CN112636948B - 一种网络终端计算资源协调***及方法 - Google Patents
一种网络终端计算资源协调***及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112636948B CN112636948B CN202011378865.3A CN202011378865A CN112636948B CN 112636948 B CN112636948 B CN 112636948B CN 202011378865 A CN202011378865 A CN 202011378865A CN 112636948 B CN112636948 B CN 112636948B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- terminal
- network
- equipment
- local
- remote
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 235000008694 Humulus lupulus Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
- H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
- H04L43/04—Processing captured monitoring data, e.g. for logfile generation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
- H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
- H04L43/0852—Delays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明提供一种网络终端计算资源协调***及方法，包括：核心层网络、终端设备及其网络设备，所述网络设备包括接入网络设备和汇聚网络设备；所述终端设备包括本地终端和远程终端，所述接入网络设备用于接入汇聚网络设备通过核心层网络将所述本地终端和远程终端建立网络连接；所述终端设备和在其网络通路上的接入网络设备和汇聚网络设备共同用于通过运行计算密集型应用程序进行分布式计算；所述本地终端将本地数据包发送给远程终端实现虚拟现实情景，远程终端将远程操作的信号发送给本地终端；本发明采用交换机等网络设备的空闲计算资源来辅助完成网络终端设备的计算任务，从而缩短终端设备上程序的运行完成总时间。
Description
技术领域
本发明属于交换机技术领域，具体涉及一种网络终端计算资源协调***及方法。
背景技术
随着工业互联网的迅速发展，各行各业对网络延迟的要求越来越高，尤其是医疗行业，远程医疗对于网速的要求特别高，目前网络终端设备的计算资源仍然比较有限，需要借助云上的虚拟机资源支援本地发起的计算任务。
目前主流技术是把虚拟机资源部署在云服务商的数据中心里面，当网络终端设备要和数据中心里面的虚拟机资源通信时，数据包需要经过很多个交换机、路由器的转发，才能最终到达通信的目的地，这样的数据传输速度会成为某些对实时性要求较高的应用的瓶颈。
网络终端设备为了完成计算密集型的任务，需要使用位于远程的虚拟计算资源。现有技术是，虚拟计算资源位于云服务商的数据中心里面，和网络终端设备之间隔着很多跳。客户端需要把本地收集到的实时数据先传送到虚拟机端，经过虚拟机的计算、处理之后，再把结果回传给网络终端设备。但是，从原始数据传送出去给虚拟计算资源到计算结果回传到网络终端设备，整个过程存在较长的网络传输时延。这种时延对于实时性要求高的应用来说，比如远程操控手术，是必须要解决的障碍。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种网络终端计算资源协调***及方法，以解决上述技术问题。
第一方面，本发明提供一种网络终端计算资源协调***，包括：
核心层网络、终端设备及其网络设备，所述网络设备包括接入网络设备和汇聚网络设备；所述终端设备包括本地终端和远程终端，所述接入网络设备用于接入汇聚网络设备通过核心层网络将所述本地终端和远程终端建立网络连接；
所述终端设备和其网络通路上的接入网络设备和汇聚网络设备一起用于通过运行计算密集型应用程序进行分布式计算；所述本地终端将本地数据包发送给远程终端实现虚拟现实情景，远程终端将远程操作的信号发送给本地终端；
所述接入网络设备和汇聚网络设备用于主动把自身的空闲计算资源分享给终端设备，所述空闲计算资源包括空闲算力和空闲内存。
进一步的，所述本地终端及其对应的接入网络设备、汇聚网络设备构成一个分布式计算集群；
每个分布式计算集群的顶端还包括：核心层网络，用于各个分布式集群中的高速转发通信。
进一步的，所述***还包括：
所述接入网络设备用于直接面向终端直连并接入互联网。
进一步的，所述汇聚网络设备设置在接入网络设备和核心层网络之间，为接入网络设备提供数据的汇聚、分发。
进一步的，所述网络设备的基础单位为交换机。
第二方面，本发明提供一种网络终端计算资源协调方法，包括
本地终端和远程终端建立网络连接；
终端设备分别把各自计算密集型应用所需可移动运行环境部署到对应的网络设备上；
当网络设备上有满足运行环境所需要的空闲计算资源时，运行在终端设备的程序可以同时放到网络设备中分布式执行。
进一步的，所述方法还包括：
本地终端把本地设备捕获的图像信息和位置信息传送给远程终端；
远程终端进行计算处理后生成虚拟现实情景；
远程操作人员根据虚拟现实情景在某个位置做出某个操作时，位置和操作信息会传到本地终端；
本地终端进行计算处理后生成控制信号发送给本地设备。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的一种网络终端计算资源协调***及方法，可以充分使用交换机实时空闲的计算资源，使得交换机的计算资源可动态地调度并用来协助处理终端设备的应用程序，最终实现采用交换机等网络设备的空闲计算资源来辅助完成网络终端设备的计算任务。对于实时性要求特别高的应用，本发明可降低终端设备上面的算力配置需求，把终端设备上面繁重的计算任务分担到接入层网络设备、汇聚层网络设备解决，从而缩短终端设备上程序的运行完成总时间。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的***的示意性流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供一种网络终端计算资源协调***，包括：核心层网络、终端设备及其网络设备，所述网络设备包括接入网络设备和汇聚网络设备；所述终端设备包括本地终端和远程终端，所述接入网络设备用于接入汇聚网络设备通过核心层网络将所述本地终端和远程终端建立网络连接；
所述终端设备和其网络通路上的接入网络设备和汇聚网络设备一起用于通过运行计算密集型应用程序进行分布式计算；所述本地终端将本地数据包发送给远程终端实现虚拟现实情景，远程终端将远程操作的信号发送给本地终端；
所述接入网络设备和汇聚网络设备用于主动把自身的空闲计算资源分享给终端设备，所述空闲计算资源包括空闲算力和空闲内存。
可选的，作为本发明的一个实施例，所述本地终端及其对应的接入网络设备、汇聚网络设备构成一个分布式计算集群；
每个分布式计算集群的顶端还包括：核心层网络，用于各个分布式集群中的高速转发通信。
可选的，作为本发明的一个实施例，所述***还包括：
所述接入网络设备用于直接面向终端直连并接入互联网。
可选的，作为本发明的一个实施例，所述汇聚网络设备设置在接入网络设备和核心层网络之间，为接入网络设备提供数据的汇聚、分发。
可选的，作为本发明的一个实施例，所述网络设备的基础单位为交换机。
基于上述***，本发明实施例提供一种网络终端计算资源协调方法，包括：
本地终端和远程终端建立网络连接；
终端设备分别把各自计算密集型应用所需可移动运行环境部署到对应的网络设备上；
当网络设备上有满足运行环境所需要的空闲计算资源时，运行在终端设备的程序可以同时放到网络设备中分布式执行。
可选的，作为本发明的一个实施例，所述方法还包括：
本地终端把本地设备捕获的图像信息和位置信息传送给远程终端；
远程终端进行计算处理后生成虚拟现实情景；
远程操作人员根据虚拟现实情景在某个位置做出某个操作时，位置和操作信息会传到本地终端；
本地终端进行计算处理后生成控制信号发送给本地设备。
为了便于对本发明的理解，下面以本发明一种网络终端计算资源协调方法的原理，结合实施例中应用于远程的过程，对本发明提供的一种网络终端计算资源协调方法做进一步的描述。
为了实时处理海量数据，处理数据的场所越来越靠近网络终端。同时随着虚拟现实等技术的发展，网络终端设备的功能越发复杂，需要的算力越来越多，其本身载有的计算资源也随之增多。现有问题是，如果只使用终端本身的计算资源进行本地计算，往往不能满足网络终端设备的用户体验，会存在可感知的卡顿等时延现象。如果使用云上的虚拟机计算资源，则又存在网络时延的问题，也不能完全符合终端设备的需求。本实施例提出一种网络终端计算资源协调***及方法，解决了终端设备本地计算资源不足的问题，又回避了使用远程云上的计算资源带来的高网络延迟的问题。
如图1所示，一个结合了虚拟现实和远程医疗的应用场景：终端A为进入人体的手术机器人的控制器，置于人体内的手术机器人通过无线方式和终端A连接；终端C为远程的一个虚拟现实设备，医生将通过直接操作终端C来实现操控手术机器人进行手术。终端A把手术机器人捕获的图像信息和位置信息传送给终端C，C进行计算处理后生成和实际情景一模一样的虚拟现实情景。当医生根据所感知的虚拟现实在某个位置做出某个操作时，位置和操作信息会传到终端A，A进行计算处理后生成控制手术机器人动作的信号，然后手术机器人根据终端A发出的信号在实际人体中完成远程医生做出的手术动作。
在远程医疗这种场景下，为了确保可靠性，远程的两个终端设备通过有线网络互联起来开始使用之后，不会发生物理上的移动。所以，可以认为终端A和C之间网络数据包通过的接入层网络设备（F、G）和汇聚层网络设备（H、I）是固定不变的。所以，可以令设备F、H的空闲计算资源支持A的计算任务；同理，令设备G、I的空闲计算资源支持C的计算任务。
实现方法描述如下：
首先，终端设备的接入网络设备和汇聚网络设备主动向外界提供设备实时的空闲计算资源的量，所述空闲计算资源的量包括总算力空闲量和内存空闲量。
终端A上面运行的应用Y需要有与之匹配的可移动的运行环境R，可以考虑用容器技术实现。运行环境R具有与之对应的可量化的运行时计算资源占用量，可用二元组表示为：【R所要求的最低算力，R所要求的最低内存】。
终端A和终端C上面运行的各类计算密集型的应用程序支持分布式计算模式，可以通过分布式计算方式缩短计算任务的完成总时间。
在终端A和终端C建立了网络连接之后，在终端A和C上的各种计算密集型应用开始运行之前，终端A和C先分别把各自的各种计算密集型的应用对应的可移动运行环境部署到其对应的接入网络设备和汇聚网络设备上。
在终端A的应用程序开始执行之后，当F或H上有满足运行环境R所需要的算力空闲量和内存空闲量时，就可以使F和/或H和A一起构成一个小的分布式计算集群，协同运行应用程序Y，从而缩短应用Y的执行完成总时间。同样的原理适用于终端C。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种网络终端计算资源协调***，其特征在于，包括：核心层网络、终端设备及其网络设备，所述网络设备包括接入网络设备和汇聚网络设备；所述终端设备包括本地终端和远程终端，所述接入网络设备用于接入汇聚网络设备通过核心层网络将所述本地终端和远程终端建立网络连接；
所述终端设备和在其网络通路上的接入网络设备和汇聚网络设备共同用于通过运行计算密集型应用程序进行分布式计算；所述本地终端将本地数据包发送给远程终端实现虚拟现实情景，远程终端将远程操作的信号发送给本地终端；
所述接入网络设备和汇聚网络设备用于主动把自身的空闲计算资源分享给终端设备，所述空闲计算资源包括空闲算力和空闲内存。
2.根据权利要求1所述的网络终端计算资源协调***，其特征在于，所述本地终端及其对应的接入网络设备、汇聚网络设备构成一个分布式计算集群；
每个分布式计算集群的顶端还包括：核心层网络，用于各个分布式集群中的高速转发通信。
3.根据权利要求1所述的网络终端计算资源协调***，其特征在于，所述***还包括：
所述接入网络设备用于直接面向终端直连并接入互联网。
4.根据权利要求1所述的网络终端计算资源协调***，其特征在于，所述汇聚网络设备设置在接入网络设备和核心层网络之间，为接入网络设备提供数据的汇聚、分发。
5.根据权利要求1所述的网络终端计算资源协调***，其特征在于，所述网络设备的基础单位为交换机。
6.一种网络终端计算资源协调方法，其特征在于，包括：
本地终端和远程终端建立网络连接；
终端设备分别把各自计算密集型应用所需可移动运行环境部署到对应的网络设备上；
当网络设备上有满足运行环境所需要的空闲计算资源时，运行在终端设备的程序可以同时放到网络设备中分布式执行；
所述方法还包括：
本地终端把本地设备捕获的图像信息和位置信息传送给远程终端；
远程终端进行计算处理后生成虚拟现实情景；
远程操作人员根据虚拟现实情景在某个位置做出某个操作时，位置和操作信息会传到本地终端；
本地终端进行计算处理后生成控制信号发送给本地设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011378865.3A CN112636948B (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 一种网络终端计算资源协调***及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011378865.3A CN112636948B (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 一种网络终端计算资源协调***及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112636948A CN112636948A (zh) | 2021-04-09 |
| CN112636948B true CN112636948B (zh) | 2022-12-20 |
Family
ID=75307230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011378865.3A Active CN112636948B (zh) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | 一种网络终端计算资源协调***及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112636948B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101494584A (zh) * | 2009-02-25 | 2009-07-29 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 数据传送*** |
| CN109951869A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-28 | 重庆邮电大学 | 一种基于云雾混合计算的车联网资源分配方法 |
| CN110971456A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-07 | 中建三局智能技术有限公司 | 适用于大型商业综合体的计算机网络***的设计方法 |
| CN112004239A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-27 | 中国科学院计算机网络信息中心 | 一种基于云边协同的计算卸载方法及*** |
-
2020
- 2020-12-01 CN CN202011378865.3A patent/CN112636948B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101494584A (zh) * | 2009-02-25 | 2009-07-29 | 中国联合网络通信集团有限公司 | 数据传送*** |
| CN109951869A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-28 | 重庆邮电大学 | 一种基于云雾混合计算的车联网资源分配方法 |
| CN110971456A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-07 | 中建三局智能技术有限公司 | 适用于大型商业综合体的计算机网络***的设计方法 |
| CN112004239A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-27 | 中国科学院计算机网络信息中心 | 一种基于云边协同的计算卸载方法及*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112636948A (zh) | 2021-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qin et al. | Recent advances in Industrial Internet: insights and challenges | |
| Okafor et al. | Leveraging fog computing for scalable IoT datacenter using spine‐leaf network topology | |
| US9935841B2 (en) | Traffic forwarding for processing in network environment | |
| Mavromoustakis et al. | Socially oriented edge computing for energy awareness in IoT architectures | |
| Aljanabi et al. | Improving IoT services using a hybrid fog-cloud offloading | |
| Luan et al. | The paradigm of digital twin communications | |
| EP3479972A1 (en) | Robot tasks scheduling process | |
| CN110427039A (zh) | 一种基于ros2的分布式云导航***及导航方法 | |
| CN107924332B (zh) | Ict服务供应的方法和*** | |
| Junior et al. | Supporting mobility-aware computational offloading in mobile cloud environment | |
| CN112636948B (zh) | 一种网络终端计算资源协调***及方法 | |
| CN110022299A (zh) | 一种超大规模分布式网络计算的方法 | |
| CN105068435A (zh) | 一种分布式无线智能家居*** | |
| Govindaraj et al. | Towards zero factory downtime: Edge computing and SDN as enabling technologies | |
| CN107885175B (zh) | 基于云主机控制的缝制方法及*** | |
| Li et al. | SDN based computation offloading for Industrial Internet of Things | |
| Huang et al. | Industrial robot control system optimized by wireless resources and cloud resources based on cloud edge multi-cluster containers | |
| CN112351089B (zh) | 一种虚拟机与加速器间的数据传输方法、***及装置 | |
| CN109696910A (zh) | 一种舵机运动控制方法及装置、计算机可读存储介质 | |
| Shah | Mobile edge cloud: Opportunities and challenges | |
| Upadhyay et al. | Edge Computing: Architecture, Application, Opportunities, and Challenges | |
| CN204790348U (zh) | 一种分布式无线智能家居*** | |
| Nandhini et al. | Study and analysis of cloud-based robotics framework | |
| Aiswarya et al. | Internet of Health Things: A Fog computing Paradigm | |
| Ebrahimzadeh et al. | The Tactile Internet over 5G FiWi Architectures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |