一种边缘智能服务系统技术方案

本发明专利技术公开了一种边缘智能服务系统，利用本地无线电信号处理能力，合并无线电资源管理和边缘设备中的分布式存储能力，并通过合适的传输模式选择，构成边缘智能服务系统体系架构，以达到减少前端负荷的效果，从而获取更高的系统容量和处理速率。具体表现为在边缘智能服务系统无线接入网络中定义了四种云：全局集中通信和存储云，集中控制云，分布式逻辑通信云和分布式逻辑存储云，分别负责通讯，存储，控制与信号处理。当用户设备接入雾计算体系物联网中，根据用户设备的移动速度，通信距离，位置，服务质量(QoS)要求，处理和高速缓存能力来选择四种传输模式：D2D和中继模式，局部分布式协调模式，全局C‑RAN模式和HPN模式，达到获取更高效率。

An Edge Intelligent Service System

The invention discloses an edge intelligent service system, which utilizes local radio signal processing capability, combines radio resource management and distributed storage capability in edge devices, and constitutes an edge intelligent service system architecture through appropriate transmission mode selection, so as to achieve the effect of reducing front-end load, thereby obtaining higher system capacity and processing speed. Specifically, four kinds of cloud are defined in the wireless access network of edge intelligent service system: global centralized communication and storage cloud, centralized control cloud, distributed logical communication cloud and distributed logical storage cloud, which are responsible for communication, storage, control and signal processing respectively. When user equipment is connected to the fog computing system of the Internet of Things, four transmission modes are selected according to the mobile speed, communication distance, location, quality of service (QoS) requirement, processing and cache capability of user equipment: D2D and relay mode, local distributed coordination mode, global C RAN mode and HPN mode to achieve higher efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种边缘智能服务系统
本专利技术涉及一种边缘智能服务系统，主要应用于第五代移动通信系统(5G)，属于物联网与云计算领域。
技术介绍
与第四代无线通信系统(4G)相比，第五代无线通信系统(5G)的系统容量将至少增长1000倍，且能量传输效率至少增加10倍。为了实现这些目标，边缘智能服务系统必须在分布式基站中集中处理大量的数据，这就要求这个体系架构要拥有高宽带和低等待时间的互联前端这两个先决条件。然而现有的前端传输往往是容量和时间延迟约束的，其在频谱效率和能量效率上的表现远不及标准所需。随着基于位置的社交应用变得越来越流行，前端业务数据激增，产生了大量的冗余信息；同时为了满足峰值容量的要求，运营商需要部署大量的基站以满足峰值容量的要求，然而在业务交付量不够大时造成了严重的浪费。
技术实现思路
为了解决现有技术中的挑战，本专利技术的目的是引入边缘智能服务系统的概念，通过充分利用边缘设备中的处理和存储能力，以减轻前端和分布式基站的负担。边缘智能服务系统将传统的云计算模式扩展到网络边缘，在网络便于提供大量具有的存储，通信，控制，配置，测量和管理的设备以达到传输需求，而不是利用集中式云存储和建立信道来达到需求。基于雾计算，协作无线电信号处理不仅可以在云计算中心服务器中执行，而且可以在分布式基站以及智能设备处被托管。这种实时的协同无线电信号处理和灵活的协同无线资源管理使得边缘智能服务系统能够适应承担无线电环境下的快速且可缩放的前端负担。此外，边缘智能服务系统可以通过设备到设备(D2D)，无线中继，分布式协调和大规模集中合作之间的自适应技术来实现以用户为中心的目标。技术方案如下：物联网环境下的边缘智能服务系统的“四种云+应用层”式布局及四种传输模式，即全局集中通信和存储云，集中控制云，分布式逻辑通信云，分布式逻辑存储云和物联网应用层；D2D中继模式，局部分布式协调模式，全局云传输模式和HPN模式；所述分布式逻辑通信云由多个分布式基站组成，通过在多个分布式基站之间协作处理，达到释放前段链路的过载，减轻排队和传输等待时间的效果；分布式逻辑存储云由接入边缘智能服务系统中的受控用户设备组成；集中控制云位于物联网监测节点中，而全局集中通信和存储云又云计算中央服务器构成；分布式逻辑通信云不仅集成了前射频，而且集成了本地分布式协同无线电信号处理和协同无线资源管理技术功能，而分布式逻辑存储云负责在边缘设备中的本地存储和高速缓存；集中控制云用于充当控制平台的作用，负责向下层云下达控制信令；全局集中通信和存储云类似于传统的云计算中的云计算中心服务器，负责与用户设备和分布式基站传输和交互数据，担当集中存储和集中通讯功能；最终云计算中心服务器根据需求，将接受到的数据有选择地提供给物联网应用层中的用户；还包括：终端层，网络接入层，云计算层和边缘智能服务系统层；边缘智能服务系统层由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点，终端层和网络接入层中的智能设备制定的；在终端层中，设备在D2D模式中直接与相邻设备进行通信，而无需由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点的帮助，如果两个潜在配对的设备的通信距离超过D2D距离阈值，则将触发基于第三方设备的中继模式，以为这两个设备提供通信；在网络接入层中，存在两种类型的边缘通信实体：物联网监测节点和边缘智能服务系统接入点。物联网监测节点用于传递整体控制信令，并为高速移动的设备提供具有基本比特率的无缝覆盖；云计算层是软件定义的，集中式计算和缓存的属性；所有信号处理单元在大型物理基带单元池中一起工作，以共享整个边缘智能服务系统的信令，业务数据以及信道状态信息；受控用户设备自适应地接入边缘智能服务系统无限网路中，并且根据用户设备的移动速度，通信距离，位置，服务质量要求，处理和高速缓存能力来选择四种传输模式：D2D中继模式，局部分布式协调模式，全局云传输模式和HPN模式。在D2D中继模式中，两个用户设备通过D2D或基于智能设备的无线中继技术彼此进行通信；本地分布式协调模式意味着受控用户设备接入相邻的分布式基站中，并且通信在此结束，仅将传输结果反馈上传；全局云传输模式意味着所有本地分布式协同无线电信号处理和协同无线资源管理技术功能在分布式基站中集中实现，具有高移动速度或在分布式逻辑通信云的覆盖空洞中的受控用户设备必须访问由HPN模式表示的物联网监测节点。有益效果：本专利技术设计了一种边缘智能服务系统，其核心思想是充分利用本地无线电信号处理，合并无线电资源管理和边缘设备中的分布式存储能力，以达到减少前端的重负荷，从而获取更高的系统容量和处理速率，满足第五代无线通信系统(5G)的需求。从移动应用的角度来看，如果传输发生在本地或者相同的内容存储在相邻的分布式基站中，则用户设备不必连接到云计算中心服务器基带单元来下载。同时，边缘智能服务系统将传统的云计算模式扩展到网络边缘，协作无线电信号处理不仅可以在云计算中心服务器中执行，而且可以在分布式基站以及智能设备处被托管。此外，边缘智能服务系统可以通过设备到设备(D2D)，无线中继，分布式协调和大规模集中合作之间的自适应技术来实现以用户为中心的目标，最终适应移动传输发展的需要。附图说明图1为本专利技术的系统架构图；图2为本专利技术的模式选择伪代码。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。拟议的F-RAN充分利用云计算，异构网络和边缘智能服务系统的融合。定义了四种云：全局集中通信和存储云，集中控制云，分布式逻辑通信云和分布式逻辑存储云。分布式逻辑通信云不仅集成了前射频，而且集成了本地分布式协同无线电信号处理和协同无线资源管理技术功能，而分布式逻辑存储云负责在边缘设备中的本地存储和高速缓存。集中控制云用于充当控制平台的作用，负责向下层云下达控制信令。全局集中通信和存储云类似于传统的云计算中的云计算中心服务器，负责与用户设备和分布式基站传输和交互数据，担当集中存储和集中通讯功能。如图1中所示的所提出的用于一种边缘智能服务系统模型。其包括终端层，网络接入层，云计算层和边缘智能服务系统层。边缘智能服务系统层是由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点，终端层和网络接入层中的智能设备制定的。在终端层中，相邻的受控用户设备可以通过D2D模式或基于分布式基站的中继模式相互通信。例如，设备3和设备1可以在设备2的帮助下彼此通信，其中设备2可以被认为是移动中继。如果存在要在设备1和设备2之间直接发送的一些数据，则使用D2D模式。网络接入层由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点和物联网监测检点组成。所有通讯设备接入物联网监测节点以获得与系统信息相关的所有信令，这些信令充当控制平台的功能。此外，由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点用于转发和处理接收的数据。雾计算接入点通过前端链路与云计算层中的云计算中心服务器基带单元接口，而边缘智能服务系统接入点通过回程链路接入云计算中心服务器基带单元，并将前端链路上的信号发送至云计算服务器中被大规模处理。因为大量的协同无线电信号处理和协同无线资源管理功能被转移到由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点和智能设备，前端和云计算中心服务器基带单元的负担池减轻。此外，物联网监测点和智能设备中的有限高速缓存可以将一些分组服务分配到边缘设备中，而不是在云计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边缘智能服务系统，其特征在于，包括：物联网环境下的边缘智能服务系统的“四种云+应用层”式布局及四种传输模式，即全局集中通信和存储云，集中控制云，分布式逻辑通信云，分布式逻辑存储云和物联网应用层；D2D中继模式，局部分布式协调模式，全局云传输模式和HPN模式；所述分布式逻辑通信云由多个分布式基站组成，通过在多个分布式基站之间协作处理，达到释放前段链路的过载，减轻排队和传输等待时间的效果；分布式逻辑存储云由接入雾计算体系架构中的受控用户设备组成；集中控制云位于物联网监测节点中，而全局集中通信和存储云又云计算中央服务器构成；分布式逻辑通信云不仅集成了前射频，而且集成了本地分布式协同无线电信号处理和协同无线资源管理技术功能，而分布式逻辑存储云负责在边缘设备中的本地存储和高速缓存；集中控制云用于充当控制平台的作用，负责向下层云下达控制信令；全局集中通信和存储云类似于传统的云计算中的云计算中心服务器，负责与用户设备和分布式基站传输和交互数据，担当集中存储和集中通讯功能；最终云计算中心服务器根据需求，将接受到的数据有选择地提供给物联网应用层中的用户；还包括：终端层，网络接入层，云计算层和边缘智能服务系统层；边缘智能服务系统层由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点，终端层和网络接入层中的智能设备制定的；在终端层中，设备在D2D模式中直接与相邻设备进行通信，而无需由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点的帮助，如果两个潜在配对的设备的通信距离超过D2D距离阈值，则将触发基于第三方设备的中继模式，以为这两个设备提供通信；在网络接入层中，存在两种类型的边缘通信实体：物联网监测节点和边缘智能服务系统接入点；物联网监测节点用于传递整体控制信令，并为高速移动的设备提供具有基本比特率的无缝覆盖；云计算层是软件定义的，集中式计算和缓存的属性；所有信号处理单元在大型物理基带单元池中一起工作，以共享整个雾计算的信令，业务数据以及信道状态信息；受控用户设备自适应地接入雾计算无限网路中，并且根据用户设备的移动速度，通信距离，位置，服务质量要求，处理和高速缓存能力来选择四种传输模式：D2D中继模式，局部分布式协调模式，全局云传输模式和HPN模式。...

【技术特征摘要】
2018.03.19 CN 20181022371091.一种边缘智能服务系统，其特征在于，包括：物联网环境下的边缘智能服务系统的“四种云+应用层”式布局及四种传输模式，即全局集中通信和存储云，集中控制云，分布式逻辑通信云，分布式逻辑存储云和物联网应用层；D2D中继模式，局部分布式协调模式，全局云传输模式和HPN模式；所述分布式逻辑通信云由多个分布式基站组成，通过在多个分布式基站之间协作处理，达到释放前段链路的过载，减轻排队和传输等待时间的效果；分布式逻辑存储云由接入雾计算体系架构中的受控用户设备组成；集中控制云位于物联网监测节点中，而全局集中通信和存储云又云计算中央服务器构成；分布式逻辑通信云不仅集成了前射频，而且集成了本地分布式协同无线电信号处理和协同无线资源管理技术功能，而分布式逻辑存储云负责在边缘设备中的本地存储和高速缓存；集中控制云用于充当控制平台的作用，负责向下层云下达控制信令；全局集中通信和存储云类似于传统的云计算中的云计算中心服务器，负责与用户设备和分布式基站传输和交互数据，担当集中存储和集中通讯功能；最终云计算中心服务器根据需求，将接受到的数据有选择地提供给物联网应用层中的用户；还包括：终端层，网络接入层，云计算层和边缘智能服务系统层；边缘智能服务系统层由分布式基站演化为的边缘智能服务系统接入点，终端层和网络接...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永安，唐清源，朱洪波，杨龙祥，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32