互联网提供基于服务的IT资源和应用程序，为用户提供了更高效、便捷和灵活的服务。在云手机中，云计算技术可以实现对应用程序的远程虚拟化和运行，用户只需通过移动设备进行访问和操作即可。

虚拟化技术是云手机实现的另一个关键技术。虚拟化技术可以将物理设备、操作系统和应用程序等进行虚拟化，创建出一个或多个虚拟的运行环境。在云手机中，虚拟化技术可以将应用程序远程虚拟化运行在云端服务器上，通过移动设备进行访问和操作。

流媒体技术也是云手机实现的另一个关键技术。云手机服务器可以通过在用户发起对云手机的控制指令时，进行采集云手机的音视频数据，并且对其进行压缩编码和传输给用户端进行展示。如公开号为CN111669624A，公开日为2020年5月8日的专利“一种云手机控制方法和系统”可以应用于云托管(游戏托管)和云游戏等领域。

因此，云手机的实现原理是用户通过PC客户端或安卓客户端连上中心服务器，中心服务器机房里面的云手机服务会虚拟化出多台的安卓系统，然后在用户发起控制指令时，云手机服务会把对应的安卓虚拟化系统的屏幕数据和声音数据采集下来，并且编码发送给流媒体服务，流媒体服务器再中转给用户端进行展示，相当远程操控云端的虚拟手机，其实现如图1所示。

现有技术的缺点是：

1、依赖性：传统的中心化机房云手机服务依赖于专门的云计算基础设施和机房，这些设施需要进行投入一定的人力维护和管理。如果云计算基础设施出现故障或者维护不及时，就会影响云手机服务的性能和稳定性。

2、安全性问题：传统的中心化机房云手机服务将所有应用程序和数据存储在云端服务器上，这也意味着用户的隐私和数据安全有可能会受到威胁。如果云端服务器遭到黑客攻击或者被非法入侵，用户的个人信息和数据就会面临泄露和损失的风险。

3、成本问题：传统的中心化机房云手机服务通常需要提供更多的云端服务和支持，因此成本通常比家庭宽带下的云手机服务更高。

4、网络延迟：由于传统的中心化机房云手机服务需要经过云计算基础设施的服务中转，因此可能会出现网络延迟问题，影响用户的应用体验和使用效率。

5、IP限制问题：由于传统的中心化机房的云手机集群，都是共用同一个公网IP出口，所以如果机房的全部云手机或某部分云手机(一定数量)同时运行某款游戏，会导致触发某款游戏的后台服务器的风控机制，比如：会限制同一个IP地址的请求数量或者请求频率，超过限制则会被拒绝或者暂时屏蔽。这样会导致传统的中心化机房云手机服务的用户体验大打折扣。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于边缘计算的云手机服务系统，通过将云手机服务部署在不同的家庭宽带下进行边缘计算，并提供用户控制端就近点对点连接云手机服务的算法，解决中心化机房的IP限制问题，降低依赖性、建设成本以及网络延迟。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种基于边缘计算的云手机服务系统，包括：边缘化ARM云服务器、流媒体服务器以及用户控制端；

所述边缘化ARM云服务器与家用路由器连接，用于虚拟化云手机及采集虚拟化云手机的音视频数据，并通过协议封包为音视频流传输到所述流媒体服务器或直接根据算法处理结果使虚拟化云手机点对点传输到所述用户控制端；

所述流媒体服务器通过互联网与连接有边缘化ARM云服务器的家用路由器连接，用于用户账号管理和鉴权、转发和处理音视频流和控制指令、以及就近点对点连接的算法处理；

所述用户控制端直接与家用路由器连接，或者通过互联网与所述流媒体服务器连接，用于对虚拟化云手机进行控制以及音视频的解码显示。

进一步地，所述边缘化ARM云服务器还用于上报本地IP和路由器信息给流媒体服务器；所述用户控制端通过互联网连到流媒体服务器上时，还上报本地IP和路由器信息给流媒体服务器；

所述流媒体服务器还用于记录上报本地IP和路由器信息的虚拟化云手机的公网IP以及上报本地IP和路由器信息的用户控制端的公网IP；所述流媒体服务器的就近点对点连接的算法包括：根据虚拟化云手机和用户控制端上报的信息进行匹配，判断是否有与用户控制端在同一网络位置下的虚拟化云手机，如没有则按常规模式提供虚拟化云手机服务，如有则将可以直连的虚拟化云手机信息发送给该用户控制端，使用户控制端与虚拟化云手机采用直连模式连接。

进一步地，所述流媒体服务器根据虚拟化云手机和用户控制端上报的信息进行匹配，具体包括：先根据路由器信息进行最高优先级匹配，其次是根据公网IP出口比对。

进一步地，所述路由器信息包括如mac地址和SSID信息。

进一步地，所述可以直连的虚拟化云手机信息包括云手机IP地址和端口，用户控制端通过IP地址和端口连接与其处于同一网络位置下的虚拟化云手机。

进一步地，所述用户控制端包括云手机PC控制端和云手机安卓控制端。

进一步地，所述云手机PC控制端通过C++实现对虚拟化云手机的音视频流接收解码，渲染处理并显示；所述云手机安卓控制端通过Java技术接收虚拟化云手机的音视频流解码并显示。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下优点：

1、通过将云手机服务部署在不同的家庭宽带下进行边缘计算，首先解决的是中心化云手机的游戏托管领域出现的出口IP请求频繁被限制的问题，本系统设计的云手机在家庭宽带下都具备不同的出口IP，这对用户在托管游戏服务上的使用会更加放心；

2、对于中心化机房的大量云手机服务器的建设和维护成本都是一笔高昂的费用，通过本系统设计可以降低机房的运维管理成本和流量成本；

3、本系统设计还提供了用户就近点对点连接云手机服务的算法，实现用户就近连接部署好的云手机服务，无需通过中心服务器，从而能够更快地获取自己的手机服务，大大降低延迟和网络负担；

4、本系统设计的云手机服务是离散部署，用户的数据和隐私得到更好的保护，不必担心中心服务器被攻击或数据泄露的问题，从而大大提高了用户的安全性和信任度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为现有技术的中心化机房云手机服务系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中基于边缘计算的云手机服务系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中模式一的操作时序图；

图4为本发明实施例中模式二的操作时序图；

图5为本发明实施例中就近点对点连接的算法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种基于边缘计算的云手机服务系统，通过将云手机服务部署在不同的家庭宽带下进行边缘计算，并提供用户控制端就近点对点连接云手机服务的算法，解决中心化机房的IP限制问题，降低依赖性、建设成本以及网络延迟。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：

提出基于边缘计算的云手机系统，以解决传统的中心化机房云手机服务的弊端。基于边缘计算的云手机系统是通过家用宽带的方式入网，将云手机服务器下沉到用户侧，可以理解为将服务器资源部署到用户所在的终端设备网络内或者离用户更近的位置，以便更快地响应用户的请求和提供更好的用户体验。该系统设计首先针对IP限制问题，提出了把ARM云手机服务器以家用宽带模式的方式进行接入互联网，与中心机房进行连接，由于边缘化的离散部署模式，这样就很好处理掉用户同时大规模运行同一款游戏的IP限制问题。然后对于机房的依赖性和成本问题，我们的大量ARM云手机服务器下沉到用户侧之后，将会极大地解放了机房的人员运维管理成本和机房流量等成本。最后，针对中心化云手机服务的网络延时，我们的系统设计还增加了用户直接连接家用宽带下的云手机服务，不经过中心服务器进行转发音视频数据，这样大大降低网络延迟和带宽瓶颈，提供更加稳定和高速的服务体验。对于安全性方面，由于ARM云手机服务器下移到家用宽带下进行边缘化和离散的部署方式，这样会使得云手机用户的操作数据不在集中机房，降低了黑客攻击会导致大量用户操作数据被泄漏的风险。

本实施例提供一种基于边缘计算的云手机服务系统，如图2所示，包括：边缘化ARM云服务器、流媒体服务器以及用户控制端；

所述边缘化ARM云服务器与家用路由器连接，用于虚拟化云手机及采集虚拟化云手机的音视频数据，并通过协议封包为音视频流传输到所述流媒体服务器或直接根据算法处理结果使虚拟化云手机点对点传输到所述用户控制端；边缘计算模式的ARM云服务器具有出口IP离散性的天然优势，不会受到游戏服务的IP限制。

所述流媒体服务器通过互联网与连接有边缘化ARM云服务器的家用路由器连接，用于用户账号管理和鉴权、转发和处理音视频流和控制指令、以及就近点对点连接的算法处理。

所述用户控制端(可以包括云手机PC控制端和云手机安卓控制端中的至少一种，还可以开发云手机IOS控制端)直接与家用路由器连接，或者通过互联网与所述流媒体服务器连接，用于对虚拟化云手机进行控制以及音视频的解码显示。所述云手机PC控制端可以通过C++实现对虚拟化云手机的音视频流接收解码，渲染处理并显示；所述云手机安卓控制端可以通过Java技术接收虚拟化云手机的音视频流解码并显示。

本系统设计有两种连接模式：

1、用户在外面通过互联网连到流媒体服务器上，进而通过流媒体服务器获取边缘化的云手机服务，模式一的操作时序可以如图3所示；

2、用户在家里，可以通过点对点的算法直接连接和操作虚拟化云手机，以获得更流畅和稳定的体验，模式二的操作时序可以如图4所示。

在一种可能的实现方式中，边缘化ARM云服务器还用于上报本地IP和路由器信息给流媒体服务器；所述用户控制端通过互联网连到流媒体服务器上时，还上报本地IP和路由器信息给流媒体服务器；

所述流媒体服务器还用于记录上报本地IP和路由器信息的虚拟化云手机的公网IP以及上报本地IP和路由器信息的用户控制端的公网IP；所述流媒体服务器的就近点对点连接的算法包括：根据虚拟化云手机和用户控制端上报的信息进行匹配，判断是否有与用户控制端在同一网络位置下的虚拟化云手机，如没有则按常规模式提供虚拟化云手机服务，如有则将可以直连的虚拟化云手机信息发送给该用户控制端，使用户控制端与虚拟化云手机采用直连模式连接。

如图5所示，算法流程如下：

1、边缘化ARM云服务器上报本地IP和路由器信息(比如mac地址和SSID等信息)给流媒体服务器，并且流媒体服务器记录当前边缘化ARM云服务器的公网IP；

2、用户控制端通过互联网连到流媒体服务器上时，还上报本地IP和路由器信息(比如mac地址和SSID等信息)给流媒体服务器；并且流媒体服务器记录当前用户控制端的公网IP；

3、流媒体服务器获取到两端的网络信息之后，会进行比对校验。首先对上报的IP和路由器信息进行最高优先级匹配，其次是公网IP出口比对，然后确认其网络位置是否满足就近算法规则，如不满足，则按模式一连接；如满足，就发送可以直连的消息(比如，包括云手机IP地址和端口)给用户控制端，以保证用户在使用的时候处于直连模式；

4、用户控制端拿到流媒体服务器发送下来的云手机IP地址和端口后，连上与其处于同一网络位置下的云手机服务，以达到最优的控制效果和用户体验。

本发明将云手机服务部署在不同的家庭宽带下进行边缘计算，首先解决的是中心化云手机的游戏托管领域出现的出口IP请求频繁被限制的问题，本系统设计的云手机在家庭宽带下都具备不同的出口IP，这对用户在托管游戏服务上的使用会更加放心；对于中心化机房的大量云手机服务器的建设和维护成本都是一笔高昂的费用，通过本系统设计可以降低机房的运维管理成本和流量成本；本系统设计还提供了用户就近点对点连接云手机服务的算法，实现用户就近连接部署好的云手机服务，无需通过中心服务器，从而能够更快地获取自己的手机服务，大大降低延迟和网络负担；本系统设计的云手机服务是离散部署，用户的数据和隐私得到更好的保护，不必担心中心服务器被攻击或数据泄露的问题，从而大大提高了用户的安全性和信任度。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种基于边缘计算的云手机服务系统，其特征在于，包括：边缘化ARM云服务器、流媒体服务器以及用户控制端；

所述边缘化ARM云服务器与家用路由器连接，用于虚拟化云手机及采集虚拟化云手机的音视频数据，并通过协议封包为音视频流传输到所述流媒体服务器或直接根据算法处理结果使虚拟化云手机点对点传输到所述用户控制端；

所述流媒体服务器通过互联网与连接有边缘化ARM云服务器的家用路由器连接，用于用户账号管理和鉴权、转发和处理音视频流和控制指令、以及就近点对点连接的算法处理；

所述用户控制端直接与家用路由器连接，或者通过互联网与所述流媒体服务器连接，用于对虚拟化云手机进行控制以及音视频的解码显示。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述边缘化ARM云服务器还用于上报本地IP和路由器信息给流媒体服务器；所述用户控制端通过互联网连到流媒体服务器上时，还上报本地IP和路由器信息给流媒体服务器；

所述流媒体服务器还用于记录上报本地IP和路由器信息的虚拟化云手机的公网IP以及上报本地IP和路由器信息的用户控制端的公网IP；所述流媒体服务器的就近点对点连接的算法包括：根据虚拟化云手机和用户控制端上报的信息进行匹配，判断是否有与用户控制端在同一网络位置下的虚拟化云手机，如没有则按常规模式提供虚拟化云手机服务，如有则将可以直连的虚拟化云手机信息发送给该用户控制端，使用户控制端与虚拟化云手机采用直连模式连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述流媒体服务器根据虚拟化云手机和用户控制端上报的信息进行匹配，具体包括：先根据路由器信息进行最高优先级匹配，其次是根据公网IP出口比对。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述路由器信息包括如mac地址和SSID信息。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述可以直连的虚拟化云手机信息包括云手机IP地址和端口，用户控制端通过IP地址和端口连接与其处于同一网络位置下的虚拟化云手机。

6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述用户控制端包括云手机PC控制端和云手机安卓控制端。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述云手机PC控制端通过C++实现对虚拟化云手机的音视频流接收解码，渲染处理并显示；所述云手机安卓控制端通过Java技术接收虚拟化云手机的音视频流解码并显示。