DE102020204864B4 - Elastischer transfer und adaption von mobil-client-gesteuerten prozessen in einer edge-cloud-computing-schicht - Google Patents

Elastischer transfer und adaption von mobil-client-gesteuerten prozessen in einer edge-cloud-computing-schicht Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Initiieren eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität Q-einer Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht weist Folgendes bei einer ersten Mobilentität auf: Empfangen einer ersten Heatmap in Bezug auf den Master-Slave-Prozess vom ersten Typ, Einstufen, basierend auf einer Kostenfunktion, möglicher Prozessteilungsverbindungen zwischen der ersten Mobilentität und einer oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten für den aktuellen Standort der ersten Mobilentität und/oder einen Standort der ersten Mobilentität in der nahen Zukunft, Bestimmen, basierend auf der Einstufung, einer oder mehrerer zweiter Verarbeitungsentitäten als potentielle Zielverarbeitungsentitäten zum Transfer des Slave-Prozesses vom ersten Typ an diese, und Übertragen einer Verarbeitungsentitätstransferanforderung (PETR) an einen Steuerprozess, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, wobei die Anforderung eine Identifizierung des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ beinhaltet und wenigstens eine der einen oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten angibt, die basierend auf der Einstufung als potentielle Ziele zum Transfer des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ an diese bestimmt wurden.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft verteilte Rechenprozesse, insbesondere Rechenprozesse, die durch eine Mobilentität gesteuert werden, die mit Edge-Cloud-Computing-Ressourcen durch eine Konnektivitätsschicht einschließlich einer Drahtlosverbindung verbunden sind, wobei diese Prozesse teilweise in Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt werden.
  • HINTERGRUND
  • Viele der heutigen Einrichtungen und Geräte sind auf die Verarbeitung einer großen Menge an Eingangsdaten angewiesen, um Dienste für Benutzer bereitzustellen. Eingangsdaten können alle Arten von Sensordaten beinhalten, z. B. Videobilder, Daten, die Betriebszustände von Maschinen und dergleichen repräsentieren, aber können auch Daten beinhalten, die von Datenbanken erhalten werden. Daten können entweder Rohdaten oder vorverarbeitete Daten sein. Dienste, die während des Betriebs eine Verarbeitung größer Mengen an Daten erfordern, können als „datenschwer“ bezeichnet werden.
  • Die Verarbeitung großer Mengen an Daten erfordert allgemein eine leistungsstarke Verarbeitungsvorrichtung, deren Betrieb erhebliche Mengen an Energie erfordern kann. Manche Typen von Verarbeitung, z. B. Maschinenlernen oder eine Implementierung einer künstlichen Intelligenz, können Setups und/oder Komponenten erfordern, die speziell auf das Implementieren einer solchen Art von Verarbeitung zugeschnitten sind, was in Bezug auf das Durchführen anderer Aufgaben weniger vielseitig als ein Mehrzweckcomputer einer eher klassischen Gestaltung sein kann. Insbesondere falls eine solche Art von Verarbeitung nicht zu allen Zeiten während des Betriebs notwendig ist, kann das Bereitstellen leistungsstarker Prozessoren oder speziell zugeschnittener Setups und/oder von Komponenten in jeder Einrichtung oder jedem Gerät als ineffizient und eine Verschwendung von Ressourcen betrachtet werden.
  • Folglich ist eine Einrichtung oder ein Gerät, die/das von einem Benutzer verwendet wird, möglicherweise nicht mit einer Verarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten der großen Menge an Daten ausgerüstet, wenn ein datenschwerer Dienst bereitgestellt wird. Stattdessen kann die Einrichtung oder Anwendung einen Teil der Datenverarbeitung an eine Ferndatenverarbeitungsentität „auslagern“, die die (das) erforderliche(n) Verarbeitungsleistung, aufgabenspezifischen Komponenten und/oder Setup gemäß den Anforderungen des Dienstes bereitstellen kann, und kann mit der Verarbeitung der großen Mengen an Daten beauftragt werden. Entsprechend kann eine Verarbeitungsentität in diesem Kontext als eine Recheninstanz betrachtet werden, die zum Empfangen von Daten von einer Mobilentität, Verarbeiten der Daten und Zurückschicken verarbeiteter Daten an die Mobilentität eingerichtet ist. Eine Verarbeitungsentität kann auch auf einem virtuellen Computer oder auf einer dedizierten Hardware instanziiert werden. Die Einrichtung oder das Gerät, die/das von einem Benutzer verwendet wird, kann die Daten oder Links, die zu den Daten zeigen, an die Ferndatenverarbeitungsentität senden, die die Daten verarbeitet und das Verarbeitungsergebnis an die Einrichtung oder das Gerät zurücksendet. Das Verarbeitungsergebnis wird typischerweise in einer viel kleineren Menge an Daten als die Eingangsdaten repräsentiert, die durch die Ferndatenverarbeitungsentität zum Verarbeiten empfangen werden, obwohl dies nicht zwingend der Fall ist. Durch diese Beschreibung hinweg wird der Teil des Prozesses, der in der/dem mobilen Einrichtung oder Gerät ausgeführt wird, als ein Master-Prozess bezeichnet und wird der entsprechende Teil des Prozesses, der in der Ferndatenverarbeitungsentität ausgeführt wird, als Slave-Prozess bezeichnet. Der Master-Prozess und der Slave-Prozess kommunizieren durch diese Beschreibung hinweg durch eine sogenannte „Prozessteilungsverbindung“ oder „Slave-Prozess-Teilungsverbindung“. Jeder mehrerer Master-Slave-Prozesse, die entsprechende mehrere Dienste in einer Einrichtung oder einem Gerät bereitstellen, können eine individuelle Prozessteilungsverbindung aufrechterhalten. Die einzelnen Prozessteilungsverbindungen einer/eines mobilen Einrichtung oder Geräts können in Abhängigkeit von den Anforderungen jedes Dienstes in verschiedenen Verarbeitungsentitäten enden, die sich räumlich voneinander entfernt befinden.
  • Ferndatenverarbeitungsentitäten können durch die sogenannte „Cloud“ bereitgestellt werden, d. h. Cluster von Computern und Servern, die sich an irgendeinem Standort befinden und die über Kommunikationsnetze, einschließlich über das Internet, mit Benutzern kommunizieren. Solche Cloud-Rechenressourcen können in ihrer Gesamtheit zentral lokalisiert sein oder können ausgedehnt sein, z. B. in sogenannten Straßenrandeinheiten, die alle durch ein Netz miteinander verbunden sind. Das Verbindungsnetz kann durch Netzbetreiber bereitgestellt werden, die auch bekannte Kommunikationsdienste bereitstellen, wie Telekommunikationsnetzanbieter, oder kann durch Gemeinden bereitgestellt werden. Cloud-Rechenressourcen können auch kleinere Cluster sein, die miteinander verbunden sind.
  • Datenschwere Dienste können Reaktionszeiten erfordern, die so kurz wie möglich sind. Da ein Datentransfer über lange Strecken von Kommunikationsnetzen eine erhebliche Zeit in Anspruch nehmen kann, die unter anderem von der räumlichen Entfernung zwischen dem Standort der Einrichtung oder des Geräts und dem Standort der Ferndatenverarbeitungsentität, der Anzahl an Netzsegmenten, die die Daten zwischen der Einrichtung oder dem Gerät und der Ferndatenverarbeitungsentität durchqueren müssen, der Geschwindigkeit der verschiedenen Netzsegmente, die eine Verbindung zwischen der Einrichtung oder dem Gerät und der Ferndatenverarbeitungsentität bereitstellen, einer Überlastung von Netzsegmenten und dergleichen abhängt, platzieren neuere Entwicklungen die Ferndatenverarbeitungsentitäten immer näher zu der Einrichtung oder dem Gerät, aber immer noch innerhalb des Netzes anstatt in der Einrichtung oder dem Gerät, die/das einen datenschweren Dienst für einen Benutzer bereitstellt. Diese Ferndatenverarbeitungsentitäten, die räumlich nahe zu einer Einrichtung oder einem Gerät sind, aber Teil eines Netzes oder durch dieses zugänglich sind, bilden eine Art von Datenverarbeitung, die auch als Edge-Computing bezeichnet wird.
  • Der englische Wikipedia-Eintrag definiert Edge-Computing als „ein verteiltes Rechenparadigma, das die Berechnung und Datenspeicherung näher zu dem Ort bringt, wo sie benötigt werden, um Reaktionszeiten zu verbessern und Bandbreite in einem Backbone-Netz zu sparen“. Edge-Server können Anwendungen und Anwendungskomponenten hosten. Modernes Edge-Computing ermöglicht die starke Verwendung von Virtualisierungstechnologie zum Einsetzen eines breiten Spektrums an Anwendungen auf den Edge-Servern.
  • Edge-Computing ist weithin als ein sehr wichtiges Gegenstück zu 5G-Netzen anerkannt und ist sehr wahrscheinlich ein natives Merkmal in zukünftigen Netzen jenseits von 5G, insbesondere basierend auf dem Versprechen, dass solche Netze sehr kurze Latenzen liefern, die als in dem einstelligen Millisekundenbereich oder sogar darunter anvisiert sind. Eine schnelle Datenübertragung und kurze Latenzen ermöglichen das Abgeben von Prozessen in Anwendungen und Diensten, die eine kürzest mögliche maximale Reaktionszeit zwischen dem Senden der Daten und dem Empfangen des Ergebnisses der Verarbeitung garantieren müssen. Ein bekanntes Beispiel für eine solche Anwendung ist eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen oder zwischen Fahrzeugen und Infrastrukturen, insbesondere für autonomes Fahren, und für vernetzte Industrie- und Automatisierungsanwendungen. Irgendeine Form von Edge-Computing kann auch zu Zwecken des sogenannten „Internets der Dinge“ (IoT) verwendet werden. Da Edge-Computing eine Implementierung von Cloud-Computing ist, wird durch diese Beschreibung hinweg der Ausdruck „Edge-Cloud-Computing“ verwendet.
  • Die Datenverbindung zwischen einer stationären Einrichtung oder einem stationären Gerät, das einen datenschweren Dienst bereitstellt, zu einem stationären Benutzer kann als über eine vergleichsweise lange Zeitdauer persistent angesehen werden. Mit anderen Worten ändern sich die kritischen Parameter der Datenverbindung, wie etwa Datenrate und Umlaufszeit, typischerweise nicht innerhalb kurzer Zeitrahmen.
  • Die Situation kann in mobilen Einrichtungen oder Geräten, die datenschwere Dienste bereitstellen, sehr unterschiedlich sein.
  • Die wissenschaftliche Veröffentlichung von X. Yu et al: „Pre-Migration of Vehicle to Network Services Based on Priority in Mobile Edge Computing" In: IEEE Access, Vol. 7, 2018,5.3722-3730. - ISSN 2169-3538 beschreibt das Szenario der Konvergenz von Cloud Computing und Kommunikation zu mobilem Edge Computing, das Fahrzeugnetzen verbessert. In diesem Papierwird die Optimierung der langfristigen durchschnittlichen Latenz mehrerer Dienste mit unterschiedlicher Dienstgüte (QoS) beschrieben. Es wird ein Offline-Algorithmus vorgestellt, mit dem sich die optimale der optimiertesten Migrationsstrategie zu finden ist. Es werden die negativen Auswirkungen der Trajektorienvorhersage erläutert und eine Optimierungsmethode vorgeschlagen, um diesen Effekt durch partielle Aktualisierung zu reduzieren. Schließlich wird vorgeschlagen, basierend auf dieser Methode, einen partiellen dynamischen Optimierungsalgorithmus zur Annäherung an die optimale Lösung, indem wir die der Prioritätswarteschlange, die QoS-Informationen nutzt. Es wird die durchschnittliche Service-Latenz simuliert und bestätigt, dass der beschrieben Algorithmus zur partiellen dynamischen Optimierung die Service-Latenzzeit stabil hält und besser abschneidet als bekannte Algorithmen, wobei der negative Effekt der Trajektorienvorhersage berücksichtigt wird. Er wird überprüfet auch, ob der vorgeschlagene Algorithmus die Anforderungen an eine niedrige Latenzzeit der Fahrzeuge und die unterschiedlichen Anforderungen der verschiedenen Dienste erfüllen für verschiedenen Dienste erfüllen kann.
  • CN 110647382 beschreibt eine Methode für die dynamische Migration von Internet-of-Vehicle-Diensten. Eine Basisstation bietet einen drahtlosen Zugang, ein MEC-Server stellt Rechenressourcen zur Verfügung, und der Dienst läuft in einer virtuellen Maschine des MEC-Servers. Es ist werden zu jedem diskreten Zeitpunkt die Schritte Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zum aktuellen Zeitpunkt; Berechnen der Diensteinnahmen, der Dienstkosten und der Migrationskosten unter verschiedenen Dienstmigrationsstrategien entsprechend der im vorhergehenden Schritt erhaltenen Fahrzeuggeschwindigkeit; Berechnung der Serviceeinnahmen unter verschiedenen Service-Migrationsstrategien entsprechend den Serviceeinnahmen, Servicekosten und Migrationskosten unter verschiedenen Service-Migrationsstrategien, wobei die Serviceeinnahmen sind die Differenz zwischen den Serviceeinnahmen und den Servicekosten und Migrationskosten; Berechnen der langfristigen Durchschnittsumsatz unter verschiedenen Dienstmigrationsstrategien entsprechend dem Dienstumsatz unter verschiedenen Dienstmigrationsstrategien, und Auswahl der Dienstmigrationsstrategie mit dem größten langfristigen Durchschnittsumsatz, durchgeführt.
  • Die wissenschaftliche Veröffentlichung WANG, S. [et al.]: A survey on service migration in mobile edge computing. In: IEEE Access, Vol. 6, 2018, S. 23511-23528. - ISSN 2169-3536, beschreibt, dass das Mobile Edge Computing (MEC) einen Ansatz bietet, um die Betriebskosten des Netzes erheblich zu senken und die Dienstqualität (QoS) mobiler Nutzer zu verbessern, indem Rechenressourcen an die Netzränder verlagert werden, und ermöglicht eine skalierbare Internet-of-Things-Architektur (IoT) für zeitkritische Anwendungen (E-Healthcare, Echtzeitüberwachung usw.). Die Veröffentlichung weist darauf hin, dass die Mobilität mobiler Nutzer und die begrenzte Reichweite von Edge-Servern zu einer erheblichen Verschlechterung der Netzleistung, einem Rückgang der Dienstgüte und sogar zu einer Unterbrechung laufender Edge-Dienste führen kann und daher es schwierig ist, die Kontinuität der Dienste sicherzustellen. In der Offenbarung von Wang, S. werden zunächst zwei der Dienstmigration ähnlicher Konzepte erörtert. Diese ist diie Live-Migration für Rechenzentren und der Handover in Mobilfunknetzen. Anschließend werden die aktuellen Forschungsbemühungen zur Dienstmigration in MEC beschrieben und eine Taxonomie auf der Grundlage verschiedener Forschungsrichtungen für eine effiziente Dienstmigration entwickelt. Anschließend wird ein Überblick über drei Technologien für das Hosting von Diensten auf Edge-Servern für virtuelle Maschinen, Container und Agenten angegeben.
  • Mobile Einrichtungen oder Geräte sind typischerweise durch eine Netzschicht einschließlich wenigstens eines Drahtlossegments, z. B. durch ein Funknetz, das aus mehreren Zugangspunkten oder Basisstationen besteht, mit Edge-Cloud-Computing-Ressourcen verbunden. In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck Drahtloszugangspunkt für beliebige Mittel verwendet, die einen drahtlosen Zugang zu einem Backbone-Netz bereitstellen, unabhängig von der Art von Drahtlosverbindung. Drahtlosverbindungen können Funkverbindungen gemäß etablierten oder aufkommenden Standards, wie etwa 3G-, 4G-, 5G-Zellularfunkkommunikation, Wireless-LAN (WiFi), persönlichen kurzreichweitigen Drahtlosverbindungen, wie Bluetooth® und dergleichen, aber auch gemäß heutigen Standards weniger übliche Verbindungen, wie etwa LiFi, wobei Daten durch moduliertes Licht drahtlos übertragen werden, beinhalten. Jeder Zugangspunkt kann Drahtlosverbindungen zu einer gewissen Anzahl an mobilen Einrichtungen oder Geräten innerhalb eines gewissen räumlichen Bereichs bereitstellen. Zugangspunkte sind durch ein Backbone-Netz miteinander verbunden, das mit anderen Netzen, wie etwa dem Internet, verbunden ist. Eine Drahtlosverbindung zwischen einer/einem mobilen Einrichtung oder Gerät und einem Zugangspunkt wird auch als ein Kommunikationskanal oder ein Drahtlos-Link bezeichnet.
  • Die Drahtlosverbindung einer/eines mobilen Einrichtung oder Geräts, die/das sich zwischen einem ersten und einem zweiten Zugangspunkt, oder vielmehr von dem Drahtlosabdeckungsbereich des ersten Zugangspunkts zu dem Drahtlosabdeckungsbereich des zweiten Zugangspunkts, bewegt, wird zu irgendeinem Zeitpunkt von dem ersten Zugangspunkt zu dem zweiten Zugangspunkt transferiert. In zellularen Telekommunikationen wird dieser Transfer als Handover, manchmal auch als Handoff, bezeichnet und betrifft den Prozess des Transferierens eines andauernden Anrufs oder einer andauernden Datensitzung einer Mobilentität von einem Kommunikationskanal, der mit dem Kernnetz des Mobilnetzbetreibers verbunden ist, zu einem anderen Kommunikationskanal.
  • Es gibt verschiedene Arten von Handover in zellularen Telekommunikationen, einschließlich eines Intrazellen-Handovers und Interzellen-Handovers.
  • Ein Intrazellen-Handover findet statt, wenn eine Verbindung zwischen einer Mobilentität und dem Zugangspunkt von einer Antenne des Zugangspunkts zu einer anderen Antenne desselben Zugangspunkts transferiert wird, z. B., wenn der Zugangspunkt räumliches Multiplexen einsetzt, um verschiedene Sektoren eines Abdeckungsbereichs unter Verwendung unterschiedlicher Richtantennen zu versorgen, oder wenn eine Verbindung zu einer anderen Frequenz oder einem anderen Zeitschlitz desselben Zugangspunkts geändert wird.
  • Ein Interzellen-Handover findet statt, wenn eine Verbindung von einem ersten Zugangspunkt zu einem anderen Zugangspunkt transferiert wird, der physisch von dem ersten Zugangspunkt separiert sein kann und mit einem anderen Punkt des Backbone-Netzes als der erste Zugangspunkt verbunden sein kann, von dem die Verbindung transferiert wird.
  • Der Zeitpunkt, zu dem ein Handover ausgeführt wird, wird basierend auf der Qualität der Drahtlosverbindung bestimmt, die unter Verwendung einiger Maße, einschließlich unter anderem Fehlerraten der Drahtlosverbindung, bestimmt wird. Fehlerraten nehmen typischerweise mit der Entfernung zwischen der Mobilentität und dem Zugangspunkt genauso wie die Signallaufzeit zu. Andere Faktoren, die die Fehlerrate beeinflussen, können die Anzahl an Drahtlosverbindungen, die durch einen Zugangspunkt aufrecht erhalten werden, eine Störung und dergleichen einschließen. Fehler, die nicht durch einen Fehlerkorrekturmechanismus korrigiert werden können, erfordern typischerweise eine Neuübertragung von Daten, was als die Latenz einer Verbindung erhöhend angesehen werden kann.
  • Der Handover kann durch eine Steuereinheit in dem Netz, was auch als ein netzgesteuerten Handover, oder NCHO (Network Controlled Handover), bezeichnet wird, durch die Mobilausrüstung, was auch als mobilgesteuerter Handover, oder MCHO (Mobile Controlled Handover), bezeichnet wird, oder durch das Netz mit Unterstützung der Mobilausrüstung, was auch als mobilgestützter Handover, oder MAHO (Mobile Assisted Handover), bezeichnet wird, gesteuert werden.
  • Bei einem NCHO werden die Kanalmessungen und die Entscheidung, wenn ein Handover auszuführen ist, vollständig auf der Netzseite durchgeführt. Ein NCHO wird oft in analogen Funknetzen angetroffen.
  • Bei einem MCHO werden die Kanalmessungen und die Entscheidung, wenn ein Handover auszuführen ist, vollständig durch die Mobilausrüstung durchgeführt. Ein MCHO wird z. B. in DECT und Wireless-LAN gemäß älteren Implementierungen des IEEE-802.11-Standards angetroffen. Neuere Entwicklungen des IEEE-802.11-Standards stellen eine gewisse Netzsteuerung für Bandlenkung und Zugangspunkt-Handover bereit.
  • Bei einem MAHO werden die Kanalmessungen auf beiden Seiten des Links durchgeführt. Die Mobilausrüstung transferiert ihr Messergebnis zu dem Netz, das diese Daten zum Entscheiden verwendet, ob der Handover auszuführen ist. MAHO wird z. B. in GSM-, CDMA-, WCDMA-, TD-SCDMA- und LTE-Netzen verwendet.
  • In jedem Fall wird die Handover-Entscheidung irgendwo in der Drahtlosverbindungsschicht durchgeführt. Die gesamte Route, entlang der sich Datenpakete zwischen einer Mobilentität und einer Verarbeitungsentität bewegen, die mit dem Backbone des Drahtlosnetzes verbunden ist und die einen „ausgelagerten“ Prozess ausführt, kann sich in Abhängigkeit von der Art des Handovers, Intrazelle oder Interzelle, signifikant ändern. Obwohl ein Intrazellen-Handover sehr wahrscheinlich keine signifikante Änderung der Route der Datenpakete verursacht, führt ein Interzellen-Handover viel wahrscheinlicher zu einer signifikanten Änderung der Route, einschließlich einer erhöhten Anzahl an Sprüngen, d. h. Datenweiterleitungsschritten, in Netzkomponenten.
  • Falls sich Verarbeitungsentitäten einer Edge-Cloud-Computing-Ressource physisch nahe zu Zugangspunkten befinden und mit diesen assoziiert sind, kann ein Handover in der Drahtlosverbindung automatisch eine Beendigung eines Slave-Prozesses in der Verarbeitungsentität bewirken, die mit dem Zugangspunkt assoziiert ist, der die Drahtlosverbindung übergibt. Nach dem Handover der Drahtlosverbindung kann ein neuer Slave-Prozess in der Verarbeitungsentität gestartet werden, die mit dem Zugangspunkt assoziiert ist, an den die Drahtlosverbindung übergeben wurde.
  • 1 zeigt einen beispielhaften Slave-Prozess-Transfer des „Beenden-und-Starten“-Typs während eines Drahtlos-Handovers, entweder netzgesteuert oder mobilgesteuert, in einem System 100, in dem Verarbeitungsentitäten von Edge-Computing-Ressourcen 102, 104 mit jeweiligen Drahtloszugangspunkten 106, 108 assoziiert sind. Der Master-Prozess einer/eines mobilen Einrichtung oder Geräts 110, die/das durch das Fahrzeug repräsentiert wird, sendet Daten an die Verarbeitungsentität der Edge-Computing-Ressource, die an den Drahtloszugangspunkt angehängt ist, mit dem sie verbunden ist, und die den entsprechenden Slave-Prozess ausführt, und empfängt verarbeitete Daten im Gegenzug. Die Drahtlosabdeckungsbereiche der Zugangspunkte sind durch die Ovale mit gepunkteten Linien angegeben, die sich überlappen, um eine ununterbrochene Drahtloskommunikation bereitzustellen. Bei dem Beispiel in 1 sendet die/das mobile Einrichtung oder Gerät vor dem Handover Daten über den Drahtloszugangspunkt 106 an eine Verarbeitungsentität einer Edge-Computing-Ressource 102 und empfängt verarbeitete Daten im Gegenzug. Wenn sich die/das mobile Einrichtung oder Gerät 110 von dem Drahtlosabdeckungsbereich des Drahtloszugangspunkts 106 zu dem Drahtlosabdeckungsbereich des Drahtloszugangspunkts 108 bewegt, wird an irgendeinem Punkt ein Drahtlos-Handover stattfinden, typischerweise dort, wo sich die Drahtlosabdeckungsbereiche der Drahtloszugangspunkte 106 und 108 überschneiden. Wenn der Drahtlos-Handover gestartet wird, wird die Verarbeitungsentität der Edge-Computing-Ressource 102 den Slave-Prozess beenden. Sobald der Drahtlos-Handover abgeschlossen ist, wird die/das mobile Einrichtung oder Gerät 110 den Slave-Prozess in einer Verarbeitungsentität der Edge-Computing-Ressource 104 beginnen, die mit dem Drahtloszugangspunkt 108 assoziiert ist, Daten senden und verarbeitete Daten von dieser Verarbeitungsentität empfangen.
  • Das Beenden des Slave-Prozesses in einer Verarbeitungsentität und Neustarten des Slave-Prozesses in einer anderen Verarbeitungsentität wird zwangsläufig eine gewisse Zeit in Anspruch nehmen, während der keine Verarbeitungsergebnisse an den entsprechenden Master-Prozess geliefert werden. In Abhängigkeit von dem Dienst kann dies mehr als nur eine Unannehmlichkeit für den Benutzer darstellen, ganz besonders falls der Slave-Prozess eine ausreichende Menge an Daten benötigt, bevor angemessene Prozessparameter gefunden werden, um ein nützliches Verarbeitungsergebnis an den Master-Prozess zu liefern. Dies ist besonders in Prozessen wichtig, die sich während der Ausführung basierend auf Informationen von kontinuierlichen Eingangsdaten entwickeln, wie zum Beispiel Anwendungen für Maschinenlernen oder künstliche Intelligenz.
  • Um diese Anforderungen einer solchen Art von Master-Slave-Prozessen während eines Handovers der Drahtlosverbindung zu adressieren, kann der Slave-Prozess angehalten, anstatt beendet, oder „eingefroren“ werden und an eine Verarbeitungsentität transferiert werden, die mit dem Drahtloszugangspunkt assoziiert ist, der die Drahtlosverbindung nach dem Handover bereitstellt, und die die Verarbeitung an dem Punkt fortsetzt, an dem sie „eingefroren“ wurde. Der Slave-Prozess kann „zustandsbehaftet“ transferiert werden, d. h. einschließlich eines Satzes von Parametern, die den Zustand des Prozesses zur Zeit des Transfers definieren. Sobald er transferiert wurde, wird der Slave-Prozess fortgesetzt, anstatt von einem Anfangszustand gestartet zu werden, was die Notwendigkeit beseitigen kann, dass der Prozess eine gewissen Menge an Daten durcharbeiten muss, bevor er zum Ausgeben aussagekräftiger Verarbeitungsergebnisse bereit ist.
  • 2 zeigt ein Beispiel für einen Transfer des Slave-Prozesses des „Einfrieren- und-Fortsetzen“-Typs während eines Drahtlos-Handovers, entweder netzgesteuert oder mobilgesteuert, in einem System 200, in dem Edge-Computing-Ressourcen 202, 204 mit jeweiligen Drahtloszugangspunkten 106, 108 assoziiert sind und in dem Slave-Prozesse, die von komplexerer Beschaffenheit als jene des unter Bezugnahme auf 1 besprochenen Beispiels sein können, zwischen Verarbeitungsentitäten und Edge-Computing-Ressourcen 202 und 204 zusammen und gleichzeitig mit dem Drahtlos-Handover von dem Drahtloszugangspunkt 206 zu dem Drahtloszugangspunkt 208 transferiert werden. Die Anfangssituation ist die gleiche wie in 1: Die/das mobile Einrichtung oder Gerät 110 sendet vor dem Handover Daten über den Drahtloszugangspunkt 106 an eine Verarbeitungsentität einer Edge-Computing-Ressource 102 und empfängt verarbeitete Daten im Gegenzug. Wenn sich die/das mobile Einrichtung oder Gerät 110 von dem Drahtlosabdeckungsbereich des Drahtloszugangspunkts 106 zu dem Drahtlosabdeckungsbereich des Drahtloszugangspunkts 108 bewegt, wird an irgendeinem Punkt ein Drahtlos-Handover stattfinden, typischerweise dort, wo sich die Drahtlosabdeckungsbereiche der Drahtloszugangspunkte 106 und 108 überschneiden. Sobald der Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt 108 abgeschlossen ist, wird die/das mobile Einrichtung oder Gerät 110 Daten an eine Verarbeitungsentität der assoziierten Edge-Computing-Ressource 204 senden und im Gegenzug verarbeitete Daten empfangen. Jedoch wird der Slave-Prozess, der in einer Verarbeitungsentität der Edge-Computing-Ressource 202 ausgeführt wurde, zu der gleichen Zeit des Drahtlos-Handovers in der Edge-Computing-Ressource 202 eingefroren und an eine Verarbeitungsentität der Edge-Computing-Ressource 204 transferiert, wo er fortgesetzt, anstatt von einem Anfangszustand gestartet, wird und mit der Verarbeitung von Daten fortfährt, die nun von der/dem mobilen Einrichtung oder Gerät 110 über den Drahtloszugangspunkt 108 empfangen werden. Die simultane Beschaffenheit des Drahtlos-Handovers und des Transfers des Slave-Prozesses ist durch die Pfeile angegeben, die sich berühren und in der Mitte verschmelzen.
  • Selbst der „Einfrieren-und-Fortsetzen“-Transfer des Slave-Prozesses kann jedoch zu erheblichen Unterbrechungen der Verarbeitung führen, unter anderem weil der Drahtlos-Handover der Auslöser für den Transfer ist, und der Handover und der gleichzeitige Transfer des Slave-Prozesses, die auftreten, können die Verarbeitung von Daten zu einem ungünstigen Zeitpunkt unterbrechen.
  • Mit den Drahtlos-Handover-Ereignissen, die von der Netzschicht gesteuert werden, können Änderungen der Leistungsfähigkeit der Kommunikationsverbindung zwischen einem Mobil-Client und einer Edge-Computing-Ressource unerwartet und zu ungünstigen Zeiten während der Verarbeitung auftreten und die Änderungen der Leistungsfähigkeit können signifikant sein.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Transferieren und Anpassen von Mobil-Client-gesteuerter Slave-Prozesse bereitzustellen, die in Verarbeitungsentitäten einer Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt werden. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine Mobilentität, eine Edge-Cloud-Computing-Schicht und ein System bereitzustellen, die zum Initiieren und Steuern des Transferierens von Slave-Prozessen zwischen Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgebildet sind.
  • Diese Ziele werden durch ein Verfahren zum Initiieren eines Transfers eines Slave-Prozesses durch eine Mobilentität, durch ein Verfahren zum Steuern eines Transfers eines Slave-Prozesses in der Edge-Cloud-Computing-Schicht und durch die Einrichtungen und Systeme, wie in den Ansprüchen präsentiert, erreicht.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Initiieren eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität einer Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht in einer Mobilentität ausgeführt. Die erste Verarbeitungsentität repräsentiert zusammen mit einer oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten Verarbeitungsressourcen, die in der Edge-Cloud-Computing-Schicht bereitgestellt werden. Eine oder mehrere der Verarbeitungsentitäten können durch dieselbe Rechenhardware bereitgestellt werden. Mehrere Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht sind kommunikativ durch eine Kommunikationsnetzschicht verbunden. Die Kommunikationsnetzschicht kann Drahtloszugangspunkte beinhalten, die einen Funk- oder anderen Drahtloszugang zum Herstellen von Drahtlos-Links mit Mobilentitäten zur Datenkommunikation zwischen master-Prozessen, die in den Mobilentitäten ausgeführt werden, und assoziierten Slave-Prozessen, die in Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt werden, bereitstellen. Eine oder mehrere Verarbeitungsentitäten und/oder Rechenhardware können physisch oder logisch mit einem Drahtloszugangspunkt assoziiert sein. Ein Drahtlos-Link zwischen einer Mobilentität und einem ersten Drahtloszugangspunkt der Netzschicht kann einem Handover zu einem zweiten Zugangspunkt der Netzschicht zu einer beliebigen Zeit ohne Benachrichtigung im Voraus oder ohne Benachrichtigung jeglicher Art an die Mobilentität, der Edge-Cloud-Computing-Schicht, des Master- oder Slave-Prozesses unterliegen.
  • Ein aktiver Slave-Prozess, der in einer Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, empfängt Daten und/oder Steuerinformationen von einem assoziierten aktiven Master-Prozess, der in einer ersten Mobilentität ausgeführt wird, und gibt Verarbeitungsergebnisse, die basierend auf den empfangenen Daten und/oder den Steuerinformationen erhalten werden, an den aktiven Master-Prozess zurück. Steuerinformationen können Informationen beinhalten, die den Slave-Prozess dazu anweisen oder diesem erlauben, Daten von anderen Quellen zu erhalten, einschließlich Daten oder Verarbeitungsergebnisse von anderen Mobilentitäten, Datenbanken in dem Internet und dergleichen. Ein Austausch von Daten und/oder Steuerinformationen zwischen dem Master-Prozess und dem assoziierten Slave-Prozess wird durch eine Verarbeitungsteilungsverbindung bewirkt oder ausgeführt. Die Prozessteilungsverbindung wird in der Netzschicht hergestellt und beinhaltet einen Abschnitt, der durch einen Drahtlos-Link zwischen einer Mobilentität und einem oder mehreren Drahtloszugangspunkten der Netzschicht repräsentiert wird.
  • Gemäß dem aktiven Slave-Prozess vom ersten Typ, der in der ersten Verarbeitungsentität der Edge-Computing-Schicht ausgeführt wird, empfängt Daten und/oder Steuerinformationen von einem assoziierten aktiven Master-Prozess vom ersten Typ, der in der ersten Mobilentität ausgeführt wird, und sendet Verarbeitungsergebnisse, die basierend auf den empfangenen Daten und/oder den Steuerinformationen erhalten werden, an den aktiven Master-Prozess vom ersten Typ zurück. Einen Austausch von Daten und/oder Steuerinformationen zwischen dem Master-Prozess vom ersten Typ und dem assoziierten Slave-Prozess vom ersten Typ wird durch eine Erster-Typ-Slave-Prozess-Teilungsverbindung bewirkt oder ausgeführt, die einen Drahtlos-Link zwischen der ersten Mobilentität und einem oder mehreren Drahtloszugangspunkten der Netzschicht beinhaltet.
  • Der Ausdruck erster Typ in dem Kontext von Master-Slave-Prozessen und Prozessteilungsverbindungen gibt an, dass unterschiedliche Typen einer Master-Slave-Verarbeitung existieren können, die unterschiedliche Anforderungen haben können, z. B. in Bezug auf Rechenleistung bei der Mobilentität und den Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht, in Bezug auf Eigenschaften und/oder Anforderungen der Prozessteilungsverbindung, in Bezug auf die Menge an Daten, die in beiden Richtungen übertragen werden, und dergleichen.
  • Mehrere verschiedene Typen von Master-Prozessen und Prozessteilungsverbindungen können wenigstens vorübergehend existieren und gleichzeitig und unabhängig voneinander in einer Mobilentität ausgeführt werden, während entsprechende Slave-Prozesse nicht notwendigerweise in derselben Verarbeitungsentität oder Rechenhardware der Edge-Cloud-Computing-Schicht existieren oder ausgeführt werden müssen.
  • Der Ausdruck erster Typ in dem Kontext von Master-Slave-Prozessen und Prozessteilungsverbindungen gibt auch an, dass mehrere Master-Prozesse desselben Typs und entsprechende Prozessteilungsverbindungen wenigstens vorübergehend existieren und gleichzeitig und unabhängig voneinander in einer Mobilentität ausgeführt werden können.
  • Das Verfahren weist, an der ersten Mobilentität, Empfangen einer ersten Heatmap in Bezug auf den Master-Slave-Prozess vom ersten Typ auf. Die Heatmap kann in einem Heatmap-Prozess erzeugt werden und von diesem empfangen werden, welcher sich in der Edge-Cloud-Computing-Schicht befindet, oder kann von einem Server oder einer Datenbank empfangen werden, der/die durch die Netzschicht kommunikativ mit der Mobilentität gekoppelt ist. Die Heatmap kann auch durch einen lokalen Heatmap-Prozess erzeugt werden, der in der Mobilentität aktiv ist, und kann von dem lokalen Heatmap-Prozess empfangen werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der lokale Heatmap-Prozess die lokal erzeugte Heatmap an einen Heatmap-Prozess liefern, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht oder dem Server oder der Datenbank aktiv ist, und eine Heatmap empfangen, die basierend auf den Daten mehrerer lokal erzeugter Heatmaps von mehreren Mobilentitäten erzeugt wird. Gleichermaßen kann eine Mobilentität eine Heatmap von anderen Mobilentitäten durch Direktkommunikation empfangen. Die Heatmap kann zu einer beliebigen Zeit empfangen werden, bevor weitere Schritte des Verfahrens ausgeführt werden. Es ist dementsprechend nicht notwendig, eine Heatmap jedes Mal zu empfangen, wenn die weiteren Schritte des Verfahrens ausgeführt werden.
  • Die Heatmap liefert Informationen, die relevant sind für Prozessteilungsbedingungen, zwischen Mobilentitäten und zweiten Verarbeitungsentitäten, für Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ, wenigstens für einen ersten Bereich einschließlich eines aktuellen und/oder zukünftigen Standorts der ersten Mobilentität. Die Informationen, die für Prozessteilungsverbindungen relevant sind, können unter anderem Eigenschaften der Prozessteilungsverbindungen, wie eine Qualität der Verbindungen, erwartete Latenzen für Verbindungen zwischen Drahtloszugangspunkten und Verarbeitungsentitäten, ein Maß, das die Verarbeitungslast von Verarbeitungsentitäten und/oder Rechenhardware der Edge-Cloud-Computing-Schicht angibt, die Eignung von Verarbeitungsentitäten und/oder Rechenhardware der Edge-Cloud-Computing-Schicht, falls unterschiedlicher Arten oder Implementierungen von Verarbeitungsentitäten zur Auswahl verfügbar sind, und dergleichen beinhalten. Ein Wert, der die Eignung repräsentiert, kann basierend auf einer Anzahl an verfügbaren CPUs und/oder GPUs, Charakteristiken des Betriebssystems und anderer Software, Verfügbarkeit und Version spezieller Hardware und/oder Software, die für Slave-Prozesse notwendig sein können, z. B. Softwarebibliotheken, Maschinenlernen-Frameworks, Künstliche-Intelligenz-Frameworks, Programmierschnittstellen, und dergleichen bestimmt werden. Ferner kann der Wert, der die Eignung repräsentiert, Informationen darüber beinhalten, wie schnell zusätzliche Hardware- und/oder Softwareressourcen einer Verarbeitungsentität an einem Endpunkt einer Prozessteilungsverbindung dynamisch zugewiesen werden können, falls sie benötigt werden. Der Wert, der die Eignung repräsentiert, kann auch Prioritäten anderer Prozesse, die in einer Rechenhardware ausgeführt werden, oder Regelwerke eines Betreibers der Mobil-Edge-Computing-Schicht widerspiegeln. Heatmaps können auch standortsbezogene Informationen über die Wahrscheinlichkeit oder das Auftreten von Drahtlos-Handovers für Mobilentitäten einschließen. Ein Wert, der eine Qualität von Verbindungen, die auf einer Heatmap angegeben sind, angibt, kann auf Verfügbarkeit, Datendurchsatz, Paketverlust, Jitter basieren. Andere Eingaben, die zum Bestimmen eines Wertes verwendet werden können, der eine Qualität von Verbindungen angibt, können das Auftreten blockierter oder unterbrochener Dienste auf Verbindungen einschließen.
  • Es ist offensichtlich, dass Heatmaps in Abhängigkeit von den Anforderungen des jeweiligen Master-Slave-Prozesses verschieden für Prozessteilungsverbindungen verschiedener Typen sein können. Zum Beispiel kann eine Art von Master-Slave-Prozess eine vergleichsweise geringe Datenrate und niedrige Latenz erfordern, während ein anderer Master-Slave-Prozess eine höhere Datenrate erfordern kann und höhere Latenzen tolerieren kann. Dies kann auch zu verschiedenen Kombinationen von Drahtlos-Links und Verbindungs-Links in der verbleibenden Netzschicht führen, die für jeden Typ von Master-Slave-Prozess unterschiedlich eingestuft sind.
  • Der Prozess beinhaltet ferner Einstufen, basierend auf einer Kostenfunktion, möglicher Prozessteilungsverbindungen zwischen der ersten Mobilentität und einer oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht für den aktuellen Standort der ersten Mobilentität und/oder einen Standort der ersten Mobilentität in der nahen Zukunft.
  • Kostenfunktionen können unter anderem eine Kenntnis von Entfernungen zu Drahtloszugangspunkten in dem Bereich, z. B. von einer Karte, beinhalten oder berücksichtigen, um das Vorhersagen von Signallaufzeiten zu ermöglichen, falls eine niedrige Latenz eine Anforderung ist. Kostenfunktionen können auch Charakteristiken von Elementen und Komponenten berücksichtigen, die beim Herstellen und/oder Beibehalten von Prozessteilungsverbindungen involviert sind. Solche Charakteristiken können zum Beispiel theoretisch unterstützte Datenraten von Segmenten der Netzschicht, die die Verarbeitungsteilungsverbindung bereitstellt, Eigenschaften oder Fähigkeiten der Drahtlosendgeräteausrüstung, Sendeleistungspegel, die zum Herstellen und Beibehalten einer Drahtlosverbindung mit einem oder mehreren Drahtloszugangspunkten notwendig sind, einschließen. Informationen über Charakteristiken vorliegender Drahtlosverbindungen von Mobilentitäten und/oder Drahtloszugangspunkten, z. B. Sendeleistungspegeln, können zum Beispiel in Verbindung mit Standortdaten verwendet werden, um Datenraten abzuleiten, die in Drahtlos-Links am wahrscheinlichsten unterstützt werden. Periodische oder kontinuierliche Messungen von Prozessteilungsverbindungen können Daten bereitstellen, die Datenraten, Latenz, Paketverlust, Jitter und dergleichen repräsentieren. Diese Messungen können Ende-zu-Ende in einer Prozessteilungsverbindung durch entsprechende zusammenwirkende Anwendungen oder Dienste durchgeführt werden, die in den Mobilentitäten und den Verarbeitungsentitäten ausgeführt werden. Kostenfunktionen können des Weiteren geschäftsbezogene Charakteristiken von Links innerhalb der Netzschicht berücksichtigen, z. B. Dienstgütevereinbarungen, Subskriptionen, Roaming-Vereinbarungen zwischen Drahtlosnetzanbietern, Netzdienstanbietern und/oder Benutzern von Mobilentitäten. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine Nutzenfunktion anstelle der Kostenfunktion verwendet werden, welche die Prozessteilungsverbindung mit dem höchsten Nutzen am höchsten in der Einstufung platziert, während man sagen könnte, dass die Kostenfunktion jene Prozessteilungsverbindung am höchsten in der Einstufung platziert, die die geringsten Kosten hat. Dies kann effektiv zu identischen Einstufungen führen und Kostenfunktion und Nutzenfunktion werden durch diese Beschreibung hinweg als austauschbar angesehen.
  • Der Ausdruck „mögliche Prozessteilungsverbindungen“ in dem Einstufungskontext kann beliebige und alle der Prozessteilungsverbindungen einschließen, die, logisch oder physisch, zwischen der Mobilentität und einer Verarbeitungsentität theoretisch hergestellt werden können. Es ist selbstverständlich, dass die Einstufung möglicherweise auch nur eine verkürzte Liste möglicher Prozessteilungsverbindungen, ausschließlich jener, die unmittelbar zu einer nicht optimalen Verbindung führen, berücksichtigt.
  • Ein aktueller Standort der ersten Mobilentität kann durch ein Navigationssystem, z. B. GPS, GLONASS; BEIDU, GALILEO oder ähnliche Systeme, durch Triangulation unter Verwendung von Drahtloszugangspunkten, einer Kombination oder dergleichen bereitgestellt werden. Standorte der ersten Mobilentität in der nahen Zukunft können aus einer aktiven Routennavigation der ersten Mobilentität, aus Daten, die von einem Kalender erhalten werden, aus Analysieren sich wiederholender Aktivitäten, die einem/einer aktuellen Tag und Zeit zugeordnet sind, oder dergleichen bekannt sein.
  • Weitere Eingaben in die Kostenfunktion können die aktuellen Anforderungen des aktiven Master-Slave-Prozesses und Informationen, die in der Heatmap bereitgestellt werden, beinhalten. Anforderungen von Master-Slave-Prozessen können sich in Abhängigkeit von dem Typ des Master-Slave-Prozesses unterscheiden. Anforderungen für jeden Typ von Master-Slave-Prozess können dynamisch variieren, während er aktiv ist, zum Beispiel in Abhängigkeit von dem Mobilitätskontext der Mobilentität, sowie von Präferenzen, die durch einen Benutzer, einen Dienstanbieter oder eine Behörde konfiguriert werden.
  • Bei einem beispielhaften Master-Slave-Prozess, der eine Videobildanalyse für assistenzgestütztes oder autonomes Fahren durchführt, kann der Mobilitätskontext ein Fahrtkontext sein. Variablen oder Werte, die den Fahrtkontext definieren, können Fahrtgeschwindigkeit und Art der Straße, Priorität eines Master-Slave-Prozesses und dergleichen einschließen.
  • Die Priorität eines Master-Slave-Prozesses kann dynamisch variieren. Zum Beispiel kann bei einer Fahrt in einem Stadtgebiet, in dem die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Fußgänger auf oder neben einer Straße gehen, vergleichsweise hoch ist, einem Master-Slave-Prozess, der ein VRU-Sicherheitsmerkmal (VRU: Vulnerable Road User - schwächerer Verkehrsteilnehmer) implementiert, eine höhere Priorität zugewiesen werden, während dem gleichen Master-Slave-Prozess eine niedrigere Priorität auf einer Fernstraße zugewiesen werden kann, wo die Wahrscheinlichkeit von Fußgängern auf oder nahe der Straße typischerweise viel niedriger ist und wo außerdem ein Fußgänger typischerweise in normalerweise einer viel größeren Entfernung detektierbar ist. Außerdem kann auf einer Fernstraße lediglich das Detektieren eines Fußgängers ausreichen, um Sicherheitshandlungen auszulösen, während Fußgänger in einem Stadtkontext verfolgt und überwacht werden müssen, um ihren zukünftige Pfad in Relation zu dem zukünftigen Pfad des Fahrzeugs vorherzusagen.
  • Bei einer beispielhaften Reihenfolge oder Hierarchie von Master-Slave-Prozessen können Prozesse, die sicherheitskritische und verzögerungsempfindliche Funktionen implementieren, am höchsten eingestuft werden, gefolgt von Prozessen, die sicherheitskritische und verzögerungstolerante Prozesse implementieren, Prozesse, die nichtsicherheitskritische und verzögerungsempfindliche Funktionen implementieren, und schließlich Prozesse, die nichtsicherheitskritische und verzögerungstolerante Funktionen implementieren.
  • Das Verfahren beinhaltet ferner Bestimmen, basierend auf der Einstufung, einer oder mehrerer zweiter Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht als potentielle Zielentitäten zum Transferieren der Slave-Prozess vom ersten Typ zu diesen.
  • Der Prozess beinhaltet des Weiteren Übertragen einer Verarbeitungsentitätstransferanforderung an einen Steuerprozess, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird. Die Anforderung beinhaltet eine Identifizierung des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ und gibt wenigstens eine der einen oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten an, die basierend auf der Einstufung als potentielle Ziele zum Transfer des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ an diese bestimmt wurden.
  • Der Steuerprozess kann zentralisiert sein oder regional ausgeführt werden, d. h. einen gewissen Bereich abdecken, wobei regionale Steuerprozesse durch einen Supervisor-Prozess höherer Schicht verbunden, gesteuert und/oder synchronisiert werden.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen kann die Mobilentität auf eine Abdeckungskarte zugreifen, die die Abdeckungsbereiche von Drahtloszugangspunkten angibt, die innerhalb eines Bereichs einschließlich eines aktuellen Standortes der Mobilentität und/oder innerhalb Standorten, an denen sich die Mobilentität in der nahen Zukunft befinden wird, verfügbar sind.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren ferner Bestimmen vorliegender Bedingungen der Prozessteilungsverbindungen zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten für aktive Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ, innerhalb eines Bereichs einschließlich eines aktuellen Standortes der ersten Mobilentität und/oder innerhalb von Standorten, an denen sich die erste Mobilentität in der nahen Zukunft befinden wird, auf. Das Verfahren beinhaltet des Weiteren Durchführen der Einstufung basierend auf Informationen, die in der empfangenen Heatmap bereitgestellt werden, und den vorliegenden Bedingungen der Prozessteilungsverbindungen.
  • Das Bestimmen der vorliegenden Bedingungen beinhaltet Bestimmen der vorliegenden Bedingung der Prozessteilungsverbindung für den Master-Slave-Prozess vom ersten Typ der ersten Mobilentität.
  • Bedingungen von Prozessteilungsverbindungen können durch Werte von Parametern, gemessen und/oder geschätzt, repräsentiert werden, die die Verarbeitungsteilungs-Links charakterisieren, einschließlich Datenrate, erforderliche Zeit, damit Datenpakete an ihren jeweiligen Zielen ankommen, Fehlerraten und dergleichen.
  • Die vorliegende Bedingung einer Prozessteilungsverbindung für einen Master-Slave-Prozess eines beliebigen Typs kann durch einen Verbindungsbedingungsbestimmungsprozess bestimmt werden, der in der Mobilentität, in der Edge-Cloud-Computing-Schicht, z. B. in der Verarbeitungsentität, die den Slave-Prozess des jeweiligen Master-Slave-Prozesses ausführt, oder durch zwei kommunikativ gekoppelte Prozesse, die sowohl in der Mobilentität als auch der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt werden, ausgeführt wird. In letzterem Fall kann der Verbindungsbedingungsbestimmungsprozess, der in der Mobilentität ausgeführt wird, die Verbindungsbedingung des Drahtlos-Links zwischen der Mobilentität und dem Drahtloszugangspunkt bestimmen und kann der Verbindungsbedingungsbestimmungsprozess, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, die Verbindungsbedingung des Link-Abschnitts zwischen dem Drahtloszugangspunkt und der Verarbeitungsentität bestimmen. Falls mehrere Slave-Prozesse gleichzeitig in mehreren Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt werden, die unterschiedliche Link-Abschnitte zwischen dem Drahtloszugangspunkt und der jeweiligen Verarbeitungsentität aufweisen, kann ein einziger Verbindungsbedingungsbestimmungsprozess, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, aktiv sein oder können mehrere solche Verbindungsbedingungsbestimmungsprozesse aktiv sein, z. B. einer für jeden Kommunikations-Link, der bei einer Verarbeitungsentität endet.
  • Ausführungsformen oder Entwicklungen, die diese zusätzlichen Merkmale aufweisen, können nützlich sein, um einen bevorstehenden Transfer eines Slave-Prozesses aufzuschieben oder um eine Einstufung von Verarbeitungsentitäten bereitzustellen, die aktuelle Leistungsfähigkeiten von Prozessteilungsverbindungen widerspiegeln.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren ferner Empfangen einer zweiten Heatmap bezüglich Master-Slave-Prozesse eines zweiten Typs auf, deren Ausführung zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht geteilt wird, und die um dieselben Verarbeitungs- und/oder Kommunikationsressourcen konkurrieren. Die zweite Heatmap kann Informationen für einen zweiten Bereich bereitstellen, der wenigstens den aktuellen Standort der Mobilentität einschließt. Das Verfahren weist des Weiteren Durchführen der Einstufung basierend auf der ersten und zweiten Heatmap auf.
  • Die zweite Heatmap kann von einem Prozess empfangen werden, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, oder von einer zweiten Mobilentität, die sich innerhalb des Drahtloskommunikationsbereichs der ersten Mobilentität befindet und mit der eine Drahtloskommunikation wenigstens vorübergehend hergestellt wird.
  • Der zweite Bereich einschließlich der aktuellen Stelle der Mobilentität kann sich von dem ersten Bereich unterscheiden, der durch die erste Heatmap abgedeckt wird. Jedoch überlappen der erste und der zweite Bereich wenigstens bei dem aktuellen Standort der ersten Mobilentität. Das Ausmaß der Überlappung des ersten und zweiten Bereichs kann in der Einstufung berücksichtigt werden.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren ferner Übertragen der vorbestimmten vorliegenden Bedingung einer Prozessteilungsverbindung für wenigstens den aktiven Master-Slave-Prozess vom ersten Typ an den Heatmap-Prozess auf.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren ferner Übertragen, in der Verarbeitungsentitätstransferanforderung, einer Rechenressource auf, die zum Ausführen des Slave-Prozesses vom ersten Typ erwünscht oder erforderlich ist.
  • Diese Ausführungsform oder Entwicklung kann das dynamische Anpassen des Verhältnisses zum Teilen des Master-Slave-Prozesses zwischen der Mobilentität und der Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht ermöglichen. Eine Adaption des Teilungsverhältnisses, Erhöhen oder Verringern des Anteils des Slave-Prozesses in dem gesamten Master-Slave-Prozess, kann wünschenswert sein, z. B. um sich ändernde Bedingungen der Mobilentität oder ihrer nahen Umgebung widerzuspiegeln oder um eine sich ändernde Leistungsfähigkeit, Fähigkeit oder Kapazität einer Prozessteilungsverbindung widerzuspiegeln. Das Übertragen einer Indikation einer gewünschten oder erforderlichen Rechenressource kann die Entscheidung ermöglichen, zu welcher der zweiten Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schichten ein Slave-Prozess schließlich transferiert wird. Außerdem kann dies die „Fairness“ der Verteilung von Prozessen in der Edge-Cloud-Computing-Schicht erhöhen.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren ferner Empfangen einer maximalen verfügbaren Rechenressource auf, die für den Slave-Prozess vom ersten Typ wenigstens für die zweiten Verarbeitungsentitäten verfügbar ist, die in der Anforderung angegeben sind. Die maximalen verfügbaren Rechenressourcen können Informationen über Fähigkeiten, Kapazitäten einer Verarbeitungsentität bereitstellen, zu der der Slave-Prozess transferiert werden könnte. Solche Informationen können Details über die Hardware oder Software der Verarbeitungsentität oder ein beschreibendes Profil der Verarbeitungsentität beinhalten. Als Reaktion auf die empfangene maximale verfügbare Rechenressource kann die Mobilentität die Lastteilung zwischen dem Master-Prozess und dem Slave-Prozess anpassen oder den Master-Slave-Prozess rekonfigurieren und entweder eine Nachricht übertragen, die den Transfer akzeptiert, die Verarbeitungsentitätstransferanforderung absagen, eine Zeitverzögerung für die ursprüngliche Transferanforderung übertragen, die eine modifizierte Zeitperiode einer Gültigkeit der ursprünglichen Anforderung angibt, oder einen Transfer an eine zweite Verarbeitungsentität akzeptieren, die in der ursprünglichen Nachricht nicht spezifiziert ist.
  • Das Rekonfigurieren des Master-Slave-Prozesses kann Herabstufen der Funktion oder des Dienstes, die/der in der Mobilentität bereitgestellt wird, z. B. durch Akzeptieren einer verschlechterten Leistungsfähigkeit, Benachrichtigen eines Benutzers, dass ein Dienst vorübergehend oder permanent nicht auf dem erwarteten Dienstniveau oder überhaupt nicht verfügbar sein wird, oder dergleichen.
  • Das Anpassen der Lastteilung durch Reduzieren des Anteils der Verarbeitung des Master-Slave-Prozesses, der in der Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, und Erhöhen des Anteils der Verarbeitung, der in der Mobilentität ausgeführt wird, kann durch eine Reduzieren der Verarbeitungskapazität der Mobilentität erreicht werden, der für andere Prozesse, z. B. Prozesse mit einer niedrigeren Priorität, verfügbar gemacht wird.
  • Diese Ausführungsformen oder Entwicklungen können eine flexiblere Reaktion und Anpassung an nachteilige Bedingungen in der Edge-Cloud-Computing-Schicht, z. B. hohe Verarbeitungslast in manchen Bereichen, hohe Last auf Teilen oder Abschnitten der Netzschicht oder dergleichen, ermöglichen.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren ferner Empfangen, von einer oder mehreren zweiten Mobilentitäten innerhalb des ersten Bereichs, von Informationen bezüglich Bedingungen ihrer jeweiligen Prozessteilungsverbindungen und Durchführen der Einstufung basierend auf Informationen, die in der empfangenen ersten Heatmap bereitgestellt werden, und den empfangenen Informationen bezüglich Bedingungen von Prozessteilungsverbindungen der zweiten Mobilentität auf.
  • Die Informationen bezüglich Bedingungen von Verarbeitungsteilungsverbindungen, die durch die eine oder mehreren zweiten Mobilentitäten bereitgestellt werden, können Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ betreffen, aber können auch andere Typen von Master-Slave-Prozessen betreffen.
  • Die Informationen können durch Direktkommunikation zwischen Mobilentitäten, einschließlich einer Kommunikation, die durch andere Mobilentitäten innerhalb des ersten Bereichs weitergeleitet werden, oder durch einen dazwischenliegenden Informationsbroker empfangen werden. Ein solcher Informationsbroker kann sich in der Netzschicht oder in der Edge-Cloud-Computing-Schicht befinden oder kann eine herkömmliche Gestaltung aufweisen. Der Informationsaustausch kann in regelmäßigen Zeitintervallen stattfinden und/oder zu einer beliebigen Zeit ausgelöst werden, wenn ein Prozess in einer Mobilentität bestimmt, dass ein Austausch notwendig sein kann, z. B. falls eine tatsächliche Bedingung einer Prozessteilungsverbindung erheblich von einer Bedingung abweicht, die basierend auf der Heatmap erwartet wird.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das Verfahren Folgendes auf: Empfangen, von einer oder mehreren zweiten Mobilentitäten innerhalb des ersten Bereichs, von Informationen bezüglich ihrer jeweiligen Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ, Identifizieren, aus den empfangenen Informationen bezüglich der Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ der einen oder mehreren zweiten Mobilentitäten, von Eingangsdaten, die gemeinsam für die Eingangsdaten des Master-Slave-Prozesses vom ersten Typ der ersten Mobilentität sind, und Empfangen von Verarbeitungsergebnissen des Slave-Prozesses vom ersten Typ von einer zweiten Mobilentität oder von der Verarbeitungsentität, die der zweiten Mobilentität zugewiesen ist, oder Liefern von Verarbeitungsergebnissen des Slave-Prozesses vom ersten Typ an eine zweite Mobilentität.
  • Ausführungsformen oder Entwicklungen, die diese Merkmale implementieren, können die Verarbeitungslast auf Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht durch wenigstens vorübergehendes Teilen von Verarbeitungsergebnissen basierend auf dem gleichen oder ausreichend ähnlichen Eingangsdaten reduzieren. Dies kann zum Beispiel in Situationen nützlich sein, in denen sich mehrere Mobilentitäten innerhalb eines nahen Bereichs oder Entfernung voneinander befinden und sich in einer gemeinsamen Richtung bewegen.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität einer Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht Folgendes in einem Steuerprozess auf, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird: Empfangen, von einer ersten Mobilentität, einer Slave-Prozess-Transferanforderung,
    wobei die Anforderung eine oder mehrere Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht als mögliche Ziele zum Transferieren des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ an diese angibt. Die Anforderung kann auch erforderliche Rechenressourcen für den aktiven Slave-Prozess vom ersten Typ angeben. Falls die Anforderung keine erforderlichen Rechenressourcen angibt, können die Informationen von der Verarbeitungsentität erhalten werden, die den Slave-Prozess aktuell ausführt, der zu transferieren ist.
  • Der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführte Steuerprozess kann ein zentraler Prozess sein, der den Transfer mehrerer Slave-Prozesse verwaltet und/oder koordiniert, oder kann ein lokalisierter Prozess sein, z. B. ein Hilfsprozess, der mit einem Slave-Prozess assoziiert ist. In jedem Fall muss der Steuerprozess zum Kommunizieren mit Rechenressourcen, die eine oder mehrere Prozessentitäten hosten, oder mit Verwaltungsprozessen, die mit den Rechenressourcen assoziiert sind, zum Verhandeln und Initiieren eines Transfer eines Slave-prozesses angepasst werden.
  • Eine erforderliche Rechenressource in diesem Kontext kann einen Mehrzweckcomputer - oder Prozessor betreffen, aber kann auch erforderliche dedizierte Verarbeitungsanordnungen für spezielle Zwecken spezifizieren, z. B. GPUs, die zur parallelen Verarbeitung riesiger Mengen an Daten eines ähnlichen Typs verwendet werden können. Die erforderliche Rechenressource kann auch ein Software-Framework oder spezielle Bibliotheken angeben, die zum Instanziieren und Ausführen des Slave-Prozesses notwendig sein können.
  • Das in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführte Verfahren weist ferner Bestimmen von Eigenschaften wenigstens der Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht, die in der Anforderung angegeben sind, innerhalb eines Zeitfensters auf, das sich in die Zukunft erstreckt und das die aktuelle Zeit einschließt. Die Eigenschaften können repräsentativ für die Eignung der jeweiligen Verarbeitungsentität zum Ausführen des Slave-Prozesses sein, der zu transferieren ist. Die Eigenschaften können z. B. eine aktuelle Verarbeitungslast auf den Verarbeitungsentitäten, Schätzungen von Kapazitäten, die innerhalb des Zeitfensters und/oder kurz nach dem Ende des Zeitfensters verfügbar sein werden, und dergleichen einschließen. Die Schätzung kann basierend auf Slave-Prozess-Transferanforderungen erfolgen, die von anderen Mobilentitäten empfangen werden, die einen Transfer von den in der Anforderung angegebenen Prozessentitäten weg anfordern. Das Bestimmen der Eigenschaften kann auch Verifizieren, ob eine Rechenressource eine ausreichende verfügbare Verarbeitungs- oder Rechenleistungsfähigkeit zum Bereitstellen eines gewünschten oder erforderlichen Lastteilungsverhältnisses aufweist. Dies kann auch zum Verhandeln eines anderen Teilungsverhältnisses mit der anfordernden Mobilentität hilfreich sein, falls eine unzulängliche Verarbeitungs- oder Rechenleistung während des Zeitfensters verfügbar ist. Falls keine gewünschte oder erforderliche Verarbeitungs- oder Rechenleistung in der Anforderung angegeben ist, kann angenommen werden, dass der Slave-Prozess bei seinen aktuellen Anforderungen zu transferieren ist.
  • Das in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführte Verfahren weist des Weiteren Einstufen wenigstens der Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht, die in der Anforderung empfangen werden, gemäß den aktuellen und/oder zukünftigen Eigenschaften, und Transferieren des aktiven Slave-Prozesses zu der Prozessentität mit der höchsten Einstufung, falls die anvisierte Prozessentität in der Anforderung angegeben wurde, auf.
  • Bei Ausführungsformen oder Entwicklungen weist das in der Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführte Verfahren ferner Folgendes auf: falls keine der in der Anforderung angegebenen Prozessentitäten ausreichende Rechenressourcen zum Akzeptieren der Anforderung bereitstellt, Zurücksenden, durch den Steuerprozess an die Mobilentität, einer Antwortnachricht, die eine maximale verfügbare Rechenressource für wenigstens die Verarbeitungsentitäten aufweist, die in der Anforderung angegeben sind. Die Mobilentität kann als Reaktion darauf eine in der Antwortnachricht angegebene Verarbeitungsentität auswählen und die Auswahl an den Steuerprozess übertragen. Der Steuerprozess transferiert dann den Slave-Prozess gemäß der Auswahl. Die Auswahl kann ein neues Teilungsverhältnis für den Master-Slave-Prozess beinhalten, das berücksichtigt wird, wenn der Slave-Prozess transferiert wird. Dies kann verwendet werden, falls das Teilungsverhältnis nicht kontinuierlich variabel ist, sondern eher feste Inkremente oder Schritte aufweist.
  • Alternativ dazu kann der Steuerprozess eine Aufhebung der Transferanforderung von der Mobilentität empfangen.
  • Eine Mobilentität gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist einen Mikroprozessor, einen Speicher, z. B. Direktzugriffsspeicher und Nurlesespeicher, und eine Drahtloskommunikationsschnittstelle auf, wobei der Speicher Programmanweisungen speichert, die bei Ausführung durch den Mikroprozessor die Mobilentität zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 konfigurieren.
  • Eine Edge-Cloud-Computing-Schicht gemäß noch einem anderen Aspekt der Erfindung weist physische und/oder logische Verarbeitungsentitäten auf, die durch eine Netzschicht kommunikativ miteinander verbunden sind. Die Verarbeitungsentitäten können an unterschiedlichen räumlichen Orten platziert werden. Die Netzschicht stellt ferner Drahtloskommunikationsmittel zum Herstellen von Kommunikationsverbindungen zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten bereit. Die Edge-Cloud-Computing-Schicht führt einen oder mehrere Steuerprozesse, die zum Initiieren, Aufrechterhalten und Transferieren mehrerer Slave-Prozesse auf bzw. zwischen Verarbeitungsentitäten ausgebildet sind, als Reaktion auf Anforderungen aus, die von Mobilentitäten gemäß den weiter oben beschriebenen Verfahren empfangen werden.
  • Figurenliste
  • In dem folgenden Abschnitt werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen gilt:
    • 1 zeigt einen beispielhaften Slave-Prozess-Transfer vom „Beenden-und-Starten“-Typ während eines Drahtlos-Handovers,
    • 2 zeigt einen beispielhaften Slave-Prozess-Transfer vom „Einfrieren-und-Fortsetzen“-Typ während eines Drahtlos-Handovers,
    • 3 zeigt drei Basisschichten des Gesamtsystems, in dem die vorliegenden Verfahren ausgeführt werden,
    • 4 zeigt eine Route einer Prozessteilungsverbindung zwischen einem aktiven Master-Prozess, der in einer Mobilentität ausgeführt wird, und einem Slave-Prozess, der in der Verarbeitungsentität ausgeführt wird, zu einem ersten Zeitpunkt,
    • 5 zeigt eine Route einer Prozessteilungsverbindung zwischen einem aktiven Master-Prozess, der in einer Mobilentität ausgeführt wird, und einem Slave-Prozess, der in der Verarbeitungsentität ausgeführt wird, zu einem zweiten Zeitpunkt,
    • 6 zeigt eine Route einer Prozessteilungsverbindung zwischen einem aktiven Master-Prozess, der in einer Mobilentität ausgeführt wird, und einem Slave-Prozess, der in der Verarbeitungsentität ausgeführt wird, zu einem dritten Zeitpunkt,
    • 7 zeigt einen alternativen Transfer des Slave-Prozesses von einer ersten Verarbeitungsentität zu einer zweiten Verarbeitungsentität,
    • 8 bis 11 zeigen beispielhafte Transfers von Slave-Prozessen und Pfade von Prozessteilungsverbindungen für eine Mobilentität, die sich in einer städtischen Umgebung bewegt,
    • 12 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm von Aspekten des vorliegenden Verfahrens, das in einer Mobilentität ausgeführt wird,
    • 13 zeigt ein vereinfachtes beispielhaftes Blockdiagramm von Elementen einer Mobilentität, die zum Ausführen von Aspekten des vorliegenden Verfahrens ausgebildet ist, und
    • 14 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm von Aspekten des vorliegenden Verfahrens, das in einer Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird.
  • In den Figuren können identische oder ähnliche Elemente unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen referenziert werden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • 1 und 2 wurden oben ausführlich mit Bezug auf bekannte Verfahren beschrieben und es wird in diesem Abschnitt nicht auf diese Bezug genommen.
  • 3 zeigt drei Basisschichten des Gesamtsystems 300, in dem die vorliegenden Verfahren ausgeführt werden. Die untere Schicht oder Verwendungsschicht, L1, ist die Schicht, in der die Mobilentitäten vorhanden sind. Mobilentitäten können zum Beispiel handgehaltene Vorrichtungen, Fahrzeuge und dergleichen sein. In der Figur ist ein Fahrzeug 110 zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten, t1 und t4, gezeigt, während es sich in einem Bereich bewegt, der durch ein Drahtlosnetz abgedeckt ist. Die obere Schicht, L3, ist die Edge-Cloud-Computing-Schicht, in der Rechenressourcen Verarbeitungsentitäten 302, 304 bereitstellen, die für Verarbeitungs-Slave-Prozesse konfigurierbar sind, die mit entsprechenden Master-Prozessen assoziiert sind, die in Mobilentitäten ausgeführt werden. Die Computerressourcen sind durch eine Netzschicht, L2, miteinander verbunden, welche die mittlere Schicht zwischen der oberen und unteren Schicht ist. Die Netzschicht verbindet Mobilentitäten in der Verwendungsschicht L1 mit Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3. Die Netzschicht weist mehrere Drahtloszugangspunkte 106, 108 zum Bereitstellen von Kommunikations-Links für Mobilentitäten in der Verwendungsschicht innerhalb ihrer jeweiligen Abdeckungsbereiche auf. Die Abdeckungsbereiche sind durch die gepunkteten Ovale angegeben. Die Abdeckungsbereiche überlappen sich, wobei ein Handover aktiver Kommunikationsverbindungen ohne Unterbrechung oder mit einer so klein wie möglichen Unterbrechung ermöglicht wird. Zu diesem Zweck sind die Drahtloszugangspunkte 106, 108 miteinander verbunden. Ein Handover von Mobilentitäten zwischen Drahtloszugangspunkten kann durch die Netzschicht gesteuert werden.
  • 4 zeigt eine Route, innerhalb des Systems 300, einer Prozessteilungsverbindung 106 zwischen einem aktiven Master-Prozess, der in der Mobilentität 110 ausgeführt wird, und einem Slave-Prozess, der in einer Verarbeitungsentität 302 ausgeführt wird, zu einem ersten Zeitpunkt t1. Die Prozessteilungsverbindung 106 ist durch die gestrichelten Pfeile angegeben, die die Mobilentität 110 und die Verarbeitungsentität 302 verbinden. Die zwei Pfeile zeigen in entgegengesetzte Richtungen, die angeben, dass eine bidirektionale Kommunikation verfügbar ist. Die Prozessteilungsverbindung 106 beinhaltet ein Drahtlossegment, das sich von der Mobilentität 110 zu dem Drahtloszugangspunkt 106 erstreckt, und ein weiteres Segment, drahtgebunden oder drahtlos, das sich von dem Drahtloszugangspunkt 106 zu der Verarbeitungsentität 302 erstreckt. Die Route ist durch die durchgezogene Linie angegeben, die die Mobilentität 110 und die Verarbeitungsentität 302 verbindet.
  • 5 zeigt eine Situation, innerhalb des Systems 300 und gemäß den hier präsentierten Verfahren, in der sich die Mobilentität 110 zum Zeitpunkt t2 die innerhalb der Drahtlosabdeckungsbereiche beider Drahtloszugangspunkte 106 und 108 befindet, und nachdem ein Drahtlos-Handover stattgefunden hat. Ein Transfer des Slave-Prozesses von der Verarbeitungsentität 302 zu einer anderen Verarbeitung hat nicht stattgefunden. Die Prozessteilungsverbindung verbindet nun die Mobilentität 110 und die Verarbeitungsentität 302 durch eine neue Route, die durch die fettgedruckte durchgezogene Linie angegeben ist, die die Mobilentität 110 und die Verarbeitungsentität 302 verbindet. Ein Drahtlossegment der neuen Route erstreckt sich nun zwischen der Mobilentität 110 und dem Drahtloszugangspunkt 108 und ein weiteres Segment innerhalb der Netzschicht verbindet den Drahtloszugangspunkt 108 und die Verarbeitungsentität 302. Da ein Drahtlos-Handover als ohne signifikante Unterbrechung der Verbindung betrachtet werden kann, kann die Prozessteilungsverbindung als kontinuierlich durch den Drahtlos-Handover betrachtet werden. Jedoch kann aufgrund einer größeren Entfernung zwischen der Verarbeitungsentität 302 und dem Drahtloszugangspunkt 108 und einer unbekannten Anzahl an dazwischenliegenden Netzkomponenten in der Netzschicht, die möglicherweise Datenpakete entlang der Route handhaben oder verarbeiten, die Latenz der Verbindung zugenommen haben. Dies kann durch einen Transfer des aktiven Slave-Prozesses von der Verarbeitungsentität 302 zu der Verarbeitungsentität 304 kompensiert werden, die an den Drahtloszugangspunkt 108 angehängt sein kann oder über eine Verbindung mit niedrigerer Latenz mit diesem verbunden sein kann.
  • Gemäß den hier präsentierten Verfahren kann der Transfer des aktiven Slave-Prozesses durch die Mobilentität 110 basierend auf Informationen bezüglich des Betriebs der Mobilentität, die einer beliebigen Entität oder einem beliebigen Prozess der Netzschicht der Edge-Cloud-Computing-Schicht unbekannt sind, vorbereitet oder initiiert werden. Die Mobilentität kann zum Beispiel den Transfer initiieren, wenn sie sich mit reduzierter Geschwindigkeit bewegt oder sogar gar nicht bewegt, oder zu einer Zeit, wenn ein Master-Slave-Prozess, dessen Ausführung zwischen der Mobilentität und einer Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht geteilt wird, keine großen Mengen an Daten verarbeiten muss oder dergleichen.
  • 6 zeigt die Situation innerhalb des Systems 300 und gemäß den hier präsentierten Verfahren, in der die Mobilentität 110 nach dem Drahtlos-Handover zum Zeitpunkt t2 den Transfer des Slave-Prozesses von der Verarbeitungsentität 302 zu der Verarbeitungsentität zum Zeitpunkt t3 angefordert hat. Obwohl sich das Drahtlossegment der Route immer noch zwischen der Mobilentität 110 und dem Drahtloszugangspunkt 108 erstreckt, verbindet nun ein weiteres Segment innerhalb der Netzschicht den Drahtloszugangspunkt 108 und die Verarbeitungsentität 304.
  • Die Abfolge von 4 bis 6 demonstriert die elastische Natur des Transfers des Slave-Prozesses von einer Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht zu einer anderen unabhängig von Drahtlos-Handovers in der Netzschicht. An irgendeinem Zeitpunkt „schnappt“ der Transfer des Slave-Prozesses den Slave-Prozess zu einer Verarbeitungsentität, für die die Prozessteilungsverbindung die gewünschten oder erforderlichen Bedingungen oder Eigenschaften bereitstellt, ähnlich einem Gummiband, das über einen kleinen Höcker springt, um einen relaxierten Zustand anzunehmen, wenn die Zugspannung ansteigt.
  • 7 zeigt einen alternativen Transfer des Slave-Prozesses innerhalb des Systems 300 und gemäß den hier präsentierten Verfahren, wobei die Mobilentität 110 vor dem Drahtlos-Handover (siehe 5, Zeitpunkt t2) den Transfer des Slave-Prozesses von der Verarbeitungsentität 302 zu der Verarbeitungsentität 304 anfordert. Die Mobilentität 110 kann eine vorherige Kenntnis von Drahtlosabdeckungsbereichen und einer geplante Route verwenden, um eine solche Vorabanforderung zu einem geeigneten Zeitpunkt auszugeben, z. B. wenn sie sich mit einer reduzierten Geschwindigkeit bewegt oder sogar überhaupt nicht bewegt, oder zu einer Zeit, wenn ein Master-Slave-Prozess, dessen Ausführung zwischen der Mobilentität und einer Verarbeitungsentität der Edge-Cloud-Computing-Schicht geteilt wird, keine großen Mengen an Daten verarbeiten muss oder dergleichen. In der Figur ist die vorliegende Route in der fettgedruckten durchgezogenen Linie angegeben, ähnlich der in 4 gezeigten Situation, und der neue Routenabschnitt ist in der fettgedruckten gestrichelten Linie gezeigt.
  • Beispielhafte Sequenzen von Drahtlos-Handovers und Transfers von Slave-Prozessen in einem realistischeren Szenario werden unter Bezugnahme auf 8 bis 11 verdeutlicht.
  • 8 zeigt eine Mobilentität 110, die sich innerhalb eines Stadtgebiets 400 entlang eines vorbestimmten Pfades bewegt, zum Beispiel eines Pfades, der durch ein Navigationssystem eines Fahrzeugs bestimmt wird. Der vorbestimmte Pfad ist durch fettgedruckte durchgezogene Pfeile angegeben und kann basierend auf Verkehrszuständen berechnet werden und kann auch Verzögerungen von Ampeln für mehrere alternative Pfade berücksichtigen. Drahtloszugangspunkte A, B, C, D und E sind über das Stadtgebiet verteilt, um eine mehr oder weniger lückenlose Drahtloskommunikationsabdeckung bereitzustellen. Der Abdeckungsbereich jedes Drahtloszugangspunkts ist durch das gestrichelte Oval angegeben, das um jeden Drahtloszugangspunkt zentriert ist. Die überlappenden Zonen der Drahtlosabdeckungsbereiche sind die Zonen, wo die Netzschicht einen Drahtlos-Handover von einem Drahtloszugangspunkt zu einem anderen Drahtloszugangspunkt durchführen wird. Verarbeitungsentitäten PE1, PE2 und PE3 sind gleichermaßen über das Stadtgebiet verteilt.
  • Bei dem in 8 gezeigten Beispiel sind Drahtloszugangspunkte und Verarbeitungsentitäten fest miteinander assoziiert, was durch die fettgedruckten gepunkteten Linien angegeben ist, die Drahtloszugangspunkte und Verarbeitungsentitäten verbinden, und ein Drahtlos-Handover wird einen Transfer des Slave-Prozesses zu der Verarbeitungsentität bewirken, die mit dem neuen Drahtloszugangspunkt assoziiert ist. Ein solcher Transfer kann von dem „Beenden-und-Starten“-Typ oder dem „Einfrieren-und-Fortsetzen“-Typ sein, die oben weiter besprochen sind.
  • Anfänglich weist die Mobilentität 110 einen Drahtlos-Link mit dem Drahtloszugangspunkt C auf. Der Drahtloszugangspunkt C weist eine feste Assoziation mit der Verarbeitungsentität PE2 auf, die den Slave-Prozess der Mobilentität 110 ausführt. Die Prozessteilungsverbindung wird dementsprechend über einen Drahtloszugangspunkt C zu der Verarbeitungsentität PE2 geroutet, was durch den gepunkteten Pfeil mit zwei Spitzen angegeben ist. Wenn sich die Mobilentität 110 weiterbewegt, findet ein Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt E unmittelbar bevor der T-Kreuzung statt, an der die Mobilentität 110 nach links abbiegen wird, dem Pfad folgend, der durch ein Navigationssystem der Mobilentität 110 bestimmt wird. Zusammen mit dem Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt E wird der Slave-Prozess in der Verarbeitungsentität PE2 abgeschlossen und in der Verarbeitungsentität PE3 gestartet, die mit dem Drahtloszugangspunkt E assoziiert ist. Die Prozessteilungsverbindung wird dementsprechend nun über einen Drahtloszugangspunkt E zu der Verarbeitungsentität PE3 geroutet, was wieder durch den gepunkteten Pfeil mit zwei Spitzen angegeben ist. Direkt nach dem Linksabbiegen an der T-Kreuzung findet ein Drahtlos-Handover der Mobilentität 110 zu dem Drahtloszugangspunkt A statt. Der Drahtloszugangspunkt A weist eine mit ihm assoziierte Verarbeitungsentität PE2 auf und so wird der Slave-Prozess in der Verarbeitungsentität PE3 gestoppt und in der Verarbeitungsentität PE2 wieder gestartet. Die Prozessteilungsverbindung wird nun über den Drahtloszugangspunkt A zu der Verarbeitungsentität PE2 geroutet, was wieder durch den gepunkteten Pfeil mit zwei Spitzen angegeben ist. Wenn sich die Mobilentität 110 dem vorbestimmten Pfad folgend weiterbewegt, findet ein Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt B statt. Der Slave-Prozess wird in der Verarbeitungsentität PE2 gestoppt und in der Verarbeitungsentität PE1 gestartet, die mit dem Drahtloszugangspunkt B assoziiert ist. Die Prozessteilungsverbindung wird nun über den Drahtloszugangspunkt B zu der Verarbeitungsentität PE1 geroutet. Insgesamt finden drei Drahtlos-Handovers und die Beendigungen und Starts des Slave-Prozesses statt, einschließlich eines „Zurückspringens“ zu einer Verarbeitungsentität, die den Slave-Prozess zuvor ausgeführt hat. Offensichtlich ist dies eher ineffizient und verursacht zusätzlichen Datenverkehr-Overhead nur für das Beenden und Starten des Slave-Prozesses.
  • Eine beispielhafte Sequenz von Handovers und Transfers von Slave-Prozessen gemäß den hier präsentierten Verfahren in dem realistischen Szenario, das in 8 eingeführt wurde, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 9 besprochen. Bei diesem Beispiel wird angenommen, dass alle Verarbeitungsentitäten durch eine Netzschicht miteinander verbunden sind, die auch mit den Drahtloszugangspunkten verbunden ist. Es wird auch angenommen, dass ein Steuerprozess in einer Edge-Cloud-Computing-Schicht ausgeführt wird, die die Verarbeitungsentitäten aufweist und die zum Ausführen der Verfahren zum Steuern des Transfers von hier präsentierten Slave-Prozessen ausgebildet ist. Es wird ferner angenommen, dass die Mobilentität 110 zum Ausführen der Verfahren zum Initiieren des Transfers der hier präsentierten Slave-Prozesse ausgebildet ist.
  • Wie bei dem unter Bezugnahme auf 8 besprochenen Beispiel weist die Mobilentität 110 anfänglich einen Drahtlos-Link mit dem Drahtloszugangspunkt C auf. Der Drahtloszugangspunkt C weist eine feste Assoziation mit der Verarbeitungsentität PE2 auf, die den Slave-Prozess der Mobilentität 110 ausführt. Die Prozessteilungsverbindung wird dementsprechend über einen Drahtloszugangspunkt C zu der Verarbeitungsentität PE2 geroutet, was durch den gepunkteten Pfeil mit zwei Spitzen angegeben ist. Wenn sich die Mobilentität 110 weiterbewegt, findet ein Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt E unmittelbar vor der T-Kreuzung statt, an der die Mobilentität 110 nach links abbiegen wird, dem Pfad folgend, der durch ein Navigationssystem der Mobilentität 110 bestimmt wird. Jedoch weist die Mobilentität 110 gemäß den hier präsentierten Verfahren eine Kenntnis über bevorstehende Drahtlos-Handovers entlang ihres Pfades durch das Stadtgebiet 400 auf, z. B. durch Informationen, die in einer Karte, einem Datensatz oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Mobilentität 110 wird daher nicht einen Transfer des Slave-Prozesses bei dem ersten Handover von dem Drahtloszugangspunkt C zu dem Drahtloszugangspunkt E beantragen, weil sie den anstehenden Drahtlos-Handover von dem Drahtloszugangspunkt E zu dem Drahtloszugangspunkt A erwartet, der eine Prozessteilungsverbindung mit der Verarbeitungsentität PE2 mit der gleichen kurzen Latenz wie die anfängliche Prozessteilungsverbindung bietet. Die Mobilentität 110 wird einen kurzen Zeitraum akzeptieren, in dem eine Prozessteilungsverbindung eine längere Latenz haben kann, während sie eine Drahtlosverbindung mit dem Drahtloszugangspunkt E aufweist. Dies kann tolerierbar sein, weil die Mobilentität 110 langsamer sein wird, wenn sie an der T-Kreuzung nach links abbiegt, was mehr Zeit für eine Verarbeitung von Daten lässt, die durch Funktionen für assistenzgestütztes und autonomes Fahren benötigt werden. Die Prozessteilungsverbindung wird dementsprechend nun kurzzeitig über den Drahtloszugangspunkt E zu der Verarbeitungsentität PE2 geroutet und nach dem Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt A wird sie über den Drahtloszugangspunkt A zu der Verarbeitungsentität PE2 geroutet, wie durch die gepunkteten Pfeile mit zwei Spitzen angegeben ist. Der Slave-Prozess verbleibt bei der Verarbeitungsentität, obwohl eine Reihe von Drahtlos-Handovers stattgefunden haben. Wenn die Mobilentität 110 entlang ihres Pfades fortfährt, kann sie einen Transfer des Slave-Prozesses zu der Verarbeitungsentität PE1 zu einer beliebigen Zeit vor oder nach einem Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt B initiieren, z. B. in Abhängigkeit von der Verkehrssituation und der Anforderung für eine möglichst niedrigen Latenz. Wie in 9 gezeigt, kann der Transfer des Slave-Prozesses von der Verarbeitungsentität PE2 zu der Verarbeitungsentität PE 1 durch die Mobilentität 110 initiiert werden, unmittelbar bevor einem Drahtlos-Handover von dem Drahtloszugangspunkt A zu dem Drahtloszugangspunkt B auftreten wird, zum Beispiel wen die Menge an zu verarbeitenden Daten für einen Zeitraum niedrig ist, weil die Mobilentität 110 an einer Ampel an der T-Kreuzung stoppt. Die Prozessteilungsverbindung wird dementsprechend nun kurzzeitig über den Drahtloszugangspunkt A zu der Verarbeitungsentität PE1 geroutet und nach dem Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt B wird sie über den Drahtloszugangspunkt B zu der Verarbeitungsentität PE1 geroutet.
  • Bei diesem Beispiel wurde der Slave-Prozess nur einmal transferiert, obwohl die Drahtlos-Links dreimal geändert wurden.
  • Bei einem anderen, in 10 gezeigten Beispiel weist die Verarbeitungsentität PE2, mit der die Mobilentität 110 anfänglich verbunden ist, eine relativ hohe Verarbeitungslast auf und ist möglicherweise nicht dazu in der Lage, ein gewünschtes Lastteilungsverhältnis bereitzustellen. Die durch die Mobilentität 110 empfangene Heatmap gibt an, dass die Verarbeitungsentität PE1 zum Bereitstellen des gewünschten Lastteilungsverhältnisses in der Lage sein sollte. Die Mobilentität 110 fordert dementsprechend einen Transfer zu der Verarbeitungsentität PE1 zu einem geeigneten Zeitpunkt an, z. B. wenn sie an der T-Kreuzung nach links abbiegt. Der Slave-Prozess wird entsprechend transferiert und die Mobilentität 110 wird demnächst keinerlei weiteren Transfer anfordern, obwohl der Drahtlos-Link einige Male weitergegeben wird. In diesem Szenario kann die Mobilentität 110 Ersatzauswahlmöglichkeiten in der Anforderung angeben, wodurch z. B. ein Transfer des Slave-Prozesses zu der Verarbeitungsentität PE3 ermöglicht wird, falls die Verarbeitungsentität PE1 aktuell ebenfalls eine hohe Verarbeitungslast aufweist, die das gewünschte Teilungsverhältnis nicht zulassen würde.
  • Bei diesem Beispiel haben die erfindungsgemäßen Verfahren zusätzlich dazu, dass der Slave-Prozess nur einmal transferiert wurde, obwohl die Drahtlos-Links dreimal geändert wurden, auch das Auswählen einer selektiven Verarbeitungsentität zugelassen, die das gewünschte oder erforderliche Lastteilungsverhältnis bereitstellt, und dementsprechend die beste Leistungsfähigkeit für den Master-Slave-Prozess bereitgestellt.
  • Bei einem anderen, unter Bezugnahme auf 11 präsentierten Beispiel geben die Heatmap oder tatsächliche Daten, die durch die Mobilentität 110 empfangen werden, an, dass die Verarbeitungsentitäten PE1 und PE2 eine hohe Verarbeitungslast haben, die möglicherweise keine Lastteilungsverhältnisse erlaubt, die für den Master-Slave-Prozess zum Bereitstellen einer akzeptablen Leistungsfähigkeit ausreichen. Außerdem können die Drahtlos-Links mit den Drahtloszugangspunkten A und B stark ausgelastet sein, was die Leistungsfähigkeit der Laststeilungsverbindungen beeinflusst, die über diese Drahtloszugangspunkte geroutet werden. Die Verarbeitungsentität P3 ist jedoch dazu in der Lage, das erforderte Lastteilungsverhältnis bereitzustellen, und die Drahtloszugangspunkte E und D können Drahtlos-Links bereitstellen, die Lastteilungsverbindungen mit der erforderlichen Leistungsfähigkeit versprechen. Bei diesem Beispiel werden die Informationen über die Kapazität von Verarbeitungsentitäten innerhalb eines Bereichs und die Leistungsfähigkeit möglicher Verarbeitungsteilungsverbindungen verwendet, um einen neuen Pfad für die Mobilentität 110 zu bestimmen. Anstatt an der T-Kreuzung nach links abzubiegen, wie in den vorhergehenden Beispielen, kann die Mobilentität 110 geradeaus fortfahren und lediglich zwei Blöcke später nach links abbiegen, was durch die weißen fettgedruckten Pfeile angegeben ist, und dann nach rechts abbiegen und auf dem ursprünglichen Pfad fortfahren. Die Mobilentität 110 fordert dementsprechend einen Transfer des Slave-Prozesses zu der Verarbeitungsentität PE3 an und der Drahtlos-Link wird an den Drahtloszugangspunkt E weitergegeben. Die Prozessteilungsverbindung wird nun über den Drahtloszugangspunkt E zu der Verarbeitungsentität PE3 geroutet. Vor dem Abbiegen nach links wird ein weiterer Drahtlos-Handover der Mobilentität 110 stattfinden, dieses Mal zu dem Drahtloszugangspunkt D. Der Drahtloszugangspunkt D bietet eine Prozessteilungsverbindung, die eine für die Anforderungen des Master-Slave-Prozesses ausreichende Leistungsfähigkeit aufweist, und dementsprechend verbleibt der Slave-Prozess bei der Verarbeitungsentität PE3. Zu diesem Zeitpunkt kann die Verarbeitungslast der Verarbeitungsentität PE1 abgenommen haben, sodass nun der Slave-Prozess zu der Verarbeitungsentität PE1 transferiert werden kann. Eine solche erwartete Verfügbarkeit der Verarbeitungskapazität kann auch aus der empfangenen Heatmap abgeleitet werden. Der Transfer kann dann angefordert werden, sobald der nächste Drahtlos-Handover zu dem Drahtloszugangspunkt B stattgefunden hat oder unmittelbar bevorsteht. Die Mobilentität 110 kann die Verarbeitungskapazität für ihren Slave-Prozess vor dem tatsächlichen Senden der Transferanforderung reservieren, wobei sie weiß, dass sie die Anforderung bald ausgeben wird.
  • Bei diesem Beispiel hat die Priorität einer sicheren Ausführung von Master-Slave-Prozessen, z. B. für autonomes Fahren oder sicherheitsrelevante Funktionen, gegenüber einem geplanten Pfad für die Mobilentität 110 zu einer Änderung des Pfades der Mobilentität geführt, ungeachtet eines möglichen negativen Effekts auf die Fahrtzeit.
  • Bei allen der oben bereitgestellten Beispiele ist es auch möglich, Slave-Prozesse unterschiedlicher Funktionen mit unterschiedlichen Anforderungen, wie etwa in Bezug auf Verarbeitungsleistung, Lastteilungsverhältnis, Leistungsfähigkeit der Prozessteilungsverbindung und dergleichen, zu unterschiedlichen Verarbeitungsentitäten zu unterschiedlichen Zeiten zu transferieren. Zum Beispiel können Funktionen, die weniger empfindlich gegenüber einer Latenz auf einer Prozessteilungsverbindung sind, zu Verarbeitungsentitäten transferiert werden, die über einen gewissen Zeitraum über Drahtloszugangspunkte und Netzverbindungen verbunden werden, die trotz Drahtlos-Handovers eine Prozessteilungsverbindung bereitstellen, die für die entsprechende Funktion genau die richtige Leistungsfähigkeit aufweist. Dies kann die Gesamtanzahl an Transfers von Slave-Prozessen reduzieren und dadurch die Leistungsfähigkeit des Systems verbessern.
  • 12 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm von Aspekten eines Verfahrens 500 zum Initiieren eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität 302 einer Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität 304 der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3, die in einer ersten Mobilentität 110 ausgeführt wird. In Schritt 502 wird eine Heatmap in Bezug auf den Master-Slave-Prozess vom ersten Typ empfangen. Die Heatmap liefert Informationen, die relevant sind für Prozessteilungsbedingungen zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten, insbesondere zweiten Verarbeitungsentitäten, der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3, wenigstens für einen ersten Bereich einschließlich eines aktuellen und/oder zukünftigen Standorts der ersten Mobilentität 110. In Schritt 504 wird eine Einstufung möglicher Prozessteilungsverbindungen zwischen der ersten Mobilentität 110 und einer oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten 304, für den aktuellen Standort der ersten Mobilentität 110 und/oder einen Standort der ersten Mobilentität 110 in der nahen Zukunft, basierend auf einer Kostenfunktion durchgeführt. Als Nächstes werden in Schritt 506 eine oder mehrere zweite Verarbeitungsentitäten 304 als potentielle Zielverarbeitungsentitäten zum Transfer des Slave-Prozesses vom ersten Typ an diesen basierend auf der Einstufung bestimmt. Schließlich wird in Schritt 508 eine Verarbeitungsentitätstransferanforderung an einen Steuerprozess übertragen, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 ausgeführt wird. Die Anforderung beinhaltet eine Identifizierung des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ und gibt wenigstens eine der einen oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten 304 an, die basierend auf der Einstufung als potentielle Ziele zum Transfer des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ an diese bestimmt wurden.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 500 ferner Bestimmen, in Schritt 510, vorliegender Bedingungen von Prozessteilungsverbindungen zwischen Mobilentitäten, einschließlich der ersten Mobilentität 110, und Verarbeitungsentitäten 302, 304 der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 für aktive Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ innerhalb eines Bereichs einschließlich eines aktuellen Standorts der ersten Mobilentität 110 und/oder innerhalb Standorte, an denen sich die erste Mobilentität 110 in der nahen Zukunft befinden wird, auf. Bei dieser Ausführungsform basiert die in Schritt 504 durchgeführte Einstufung auch auf den vorliegenden Bedingungen der Prozessteilungsverbindungen.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 500 ferner Empfangen, in Schritt 512, einer zweiten Heatmap bezüglich Master-Slave-Prozessen vom zweiten Typ auf, deren Ausführung zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 geteilt wird, und die um die gleichen Verarbeitungs- und/oder Kommunikationsressourcen konkurrieren können, wobei die zweite Heatmap Informationen für einen zweiten Bereich bereitstellt, der wenigstens den aktuellen Standort der Mobilentität einschließt. Bei dieser Ausführungsform wird die in Schritt 504 durchgeführte Einstufung auch basierend auf der zweiten Heatmap durchgeführt.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 500 ferner Übertragen, in Schritt 514, der bestimmten vorliegenden Bedingungen einer Prozessteilungsverbindung für wenigstens den aktiven Master-Slave-Prozess vom ersten Typ an einen Heatmap-Prozess zum Aktualisieren von Heatmaps auf.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 500, in Schritt 508, ferner Übertragen, in der Verarbeitungsentitätstransferanforderung, einer Rechenressource auf, die zum Ausführen des Slave-Prozesses vom ersten Typ erwünscht oder erforderlich ist.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 500 ferner Empfangen 516, in Schritt 516, einer maximalen verfügbaren Rechenressource auf, die für den Slave-Prozess vom ersten Typ wenigstens für die zweiten Verarbeitungsentitäten verfügbar ist, die in der Anforderung angegeben sind. In Schritt 518 dieser Ausführungsform weist das Verfahren Anpassen, in Schritt 518, der Lastteilung zwischen dem Master- und dem Slave-Prozess oder Rekonfigurieren, in Schritt 518', des Master-Slave-Prozesses auf. In Schritt 520 wird eine Nachricht zum Akzeptieren des Transfers, insbesondere unter den Bedingungen der empfangenen maximalen verfügbaren Rechenressource, und nach dem Anpassen oder Rekonfigurieren übertragen. Alternativ dazu kann eine Nachricht zum Aufheben der Verarbeitungsentitätstransferanforderung übertragen werden, wobei die Schritte 518 oder 518' übersprungen werden. Bei einer Alternative kann eine Nachricht zum Übertragen einer Zeitverzögerung für die ursprüngliche Transferanforderung übertragen werden, die einen Gültigkeitszeitraum für die Anforderung angibt, insbesondere einen erweiterten Zeitraum, wie das Überspringen der Schritte 518 oder 518'. Bei noch einer anderen Alternative kann eine Nachricht zum Akzeptieren eines Transfers an eine in der Anforderung nicht spezifizierte, zweite Verarbeitungsentität als Reaktion auf die empfangene maximale verfügbare Rechenressource übertragen werden, wobei entweder Schritte 518 oder 518' übersprungen werden oder ein Lastteilungsverhältnis angepasst wird oder der Master-Slave-Prozess in diesem Kontext rekonfiguriert wird.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 500 ferner Empfangen, in Schritt 522, von einer oder mehreren zweiten Mobilentitäten innerhalb des ersten Bereichs, von Informationen bezüglich Bedingungen ihrer jeweiligen Prozessteilungsverbindungen auf. Bei dieser Ausführungsform basiert die in Schritt 504 durchgeführte Einstufung auch auf empfangenen Informationen in Bezug auf Bedingungen der Prozessteilungsverbindungen der zweiten Mobilentität.
  • Eine oder mehrere der zuvor beschriebenen Ausführungsformen können in Kombination ausgeführt werden.
  • 13 zeigt ein vereinfachtes beispielhaftes Blockdiagramm von Elementen einer Mobilentität 110, die zum Ausführen von Aspekten des vorliegenden Verfahrens ausgebildet ist. Ein Mikroprozessor 1102, ein assoziierter Speicher 1104 und eine Drahtloskommunikationsschnittstelle 1106 sind über einen oder mehrere Datenbusse 1108 kommunikativ miteinander gekoppelt. Der Speicher 1104 kann einen RAM und nichtflüchtigen Speicher beinhalten und kann Computerprogrammanweisungen speichern, die bei Ausführung durch den Mikroprozessor 1102 die Mobilentität 110 zum Ausführen einer oder mehrerer Ausführungsformen von Aspekten des vorliegenden Verfahrens konfigurieren.
  • 14 zeigt ein vereinfachtes Flussdiagramm von Aspekten eines Verfahrens 600 zum Steuern eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität 302 einer Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität 304 der Edge-Cloud-Computing-Schicht, die in der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 ausgeführt wird. In Schritt 602 wird eine Slave-Prozess-Transferanforderung, die gemäß einer oder mehreren zuvor beschriebenen Ausführungsformen erzeugt wird, von einer ersten Mobilentität 110 in einem Steuerprozess empfangen, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht L3 ausgeführt wird. Die Anforderung gibt eine oder mehrere Verarbeitungsentitäten der Edge-Computing-Schicht L3 als mögliche Ziele zum Transferieren des aktiven Slave-Prozesses des ersten Typs zu dieser an und beinhaltet optional erforderliche Rechenressourcen für den aktiven Slave-Prozess vom ersten Typ. In Schritt 604 werden Eigenschaften, die die jeweilige Eignung zum Ausführen des Slave-Prozesses repräsentieren, die in der Anforderung angegeben ist, wenigstens für die Verarbeitungsentitäten bestimmt, die in der Anforderung angegeben sind. Die Eigenschaften werden für ein Zeitfenster bestimmt, das sich in die Zukunft erstreckt und das die aktuelle Zeit einschließt. Als Nächstes werden in Schritt 606 wenigstens die Verarbeitungsentitäten, die in der Anforderung empfangen werden, gemäß den bestimmten aktuellen und/oder zukünftigen Eigenschaften eingestuft. Schließlich wird in Schritt 608 der aktive Slave-Prozess zu der Prozessentität mit der höchsten Einstufung transferiert, falls die anvisierte Prozessentität in der Anforderung angegeben wurde.
  • Bei optionalen Ausführungsformen weist das Verfahren 600, falls keine der in der Anforderung angegebenen Prozessentitäten ausreichende Rechenressourcen zum Akzeptieren der Anforderung bereitstellt, ferner in Schritt 610 Zurücksenden, durch den Steuerprozess an die Mobilentität 110, einer Antwortnachricht auf, die eine maximale verfügbare Rechenressource für wenigstens die Verarbeitungsentitäten aufweist, die in der Anforderung angegeben sind. In Schritt 612 dieser Ausführungsform wird eine Auswahl einer Verarbeitungsentität, die in der Antwortnachricht angegeben ist, von der Mobilentität empfangen und der aktive Slave-Prozess wird entsprechend in Schritt 608 transferiert. Alternativ dazu wird in Schritt 612' eine Aufhebung der Anforderung empfangen.
  • Die zuvor präsentierten Einrichtungen und Verfahren ermöglichen einen elastischen Transfer der Slave-Prozesse oder Funktionen von Master-Prozessen oder Funktionen, die in Mobilentitäten ausgeführt werden, wobei der Transfer unabhängig von Drahtlos-Handover-Ereignissen ist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Verfahren ermöglichen vorbeugende Transfers von Slave-Funktionen basierend auf Vorhersagen für eine Verfügbarkeit von Ressourcen, zukünftige Standorte von Mobilentitäten usw. Aspekte der Verfahren ermöglichen eine Anpassung von Lastteilungsverhältnissen basierend auf solchen Vorhersagen, unter Berücksichtigung verschiedener Prioritäten, z. B. Prioritäten von Funktionen von Mobilentitäten, externer Prioritäten, wie etwa von Behörden, kommerzieller Prioritäten basierend auf Dienstgütevereinbarungen und dergleichen.

Claims (12)

  1. Verfahren (500) zum Initiieren eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität (302) einer Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität (304) der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3), wobei der aktive Slave-Prozess vom ersten Typ Daten und/oder Steuerinformationen von einem assoziierten aktiven Master-Prozess vom ersten Typ, der in einer ersten Mobilentität (110) ausgeführt wird, empfängt und Verarbeitungsergebnisse, die basierend auf den empfangenen Daten und/oder den Steuerinformationen erhalten werden, an den aktiven Master-Prozess vom ersten Typ zurücksendet, wobei mehrere Verarbeitungsentitäten (302, 304) durch eine Netzschicht (L2) kommunikativ verbunden sind, wobei eine Prozessteilungsverbindung zwischen dem Master-Prozess vom ersten Typ, der in der ersten Mobilentität (110) ausgeführt wird, und einer der einen oder mehreren der mehreren Verarbeitungsentitäten (302, 304) der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) einen Drahtlos-Link zwischen der ersten Mobilentität (110) und einem oder mehreren Drahtloszugangspunkten (106, 108) der Netzschicht (L2) beinhaltet, wobei das Verfahren Folgendes bei der ersten Mobilentität (110) aufweist: - Empfangen (502) einer ersten Heatmap bezüglich des Master-Slave-Prozesses vom ersten Typ, wobei die Heatmap Informationen, die relevant sind für Prozessteilungsbedingungen, zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten, für Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ, wenigstens für einen ersten Bereich einschließlich eines aktuellen und/oder zukünftigen Standorts der ersten Mobilentität (110) bereitstellt, - Einstufen (504), basierend auf einer Kostenfunktion, möglicher Prozessteilungsverbindungen, zwischen der ersten Mobilentität (110) und einer oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten (304), für den aktuellen Standort der ersten Mobilentität (110) und/oder einen Standort der ersten Mobilentität (110) in der nahen Zukunft, wobei Eingaben in die Kostenfunktion die aktuellen Anforderungen des aktiven Master-Slave-Prozesses und Informationen, die in der Heatmap bereitgestellt werden, einschließen, - Bestimmen (506), basierend auf der Einstufung, einer oder mehrerer zweiter Verarbeitungsentitäten (304) als potentielle Zielverarbeitungsentitäten zum Transfer des Slave-Prozesses vom ersten Typ an diese, und - Übertragen (508) einer Verarbeitungsentitätstransferanforderung an einen Steuerprozess, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) ausgeführt wird, wobei die Anforderung eine Identifizierung des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ beinhaltet und wenigstens eine der einen oder mehreren zweiten Verarbeitungsentitäten (304) angibt, die basierend auf der Einstufung als mögliches Ziel zum Transfer des aktiven Slave-Prozesses vom ersten Typ zu diesen bestimmt wurden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner Folgendes beinhaltet: - Bestimmen (510) vorliegender Bedingungen von Prozessteilungsverbindungen zwischen Mobilentitäten, einschließlich der ersten Mobilentität (110), und Verarbeitungsentitäten (302, 304) der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) für aktive Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ innerhalb eines Bereichs einschließlich eines aktuellen Standorts der ersten Mobilentität (110) und/oder innerhalb Standorte, an denen sich die erste Mobilentität (110) in der nahen Zukunft befinden wird, - Durchführen der Einstufung (504) basierend auf Informationen, die in der empfangenen ersten Heatmap bereitgestellt werden, und den vorliegenden Bedingungen der Prozessteilungsverbindungen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das ferner Folgendes aufweist: - Empfangen (512) einer zweiten Heatmap bezüglich Master-Slave-Prozessen vom zweiten Typ, deren Ausführung zwischen Mobilentitäten und Verarbeitungsentitäten der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) geteilt wird, und die um die gleichen Verarbeitungs- und/oder Kommunikationsressourcen konkurrieren können, wobei die zweite Heatmap Informationen für einen zweiten Bereich bereitstellt, der wenigstens den aktuellen Standort der Mobilentität einschließt, - Durchführen der Einstufung (504) basierend auf der ersten und der zweiten Heatmap.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, das ferner Folgendes aufweist: - Übertragen (514) der bestimmten vorliegenden Bedingungen einer Prozessteilungsverbindung für wenigstens den aktiven Master-Slave-Prozess vom ersten Typ an einen Heatmap-Prozess zum Aktualisieren von Heatmaps.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes aufweist: - Übertragen (508), in der Verarbeitungsentitätstransferanforderung, einer Rechenressource, die zum Ausführen des Slave-Prozesses vom ersten Typ erwünscht oder erforderlich ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes aufweist: - Empfangen (516) einer maximalen verfügbaren Rechenressource, die für den Slave-Prozess vom ersten Typ wenigstens für die zweiten Verarbeitungsentitäten verfügbar ist, die in der Anforderung angegeben sind, und - Anpassen (518) der Lastteilung zwischen dem Master-Prozess und dem Slave-Prozess oder Rekonfigurieren (518') des Master-Slave-Prozesses und Neuübertragen (520) einer Nachricht, die den Transfer akzeptiert, Absagen der Verarbeitungsentitätstransferanforderung, Übertragen einer Zeitverzögerung für die ursprüngliche Transferanforderung, die eine modifizierte Zeitperiode einer Gültigkeit für Anforderung angibt, oder Akzeptieren eines Transfers an eine zweite Verarbeitungsentität, die in der Nachricht nicht spezifiziert ist, als Reaktion auf die empfangene maximale verfügbare Rechenressource.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes aufweist: - Empfangen (522), von einer oder mehreren zweiten Mobilentitäten innerhalb des ersten Bereichs, von Informationen bezüglich Bedingungen ihrer jeweiligen Prozessteilungsverbindungen, und - Durchführen (504) der Einstufung basierend auf Informationen, die in der empfangenen ersten Heatmap bereitgestellt werden, und den empfangenen Informationen bezüglich Bedingungen der Prozessteilungsverbindungen der zweiten Mobilentitäten.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes aufweist: - Empfangen, von einer oder mehreren zweiten Mobilentitäten innerhalb des ersten Bereichs, von Informationen bezüglich ihrer jeweiligen Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ, - Identifizieren, aus den empfangenen Informationen bezüglich der Master-Slave-Prozesse vom ersten Typ der einen oder mehreren zweiten Mobilentitäten, von Eingangsdaten, die gemeinsam für die Eingangsdaten des Master-Slave-Prozesses vom ersten Typ der ersten Mobilentität sind, und - Empfangen von Verarbeitungsergebnissen des Slave-Prozesses vom ersten Typ von einer zweiten Mobilentität oder von der Verarbeitungsentität, die der zweiten Mobilentität zugewiesen ist, oder - Liefern von Verarbeitungsergebnissen des Slave-Prozesses vom ersten Typ an eine zweite Mobilentität.
  9. Verfahren (600) zum Steuern eines Transfers eines aktiven Slave-Prozesses eines ersten Typs, der in einer ersten Verarbeitungsentität (302) einer Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) ausgeführt wird, zu einer zweiten Verarbeitungsentität (304) der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3), wobei das Verfahren in einem Steuerprozess, der in der Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) ausgeführt wird, Folgendes aufweist: - Empfangen (602) von einer ersten Mobilentität (110), einer Slave-Prozess-Transferanforderung, die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 erzeugt wird, wobei die Anforderung eine oder mehrere Verarbeitungsentitäten der Edge-Computing-Schicht (L3) als mögliche Ziele zum Transferieren des aktiven Slave-Prozesses des ersten Typs zu dieser angibt und optional erforderliche Rechenressourcen für den aktiven Slave-Prozess vom ersten Typ beinhaltet, - Bestimmen (604) von Eigenschaften, die die jeweilige Eignung zum Ausführen des in der Anforderung angegebenen Slave-Prozesses wenigstens für die in der Anforderung angegebenen Verarbeitungsentitäten innerhalb eines Zeitfensters repräsentiert, das sich in die Zukunft erstreckt und das die aktuelle Zeit einschließt, - Einstufen (606) wenigstens der Verarbeitungsentitäten, die in der Anforderung empfangen werden, gemäß den bestimmten aktuellen und/oder zukünftigen Eigenschaften, und - Transferieren (608) des aktiven Slave-Prozesses zu der Verarbeitungsentität mit der höchsten Einstufung, falls die anvisierte Verarbeitungsentität in der Anforderung angegeben wurde.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das, falls keine der in der Anforderungen angegebenen Prozessentitäten ausreichende Rechenressourcen zum Akzeptieren der Anforderung bereitstellt, ferner Folgendes aufweist: - Zurücksenden (610), durch den Steuerprozess, an die Mobilentität (110), einer Antwortnachricht, die eine maximale verfügbare Rechenressource für wenigstens die in der Anforderung angegebenen Verarbeitungsentitäten aufweist, und - Empfangen (612), von der Mobilentität (110), einer Auswahl einer in der Antwortnachricht angegebenen Verarbeitungsentität und Transferieren (608) des Slave-Prozesses gemäß der Auswahl, oder - Empfangen (612') einer Aufhebung der Anforderung.
  11. Mobilentität (110), die einen Mikroprozessor (1102), einen assoziierten Speicher (1104) und eine Drahtloskommunikationsschnittstelle (1106) aufweist, die kommunikativ über einen oder mehrere Datenbusse (1108) gekoppelt sind, wobei der Speicher (1104) Computerprogrammanweisungen speichert, die bei Ausführung durch den Mikroprozessor (1102) die Mobilentität (110) zum Ausführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 konfigurieren.
  12. Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3), die physische und/oder logische Verarbeitungsentitäten (302, 304) aufweist, die durch eine Netzschicht (L2) kommunikativ miteinander verbunden sind, wobei die Edge-Cloud-Computing-Schicht (L3) einen oder mehrere Steuerprozesse, die zum Initiieren, Aufrechterhalten und Transferieren mehrerer Slave-Prozesse auf bzw. zwischen Verarbeitungsentitäten ausgebildet sind, als Reaktion auf Anforderungen ausführt, die von Mobilentitäten (110) nach Anspruch 11 empfangen werden.
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