在物联网环境中的边缘设备上提供软件应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在物联网（IoT）环境（100）中的边缘设备（104A‑N）上提供软件应用的方法和系统。在实施例中，方法包括：生成能够对所述IoT环境（100）中的一个或多个边缘设备（104A‑N）上的软件应用的行为进行模拟的多个模拟实例（402A‑N）。每一个模拟实例（402A‑N）是利用唯一资源配置（404A‑N）来配置的。所述方法包括：使用来自工厂（103）的数据来在所述每一个模拟实例（402A‑N）上处理所述软件应用。此外，所述方法包括：基于在所述模拟实例（402A‑N）上所述软件应用的处理来计算与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B）。与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B）是通过下述操作来计算的：从所述多个模拟实例（402A‑N）确定在其上所述软件应用的行为令人满意的至少一个模拟实例（402B）；以及确定与所确定的模拟实例（402B）相关联的唯一资源配置（404B）。所述唯一资源配置（404B）是指示在所述一个或多个边缘设备（104A‑N）上执行所述软件应用所需的最少资源的最优资源配置。

Provide software applications on edge devices in the Internet of things environment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在物联网环境中的边缘设备上提供软件应用
本专利技术总体上涉及物联网（IoT）的领域，并且更具体地涉及用于在IoT环境中的边缘设备上提供软件应用的方法和系统。
技术介绍
在IoT环境（诸如，工业IoT（IIoT）环境）中，多个边缘设备经由互联网连接到IoT云平台和传感器和促动器。边缘设备可以是轻量级、低成本的设备，其从在工厂中部署的各种传感器和促动器收集数据，存储和缓冲所收集的数据，对所收集的数据进行分析，并基于分析的结果来执行动作（例如，发出控制命令）。边缘设备还可以被配置成聚合、过滤、选择性地报告、压缩、加密和/或以其他方式预处理工厂数据，从而导致更少数据和/或附加值数据被传送到IoT云平台。这可能导致比在缺少这种预处理的情况下可能已经要求或消耗的资源更少的网络通信和后端储存和处理资源的消耗。典型地，边缘设备中的每一个可以使用在其中部署的一个或多个软件应用来执行以上功能。IoT云平台负责管理边缘设备，管理从边缘设备接收到的数据（原始的或预处理的），并在边缘设备上提供软件应用。典型地，IoT环境中的边缘设备是资源约束的设备。进一步地，资源约束的设备中的每一个可以在硬件规范方面变化，且可以具有用于执行由IoT云平台提供的新软件应用的不同实时资源能力。例如，与基于典型工业PC的边缘设备相比，在RaspberryPiTM上运行的边缘设备可能能够执行不同的软件应用。而且，实时资源能力可能基于在边缘设备上部署的软件应用和由边缘设备在运行时期间执行软件应用时利用的资源的数目而变化。在具有不兼容硬件和资源约束的边缘设备上部署的新软件应用可能在软件应用的实时执行期间遇到性能问题（例如，设备正常运行时间）。而且，这可能导致工厂数据的错误分析。US2016/0232366A1公开了一种能够在给定场景中对实时设备的性能进行模拟的验证系统。该验证系统接收与被加载到用于对感兴趣设备的能力进行模拟的虚拟模拟器中的具体场景有关的信息，运行由虚拟模拟器进行的一套模拟事件，并确定设备的性能是否满足目标性能。如果设备的性能满足目标性能，则该验证系统给实时设备部署设备配置简档。然而，该验证系统未解决上面描述的问题。鉴于以上内容，存在针对用于在IoT环境中的边缘设备上提供软件应用的改进方法和系统的需要。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于在IoT环境中的边缘设备上提供软件应用的方法和系统。本专利技术的目的由一种在IoT环境中的边缘设备上提供软件应用的方法实现。例如，所述软件应用是用于在所述边缘设备上执行数据分析的应用。可替换地，所述软件应用可以是用于在所述边缘设备上执行功能的任何其他应用。所述软件应用可以是新应用或升级补丁。所述方法包括：生成能够对所述IoT环境中的一个或多个边缘设备上的软件应用的行为进行模拟的多个模拟实例。每一个模拟实例是利用唯一资源配置来配置的。所述方法包括：使用来自工业工厂的数据来在所述每一个模拟实例上处理所述软件应用；以及基于在所述模拟实例上所述软件应用的处理来计算与所述软件应用相关联的最优资源配置。与所述软件应用相关联的最优资源配置可以是通过下述操作来计算的：从所述多个模拟实例确定在其上所述软件应用的行为令人满意的至少一个模拟实例；以及确定与所确定的模拟实例相关联的唯一资源配置，其中所述唯一资源配置（404B）是所述最优资源配置。所述最优资源配置指示在所述一个或多个边缘设备上执行所述软件应用所需的最少资源。相应地，所述软件应用是在至少一个基于边缘设备的最优资源配置上提供的。在优选实施例中，所述方法可以包括：将所述最优资源配置存储在应用储存库中与所述软件应用相关联的元文件中。在另一优选实施例中，所述方法可以包括：评估所述IoT环境中的至少一个边缘设备的实时资源能力，以基于与所述软件应用相关联的最优资源配置来执行所述软件应用。例如，所述实时资源能力指示在用于执行所述软件应用的边缘设备上可用的实时资源。所述实时资源可以包括硬件以及软件资源。所述实时资源可以包括所述边缘设备上的硬件能力和未利用的资源。所述方法可以包括：基于所述边缘设备的实时资源能力的评估来在所述边缘设备上提供所述软件应用。在又一优选实施例中，所述方法可以包括：从多个唯一资源配置中选择唯一资源配置集合，其中所述唯一资源配置集合对应于所述IoT环境中的边缘设备的实时资源能力。所述方法可以包括：基于所选择的唯一资源配置集合来生成所述多个模拟实例。每一个唯一资源配置包括影响所述软件应用的行为的资源约束。在再一优选实施例中，所述方法可以包括：基于所述每一个模拟实例的唯一资源配置，使用来自所述工业工厂的数据，来在所述每一个模拟实例上模拟所述软件应用。所述方法可以包括：在所述每一个模拟实例上所述软件应用的模拟期间捕获指示所述软件应用的行为的参数值。有利地，在具有不同资源配置的边缘设备上软件应用的性能可以是在边缘设备上提供软件应用之前确定的。在进一步另一优选实施例中，所述方法可以包括：基于所捕获的参数值来从所述多个模拟实例确定在其上有所述软件应用的最优行为的至少一个模拟实例。所述方法还可以包括：确定与所确定的模拟实例相关联的唯一资源配置，其中所述唯一资源配置是所述最优资源配置。本专利技术的目的还由一种用于在IoT环境中的边缘设备上提供软件应用的系统实现。在示例性实施例中，所述系统可以是通信连接到工厂中的边缘设备的云基础设施中的IoT云平台。在另一示例性实现方式中，所述系统可以是通信耦合到所述工厂中的边缘设备的（一个或多个）远程服务器。所述系统包括一个或多个处理器、耦合到所述处理器的存储器，所述存储器包括能够存储多个软件应用的应用储存库。所述系统还包括：模拟模块，被配置用于生成能够对所述IoT环境中的一个或多个边缘设备上的软件应用的行为进行模拟的多个模拟实例。每一个模拟实例是利用唯一资源配置来配置的。所述模拟模块被配置用于：使用来自工业工厂的数据来在所述每一个模拟实例上处理所述软件应用；以及基于在所述模拟实例上所述软件应用的处理来计算与所述一个或多个边缘设备上的软件应用相关联的最优资源配置。所述模拟模块被配置成通过下述操作来计算与所述软件应用相关联的最优资源配置：从所述多个模拟实例确定在其上所述软件应用的行为令人满意的至少一个模拟实例；以及确定与所确定的模拟实例相关联的唯一资源配置，其中所述唯一资源配置（404B）是所述最优资源配置。所述最优资源配置指示在所述一个或多个边缘设备上执行所述软件应用所需的最少资源。相应地，所述软件应用是基于所述最优资源配置来在至少一个边缘设备上提供的。在优选实施例中，所述系统可以包括：边缘设备管理模块，被配置用于评估所述IoT环境中的至少一个边缘设备的实时资源能力，以基于与所述软件应用相关联的最优资源配置来执行所述软件应用。在该优选实施例中，所述系统可以包括：提供模块，被配置用于基于所述边缘设备的实时资源能力的评估来在所述边缘设备上提供所述软件应用。在另一优选实施例中，所述模拟模块可以被配置用于：将所述最优资源配置存储在所述应用储存库中与所述软件应用相关联的元文件中。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在物联网（IoT）环境（100）中的边缘设备（104A-N）上提供软件应用的方法，包括：/n由处理器（202）生成能够对所述IoT环境（100）中的一个或多个边缘设备（104A-N）上的软件应用的行为进行模拟的多个模拟实例（402A-N），其中所述每一个模拟实例（402A-N）是利用唯一资源配置（404A-N）来配置的；/n使用来自工厂（103）的数据来在所述每一个模拟实例（402A-N）上处理所述软件应用；以及/n基于在所述模拟实例（402A-N）上所述软件应用的处理来计算与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B），其中计算与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B）包括：/n从所述多个模拟实例（402A-N）确定在其上所述软件应用的行为令人满意的至少一个模拟实例（402B）；以及/n确定与所确定的模拟实例（402B）相关联的唯一资源配置（404B），其中所述唯一资源配置（404B）是指示在所述一个或多个边缘设备（104A-N）上执行所述软件应用所需的最少资源的最优资源配置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 EP 17193359.11.一种在物联网（IoT）环境（100）中的边缘设备（104A-N）上提供软件应用的方法，包括：
由处理器（202）生成能够对所述IoT环境（100）中的一个或多个边缘设备（104A-N）上的软件应用的行为进行模拟的多个模拟实例（402A-N），其中所述每一个模拟实例（402A-N）是利用唯一资源配置（404A-N）来配置的；
使用来自工厂（103）的数据来在所述每一个模拟实例（402A-N）上处理所述软件应用；以及
基于在所述模拟实例（402A-N）上所述软件应用的处理来计算与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B），其中计算与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B）包括：
从所述多个模拟实例（402A-N）确定在其上所述软件应用的行为令人满意的至少一个模拟实例（402B）；以及
确定与所确定的模拟实例（402B）相关联的唯一资源配置（404B），其中所述唯一资源配置（404B）是指示在所述一个或多个边缘设备（104A-N）上执行所述软件应用所需的最少资源的最优资源配置。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将所述最优资源配置（402B）存储在应用储存库（112）中与所述软件应用相关联的元文件中。


3.根据权利要求1所述的方法，其中生成能够对所述软件应用的行为进行模拟的多个模拟实例（402A-N）包括：
从多个唯一资源配置中选择唯一资源配置集合（404A-N），其中所述唯一资源配置集合（404A-N）对应于所述IoT环境（100）中的边缘设备（104A-N）的实时资源能力；以及
基于所选择的唯一资源配置集合（404A-N）来生成所述多个模拟实例（402A-N）。


4.根据权利要求1或3所述的方法，其中所述每一个唯一资源配置（404A-N）包括影响所述软件应用的行为的资源约束。


5.根据权利要求1所述的方法，其中使用来自工厂（103）的数据来在所述每一个模拟实例（402A-N）上处理所述软件应用包括：
基于所述每一个模拟实例（402A-N）的唯一资源配置（404A-N），使用来自所述工厂（103）的数据，来在所述每一个模拟实例（402A-N）上模拟所述软件应用的行为；以及
在所述每一个模拟实例（402A-N）上所述软件应用的模拟期间捕获指示所述软件应用的行为的参数值。


6.根据权利要求5所述的方法，其中计算在所述一个或多个边缘设备（104A-N）上部署所述软件应用所需的最优资源配置（404B）包括：
基于所捕获的参数值来从所述多个模拟实例（402A-N）确定在其上所述软件应用的行为令人满意的至少一个模拟实例（402B）；以及
确定所述唯一资源资源配置。


7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
评估所述IoT环境（100）中的至少一个边缘设备（104A）的实时资源能力，以基于与所述软件应用相关联的最优资源配置（404B）来执行所述软件应用；以及
基于所述边缘设备（104A）的实时资源能力的评估来在所述边缘设备（104A）上提供所述软件应用。


8.一种用于在物联网（IoT）环境（100）中的边缘设备（104A-N）上提供软件应用的系统（102），包括：
一个或多个处理器（202）；
耦合到所述处理器（202）的存储器单元（204），其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A维尔马，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE