EP3899723A1 - Verfahren zum management von rechnerkapazitäten in einem netzwerk mit mobilen teilnehmern - Google Patents

Verfahren zum management von rechnerkapazitäten in einem netzwerk mit mobilen teilnehmern

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EP3899723A1
EP3899723A1 EP19824276.0A EP19824276A EP3899723A1 EP 3899723 A1 EP3899723 A1 EP 3899723A1 EP 19824276 A EP19824276 A EP 19824276A EP 3899723 A1 EP3899723 A1 EP 3899723A1
Authority
EP
European Patent Office
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cloud computer
mobile terminal
app
vehicle
ecc
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19824276.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Gehrling
Steffen SCHMITZ
Jens Kampermann
Karthik Satyanarayana
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3899723A1 publication Critical patent/EP3899723A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G06F9/50—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU]
    • G06F9/5005—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request
    • G06F9/5027—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request the resource being a machine, e.g. CPUs, Servers, Terminals
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
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    • G06F9/5005—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request
    • G06F9/5027—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request the resource being a machine, e.g. CPUs, Servers, Terminals
    • G06F9/5038—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU] to service a request the resource being a machine, e.g. CPUs, Servers, Terminals considering the execution order of a plurality of tasks, e.g. taking priority or time dependency constraints into consideration
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/46—Multiprogramming arrangements
    • G06F9/50—Allocation of resources, e.g. of the central processing unit [CPU]
    • G06F9/5061—Partitioning or combining of resources
    • G06F9/5072—Grid computing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2209/00—Indexing scheme relating to G06F9/00
    • G06F2209/50—Indexing scheme relating to G06F9/50
    • G06F2209/509—Offload

Definitions

  • the invention relates to a method and a control unit for a mobile terminal (for example a vehicle) for outsourcing computing power from the mobile terminal via a network to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer according to the independent method claim and the independent device claim, a mobile device (eg a vehicle) according to the independent independent device
  • Device claim and a network, preferably a vehicle network, with several networked mobile devices, for example vehicles, according to the independent system claim.
  • Computing capacities are available to outsource the computing power from the local computers to the cloud computers.
  • cloud-based computer structures reach their limits in time-critical applications due to the latency that occurs.
  • Edge cloud computing distributes the cloud approach to the edge of the network around the
  • the object of the invention is therefore to provide an improved method and an improved control unit for a mobile terminal, in particular a vehicle, for outsourcing computing power from the mobile terminal, in particular from the vehicle, to at least one edge cloud computer and / or at least to provide a cloud computer.
  • the object of the invention is achieved by an improved method for a mobile terminal, in particular a vehicle, for outsourcing computing power from the mobile terminal, in particular from the vehicle, to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer with the Characteristics of the independent
  • an improved control unit for a mobile terminal for outsourcing computing power from the mobile terminal, in particular from the vehicle, to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer with the features of the independent
  • the invention provides a method for a mobile terminal, in particular a vehicle, for outsourcing computing power from the mobile terminal, in particular from the vehicle, to at least one (of possibly several obvious) edge cloud computers and / or at least one (of If necessary, several remote) cloud computers ready, comprising the following steps:
  • Energy consumption, connection quality, costs Among others, 2) collecting resource information from the at least one cloud computer (for example available resources, latency times, availability, energy consumption, connection quality, costs ...),
  • An edge cloud computer in the sense of the invention can be understood to mean a computing node of an edge node network which has a processor with computing power and a communication unit for exchanging data, for example with another edge cloud computer and / or a device.
  • the edge cloud computer can be used to provide computing power on the edge of the edge node network.
  • the edge cloud computer can transmit data from the terminal device according to the invention, such as, for example, via the communication unit.
  • B. a vehicle received, which he can process with his own computing power on his processor.
  • the edge cloud computer can send the results of the processing back to the vehicle via the communication unit.
  • the data can, for example, be sensor data that can be evaluated on the edge cloud computer. It is also conceivable that the edge cloud computer is different
  • the mobile terminal or some systems within the mobile terminal can send data to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer, which are to be processed with the aid of external computing power, for example if their own computing power in the mobile device is not available, is not sufficient or is used for other purposes.
  • At least one (from possibly several obvious) edge cloud computers and / or at least one (from possibly several remote) cloud computers is selected, which of all available computers is best suited for executing a desired system application in the mobile device .
  • An edge cloud computer in the sense of the invention can be understood to mean both a stationary and a mobile edge cloud computer.
  • a stationary edge cloud Computers in the sense of the invention can, for example, in the form of a base station
  • a mobile edge cloud computer in the sense of the invention can be set up flexibly in places where the
  • Computing power in mobile devices, in particular in vehicles, is required, for example at intersections, parking lots or the like. It is also conceivable that the mobile Edge Cloud computer in the sense of the invention can be in motion while it is providing the computing power.
  • a mobile edge cloud computer in the sense of the invention for. B. a vehicle, for example. A fleet vehicle, a drone or a mobile base station can be used.
  • System application is outsourced from the mobile device, completely or only partially.
  • the idea of the invention is to use decentralized computer capacities as resources for system applications and / or some computing operations of the system applications in mobile devices, in particular vehicles.
  • Edge cloud computers can be close to or at a certain distance (e.g. 100 to 500 m) from the mobile device, especially the vehicle (e.g. at intersections or other vehicles). Cloud computers can in turn be located in remote data centers.
  • the invention proposes a method which, based on existing, decision-relevant resource information and application information and properties of transmission paths, assigns a specific system application or a computing operation to a specific one
  • decision-relevant variables of the external resources are taken into account both from the point of view of the system applications to be executed and from the point of view of the network, i.e. H. the available edge cloud computers and / or cloud computers of the network.
  • Each system application in the mobile device, in particular in the vehicle, can in turn be assigned different application information that describes different requirements or properties of the respective system application, such as priority,
  • End device for example in the vehicle, which is used as a type of orchestrator for all possible system applications for outsourcing computing power from the mobile end device, in particular the vehicle, to at least one (of possibly several obvious) edge cloud computers and / or at least one (from several remote) cloud computers.
  • Control unit can be implemented in the central control unit of the vehicle or designed as a special control unit that
  • the method according to the invention enables dynamic (i.e. changing in terms of time and / or location and / or data quantity technology and / or data rate technology) outsourcing of
  • the invention in a method for outsourcing computing power from the mobile terminal, such as. B. from the vehicle, to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer, provide that the resource information from the at least one edge cloud computer or from the at least one cloud computer comprise at least one of the following information : Location, such as B. geographic location,
  • the invention can provide that the application information of at least one
  • System application in the mobile device include at least one of the following information:
  • the priority can be used to check how important the respective system application is for the mobile terminal at the moment or is likely to be during the movement of the mobile terminal, for example while the vehicle is traveling.
  • Security-relevant system applications can advantageously have a higher priority than
  • the permissible waiting time specifies the maximum possible (reasonable) latency for the system application.
  • the packet size indicates the size of the data packets to be transmitted.
  • the type of data describes the data to be transferred in more detail. A possible property can be the confidentiality of the data. If private data is transmitted, the data is of local use. If global data is transmitted rather, the data can be of superordinate use, for example for other mobile devices, such as. B. vehicles.
  • the energy consumption provides information on how to run the
  • Application information is collected in a control unit according to the invention.
  • the control unit also knows the possibilities available outside the mobile terminal to have one or different system applications executed decentrally and to send the data of the system applications back to the mobile terminal.
  • the control unit knows the relevant resource information of the network.
  • control unit Based on the requirements of the system applications as well as the knowledge of the relevant resource information of the network, the control unit makes a decision as to where the requested system application can be calculated. This can be done either locally, in the mobile edge cloud computer and / or in an external data center, such as a cloud computer.
  • the invention can provide in a method for outsourcing computing power from the mobile terminal to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer that the computing capacity can be outsourced for at least one of the following system applications:
  • the services within the mobile terminal in particular in the form of a vehicle, can thus be improved and expanded in an advantageous manner.
  • the invention can provide that method steps 1) to 4) are dynamic depending on the speed and / or Route and / or desired system applications of the mobile device are repeated.
  • the invention can provide that the at least one edge cloud computer is in the form of a stationary and / or mobile Edge nodes of a network, a base station of a
  • Mobile radio provider and / or a network provider a mobile phone, a smartphone, a tablet computer, a vehicle, a drone or other wirelessly connected devices. This enables a flexible network with extended functions and with improved coverage and connectivity to be made available.
  • a control unit for a mobile terminal for outsourcing computing power from the mobile terminal, in particular from the vehicle, to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer : a communication unit for Capture of resource information from the at least one edge cloud computer and / or of resource information from the at least one cloud computer, the communication unit being designed to capture application information from at least one system application in the mobile terminal, in particular vehicle, and a computing unit for Assigning the at least one system application to a computing capacity in the mobile terminal, in particular in the vehicle, on the at least one edge cloud computer and / or on the at least one cloud computer, preferably as a function of acquired resource information and application information.
  • control unit according to the invention achieves the same advantages that were described above in connection with the method according to the invention. These advantages are referred to in full in the present case.
  • the control unit can advantageously be designed to carry out a method which can proceed as described above.
  • control unit can be located in a central
  • Control unit of the mobile terminal in particular of the vehicle, can be implemented or designed as a special control unit.
  • a central control unit can already be implemented in modern mobile devices, in particular vehicles. With the help of a special control unit, even existing mobile devices, such as vehicles, can be expanded with the functionality according to the invention.
  • the invention in a control unit for a mobile terminal, such as. B. a vehicle, to outsource computing power from the mobile device to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer, provide a storage unit in which a dynamic list with at least one edge cloud computer and / or at least a cloud computer is stored in the catchment area of the mobile device.
  • a dynamic list with at least one edge cloud computer and / or at least a cloud computer is stored in the catchment area of the mobile device.
  • the available external edge cloud computers and / or cloud computers that are currently and / or probably in a catchment area and / or along a route of the mobile terminal device, in particular the vehicle, can be mapped.
  • an improved selection of suitable edge cloud computers and / or cloud computers can be made, which can reliably provide the computing power during the movement of the mobile terminal.
  • the list can also serve to determine the areas that are poorly covered by the edge cloud computers and / or cloud computers in order to bypass these areas as desired.
  • the invention can be used in
  • Outsourcing computing power from the mobile terminal to at least one edge cloud computer and / or at least one cloud computer provides that the computing unit is designed to dynamically change the list depending on the speed and / or route and / or desired or required System applications, for example for one
  • a mobile terminal such as. B. a
  • the mobile terminal according to the invention in particular the vehicle, achieves the same advantages that were described above in connection with the method according to the invention and / or the control unit according to the invention. These advantages are referred to in full in the present case.
  • a network for example a vehicle network
  • a plurality of networked mobile terminals such as, for. B. vehicles
  • at least one mobile terminal such as. B.
  • a vehicle of the several networked mobile devices can be designed as a mobile device described above.
  • the network according to the invention in particular the vehicle network, achieves the same advantages that were described above in connection with the method according to the invention and / or the control unit according to the invention and / or the mobile terminal according to the invention, in particular the vehicle. These advantages are referred to in full in the present case.
  • an improved network is provided in which the computing resources are optimally used. It is conceivable that a vehicle as a mobile terminal in the sense of the invention has already evaluated certain street signs. In this case, this evaluation no longer needs to be carried out for the vehicles traveling behind if the results of the evaluation are shared between the networked vehicles.
  • the invention can provide in a network, in particular a vehicle network, that at least one computing capacity for at least one system application is shared among the mobile terminals, in particular vehicles, the computing capacity in one of a plurality of networked mobile terminals, such as, for. B. vehicles, can be provided on at least one Edge cloud computer or on at least one cloud computer.
  • the computing resources within the network in particular the
  • Vehicle network for example in the case of fusion of sensor data, can be advantageously used. Further measures improving the invention are described in more detail below with the description of the preferred exemplary embodiments of the invention using the figures. The features mentioned in the claims and in the description can be essential to the invention individually or in any combination. It should be noted that the figures are only descriptive and are not intended to limit the invention in any way. It shows:
  • Fig. 1 is a schematic representation of a network for executing a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a control unit according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates the method according to the invention for a mobile terminal 1, for example a vehicle 1, for outsourcing computing power CI5 from the mobile terminal 1, for example from the vehicle 1, to at least one (of possibly several obvious) edge clouds - Computer ECC and / or at least one (possibly removed from several) cloud computer CC, comprising the following steps:
  • mobile terminal 1 for example in the vehicle 1, on the at least one edge cloud computer ECC and / or on the at least one cloud computer CC.
  • An edge cloud computer ECC can be provided on the edge of a network and via a processor with a computing power CI5 and a communication unit 101 for exchanging data, for example with the mobile terminal 1 according to the invention, such as, for. B. with the vehicle 1.
  • the edge cloud computer ECC can be used to provide computing power CI5 on the edge of the edge node network.
  • the edge cloud computer ECC data from the mobile terminal 1, such as. B. received by the vehicle 1, which he can process with his own computing power CI5 on his processor.
  • the edge cloud computer ECC can send the results of the processing back to the mobile terminal 1 via the communication unit 101, e.g. B. to the vehicle 1, send.
  • the data can be sensor data that can be evaluated on the Edge Cloud computer ECC. It is also conceivable that the edge cloud computer ECC can take on different computing tasks for different system applications APP in the mobile terminal 1, such as in the vehicle 1.
  • the mobile terminal 1, such as. B. the vehicle 1, or some systems within the mobile terminal 1, such as. B. the vehicle 1, can send data to at least one edge cloud computer ECC and / or at least one cloud computer CC within the scope of the invention, which are to be processed there externally, for example, if an own computing power CI5 in the mobile terminal 1 does not exist, is not sufficient or is used for other purposes.
  • at least one (of possibly several obvious) edge cloud computers ECC and / or at least one (of possibly several remote) cloud computers CC can be selected which is suitable for executing a desired system application APP in the mobile terminal 1.
  • An edge cloud computer ECC can be designed as a stationary edge cloud computer ECC, for example in the form of a base station of a mobile radio provider and / or a network provider, or as a mobile edge cloud computer ECC.
  • a mobile edge cloud computer ECC in the sense of the invention can be set up flexibly in places where the computing power CI5 in mobile devices, such as. B. in vehicles 1, is needed, for example
  • the mobile edge cloud computer ECC can move in the sense of the invention while providing the computing power CI5.
  • a vehicle 1 for example a fleet vehicle, a drone or a mobile base station, can be used as a mobile edge cloud computer ECC in the sense of the invention.
  • the invention uses decentralized computing capacities as resources for system applications APP in mobile devices, such as. B.
  • the edge cloud computers ECC can be in the vicinity (for example 100 to 500 m) of the mobile terminal 1, for example in the form of a vehicle 1 (for example at intersections or at other vehicles).
  • Cloud computers CC can in turn be located in remote data centers.
  • the edge cloud computer ECC and / or cloud computer CC are addressed according to the invention in accordance with requirements. For this purpose, comprehensive decision-relevant resource information CI of the external resources is taken into account from the perspective of the available edge cloud computers ECC and / or cloud computers CC:
  • Location such as B. geographic location C11
  • Each system application APP in the mobile terminal 1, for example in the vehicle 1, can in turn be assigned different application information I which describe different requirements or properties of the respective system application APP, such as:
  • the evaluation of all resource information CI and the application information I and the assignment of an optimal computing capacity CI5 on the mobile device, such as. B. on the vehicle 1, and / or on the at least one edge cloud computer ECC and / or on the at least one cloud computer CC is carried out on a control unit 10.
  • the assignment is based on the given requirements of the respective
  • the control unit 10 acts as an orchestrator for all possible system applications APP for outsourcing computing power CI5 from the mobile terminal 1, such as. B. from the vehicle 1, to at least one (of possibly several obvious) edge cloud computers ECC and / or at least one (of possibly several distant) cloud computers CC. It is up to the orchestrator to decide whether and where to outsource an application.
  • the control unit 10 can in the central control unit 10 of the mobile terminal 1, such as. B. the vehicle 1, implemented or designed as a special control unit 10, the
  • the vehicle 1 i.e. within the range between the respective communication units 11, 101 of the communication partners
  • the computing power CI5 within the mobile terminal 1, such as. B. the vehicle 1, and
  • the invention advantageously enables dynamic consideration of
  • the inventive method enables dynamic outsourcing of computing power CI5 from the mobile terminal 1, such as. B. from the vehicle 1, even for time-critical system applications APP.
  • the system applications APP can be the following applications: Navigation,
  • the control unit 10 according to the invention is shown by way of example in FIG. 2.
  • the control unit 10 has a communication unit 11 for acquiring resource information CI from the at least one edge cloud computer ECC and / or resource information CI from the at least one cloud computer CC.
  • the communication unit 11 is designed to capture application information I from at least one system application APP in the mobile terminal 1.
  • the control unit 10 has a computing unit 12 for processing information and for assigning the at least one
  • control unit 10 can have a storage unit 14 in which a dynamic list with at least one edge cloud computer ECC and / or at least one cloud computer CC in the catchment area of the mobile terminal, such as, for. B. the vehicle 1 is deposited.
  • the coverage area of the mobile terminal 1, in particular of the vehicle 1, can be determined by the range of the data communication between the communication unit 11 of the mobile terminal 1 and the respective communication unit 101 of the network. In principle, however, it is also conceivable that the control unit 10 can use a suitable communication unit of the mobile terminal 1 to communicate with the
  • a mobile terminal 1, such as. B. a vehicle 1 with a control unit 10 according to the invention also forms an aspect of the present invention.
  • a network 100 such as. B. a vehicle network 100 with several networked mobile devices 1, such as. B. vehicles 1, forms a further aspect of the present invention, wherein at least one mobile terminal 1 of the plurality of networked mobile terminal 1 can be implemented with the control unit 10 according to the invention.
  • the network 100 in particular the vehicle network 100, an improved network can be provided in which the computing resources of the mobile terminals 1, for example the vehicles 1, and the network are optimally used.
  • a mobile terminal 1 in the form of a vehicle 1 it is conceivable that a vehicle 1 from the vehicle network 100 has already evaluated certain street signs. This evaluation no longer needs to be carried out for the vehicles 1 following if the results of the evaluation are shared between the networked vehicles 1. Furthermore, it is conceivable that certain sensor data can be merged and / or shared between the vehicles 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein mobiles Endgerät (1) zum Auslagern von Rechenleistung CI5 aus dem mobilen Endgerät (1) an mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder mindestens einen Cloud-Computer (CC), umfassend folgende Schritte: 1) Erfassen von Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC), 2) Erfassen von Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Cloud-Computer (CC), 3) Erfassen von Anwendungsinformationen (I) von mindestens einer Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1), 4) Zuordnen der mindestens einen Systemanwendung (APP) einer Rechenkapazität im mobilen Endgerät (1), auf dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer (CC).

Description

Beschreibung
Verfahren zum Management von Rechnerkapazitäten in einem Netzwerk mit mobilen
Teilnehmern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuereinheit für ein mobiles Endgerät (z.B. ein Fahrzeug) zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät über ein Netzwerk an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch und nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch, ein mobiles Endgerät (z.B. ein Fahrzeug) nach dem nebengeordneten unabhängigen
Vorrichtungsanspruch und ein Netz, vorzugsweise ein Fahrzeugnetz, mit mehreren vernetzten mobilen Endgeräten, bspw. Fahrzeugen, nach dem unabhängigen Systemanspruch.
Aufgrund der notwendigen Rechnerleistungen für automatisiert fahrende Fahrzeuge, insbesondere hochautomatisiert fahrende Fahrzeuge und vorzugsweise selbstfahrende
Fahrzeuge empfiehlt es sich, bestimmte Anwendungen bzw. Rechenoperationen dezentral auszuführen (z.B. mittels Edge-Cloud-Computing). Dieses ist insbesondere auch bei vernetzten Fahrzeugen sinnvoll. Stehen dabei mehrere Rechner zur Verfügung, ist eine geeignete
Zuordnung der Rechenaufgabe zu einer Rechnerressource empfehlenswert.
Neben den lokalen Rechnern stehen heutzutage dezentrale Cloud-Computer
Rechenkapazitäten zur Verfügung, um die Rechenleistung von den lokalen Rechnern an die Cloud-Computer auszulagern. Cloudbasierte Rechnerstrukturen stoßen jedoch bei zeitkritischen Anwendungen aufgrund der auftretenden Latenzzeiten an ihre Grenzen.
Edge-Cloud-Computing verteilt den Cloud-Ansatz an den Rand des Netzwerks, um die
Signalwege und Antwortzeiten beim Auslagern von Rechenleistung von den lokalen Rechnern an die Edge-Cloud-Computer zu verkürzen. Der Ansatz vom Edge-Cloud-Computing für mobile Anwendungen, bspw. in Fahrzeugen, wurde bisher aufgrund von dynamischen Besonderheiten in Fahrzeugen und der Mobilität der Fahrzeuge nicht berücksichtigt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Steuereinheit für ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug, an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Steuereinheit zum
Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug, an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer zur Verfügung zu stellen, welche eine dynamische, zeitnahe, schnelle und effiziente Bereitstellung von dezentraler Rechenleistung an mobile Endgeräte, insbesondere Fahrzeuge, ermöglicht. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, bereitzustellen, bei dem die Rechenleistung dynamisch, zeitnahe, schnell und effizient ausgelagert werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Netz, vorzugsweise ein Fahrzeugnetz, mit mehreren vernetzten mobilen Endgeräten, bspw.
Fahrzeugen, zu ermöglichen, welches eine effiziente Ausnutzung von Rechenkapazitäten unter den vernetzten Fahrzeugen und eine verbesserte Ausführung von möglichen
Systemanwendungen in den vernetzten mobilen Endgeräten, bspw. Fahrzeugen, sicherstellt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein verbessertes Verfahren für ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug, an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer mit den Merkmalen des unabhängigen
Verfahrensanspruches, durch eine verbesserte Steuereinheit für ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug, an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer mit den Merkmalen des unabhängigen
Vorrichtungsanspruches, durch ein verbessertes mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, mit den Merkmalen des nebengeordneten unabhängigen Vorrichtungsanspruches und durch ein Netz, vorzugsweise ein Fahrzeugnetz, mit mehreren vernetzten mobilen Endgeräten, bspw. Fahrzeugen, mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruches. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale, die zu den einzelnen Erfindungsaspekten offenbart werden, können in der Weise miteinander kombiniert werden, dass bzgl. der Offenbarung zu den Erfindungsaspekten der Erfindung stets
wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Erfindung stellt ein Verfahren für ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug, an mindestens einen (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer bereit, umfassend folgende Schritte:
1) Erfassen von Ressourceninformationen von dem mindestens einem Edge-Cloud- Computer (bspw. verfügbare Ressourcen, Latenzzeiten, Verfügbarkeiten,
Energieverbrauch, Verbindungsqualität, Kosten...), 2) Erfassen von Ressourceninformationen von dem mindestens einen Cloud-Computer (bspw. verfügbare Ressourcen, Latenzzeiten, Verfügbarkeiten, Energieverbrauch, Verbindungsqualität, Kosten...),
3) Erfassen von Anwendungsinformationen von mindestens einer Systemanwendung im mobilen Endgerät, insbesondere im Fahrzeug, (Ressourcenbedarf, Ort,
Anwendungsinformationen, Latenzanforderungen, anfallende Datenmengen, Datentyp (privat, lokal, global ...)),
4) Zuordnen der mindestens einen Systemanwendung einer Rechenkapazität im mobilen Endgerät, insbesondere im Fahrzeug, auf dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer, vorzugsweise in Abhängigkeit von erfassten Ressourceninformationen und Anwendungsinformationen.
Unter einem Edge-Cloud-Computer im Sinne der Erfindung kann ein Rechenknoten eines Edge-Node-Netzwerkes verstanden werden, der über einen Prozessor mit einer Rechenleistung und eine Kommunikationseinheit zum Austauschen von Daten, bspw. mit einem anderen Edge- Cloud-Computer und/oder einem Endgerät, verfügt. Der Edge-Cloud-Computer kann zum Bereitstellen von Rechenleistung am Rande des Edge-Node-Netzwerkes dienen. Über die Kommunikationseinheit kann der Edge-Cloud-Computer Daten von dem erfindungsgemäßen Endgerät, wie z. B. einem Fahrzeug, empfangen, die er mit der eigenen Rechenleistung auf seinem Prozessor bearbeiten kann. Die Ergebnisse der Bearbeitung kann der Edge-Cloud- Computer über die Kommunikationseinheit zurück an das Fahrzeug senden. Bei den Daten kann es sich bspw. um Sensordaten handeln, die auf dem Edge-Cloud-Computer ausgewertet werden können. Auch ist es denkbar, dass der Edge-Cloud-Computer unterschiedliche
Rechenaufgaben für unterschiedliche Systemanwendungen im mobilen Endgerät, bspw. im Fahrzeug, übernehmen kann.
Das mobile Endgerät oder einige Systeme innerhalb des mobilen Endgerätes können im Rahmen der Erfindung Daten an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer schicken, die mithilfe einer externen Rechenleistung bearbeitet werden sollen, wenn bspw. eine eigene Rechenleistung im mobilen Endgerät nicht vorhanden ist, nicht ausreichend ist oder anderweitig benutzt wird. Dabei wird mindestens ein (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens ein (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer ausgewählt, der von allen verfügbaren Computern am besten zum Ausführen einer gewünschten Systemanwendung im mobilen Endgerät geeignet ist.
Unter einem Edge-Cloud-Computer im Sinne der Erfindung kann sowohl ein stationärer als auch ein mobiler Edge-Cloud-Computer verstanden werden. Ein stationärer Edge-Cloud- Computer im Sinne der Erfindung kann bspw. in Form einer Basisstation eines
Mobilfunkanbieters und/oder eines Netzwerkanbieters ausgeführt sein. Ein mobiler Edge-Cloud- Computer im Sinne der Erfindung kann flexibel an Orten aufgestellt werden, wo die
Rechenleistung in mobilen Endgeräten, insbesondere in Fahrzeugen, benötigt wird, bspw. an Straßenkreuzungen, Parkplätzen oder dergleichen. Auch ist es denkbar, dass der mobile Edge- Cloud-Computer im Sinne der Erfindung sich in Bewegung befinden kann, während er die Rechenleistung bereitstellt. Als ein mobiler Edge-Cloud-Computer im Sinne der Erfindung kann z. B. ein Fahrzeug, bspw. ein Flottenfahrzeug, eine Drohne oder eine mobile Basisstation verwendet werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass die Rechenleistung, die für eine
Systemanwendung aus dem mobilen Endgerät ausgelagert wird, ganz oder nur zum Teil ausgelagert wird.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dezentrale Rechnerkapazitäten als Ressourcen für Systemanwendungen und/oder einige Rechenoperationen der Systemanwendungen in mobilen Endgeräten, insbesondere Fahrzeugen, zu nutzen. Edge-Cloud-Computer können sich dabei in der Nähe bzw. in einem bestimmten Abstand (z.B. 100 bis 500 m) zum mobilen Endgerät, insbesondere Fahrzeug, befinden (z.B. an Kreuzungen oder an anderen Fahrzeugen). Cloud- Computer können sich wiederum in entfernten Rechenzentren befinden. Dadurch wird es notwendig, die dezentralen Ressourcen, d. h. die Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud- Computer), anforderungsgerecht anzusprechen. Die Erfindung schlägt hierfür ein Verfahren vor, das basierend auf vorhandenen, entscheidungsrelevanten Ressourceninformationen und Anwendungsinformationen sowie Eigenschaften von Übertragungswegen eine Zuordnung einer bestimmten Systemanwendung oder einer Rechenoperation einer bestimmten
Systemanwendung zu einem Edge-Cloud-Computer oder einem Cloud-Computer vornimmt.
Vorteilhafterweise erfolgt im Rahmen der Erfindung eine umfassende Berücksichtigung von entscheidungsrelevanten Größen der externen Ressourcen (wie z.B. Datenrate, Latenz, Energieverbrauch, Kosten etc.) sowohl aus Sicht der auszuführenden Systemanwendungen als auch aus Sicht des Netzwerkes, d. h. der zur Verfügung stehenden Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer des Netzwerkes.
Jeder Systemanwendung im mobilen Endgerät, insbesondere im Fahrzeug, können wiederum verschiedene Anwendungsinformationen zugeordnet werden, die verschiedene Anforderungen oder Eigenschaften der jeweiligen Systemanwendung beschreiben, wie Priorität,
Ressourcenbedarf, zulässige Wartezeit, Paketgröße, Art der Daten, Energiebedarf und/oder Kostenbedarf. Die Auswertung aller Informationen und die Zuordnung zu der optimalen Rechenkapazität basierend auf den gegebenen Anforderungen wird von einer Steuereinheit im mobilen
Endgerät, bspw. im Fahrzeug, durchgeführt, die als eine Art Orchestrator für alle möglichen Systemanwendungen zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere Fahrzeug, an mindestens einen (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud- Computer und/oder mindestens einen (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer agiert.
Im Falle eines Fahrzeuges als ein mobiles Endgerät im Sinne der Erfindung kann die
Steuereinheit in der zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges implementiert sein oder als eine spezielle Steuereinheit ausgebildet sein, die
zum Überwachen des Netzwerkes (Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer) im Einzugsbereich des Fahrzeuges,
zum Überwachen von Systemanwendungen innerhalb des Fahrzeuges,
zum Verwalten der Rechenleistung innerhalb des Fahrzeuges und
zum Auslagern von Rechenleistung aus dem Fahrzeug an mindestens einen (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer
ausgeführt ist.
Im Falle von mobilen Endgeräten, wie z. B. Fahrzeugen, die sich in Bewegung befinden, können sich die zur Verfügung stehenden Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer ändern. Die Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise eine dynamische Berücksichtigung von zur Verfügung stehenden Edge-Cloud-Computern und/oder Cloud-Computern und deren
Ressourceninformationen. In Kenntnis von Anwendungsinformationen von
Systemanwendungen im mobilen Endgerät, insbesondere im Fahrzeug, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine dynamische (d. h. zeitlich und/oder örtlich und/oder datenmengentechnisch und/oder datenratentechnisch veränderliche) Auslagerung von
Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug. Auch werden die Bedarfe der zeitkritischen Systemanwendungen im mobilen Endgerät, wie z. B. einem
Fahrzeug, optimal für die Anwendungen berücksichtigt.
Ferner kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, wie z. B. aus dem Fahrzeug, an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer vorsehen, dass die Ressourceninformationen von dem mindestens einem Edge-Cloud-Computer oder von dem mindestens einen Cloud- Computer mindestens eine der folgenden Informationen umfassen: Lage, wie z. B. geographischer Ort,
Eigenschaften der Verbindungen, wie z. B. Verbindungsqualität,
angebotene Dienstleistungen,
Datenrate,
Rechenleistung und/oder Speicher (flüchtig / nicht flüchtig),
Auslastung,
Einzugsbereich (geographisch gesehen, personenbezogen, rechnerbezogen, inhaltsbezogen usw.),
zeitliche Verfügbarkeit,
verfügbare Rechenkapazität,
Zuverlässigkeit,
Antwortzeiten,
Energieverbrauch,
Kosten.
Somit können aktuelle sowie veränderliche Aspekte berücksichtigt werden, die für die verfügbaren Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer spezifisch sind. Diese Aspekte sind außerdem entscheidungsrelevant für die Geeignetheit der Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer zum Bereitstellen einer Rechenleistung an bestimmte Systemanwendungen im mobilen Endgerät, insbesondere im Fahrzeug.
Weiterhin kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer vorsehen, dass die Anwendungsinformationen von mindestens einer
Systemanwendung im mobilen Endgerät mindestens eine der folgenden Informationen umfassen:
Priorität,
Ressourcenbedarf,
zulässige Zeit bis zur Antwort,
Paketgröße,
Art der Daten,
Energiebedarf, Kostenbedarf.
Mithilfe der Priorität kann überprüft werden, wie wichtig die jeweilige Systemanwendung für das mobile Endgerät momentan ist oder voraussichtlich während der Bewegung des mobilen Endgeräts, bspw. während der Fahrt des Fahrzeuges, sein wird. Vorteilhafterweise können sicherheitsrelevante Systemanwendungen eine höhere Priorität haben als
Entertainmentfunktionen. Der Ressourcenbedarf gibt die benötigten Ressourcen zum
Ausführen der jeweiligen Systemanwendung an. Die zulässige Wartezeit gibt die maximal mögliche (sinnvolle) Latenz für die Systemanwendung an. Die Paketgröße gibt die Größe der zu übermittelnden Datenpakete an. Die Art der Daten beschreibt die zu übertragenden Daten genauer. Mögliche Eigenschaft kann die Vertraulichkeit der Daten sein. Werden private Daten übermittelt, sind die Daten von lokalem Nutzen. Werden eher globale Daten übertragen, so können die Daten von übergeordnetem Nutzen, bspw. für andere mobile Endgeräte, wie z. B. Fahrzeuge, sein. Der Energieverbrauch gibt die Auskunft über die zum Ausführen der
Systemanwendung benötigte Energie an. Die Kosten geben Auskunft über die entstehenden Kosten bei der Verwendung der jeweiligen Rechenkapazität. Alle diese
Anwendungsinformationen werden in einer erfindungsgemäßen Steuereinheit gesammelt. Die Steuereinheit kennt aber auch die außerhalb des mobilen Endgeräts zur Verfügung stehenden Möglichkeiten, eine oder verschiedene Systemanwendungen dezentral ausführen zu lassen und die Daten der Systemanwendungen an das mobile Endgerät zurückzusenden. Zusätzlich dazu kennt die Steuereinheit die relevanten Ressourceninformationen des Netzwerkes.
Basierend auf den Anforderungen der Systemanwendungen, als auch mit dem Wissen über die relevanten Ressourceninformationen des Netzwerkes fällt die Steuereinheit eine Entscheidung, wo die angefragte Systemanwendung gerechnet werden kann. Dies kann entweder lokal, in dem mobilen Edge-Cloud-Computer und/oder in einem externen Rechencenter, wie einem Cloud-Computer geschehen.
Des Weiteren kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer vorsehen, dass die Rechenkapazität für mindestens eine der folgenden Systemanwendungen ausgelagert werden kann:
Navigation,
Positionsbestimmung,
Streaming,
Datenverarbeitung,
Gestenerkennung, Auswertung von Sensordaten,
Fusion von Sensordaten,
Berechnung von Fahrmanövern,
Fahrassistenzfunktionen,
Fahrmodi gemäß einem von möglichen Automatisierungsgraden beim Betreiben des Fahrzeuges, im Falle wenn das mobile Endgerät in Form eines Fahrzeuges ausgeführt ist,
hochautomatisiertes und/oder autonomes Fahren, im Falle wenn das mobile Endgerät in Form eines Fahrzeuges ausgeführt ist.
Somit können die Serviceleistungen innerhalb des mobilen Endgerätes, insbesondere in Form eines Fahrzeuges, auf eine vorteilhafte Weise verbessert und erweitert werden. Der
Kundenkomfort kann dadurch erheblich erhöht werden.
Zudem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer vorsehen, dass die Verfahrensschritte 1) bis 4) dynamisch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder Route und/oder gewünschter Systemanwendungen des mobilen Endgerätes wiederholt werden. Somit kann eine dynamische Auslagerung der
Systemanwendungen ermöglicht werden, wenn sich das mobile Endgerät bewegt, wenn sich die erforderlichen Systemanwendungen verändern und wenn sich das Netzwerk im
(geografischen) Einzugsbereich des mobilen Endgerätes verändert.
Außerdem kann die Erfindung bei einem Verfahren zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer vorsehen, dass der mindestens eine Edge-Cloud-Computer in Form eines stationären und/oder mobilen Edge-Nodes eines Netzwerkes, einer Basisstation eines
Mobilfunkanbieters und/oder eines Netzwerkanbieters, eines Mobiltelefons, eines Smartphones, eines Tabletcomputers, eines Fahrzeuges, einer Drohne oder anderer drahtlos verbundener Endgeräte ausgeführt ist. Somit kann ein flexibles Netzwerk mit erweiterten Funktionen und mit verbesserter Abdeckung sowie Konnektivität zur Verfügung gestellt werden.
Ferner wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Steuereinheit für ein mobiles Endgerät, insbesondere ein Fahrzeug, zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät, insbesondere aus dem Fahrzeug, an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer gelöst, aufweisend: eine Kommunikationseinheit zum Erfassen von Ressourceninformationen von dem mindestens einem Edge-Cloud-Computer und/oder von Ressourceninformationen von dem mindestens einen Cloud-Computer, wobei die Kommunikationseinheit zum Erfassen von Anwendungsinformationen von mindestens einer Systemanwendung im mobilen Endgerät, insbesondere Fahrzeug, ausgeführt ist, und eine Recheneinheit zum Zuordnen der mindestens einen Systemanwendung einer Rechenkapazität im mobilen Endgerät, insbesondere im Fahrzeug, auf dem mindestens einen Edge-Cloud- Computer und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer, vorzugsweise in Abhängigkeit von erfassten Ressourceninformationen und Anwendungsinformationen. Durch die
erfindungsgemäße Steuereinheit werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, ein Verfahren auszuführen, welches wie oben beschrieben verlaufen kann.
Nach einem weiteren Vorteil der Erfindung kann die Steuereinheit in einer zentralen
Steuereinheit des mobilen Endgerätes, insbesondere des Fahrzeuges, implementiert sein oder als eine spezielle Steuereinheit ausgebildet sein. Eine zentrale Steuereinheit kann in modernen mobilen Endgeräten, insbesondere Fahrzeugen, bereits von Hause aus implementiert sein. Mithilfe einer speziellen Steuereinheit können sogar vorhandene mobile Endgeräte, wie bspw. Fahrzeuge, mit der erfindungsgemäßen Funktionalität erweitert werden.
Weiterhin kann die Erfindung bei einer Steuereinheit für ein mobiles Endgerät, wie z. B. ein Fahrzeug, zum Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät an mindestens einen Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer eine Speichereinheit vorsehen, in der eine dynamische Liste mit mindestens einem Edge-Cloud-Computer und/oder mindestens einem Cloud-Computer in dem Einzugsbereich des mobilen Endgerätes hinterlegt ist. Mithilfe einer solchen Liste können die verfügbaren externen Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer abgebildet werden, die aktuell und/oder voraussichtlich in einem Einzugsbereich und/oder entlang einer Route des mobilen Endgerätes, insbesondere des Fahrzeuges, liegen werden. Auf diese Weise kann eine verbesserte Auswahl von passenden Edge-Cloud-Computern und/oder Cloud-Computern getroffen werden, die die Rechenleistung während der Bewegung des mobilen Endgerätes zuverlässig zur Verfügung stellen können. Die Liste kann zudem dazu dienen, die Bereiche zu bestimmen, die eine schlechte Abdeckung durch die Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer aufweisen, um diese Bereiche nach Wunsch zu umfahren. Des Weiteren kann die Erfindung bei einer Steuereinheit für ein mobiles Endgerät zum
Auslagern von Rechenleistung aus dem mobilen Endgerät an mindestens einen Edge-Cloud- Computer und/oder mindestens einen Cloud-Computer vorsehen, dass die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, die Liste dynamisch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder Route und/oder gewünschten oder geforderten Systemanwendungen, bspw. für einen
Automatisierungsgrad des Fahrens, des mobilen Endgerätes zu aktualisieren. Somit können stets aktuelle verfügbare Edge-Cloud-Computer und/oder Cloud-Computer bestimmt werden.
Zudem wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein mobiles Endgerät, wie z. B. ein
Fahrzeug, mit einer Steuereinheit gelöst, die wie oben beschrieben ausgeführt werden kann. Durch das erfindungsgemäße mobile Endgerät, insbesondere das Fahrzeug, werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinheit beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Außerdem wir die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Netz, bspw. ein Fahrzeugnetz, mit mehreren vernetzten mobilen Endgeräten, wie z. B. Fahrzeugen, gelöst, wobei mindestens ein mobiles Endgerät, wie z. B. ein Fahrzeug, von den mehreren vernetzten mobilen Endgeräten wie ein oben beschriebenes mobiles Endgerät ausgeführt sein kann. Durch das
erfindungsgemäße Netz, insbesondere Fahrzeugnetz, werden die gleichen Vorteile erreicht, die oben in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinheit und/oder dem erfindungsgemäßen mobilen Endgerät, insbesondere Fahrzeug, beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Ferner wird mithilfe des erfindungsgemäßen Netzes, insbesondere Fahrzeugnetzes, ein verbessertes Netzwerk bereitgestellt, in dem die Rechenressourcen optimal ausgenutzt werden. Dabei ist es denkbar, dass ein Fahrzeug als ein mobiles Endgerät im Sinne der Erfindung bestimmte Straßenschilder bereits ausgewertet hat. Diese Auswertung braucht in diesem Falle bei den nachfahrenden Fahrzeugen nicht mehr durchgeführt werden, wenn die Ergebnisse der Auswertung zwischen den vernetzten Fahrzeugen geteilt werden.
Weiterhin kann die Erfindung bei einem Netz, insbesondere Fahrzeugnetz, vorsehen, dass mindestens eine Rechenkapazität für mindestens eine Systemanwendung unter den mobilen Endgeräten, insbesondere Fahrzeugen, geteilt wird, wobei die Rechenkapazität in einem von mehreren vernetzten mobilen Endgeräten, wie z. B. Fahrzeugen, an mindestens einem Edge- Cloud-Computer oder an mindestens einem Cloud-Computer bereitgestellt werden kann. Auf diese Weise können die Rechenressourcen innerhalb des Netzes, insbesondere des
Fahrzeugnetzes, bspw. bei Fusion von Sensordaten, vorteilhafterweise ausgenutzt werden. Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur einen beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Netzwerkes zum Ausführen eines
erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuereinheit.
In den verschiedenen Figuren werden die gleichen technischen Merkmale mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei in der Regel ein technisches Merkmal nur einmal
beschrieben wird.
Die Figur 1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren für ein mobiles Endgerät 1 , bspw. ein Fahrzeug 1 , zum Auslagern von Rechenleistung CI5 aus dem mobilen Endgerät 1 , bspw. aus dem Fahrzeug 1 , an mindestens einen (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud- Computer ECC und/oder mindestens einen (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer CC, umfassend folgende Schritte:
1) Erfassen von Ressourceninformationen CI von dem mindestens einen Edge-Cloud- Computer ECC,
2) Erfassen von Ressourceninformationen CI von dem mindestens einen Cloud-Computer CC,
3) Erfassen von Anwendungsinformationen I von mindestens einer Systemanwendung APP im mobilen Endgerät 1 , bspw. im Fahrzeug 1 ,
4) Zuordnen der mindestens einen Systemanwendung APP einer Rechenkapazität im
mobilen Endgerät 1 , bspw. im Fahrzeug 1 , auf dem mindestens einen Edge-Cloud- Computer ECC und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer CC.
Ein Edge-Cloud-Computer ECC kann am Rande eines Netzwerkes bereitgestellt werden und über einen Prozessor mit einer Rechenleistung CI5 und eine Kommunikationseinheit 101 zum Austauschen von Daten, bspw. mit dem erfindungsgemäßen mobilen Endgerät 1 , wie z. B. mit dem Fahrzeug 1 , verfügen. Der Edge-Cloud-Computer ECC kann zum Bereitstellen von Rechenleistung CI5 am Rande des Edge-Node-Netzwerkes dienen. Über die Kommunikationseinheit 101 kann der Edge-Cloud-Computer ECC Daten vom mobilen Endgerät 1 , wie z. B. vom Fahrzeug 1 , empfangen, die er mit der eigenen Rechenleistung CI5 auf seinem Prozessor bearbeiten kann. Die Ergebnisse der Bearbeitung kann der Edge-Cloud-Computer ECC über die Kommunikationseinheit 101 zurück an das mobile Endgerät 1 , wie z. B. an das Fahrzeug 1 , senden. Bei den Daten kann es sich um Sensordaten handeln, die auf dem Edge- Cloud-Computer ECC ausgewertet werden können. Auch ist es denkbar, dass der Edge-Cloud- Computer ECC unterschiedliche Rechenaufgaben für unterschiedliche Systemanwendungen APP im mobilen Endgerät 1 , wie bspw. im Fahrzeug 1 , übernehmen kann.
Das mobile Endgerät 1 , wie z. B. das Fahrzeug 1 , oder einige Systeme innerhalb des mobilen Endgerätes 1 , wie z. B. des Fahrzeuges 1 , können im Rahmen der Erfindung Daten an mindestens einen Edge-Cloud-Computer ECC und/oder mindestens einen Cloud-Computer CC schicken, die dort extern bearbeitet werden sollen, wenn bspw. eine eigene Rechenleistung CI5 im mobilen Endgerät 1 nicht vorhanden ist, nicht ausreichend ist oder anderweitig benutzt wird. Erfindungsgemäß kann mindestens ein (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud- Computer ECC und/oder mindestens ein (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer CC ausgewählt werden, der zum Ausführen einer gewünschten Systemanwendung APP im mobilen Endgerät 1 geeignet ist.
Ein Edge-Cloud-Computer ECC kann als ein stationärer Edge-Cloud-Computer ECC, bspw. in Form einer Basisstation eines Mobilfunkanbieters und/oder eines Netzwerkanbieters, oder als ein mobiler Edge-Cloud-Computer ECC ausgeführt sein. Ein mobiler Edge-Cloud-Computer ECC im Sinne der Erfindung kann flexibel an Orten aufgestellt werden, wo die Rechenleistung CI5 in mobilen Endgeräten, wie z. B. in Fahrzeugen 1 , benötigt wird, bspw. an
Straßenkreuzungen, Parkplätzen usw. Zudem kann sich der mobile Edge-Cloud-Computer ECC im Sinne der Erfindung bewegen, während er die Rechenleistung CI5 bereitstellt. Als ein mobiler Edge-Cloud-Computer ECC im Sinne der Erfindung kann ein Fahrzeug 1 , bspw. ein Flottenfahrzeug, eine Drohne oder eine mobile Basisstation verwendet werden.
Die Erfindung nutzt dezentrale Rechnerkapazitäten als Ressourcen für Systemanwendungen APP in mobilen Endgeräten, wie z. B. in Fahrzeugen 1. Dabei können sich die Edge-Cloud- Computer ECC in der Nähe (z.B. 100 bis 500 m) vom mobilen Endgerät 1 , bspw. in Form eines Fahrzeuges 1 , befinden (z.B. an Kreuzungen oder an anderen Fahrzeugen). Cloud-Computer CC können sich wiederum in entfernten Rechenzentren befinden. Die Edge-Cloud-Computer ECC und/oder Cloud-Computer CC werden gemäß der Erfindung anforderungsgerecht angesprochen. Hierzu erfolgt eine umfassende Berücksichtigung von entscheidungsrelevanten Ressourceninformationen CI der externen Ressourcen aus Sicht der zur Verfügung stehenden Edge-Cloud-Computer ECC und/oder Cloud-Computer CC:
Lage, wie z. B. geographischer Ort C11 ,
Eigenschaften der Verbindungen, wie z. B. Verbindungsqualität CI2,
angebotene Dienstleistungen CI3,
Datenrate CI4,
Rechenleistung und/oder Speicher (flüchtig / nicht flüchtig) CI5,
Auslastung CI6,
Einzugsbereich (geographisch gesehen, personenbezogen, rechnerbezogen, inhaltsbezogen usw.) CI7,
zeitliche Verfügbarkeit CI8,
verfügbare Rechenkapazität CI9,
Zuverlässigkeit C110,
Antwortzeiten CI11 ,
Energieverbrauch C112,
Kosten C113.
Jeder Systemanwendung APP im mobilen Endgerät 1 , bspw. im Fahrzeug 1 , können wiederum verschiedene Anwendungsinformationen I zugeordnet werden, die verschiedene Anforderungen oder Eigenschaften der jeweiligen Systemanwendung APP beschreiben, wie:
Priorität 11 ,
Ressourcenbedarf I2,
zulässige Zeit bis zur Antwort I3,
Paketgröße I4,
Art der Daten I5,
Energiebedarf I6,
Kostenbedarf I7.
Die Auswertung aller Ressourceninformationen CI und der Anwendungsinformationen I sowie die Zuordnung einer optimalen Rechenkapazität CI5 auf dem mobilen Endgerät, wie z. B. auf dem Fahrzeug 1 , und/oder auf dem auf dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer ECC und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer CC erfolgt auf einer Steuereinheit 10. Die Zuordnung erfolgt basierend auf den gegebenen Anforderungen der jeweiligen
Systemanwendung APP und auf den gegebenen Ressourceninformationen CI des Netzwerkes. Die Steuereinheit 10 agiert dabei als ein Orchestrator für alle möglichen Systemanwendungen APP zum Auslagern von Rechenleistung CI5 aus dem mobilen Endgerät 1 , wie z. B. aus dem Fahrzeug 1 , an mindestens einen (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud-Computer ECC und/oder mindestens einen (von ggf. mehreren entfernten) Cloud-Computer CC. Dabei ist es Aufgabe des Orchestrators zu entscheiden, ob und wohin eine Anwendung ausgelagert wird.
Die Steuereinheit 10 kann in der zentralen Steuereinheit 10 des mobilen Endgerätes 1 , wie z. B. des Fahrzeuges 1 , implementiert sein oder als eine spezielle Steuereinheit 10 ausgebildet sein, die
zum Überwachen des Netzwerkes (Edge-Cloud-Computer ECC und/oder Cloud- Computer CC) im Einzugsbereich des mobilen Endgerätes 1 , wie z. B. des Fahrzeuges 1 (d. h. innerhalb der Reichweite zwischen den jeweiligen Kommunikationseinheiten 11 , 101 der Kommunikationspartner),
zum Überwachen von Systemanwendungen APP innerhalb des mobilen Endgerätes 1 , wie z. B. des Fahrzeuges 1 ,
zum Verwalten der Rechenleistung CI5 innerhalb des mobilen Endgerätes 1 , wie z. B. des Fahrzeuges 1 , und
zum Auslagern von Rechenleistung CI5 aus dem mobilen Endgerät 1 , wie z. B. dem Fahrzeug 1 , an mindestens einen (von ggf. mehreren naheliegenden) Edge-Cloud- Computer ECC und/oder mindestens einen (von ggf. mehreren entfernten) Cloud- Computer CC ausgeführt ist.
Da für die mobilen Endgeräte 1 , wie z. B. Fahrzeuge 1 , die sich in Bewegung befinden, die zur Verfügung stehenden Edge-Cloud-Computer ECC und/oder Cloud-Computer CC sich ändern, ermöglicht die Erfindung vorteilhafterweise eine dynamische Berücksichtigung von zur
Verfügung stehenden Rechenressourcen. In Kenntnis von Anwendungsinformationen I von Systemanwendungen APP im mobilen Endgerät 1 , wie z. B. im Fahrzeug 1 ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine dynamische Auslagerung von Rechenleistung CI5 aus dem mobilen Endgerät 1 , wie z. B. aus dem Fahrzeug 1 , sogar für zeitkritische Systemanwendungen APP.
Die Systemanwendungen APP können folgende Applikationen sein: Navigation,
Positionsbestimmung,
Streaming,
Datenverarbeitung,
Gestenerkennung,
Auswertung von Sensordaten,
Fusion von Sensordaten,
Berechnung von Fahrmanövern,
Fahrassistenzfunktionen,
Fahrmodi gemäß einem von möglichen Automatisierungsgraden beim Betreiben des Fahrzeuges 1 ,
hochautomatisiertes und/oder autonomes Fahren.
Die erfindungsgemäße Steuereinheit 10 ist beispielhaft in der Figur 2 gezeigt. Die Steuereinheit 10 weist eine Kommunikationseinheit 11 zum Erfassen von Ressourceninformationen CI von dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer ECC und/oder von Ressourceninformationen CI von dem mindestens einen Cloud-Computer CC auf. Dabei ist die Kommunikationseinheit 11 zum Erfassen von Anwendungsinformationen I von mindestens einer Systemanwendung APP im mobilen Endgerät 1 ausgeführt. Zudem weist die Steuereinheit 10 eine Recheneinheit 12 zum Verarbeiten von Informationen und zum Zuordnen der mindestens einen
Systemanwendung APP einer Rechenkapazität im mobilen Endgerät 1 , wie z. B. im Fahrzeug 1 , auf dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer ECC und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer CC auf.
Weiterhin kann die Steuereinheit 10 eine Speichereinheit 14 aufweisen, in der eine dynamische Liste mit mindestens einem Edge-Cloud-Computer ECC und/oder mindestens einem Cloud- Computer CC in dem Einzugsbereich des mobilen Endgerätes, wie z. B. des Fahrzeuges 1 , hinterlegt ist. Der Einzugsbereich des mobilen Endgerätes 1 , insbesondere des Fahrzeuges 1 , kann durch die Reichweite der Datenkommunikation zwischen der Kommunikationseinheit 11 des mobilen Endgerätes 1 und der jeweiligen Kommunikationseinheit 101 des Netzwerkes bestimmt werden. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, dass die Steuereinheit 10 eine geeignete Kommunikationseinheit des mobilen Endgerätes 1 nutzen kann, um mit dem
Netzwerk zu kommunizieren.
Ein mobiles Endgerät 1 , wie z. B. ein Fahrzeug 1 , mit einer erfindungsgemäßen Steuereinheit 10 bildet ebenfalls einen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Ein Netz 100, wie z. B. ein Fahrzeugnetz 100 mit mehreren vernetzten mobilen Endgeräten 1 , wie z. B. Fahrzeugen 1 , bildet einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei mindestens ein mobiles Endgerät 1 von den mehreren vernetzten mobiles Endgerät 1 mit der erfindungsgemäßen Steuereinheit 10 ausgeführt sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Netzes 100, insbesondere des Fahrzeugnetzes 100, kann ein verbessertes Netzwerk bereitgestellt werden, in dem die Rechenressourcen der mobilen Endgeräte 1 , bspw. der Fahrzeuge 1 , und des Netzwerkes optimal ausgenutzt werden. Bei einem mobilen Endgerät 1 in Form eines Fahrzeuges 1 ist es denkbar, dass ein Fahrzeug 1 aus dem Fahrzeugnetz 100 bestimmte Straßenschilder bereits ausgewertet hat. Diese Auswertung braucht bei den nachfahrenden Fahrzeugen 1 nicht mehr durchgeführt werden, wenn die Ergebnisse der Auswertung zwischen den vernetzten Fahrzeugen 1 geteilt werden. Ferner ist es denkbar, dass bestimmte Sensordaten zwischen den Fahrzeugen 1 fusioniert und/oder geteilt werden können.
Die voranstehende Beschreibung der Figuren beschreibt die vorliegende Erfindung
ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
I mobiles Endgerät, Fahrzeug
10 Steuereinheit
I I Kommunikationseinheit
12 Recheneinheit
14 Speichereinheit
100 Netz, Fahrzeugnetz
101 Kommunikationseinheit
APP Systemanwendung
CC Cloud-Computer
CI Ressourceninformation
CI1 Lage
CI2 Verbindungsqualität
CI3 angebotene Dienstleistungen
CI4 Datenrate
CI5 Rechenleistung
CI6 Auslastung
CI7 Einzugsbereich
CI8 zeitliche Verfügbarkeit
CI9 verfügbare Rechenkapazität
C110 Zuverlässigkeit
C111 Wartezeit
C112 Energieverbrauch
C113 Kosten
ECC Edge-Cloud-Computer
I Anwendungsinformation
11 Priorität
12 Ressourcenbedarf
13 zulässige Wartezeit
14 Paketgröße
15 Art der Daten
16 Energiebedarf
17 Kostenbedarf

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren für ein mobiles Endgerät (1) zum Auslagern von Rechenleistung (CI5) aus dem mobilen Endgerät (1) an mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder mindestens einen Cloud-Computer (CC),
umfassend folgende Schritte:
1) Erfassen von Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Edge- Cloud-Computer (ECC),
2) Erfassen von Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Cloud- Computer (CC),
3) Erfassen von Anwendungsinformationen (I) von mindestens einer
Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1),
4) Zuordnen der mindestens einen Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1) einer Rechenkapazität auf dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer (CC),
wobei die Anwendungsinformationen (I) von der mindestens einen Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1) eine Priorität (11) der mindestens einen
Systemanwendung (APP) umfassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Edge-Cloud- Computer (ECC) oder von dem mindestens einen Cloud-Computer (CC) mindestens eine der folgenden Informationen umfassen:
geografische Position (CI1),
Verbindungsqualität (CI2),
angebotene Dienstleistungen (CI3),
Datenrate (CI4),
Rechenleistung und/oder Speicher (CI5),
Auslastung (CI6),
Einzugsbereich (CI7),
zeitliche Verfügbarkeit (CI8), verfügbare Rechenkapazität (CI9),
Zuverlässigkeit (C110),
Antwortzeiten (C111),
Energieverbrauch (C112),
Kosten (C113).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anwendungsinformationen (I) von mindestens einer Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1) mindestens eine der folgenden Informationen umfassen:
Ressourcenbedarf (I2),
zulässige Zeit bis zur Antwort (I3),
Paketgröße (I4),
Art der Daten (I5),
Energiebedarf (I6),
Kostenbedarf (17).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rechenkapazität für mindestens eine der folgenden Systemanwendungen (APP) ausgelagert werden kann:
Navigation,
Streaming,
Datenverarbeitung,
Gestenerkennung,
Auswertung von Sensordaten,
Fusion von Sensordaten,
Berechnung von Fahrmanövern,
Fahrassistenzfunktionen in einem Fahrzeug,
Fahrmodi gemäß einem von möglichen Automatisierungsgraden beim Betreiben eines Fahrzeuges (1), hochautomatisiertes und/oder autonomes Fahren.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verfahrensschritte 1) bis 4) dynamisch in Abhängigkeit von der
Geschwindigkeit und/oder Route und/oder gewünschten Systemanwendungen (APP) des mobilen Endgerätes (1) wiederholt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Edge-Cloud-Computer (ECC) in Form eines stationären und/oder mobilen Edge-Nodes eines Netzwerkes, einer Basisstation eines
Mobilfunkanbieters und/oder eines Netzwerkanbieters, eines Mobiltelefons, eines Smartphones, eines Tabletcomputers, eines Fahrzeuges (1) und/oder einer Drohne ausgeführt ist.
7. Steuereinheit (10) für ein mobiles Endgerät (1) zum Auslagern von Rechenleistung CI5 aus dem mobilen Endgerät (1) an mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder mindestens einen Cloud-Computer (CC),
aufweisend:
eine Kommunikationseinheit (11) zum Erfassen von Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder von
Ressourceninformationen (CI) von dem mindestens einen Cloud-Computer (CC), wobei die Kommunikationseinheit (11) zum Erfassen von Anwendungsinformationen (I) von mindestens einer Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1) ausgeführt ist, und wobei die Anwendungsinformationen (I) von der mindestens einen
Systemanwendung (APP) im mobilen Endgerät (1) eine Priorität (11) der mindestens einen Systemanwendung (APP) umfassen,
und eine Recheneinheit (12) zum Zuordnen der mindestens einen Systemanwendung (APP) einer Rechenkapazität im mobilen Endgerät (1), auf dem mindestens einen Edge- Cloud-Computer (ECC) und/oder auf dem mindestens einen Cloud-Computer (CC).
8. Steuereinheit (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (10) dazu ausgeführt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
9. Steuereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinheit (10) in einer zentralen Steuereinheit des mobilen Endgerätes implementierbar oder als eine spezielle Steuereinheit (10) ausgebildet ist.
10. Steuereinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Speichereinheit (14) vorgesehen ist, in der eine dynamische Liste mit mindestens einem Edge-Cloud-Computer (ECC) und/oder mindestens einem Cloud- Computer (C) in dem Einzugsbereich des mobilen Endgerätes hinterlegt ist.
11. Steuereinheit (10) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Recheneinheit (12) dazu ausgeführt ist, die Liste dynamisch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder Route und/oder gewünschter Systemanwendungen (APP) des mobilen Endgerätes (1) zu aktualisieren.
12. Mobiles Endgerät (1) mit einer Steuereinheit (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 7 bis 11.
13. Netz (100) mit mehreren vernetzten mobilen Endgeräten (1), wobei mindestens ein mobiles Endgerät (1) von den mehreren vernetzten mobilen Endgeräten in Form eines mobilen Endgerätes (1) nach dem vorhergehenden Anspruch ausgeführt ist.
14. Netz (100) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine Rechenkapazität für mindestens eine Systemanwendung (APP) unter den mobilen Endgeräten (1) geteilt wird, wobei die Rechenkapazität in einem von mehreren vernetzten mobilen Endgeräten (1), an mindestens einem Edge-Cloud- Computer (ECC) oder an mindestens einem Cloud-Computer (CC) bereitgestellt werden kann.
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