基于情境的计算机辅助的功能性能在移动分布式边缘云中的动态提供制造技术

基于情境的计算机辅助的功能性能在移动分布式边缘云中的动态提供，本发明专利技术涉及一种自动化的方法，用于提供至少一个移动单元(1)的功能性能，用以执行请求单元(2)的至少一个相对于其独立地需要的功能，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于情境的计算机辅助的功能性能在移动分布式边缘云中的动态提供


[0001]本专利技术涉及一种自动化方法，特别是一种计算机实现的方法，以及一种系统，用于为请求单元的至少一个相对于其独立地所需的功能提供移动单元的功能性能。移动单元优选为边缘云的移动边缘节点。

技术介绍

[0002]新的商业模式和
的新发展意味着对产生的传感器数据或现场执行器在空间上附近的计算能力和计算功能的需求越来越大。造成这种情况的原因除了新的技术可能性外，主要还包括技术限制，例如无法传输大量数据。
[0003]例如，今天的典型架构将传感器收集的所有数据上传到云应用程序，在云应用程序中处理数据，并将派生的操作传递给现场的系统。然而，这在实际上是不可能的，或者就是不适宜的，或者以已知的技术可能性是不可行的，部分原因是巨大的数据量和普遍的带宽限制或其他应用要求(例如低延迟)。
[0004]在智能城市/移动环境中，典型的应用实例是自动驾驶车辆，其中通信网络可能仍然是可行的，但没有多大意义。这些车辆产生大约4,000GB/天的数据，这些数据主要用于与本地相关的决策。向云应用程序中传输这些数据量是没有意义的，成本很高，并且可能违反其他要求，例如延迟。
[0005]另一个例子是在农业或近海海洋环境中的应用。由于缺乏通信基础设施，具有数据分析、人工智能或自主功能的新的数据密集型应用程序不能再用分层静态云架构来解决。
[0006]处理现场提供计算资源问题的工作领域是边缘和雾计算。通常，现在提出的解决方案是，在系统设计过程中规划要运行的应用程序和环境的实施，并根据需要必要时以附加边缘节点的形式提供计算资源。“边缘节点”是具有计算能力、存储能力和通信能力的设备，其通常位于终端设备和云之间—类似于数据中心—可以运行任何应用程序。
[0007]然而，这既没有考虑边缘资源的可能的移动性，例如具有计算能力的交通工具，如汽车、拖拉机、轮船、飞机等，也没有考虑由正在形成的动态边缘云执行的任务的潜在动态性，例如在选定地点的新数据收集、通信任务、分析任务等。
技术实现思路

[0008]本专利技术的任务提出一种解决方案，使移动的、未使用的计算资源对系统来说能够简单和低成本地访问。
[0009]本专利技术通过独立权利要求书的特征实现。有利的改进方案和设计是从属权利的
技术实现思路
。本专利技术的进一步特征、应用可能性和优点来自以下描述。
[0010]本专利技术的一个方面是使得能利用诸如边缘节点的单元的潜在移动性，以便能够通过规则和相应的功能模板的(技术上)具有成本效益的、冗余的保持可用(Vorhal t en，或称为：提供，存储，保留)、基于预测机制给系统的其他部件提供该功能。这使得移动的未使用的计算资源对于系统来说可以动态地和情境依赖地(或者说根据上下文地)访问，并在例
如移动边缘云应用例子中合理地用于数据密集型功能。这使得尤其根据现有技术由于通信和成本的限制而不可能或仅有限可能的应用成为可能。
[0011]目前还不知道类似的动态的、情境依赖的解决方案。目前的方法通过保留足够的本地计算资源或提供通信链路来解决这个问题，但这些通信链路在大部分运行时间中没有被利用。许多期望的新的移动边缘云应用不能用当前的方案来实现。
[0012]基于云或边缘云的物联网应用由多个虚拟和物理计算单元、数据源、执行器、功能、服务等组成，通过通信实现一个或多个跨系统的整体应用。在目前的物联网系统中，部件的每个子功能(如服务应用或分析功能)通常在设计时专门在系统中分配。在本专利技术的系统中，这样的功能或子功能在运行时由系统部件(例如在农民的智能手机上具有其农场管理系统的在农业方面的运行)动态地请求，然后根据情境特定地执行。执行的边缘节点可能是移动的，因此情境(特别是空间的情境)不是固定的，通常也不是确定的。
[0013]在本专利技术的系统中，功能要求包括情境规则系统的一个或多个规则(例如“x，y区域中的移动边缘节点”和“x，y区域中同时下雨”)、边缘节点属性的描述以及相应的任务或功能，任务或功能的形式例如是要执行的脚本、功能
‑
容器、应用程序或网络配置。这个功能和规则构成的元组被引入到系统中，并被传送到移动单元，如边缘节点，这些单元被针对该任务考虑。移动设备由其提供的功能、硬件和操作系统属性以及非功能属性来描述，例如安全特性(I T安全)、成本、所有者、当前位置等。
[0014]功能的分配可以按照固定编程的流程进行，也可以通过中央的或分散的预测部件进行，该预测部件预测针对系统的未来情境，因此以足够的可靠性确定一组潜在的移动单元，在这些单元上可以在未来潜在地执行功能或任务。
[0015]如果一个功能或任务传送到一个移动单元，它最初不会立即在那里执行。相反，该移动单元上的规则通过规则管理安装在规则引擎中，并且该功能在移动单元上存储在功能存储库或类似物中。
[0016]如果移动单元(例如边缘节点)移动到适当的情境中，或者移动单元已经处于适当的情境中，从而触发针对给定任务的规则系统，则在移动单元上实例化并执行相应的功能。一旦功能/任务完成，结果就根据给定的规则传送给相应的客户(＝请求单元)。
[0017]本专利技术的另一个方面是，基于相应的预测，在多个的移动单元上同时保持规则和功能可用，以便通过这样的冗余实现任务或功能执行的充分概率。在极端情况下，任务或功能被分配给系统的所有移动单元。
[0018]这种具有移动单元的系统的优点是：
[0019]‑
提供了本地无法获得的功能。
[0020]‑
动态地利用移动边缘和物联网设备上未使用的资源。
[0021]‑
功能性能的保持可用被简化至用于保持功能性能和(导致功能执行的)规则的存储空间。因此，在系统上不产生任何耗费(例如，由于功能执行而产生的能量消耗)，并且在系统上执行的其他功能不受影响。
[0022]‑
功能和软件部件的情境相关的部署机制，这些功能和软件部件必要时仅具有较低带宽的通信连接。
[0023]‑
增加了设备的自给自足性，例如在通信中断的情况下。
[0024]本专利技术要求保护一种自动化的、特别是计算机实现的方法，用于提供至少一个移
动单元的功能性能，以执行请求单元的至少一个相对于其独立地所需的功能，
[0025]‑
其中在移动单元中保持所需的功能可用，
[0026]‑
其中功能的执行是情境相关的，
[0027]‑
其中在移动单元中保留用于执行功能的情境规则系统，并且
[0028]‑
在情境规则系统的一个或多个规则满足的情况下，在移动单元中执行功能。
[0029]I T环境中的情境是指可用于描述一个实体与其他实体相互作用时的情况的任何类型的信息。由于情境依赖于各自的交互，因此对于一个信息来说，它是否是情境不能笼统地回答。情境可以是单个信息，也可以是来自不同来源或时间的许多信息的组合。情境是情境敏感的应用程序的基础。情境敏感度或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种自动化的方法，用于提供至少一个移动单元(1)的功能性能，用以执行请求单元(2)的至少一个相对于其独立地需要的功能，
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其中在移动单元(1)中所需的功能被保持可用(101)，
‑
其中功能的执行是情境相关的，
‑
其中为了执行功能，在移动单元(1)中情境规则系统被保持可用(102)，并且
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其中在情境规则系统的一个或多个规则满足的情况下，在移动单元(1)中功能被执行(103)。2.权利要求1所述方法，其中移动单元(1)是边缘云(5)的边缘节点，请求单元(2)是边缘云(5)的一部分。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在执行功能之后，根据情境规则系统将结果传送(104)给请求单元(2)。4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中基于预测模型，在至少两个移动单元(1)上冗余地保持规则系统和至少一个功能可用，其中预测模型被设计为通过所创建的冗余实现执行功能的预设的概率。5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，移动单元(1)被设置为将在移动单元(1)处触发了哪些规则以及执行了哪些功能发送到另外的移动单元(1)。6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中，设置了请求单元(2)，将执行功能的重要性和/或紧迫性传送到移动单元(1)。7.一种系统(5)，其特征在于：
‑
至少一个请求单元(2)；
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至少一个移动单元(1)，其被设置为提供并在需要时执行针对请求单元(2)的至少一个相对于其独立地所需的功能的功能性能，其中，功能的执行依赖于情境；
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在移动单元(1)中形成的规则引擎模块(1.2)，其被设置为根据存储在规则引擎模块(1.2)中的情境规则系统执行功...

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