CN112468316B - 边缘计算网关装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种边缘计算网关装置及其实现方法，涉及物联网技术领域，旨在解决现有边缘计算网关功能扩展受限、升级代价高的问题。该边缘计算网关装置，包括：网关服务模块和子服务模块，其中所述网关服务模块用于提供网关服务，所述子服务模块用于实现业务功能；所述网关服务模块，包括云端通信单元、子设备管控单元、子服务管理单元；所述云端通信单元用于与服务器进行通信，所述子设备管控单元用于管理和控制接入的子设备，所述子服务管理单元用于在所述子服务模块安装子服务；所述子服务包括基础子服务和实现不同业务功能的业务子服务。

Description

边缘计算网关装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种边缘计算网关装置及其实现方法。

背景技术

随着物联网的产业规模逐渐增长，物联网的终端种类也越来越多，终端的入网方式和接入协议也层出不穷。同时也存在部分终端因其使用环境的限制，导致其联网能力有限。

边缘计算网关拥有强大的边缘计算能力，是支持远程自定义配置、远程部署、网关状态监控等技术于一体的内嵌网络操作***的工业级智能网关。边缘计算网关可实现云服务的接入，能够通过大数据云平台来构建工业物联网平台，实现数据实时响应，数据模型分析判断，设备远程维护下载等功能。因此，一般将边缘计算网关应用在物联网领域，供物联网的终端接入，从而为终端提供服务。

但是现有的边缘计算网关存在功能扩展受限、升级代价高等问题，目前尚未提出有效的解决方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种边缘计算网关装置及其实现方法，以至少解决现有边缘计算网关功能扩展受限、升级代价高的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种边缘计算网关装置，包括：

网关服务模块和子服务模块，其中所述网关服务模块用于提供网关服务，所述子服务模块用于实现业务功能；

所述网关服务模块，包括云端通信单元、子设备管控单元、子服务管理单元；

所述云端通信单元用于与服务器进行通信，所述子设备管控单元用于管理和控制接入所述边缘就按网关装置的子设备，所述子服务管理单元用于在所述子服务模块安装子服务；

所述子服务包括基础子服务和实现不同业务功能的业务子服务。

在其中一些实施例中，还包括：

虚拟子设备，用于对相应子设备进行集中控制或组合控制；

其中，所述虚拟子设备由所述子设备管控单元根据对所述子设备的不同管理需求而创建，所述子设备管理单元管理所述虚拟子设备。

在其中一些实施例中，所述基础子服务，包括：

日志子服务，用于定位远程问题，所述日志子服务根据服务器发送的指令，通过预设协议将各子服务和各子设备的本地日志上传至服务器进行查看、分析。

在其中一些实施例中，所述基础子服务，还包括：

网络子服务，用于提供远程访问支持，所述网关子服务通过与服务器建立VPN链路，所述VPN链路为所述日志子服务、所述业务子服务以及其他基础子服务提供远程访问通道；

和/或，

监控子服务，用于监控所述网关服务模块和所述子服务模块的运行状态。

第二方面，本发明实施例提供了一种边缘计算网关装置的实现方法，包括如下步骤：

接收终端发送的网关服务安装请求和授权信息，安装网关服务；

从服务器存储的设备私有数据中获取子服务，安装并运行所述子服务，并将所述子服务接入所述服务器。

在其中一些实施例中，所述从服务器存储的设备私有数据中获取子服务，安装并运行所述子服务之前，还包括：

查询所述服务器存储的设备私有数据中的子服务，校验所述设备私有数据中的子服务的版本。

在其中一些实施例中，所述从服务器存储的设备私有数据中获取子服务之前，还包括：

通过所述终端访问所述服务器，以查询所述边缘计算网关装置支持的子服务和版本，并选择相应的子服务和版本，作为所述服务器存储的设备私有数据。

在其中一些实施例中，所述安装网关服务之后，还包括：

从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包，安装所述虚拟子设备安装包，运行根据所述虚拟子设备安装包安装的虚拟子设备，并将所述虚拟子设备接入所述服务器。

在其中一些实施例中，所述从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包，安装所述虚拟子设备安装包之前，还包括：

查询所述服务器存储的设备私有数据中的虚拟子设备数据，校验所述虚拟子设备数据。

在其中一些实施例中，所述从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包之前，包括：

通过所述终端访问所述服务器，以查询所述边缘计算网关装置支持的虚拟子设备和版本，并选择相应的虚拟子设备和版本，作为所述服务器存储的设备私有数据。

相比于现有技术，本发明实施例提供一种边缘计算网关装置及其实现方法，通过创建子服务，以扩展网关装置的服务能力，在进行网关装置的功能升级时，只需增加相应的子服务即可，从而解决现有边缘计算网关升级代价高的问题。

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明边缘计算网关装置的结构框图；

图2是本发明实施例的边缘计算网关装置的实现方法的流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

实施例1

本实施例提供一种边缘计算网关装置，图1是本发明边缘计算网关装置的结构框图，如图1所示，边缘计算网关装置，具体包括：

网关服务模块11和子服务模块12，其中网关服务模块11用于提供网关服务，子服务模块12用于实现业务功能；

网关服务模块11，包括云端通信单元111、子设备管控单元112、子服务管理单元113；

云端通信单元111用于与服务器进行通信，子设备管控单元112用于管理和控制接入本实施例边缘计算网关装置的子设备，子服务管理单元113用于在子服务模块12上安装子服务；

上述子服务包括基础子服务和实现不同业务功能的业务子服务。

在本实施例中，在服务器上搭建云平台，云平台用于管理物联网设备。上述云端通信模块11为提供无线数据传输或有线数据传输的通信模块，如WiFi模块等，可实现边缘计算网关装置与服务器(云平台)之间的网络连接和通信，该网络连接为通过路由器实现的广域网连接。

子设备为物联网设备，子设备管控单元112可对接入该边缘计算网关装置的一个或多个物联网设备进行管控。

子服务模块12为边缘计算网关装置提供若干子服务，这些子服务用于实现不同的业务功能，从而实现边缘计算网关装置的业务功能扩展，可承担部分服务器工作。子服务管理单元113根据服务器上的私有数据为边缘计算网关装置安装不同的子服务，上述边缘计算网关装置通过子服务管理单元对安装的子服务进行管理，这些子服务包括边缘计算网关装置所需的基础子服务和其他实现任何业务功能的业务子服务。当边缘计算网关装置需要进行功能升级时，只需在子服务模块12上创建新的子服务或对子服务模块12上已创建的子服务进行更新和升级，使得边缘计算网关装置的功能扩展简单，且容易进行功能迭代。

优选地，在本发明的较优实施例中，边缘计算网关装置还包括：

虚拟子设备13，用于对相应子设备进行集中控制或组合控制；

其中，虚拟子设备13由子设备管控单元112根据对接入边缘计算网关装置的子设备的不同管理需求而创建，子设备管理单元112管理创建的虚拟子设备13。

在本实施例中，虚拟子设备与接入边缘计算网关装置的子设备是并列存在的，根据对子设备的不同管理需求，可创建总控虚拟子设备、场景虚拟子设备等不同类型的虚拟子设备，总控虚拟子设备可对不同子设备进行集中控制，场景虚拟子设备可相应子设备进行组合控制，以实现相应的业务场景。

子设备管控单元112根据服务器(云平台)的私有数据，创建和管理虚拟子设备13，虚拟子设备13通过不同的协议连接子设备。子设备管控单元112处理虚拟子设备13与子设备之间的协议转换。

优选地，上述基础子服务，包括：

日志子服务，用于定位远程问题，该日志子服务根据服务器发送的指令，通过预设协议将各子服务和各子设备的本地日志上传至服务器进行查看、分析。

在本实施例中，上述日志子服务具有控制层和数据层，控制层可由服务器13上的云平台控制，即接收云平台发送的指令，根据指令打开和关闭数据层的日志上传，实现日志子服务对应的管理界面的打开和关闭，日志子服务的数据层面通过特定的传输协议，将各子服务和各子设备的本地上传至云平台，使得访问云平台(服务器)时，在日志子服务对应的管理界面可查看和分析这些日志，便于信息采集和远程定位边缘计算网关装置出现的问题。

优选地，上述基础子服务，还包括：

网络子服务，用于提供远程访问支持，该网关子服务通过与服务器建立VPN链路，该VPN链路为上述日志子服务、业务子服务以及其他基础子服务提供远程访问通道；

和/或，

监控子服务，用于监控所述网关服务模块和所述子服务模块的运行状态。

上述网络子服务与服务器13建立vpn链路，供其他对网络链路有要求的子服务使用，如供日志子服务、监控子服务、业务子服务使用，其他子服务可通过该VPN链路进行联网并访问服务器，可使得各子服务稳定运行。

在本实施例中，对上述边缘计算网关装置在实际应用中的整体架构进行说明：

整体架构包括服务器(云平台)、边缘计算网关装置和子设备(物联网设备)。

云平台供客户端接入和子设备接入，包括产品库、服务库、开发者平台、设备私有数据、设备控制单元、数据上报单元等。

客户端接收外部指令后接入云平台，子设备处理与边缘计算网关装置之间的各种协议后接入云平台；开发者平台用于开发物联网产品和服务，服务库和产品库分别保存已经发布的服务和产品；设备控制单元和数据上报单元分别处理子设备的控制指令和数据上报请求；设备私有数据保存对子设备的配置管理操作和参数。

通过客户端访问云平台，可选择待安装的产品、服务及对应的版本，生成配置数据保存为设备私有数据；边缘网关装置拉取待安装的产品和服务，通过预先定义的指令安装产品和子服务，并运行安装后的子服务，以完成特定的功能，包括基础功能和业务功能。

实施例2

本发明实施例提供了一种边缘计算网关装置的实现方法，图2是本发明边缘计算网关装置的实现方法的流程图，如图2所示，边缘计算网关装置的实现方法，具体包括如下步骤：

S201、接收终端发送的网关服务安装请求和授权信息，安装网关服务；

S202、从服务器存储的设备私有数据中获取子服务，安装并运行子服务，并将子服务接入所述服务器。

上述边缘计算网关装置的实现方法的执行主体为实施例1所述的边缘计算网关装置，该边缘计算网关装置通过与终端交互，安装网关服务之后，通过网关服务与服务器建立网络连接，即接入服务器(云平台)，以实现远程通信。

边缘计算网关装置接收终端(客户端)发送的网关服务安装请求和授权信息，进行网关服务安装，网关服务包括云端通信、子设备管控和子服务管控。

边缘计算网关装置从服务器获取子服务进行安装和运行，并将安装后的子服务接入服务器，以实现不同的业务功能，使得边缘计算网关装置可完成服务器的部分工作，实现边缘计算网关装置的功能扩展。通过为边缘计算网关装置安装子服务，通过子服务的升级和更新即可实现边缘计算网关装置的升级，无需对边缘计算网关装置本身进行更新改进，具有功能升级方便、功能迭代简单的有点。

在其中一些实施例中，终端会检查边缘计算网关装置接入服务器的状态，以保证边缘计算网关装置与服务器建立网络连接。

优选地，从服务器存储的设备私有数据中获取子服务，安装并运行子服务之前，还包括：

上述校验设备私有数据中的子服务的版本：通过将子服务的版本与边缘计算网关装置的支持的版本进行对比，若该边缘计算网关装置支持该子服务的版本，则获取相应的子服务进行安装。

优选地，从服务存储的设备私有数据中获取子服务之前，还包括：

通过终端访问服务器，以查询边缘计算网关装置支持的子服务和版本，并选择相应的子服务和版本，作为所述服务器存储的设备私有数据。

通过终端访问服务器，可查看边缘计算网关装置支持的子服务和版本，实现为边缘计算网关装置配置待安装的子服务和版本，该待安装的子服务和版本将作为配置数据保存至设备私有数据中。

优选地，安装网关服务之后，还包括：

从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包，安装虚拟子设备安装包，运行根据虚拟子设备安装包安装的虚拟子设备，并将虚拟子设备接入服务器。

虚拟子设备可根据业务需求完成业务功能，如对连接的子设备进行群控或有序执行控制指令组合，通过对虚拟子设备的控制，实现对其连接的子设备的控制。

优选地，从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包，安装虚拟子设备安装包之前，还包括：

查询服务器存储的设备私有数据中的虚拟子设备数据，校验虚拟子设备数据。

上述校验虚拟子设备为：通过将虚拟子设备数据中的版本与边缘计算网关装置的支持的版本进行对比，若该边缘计算网关装置支持该虚拟子设备的版本，则获取虚拟子设备进行安装。

优选地，从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包之前，包括：

通过终端访问服务器，以查询边缘计算网关装置支持的虚拟子设备和版本，并选择相应的虚拟子设备和版本，作为服务器存储的设备私有数据。

通过终端访问服务器，可查看边缘计算网关装置支持的虚拟子设备和版本，实现为边缘计算网关装置配置待安装的虚拟子设备和版本，该待安装的虚拟子设备和版本将作为配置数据保存至设备私有数据中，以供边缘计算网关装置查询待安装的虚拟子设备的安装包。

在本实施例中，边缘计算网关装置的实现方法包括网关服务安装、子服务选择、子服务安装、子服务启动和升级、虚拟子设备选择和安装等流程。可通过自动化安装工具或在线安装的方式安装网关服务。后续的流程可采用终端远程控制执行。

值得注意的是，上述边缘计算网关装置及其实现方法的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种边缘计算网关装置，其特征在于，包括：

网关服务模块和子服务模块，其中所述网关服务模块用于提供网关服务，所述子服务模块用于实现业务功能；

所述网关服务模块，包括云端通信单元、子设备管控单元、子服务管理单元；

所述云端通信单元用于与服务器进行通信，所述子设备管控单元用于管理和控制接入所述边缘计算网关装置的子设备，所述子服务管理单元用于在所述子服务模块安装子服务；

所述子服务包括基础子服务和实现不同业务功能的业务子服务；

所述子设备管控单元根据对所述子设备的不同管理需求，查询校验服务器存储的设备私有数据中的虚拟子设备数据，若所述边缘计算网关装置支持所述虚拟子设备的版本，则从服务器存储的设备私有数据中获取所述虚拟子设备的安装包并进行安装；

所述虚拟子设备通过通信协议连接若干子设备，虚拟子设备与不同子设备间的通信协议不尽相同，虚拟子设备用于对相应子设备进行集中控制或组合控制。

2.如权利要求1所述的边缘计算网关装置，其特征在于，所述基础子服务，包括：

日志子服务，用于定位远程问题，所述日志子服务根据服务器发送的指令，通过预设协议将各子服务和各子设备的本地日志上传至服务器进行查看、分析。

3.如权利要求2所述的边缘计算网关装置，其特征在于，所述基础子服务，还包括：

网络子服务，用于提供远程访问支持，网关子服务通过与服务器建立VPN链路，所述VPN链路为所述日志子服务、所述业务子服务以及其他基础子服务提供远程访问通道；

和/或，

监控子服务，用于监控所述网关服务模块和所述子服务模块的运行状态。

4.一种边缘计算网关装置的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收终端发送的网关服务安装请求和授权信息，安装网关服务；

从服务器存储的设备私有数据中获取子服务，安装并运行所述子服务，并将所述子服务接入所述服务器；

子设备管控单元根据对子设备的不同管理需求，查询校验服务器存储的设备私有数据中的虚拟子设备数据，若所述边缘计算网关装置支持所述虚拟子设备的版本，则从服务器存储的设备私有数据中获取所述虚拟子设备的安装包并进行安装，

所述虚拟子设备通过通信协议连接若干子设备，虚拟子设备与不同子设备间的通信协议不尽相同，虚拟子设备用于对相应子设备进行集中控制或组合控制。

5.如权利要求4所述的边缘计算网关装置的实现方法，其特征在于，所述从服务器存储的设备私有数据中获取子服务，安装并运行所述子服务之前，还包括：

查询所述服务器存储的设备私有数据中的子服务，校验所述设备私有数据中的子服务的版本。

6.如权利要求4所述的边缘计算网关装置的实现方法，其特征在于，所述从服务器存储的设备私有数据中获取子服务之前，还包括：

通过所述终端访问所述服务器，以查询所述边缘计算网关装置支持的子服务和版本，并选择相应的子服务和版本，作为所述服务器存储的设备私有数据。

7.如权利要求4所述的边缘计算网关装置的实现方法，其特征在于，所述从服务器存储的设备私有数据中获取虚拟子设备安装包之前，包括：

通过所述终端访问所述服务器，以查询所述边缘计算网关装置支持的虚拟子设备和版本，并选择相应的虚拟子设备和版本，作为所述服务器存储的设备私有数据。

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