一种边缘计算的数字孪生方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种边缘计算的数字孪生方法和系统，其中，该方法包括：利用外部网络进行MEC物理系统与MEC系统的数字孪生之间的组网；将MEC物理系统通过外部网络并基于信息的交互，以及，将MEC系统的数字孪生通过外部网络，对MEC物理系统进行监测得到监测结果，并对监测结果进行分析和评估得到评估结果，以完成对MEC物理系统的镜像；以及，对已构建的MEC物理系统进行数字孪生，并基于评估结果完成对MEC物理系统的闭环优化控制；对未构建的MEC物理系统进行数字孪生，并基于评估结果完成对MEC物理系统的优化设计。本发明专利技术通过对MEC物理系统的数字孪生，能够对MEC物理系统进行持续优化，提高系统的管理效率和资源使用效率，降低MEC服务的运营成本和投资支出成本。MEC服务的运营成本和投资支出成本。MEC服务的运营成本和投资支出成本。

【技术实现步骤摘要】
一种边缘计算的数字孪生方法和系统


[0001]本专利技术涉及计算机仿真领域，尤其涉及一种边缘计算的数字孪生方法和系统。

技术介绍

[0002]近年来，IT技术和移动通信技术方面取得了巨大发展，多种多样的智能设备不断涌现，使得智能终端能够基于云计算,支持一些计算密集型和数据密集型业务，给人们的生活带来了许多便利。然而，这些新兴应用运行的大多是计算密集型和数据密集型应用程序，不但会产生较大的数据量，而且，随着用户和应用对服务质量体验要求的不断提高，基于云计算的计算密集型业务和数据密集型业务提供范式不仅会带来较大的服务响应时延，也会给回传链路带来巨大的负载负担，同时还导致移动设备终端的电池续航时间难以满足业务需要等问题。
[0003]为了应对上述挑战，ETSI引入了多接入边缘计算(MEC)这一新的计算范式。MEC将计算和存储资源部署到网络边缘，在网络边缘提供实时的数据分析和智能化处理，终端既可以在满足业务的严格延迟要求下支持计算密集型和数据密集型业务，也可以降低移动终端设备对回传链路的负载负担。
[0004]部署实际系统时，通常采用仿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边缘计算的数字孪生方法，其特征在于，包括：步骤S1，利用外部网络进行MEC物理系统与MEC系统的数字孪生之间的组网，以使得所述MEC物理系统和所述MEC系统的数字孪生之间进行信息的交互；步骤S2，将所述MEC物理系统通过所述外部网络并基于所述信息的交互，使得所述MEC物理系统在所述MEC系统的数字孪生完成镜像；以及，步骤S3，将所述MEC系统的数字孪生通过所述外部网络，基于模拟和/或仿真，通过数据采集和存储，对所述MEC物理系统进行监测，得到监测结果，针对所述监测结果进行分析和评估，得到评估结果，以完成对所述MEC物理系统的镜像；以及，对已构建的MEC物理系统进行数字孪生，基于所述评估结果完成对MEC物理系统的闭环优化控制；对未构建的MEC物理系统进行数字孪生，基于所述评估结果完成对MEC物理系统的优化设计。2.根据权利要求1所述的边缘计算的数字孪生方法，其特征在于，对于MEC数字孪生体级别，通过通信模块与所述MEC物理系统进行交互，基于所述MEC数字孪生体级别，完成对所述MEC物理系统的闭环优化控制；对于MEC模型级别，基于所述通信模块与所述MEC物理系统进行交互，并基于所述MEC模型级别，完成对所述MEC物理系统的闭环优化控制。3.根据权利要求2所述的边缘计算的数字孪生方法，其特征在于，所述对已构建的MEC物理系统进行数字孪生，包括：(1)、所述MEC数字孪生服务描述模块生成所要构建的数字孪生体的配置文件，并将所述配置文件发送到所述MEC数字孪生服务部署与运行模块；(2)、所述MEC数字孪生服务部署与运行模块构建所述MEC数字孪生体编排模块和MEC数字孪生体数据存储模块，并发送MEC数字孪生服务请求，请求构建针对所述MEC物理系统的数字孪生体实例；(3)、所述MEC数字孪生体编排模块响应所述MEC数字孪生服务请求，在所述数字孪生体级别，构建所述数字孪生体实例对应的所述MEC数字孪生体模块、MEC数字孪生体可视化模块和MEC数字孪生体运行管理模块；(4)、所述数字孪生体编排模块，通过解析所述数字孪生服务请求，将服务配置文件信息转化为构建所述数字孪生体实例时对应的配置内容。(5)、所述MEC数字孪生体编排模块建立所述MEC模型提供模块实例所需的关键控制模块，包括所述MEC模型编排模块和所述MEC模型数据存储模块；(6)、所述MEC数字孪生体编排模块向所述MEC模型编排模块发送针对所述MEC物理系统的数字孪生对应的一个或多个MEC模型建立请求。4.根据权利要求3所述的边缘计算的数字孪生方法，其特征在于，所述对已构建的MEC物理系统进行数字孪生，还包括：(7)、所述MEC数据管理模块通过所述通信模块，与所述MEC物理系统进行交互并采集MEC物理系统的数据，将采集的数据存储在所述MEC数据存储子模块中，所述MEC数据管理模块中的数据预处理子模块对所述MEC物理系统的数据进行预处理，并利用所述数据分析子模块针对数据进行分析以及利用所述数据融合子模块进行融合，将经过数据处理后的MEC物理系统数据存储在所述MEC数据存储子模块中；(8)、在所述MEC模型级别，所述MEC模型编排模块接收所述MEC数字孪生体编排模块关于建立MEC模型的请求，基于从所述MEC数据存储子模块中获取所述MEC物理系统的历史数
据，构建一个或多个MEC模型；MEC模型编排模块基于构建MEC模型相关的系统关键参数配置信息，控制生成对应的一个或者多个MEC模型实例，包括生成每个MEC模型实例的MEC模型、MEC模型管理控制模块和MEC模型可视化模块；每个MEC模型实例的MEC模型管理控制模块与其MEC模型数据存储模块交互，完成对该MEC模型的系统关键参数配置信息的存储；通过每个MEC模型管理控制模块与MEC数据存储模块的交互，MEC数据存储模块为每个MEC模型实例分配存储其运行数据的存储资源；MEC模型编排模块在所有MEC模型实例构建完成之后，针对MEC数字孪生体编排模块发送的一个或多个MEC模型建立请求，向MEC数字孪生体编排模块返回对应的一个或多个MEC模型的建立成功响应；MEC模型编排模块通知MEC数字孪生体编排模块和MEC数字孪生体运行管理模块，MEC模型级别的MEC模型实例构建操作完成；(9)、在数字孪生体级别，MEC数字孪生体运行管理模块与MEC数字孪生体数据存储模块进行交互，MEC数字孪生体数据存储模块完成存储该MEC数字孪生体实例关键信息的操作；(10)、MEC数字孪生体编排模块向MEC数字孪生服务部署与运行模块返回针对数字孪生服务请求的响应，完成该数字孪生体实例的构建；(11)、MEC数字孪生体所属的各个MEC模型开始运行，提供针对该MEC物理系统的数字孪生服务。5.根据权利要求4所述的边缘计算的数字孪生方法，其特征在于，所述针对已构建的MEC物理系统进行数字孪生，还包括：(12.1)、MEC数字孪生体任务调度子模块基于MEC数字孪生体策略管理子模块给出的MEC数字孪生体级别和MEC模型级别的性能评估指标和运行管理策略规则，生成针对该MEC数字孪生体进行运行管理的任务调度表及其任务执行顺序；(13.1)、MEC数字孪生体任务调度子模块基于运行管理调度任务表的任务序号标识的任务执行顺序，监测运行管理调度任务表中对应于性能分析和性能评估任务的运行状态和运行结果；(14.1)、读取该任务所属的级别类别和该分析和/或评估任务运行的结果信息；如果该分析和/或评估任务的运行状态信息正常，则执行步骤16.1；否则，如果该分析和/或评估任务的运行结果是性能下降/劣化，且该任务的类别是MEC模型级别，则调用基于MEC模型对MEC物理系统实现的闭环优化控制过程，完成该任务对应的针对MEC模型级别的闭环优化控制，具体地，MEC模型管理控制模块中的MEC物理系统控制子模块基于建模和/或启发式和/或数据驱动的优化方法，将优化控制问题转化为将所述服务质量指标和/或系统性能指标和/或系统关键参数作为优化目标和/或约束条件的MEC模型级别的优化问题，求解所优化问题，生成针对MEC物理系统在MEC模型级别进行优化控制的信息，并通过通信模块，将该优化控制信息发送给MEC物理系统，完成针对该MEC物理系统在MEC模型级别的优化控制，转向步骤15.1；如果该任务...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳浩，贾瑞娟，王聪聪，赵第圆，赵成林，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：