CN115942433B - 基于5g网络云服务的加速方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于5G网络云服务的加速方法和设备，通过部署IP双端加速网关，以及利用多个加速节点作为TCP代理进行数据转发，将5G专网中超长管道划分为多级短TCP连接，同时所有短TCP连接按照流水线的原理进行工作，使网络的吞吐率有明显的提升，能够解决TCP协议在广域网应用中存在的“高带宽低速度”的问题，提高TCP协议在广域网中带宽利用率。同时加速网关还会对TCP数据包进行数据压缩和解压，减少在高带宽时延网络中的数据传输量，提高数据的传输速度。

Description

基于5G网络云服务的加速方法和设备

技术领域

本发明涉及网络云服务的技术领域，特别涉及基于5G网络云服务的加速方法和设备。

背景技术

5G专网本质上是云平台与网络的结合，其具有大带宽、时延可保障、高安全性等优点，能够为企业用户提供定制化网络，满足企业用户差异化的需求。但是互联网通信架构是以TCP/IP协议为核心，当用户访问云平台时，大部分时间都是利用TCP/IP协议与云平台进行通信。然而5G专网的环境复杂，相比于局域网而言，广域网存在时延长、丢包率高和抖动等问题，从而导致TCP/IP协议在广域网中的数据传输效果并不理想，使得网络的带宽利用率不高。随着5G专网对带宽的需求越来越大，受限于TCP/IP协议的拥塞控制机制，5G专网的网络吞吐量没有得到明显的提高。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于5G网络云服务的加速方法和设备，其通过部署IP双端加速网关，以及利用多个加速节点作为TCP代理进行数据转发，将5G专网中超长管道划分为多级短TCP连接，同时所有短TCP连接按照流水线的原理进行工作，使网络的吞吐率有明显的提升，能够解决TCP协议在广域网应用中存在的“高带宽低速度”的问题，提高TCP协议在广域网中带宽利用率。同时加速网关还会对TCP数据包进行数据压缩和解压，减少在高带宽时延网络中的数据传输量，提高数据的传输速度。

本发明提供基于5G网络云服务的加速方法，包括如下步骤：

步骤S1，用户端向第一加速网关发送连接云平台的连接请求，所述第一加速网关基于所述连接请求向管理节点发出加速请求；

步骤S2，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点；并基于选择的至少一个加速节点组成加速路径，再将所述加速路径发送给所述第一加速网关；

步骤S3，所述第一加速网关基于所述加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间的通信通道；所述用户端通过所述通信通道，向所述云平台传输数据。

在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤S2中，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点，包括：

所述管理节点基于所述加速请求和每个加速节点各自的负载状态，选择至少一个加速节点。

在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤S2中，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点之前，还包括：

获取所有加速节点各自的负载状态，并将所有负载状态发送给所述管理节点。

在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤S3中，所述第一加速网关基于所述加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间的通信通道，包括：

确定所述加速路径包含的所有加速节点相互之间的连接顺序；

通过5G网络，建立所述用户端与所述第一加速网关的连接；建立所述第一加速网关与所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点的连接；根据所述连接顺序，建立所述加速路径中所有加速节点的连接；建立所述加速路径中位于最后连接顺序位置的加速节点与第二加速网关的连接；建立所述第二加速网关与所述云平台的连接。

在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤S3中，所述用户端通过所述通信通道，向所述云平台传输数据，包括：

所述用户端将数据发送给所述第一加速网关，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，将压缩的数据发送所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点后，再基于所述连接顺序，将压缩的数据依次经过所述加速路径的所有加速节点，以此到达所述位于最后连接顺序位置的加速节点；再将压缩的数据从所述位于最后连接顺序位置的加速节点发送给所述第二加速网关；所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台。

在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤S3中，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台具体包括：

步骤S301，利用下面公式(1)，指示所述第一加速网关对所述数据进行压缩，

在上述公式(1)中，m₂表示对所述数据进行压缩后的压缩数据的二进制形式；m1₂表示所述压缩数据中的第一压缩数据的二进制形式；m2₂表示所述压缩数据中的第二压缩数据的二进制形式；M₂表示压缩前的数据的二进制形式；len()表示求取括号内二进制数据的数据位数；表示向上取整；/> 表示二进制数据M₂中第1位到第/>位的二进制形式数据；/>表示二进制数据M₂中第位到第len(M₂)位的二进制形式数据；R₂表示预设分割标识数据的二进制形式，用于区分第一压缩数据和第二压缩数据；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；F₂表示符号数据位，其数据位数仅一位，若/> 为正数或零时，则F₂＝1，若为负数时，则F₂＝0；| |₂表示求取绝对值后将数值转换为二进制形式；{,,,}表示将括号内逗号隔开是二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；

步骤S302，利用下面公式(2)，根据压缩前后的数据，判断是否需要对所述数据进行压缩处理，

在上述公式(2)中，E表示压缩控制值；

若E＝1，则对所述数据M₂压缩为数据m₂，再将数据m₂和E进行组合发送；

若E＝0，则不对所述数据M₂压缩，并将数据M₂和E进行组合发送；

步骤S303，利用下面公式(3)，指示所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台，

M'₂＝E×{m'₂(R₂ ^-),{[m'₂(R₂ ^-)]₁₀-{2×[m'₂(F₂)]₁₀-1}×[m'₂(R₂ ⁺)]₁₀}₂}+(1-E)×m'₂ (3)

在上述公式(3)中，M'₂表示解压的数据的二进制形式；{,}表示将括号内逗号隔开的左右两个二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；[]₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；m'₂表示所述第二加速网关接收到压缩的数据的二进制形式，若E＝0则直接代入上述公式(3)计算，若E＝1，则在m'₂中找到数据段为R₂的位置，并将所述数据段R₂后边一位记做m'₂(F₂)，将数据段R₂前边的所有数据记做m'₂(R₂ ^-)，将数据段R₂后边所有数据中除了数据段R₂后边一位m'₂(F₂)后的数据记做m'₂(R₂ ⁺)后，代入上述公式(3)计算。

在本申请公开的一个实施例中，在所述步骤S3中，所述用户端通过所述通信通道，向所述云平台传输数据之后，还包括：

所述第一加速网关对所述用户端的数据传输需求进行预测，将预测的结果发送给所述管理节点；

所述管理节点基于所述预测的结果，重新选择至少一个加速节点；基于重新选择的至少一个加速节点，组成新的加速路径，再将新的加速路径发送给所述第一加速网关；

所述第一加速网关基于新的加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间新的通信通道。

本发明还提供基于5G网络云服务的加速设备，包括：

用户端，用于向第一加速网关发送连接云平台的连接请求，以及通过通信通道，向所述云平台传输数据；

第一加速网关，用于基于所述连接请求向管理节点发出加速请求，以及基于加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间的通信通道；

管理节点，用于基于所述加速请求，选择至少一个加速节点，以及基于选择的至少一个加速节点组成加速路径，再将所述加速路径发送给所述第一加速网关。

在本申请公开的一个实施例中，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点，具体为：

所述管理节点基于所述加速请求和每个加速节点各自的负载状态，选择至少一个加速节点。

在本申请公开的一个实施例中，每个加速节点将各自的负载状态发送给所述管理节点。

在本申请公开的一个实施例中，所述管理节点确定所述加速路径包含的所有加速节点相互之间的连接顺序；

所述管理节点还通过5G网络，建立所述用户端与所述第一加速网关的连接；建立所述第一加速网关与所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点的连接；根据所述连接顺序，建立所述加速路径中所有加速节点的连接；建立所述加速路径中位于最后连接顺序位置的加速节点与第二加速网关的连接；建立所述第二加速网关与所述云平台的连接。

在本申请公开的一个实施例中，所述用户端将数据发送给所述第一加速网关，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，将压缩的数据发送所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点后，再基于所述连接顺序，将压缩的数据依次经过所述加速路径的所有加速节点，以此到达所述位于最后连接顺序位置的加速节点；再将压缩的数据从所述位于最后连接顺序位置的加速节点发送给所述第二加速网关；所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一加速网关还对所述用户端的数据传输需求进行预测，将预测的结果发送给所述管理节点；

所述管理节点基于所述预测的结果，重新选择至少一个加速节点；基于重新选择的至少一个加速节点，组成新的加速路径，再将新的加速路径发送给所述第一加速网关；

所述第一加速网关还基于新的加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间新的通信通道。

本发明还提供用于5G网络云服务加速的计算机设备，包括：

处理器，以及存储有计算机指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机指令时，能够实现如前述的基于5G网络云服务的加速方法。

本发明还计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时，能够实现前述的基于5G网络云服务的加速方法。

相比于现有技术，基于5G网络云服务的加速方法和设备通过部署IP双端加速网关，以及利用多个加速节点作为TCP代理进行数据转发，将5G专网中超长管道划分为多级短TCP连接，同时所有短TCP连接按照流水线的原理进行工作，使网络的吞吐率有明显的提升，能够解决TCP协议在广域网应用中存在的“高带宽低速度”的问题，提高TCP协议在广域网中带宽利用率。同时加速网关还会对TCP数据包进行数据压缩和解压，减少在高带宽时延网络中的数据传输量，提高数据的传输速度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的基于5G网络云服务的加速方法的流程图。

图2为本发明提供的基于5G网络云服务的加速方法的建立通信通道的时序图。

图3为本发明提供的基于5G网络云服务的加速方法的数据传输时序图。

图4为本发明提供的基于5G网络云服务的加速设备的结构框图。

图5为本发明提供的基于5G网络云服务的加速设备的功能框图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1，为本发明实施例提供的基于5G网络云服务的加速方法的流程图。该基于5G网络云服务的加速方法包括如下步骤：

步骤S1，用户端向第一加速网关发送连接云平台的连接请求，该第一加速网关基于该连接请求向管理节点发出加速请求；

步骤S2，该管理节点基于该加速请求，选择至少一个加速节点；并基于选择的至少一个加速节点组成加速路径，再将该加速路径发送给该第一加速网关；

步骤S3，该第一加速网关基于该加速路径，通过5G网络，建立该用户端与该云平台之间的通信通道；该用户端通过该通信通道，向该云平台传输数据。

上述技术方案的有益效果为：在该加速方法中，主要包括管理节点、加速网关和加速节点三部分。两个加速网关分别部署在用户端和云平台两侧，管理节点能够为用户端选择合适的加速节点，多个加速节点部署在两个加速网关之间的通信路径上，这样可利用部署在用户端和云平台之间的多个加速节点进行数据转发采用多个TCP连接替代原先的超长传输管道。同时根据流水线的工作原理，多个TCP连接在传输数据过程中处于同时工作状态，能够有效提高网络的吞吐率。并且加速网关还会对TCP数据包进行数据压缩和解压，减少在高带宽时延网络中的数据传输量，从而提高数据的传输速度。

优选地，在该步骤S2中，该管理节点基于该加速请求，选择至少一个加速节点，包括：

该管理节点基于该加速请求和每个加速节点各自的负载状态，选择至少一个加速节点。

上述技术方案的有益效果为：当管理节点接收到加速请求后，管理节点根据每个加速节点的网络负载状态，选择至少一个合适的加速节点，进行加速节点的调度，从而为加速请求分配合适的加速路径。在实际应用中，管理节点可选择实际网络负载率小于或等于预设负载率阈值的加速节点用于组成加速路径。

优选地，在该步骤S2中，该管理节点基于该加速请求，选择至少一个加速节点之前，还包括：

获取所有加速节点各自的负载状态，并将所有负载状态发送给该管理节点。

上述技术方案的有益效果为：当管理节点接收到加速请求后，每个加速节点会将自身当前的实际网络负载率发送给管理节点，便于管理节点及时获取每个加速节点的负载状态，组成更高效的加速路径。

优选地，在该步骤S3中，该第一加速网关基于该加速路径，通过5G网络，建立该用户端与该云平台之间的通信通道，包括：

确定该加速路径包含的所有加速节点相互之间的连接顺序；

通过5G网络，建立该用户端与该第一加速网关的连接；建立该第一加速网关与该加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点的连接；根据该连接顺序，建立该加速路径中所有加速节点的连接；建立该加速路径中位于最后连接顺序位置的加速节点与第二加速网关的连接；建立该第二加速网关与该云平台的连接。

上述技术方案的有益效果为：当管理节点完成加速节点的选择，并基于选择的所有加速节点组成相应的加速路径。其中，管理节点可选择一个加速节点、两个加速节点或者大于两个的加速节点。管理节点还能确定加速路径中所有加速节点之间的连接顺序，该连接顺序是指数据在加速路径中沿着每个加速节点的传输顺序。根据该连接顺序，能够确定位于第一连接顺序位置的加速节点和位于最后连接顺序位置的加速节点，并分别与第一加速网关和第二加速网关连接，以此使得位于第一连接顺序位置的加速节点能够接收来自第一加速网关发送的数据，以及使得位于最后连接顺序位置的加速节点将数据发送到第二加速网关。此外，当位于第一连接顺序位置的加速节点接收到第一加速网关发送的数据后，能够将数据转发到加速路径下一跳的加速节点中，以此类推，从而最终将数据转发到位于最后连接顺序位置的加速节点。其中数据在加速路径内转发过程中，相邻的两个加速节点组成一个短TCP连接，从而将原来第一加速网关与第二加速网关之间的直接超长连接划分为多个短TCP连接。

优选地，在该步骤S3中，该用户端通过该通信通道，向该云平台传输数据，包括：

该用户端将数据发送给该第一加速网关，该第一加速网关对该数据进行压缩，将压缩的数据发送该加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点后，再基于该连接顺序，将压缩的数据依次经过该加速路径的所有加速节点，以此到达该位于最后连接顺序位置的加速节点；再将压缩的数据从该位于最后连接顺序位置的加速节点发送给该第二加速网关；该第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给该云平台。

上述技术方案的有益效果为：第一加速网关和第二加速网关均具有数据压缩和解压功能，第一加速网关对接收到的数据进行压缩，能够有效减小数据量，便于后续在加速路径中对压缩的数据进行快速传输，当第二加速网关接收加速路径发送的压缩数据后，能够对压缩数据进行解压还原，再将解压还原的数据再发送给云平台。

优选地，在该步骤S3中，该第一加速网关对该数据进行压缩，该第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给该云平台具体包括：

步骤S301，利用下面公式(1)，指示该第一加速网关对该数据进行压缩，

在上述公式(1)中，m₂表示对该数据进行压缩后的压缩数据的二进制形式；m1₂表示该压缩数据中的第一压缩数据的二进制形式；m2₂表示该压缩数据中的第二压缩数据的二进制形式；M₂表示压缩前的数据的二进制形式；len()表示求取括号内二进制数据的数据位数；表示向上取整；/>表示二进制数据M₂中第1位到第/>位的二进制形式数据；/> 表示二进制数据M₂中第/>位到第len(M₂)位的二进制形式数据；R₂表示预设分割标识数据的二进制形式，用于区分第一压缩数据和第二压缩数据；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；F₂表示符号数据位，其数据位数仅一位，若/> 为正数或零时，则F₂＝1，若/> 为负数时，则F₂＝0；||₂表示求取绝对值后将数值转换为二进制形式；{,,,}表示将括号内逗号隔开是二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；

步骤S302，利用下面公式(2)，根据压缩前后的数据，判断是否需要对该数据进行压缩处理，

在上述公式(2)中，E表示压缩控制值；

若E＝1，则对该数据M₂压缩为数据m₂，再将数据m₂和E进行组合发送；

若E＝0，则不对该数据M₂压缩，并将数据M₂和E进行组合发送；

步骤S303，利用下面公式(3)，指示该第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给该云平台，

M'₂＝E×{m'₂(R₂ ^-),{[m'₂(R₂ ^-)]₁₀-{2×[m'₂(F₂)]₁₀-1}×[m'₂(R₂ ⁺)]₁₀}₂}+(1-E)×m'₂ (3)

在上述公式(3)中，M'₂表示解压的数据的二进制形式；{,}表示将括号内逗号隔开的左右两个二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；[]₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；m'₂表示该第二加速网关接收到压缩的数据的二进制形式，若E＝0则直接代入上述公式(3)计算，若E＝1，则在m'₂中找到数据段为R₂的位置，并将该数据段R₂后边一位记做m'₂(F₂)，将数据段R₂前边的所有数据记做m'₂(R₂ ^-)，将数据段r₂后边所有数据中除了数据段R₂后边一位m'₂(F₂)后的数据记做m'₂(R₂ ⁺)后，代入上述公式(3)计算。

上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)，对数据进行压缩，从而实现对数据无损压缩的处理，同时加入标识点确保解压的准确性和可靠性；然后利用上述公式(2)，根据压缩前后的数据，判断是否需要对数据进行压缩处理，从而在压缩后的数据量大于压缩前的数据量时取消压缩，防止增加不必要的工作量；然后利用上述公式(3)，对压缩的数据进行解压，确保数据的完整性以及准确性。

优选地，在该步骤S3中，该用户端通过该通信通道，向该云平台传输数据之后，还包括：

该第一加速网关对该用户端的数据传输需求进行预测，将预测的结果发送给该管理节点；

该管理节点基于该预测的结果，重新选择至少一个加速节点；基于重新选择的至少一个加速节点，组成新的加速路径，再将新的加速路径发送给该第一加速网关；

该第一加速网关基于新的加速路径，通过5G网络，建立该用户端与该云平台之间新的通信通道。

上述技术方案的有益效果为：第一加速网关还会对用户端的数据传输需求进行预测，以此预测用户端需要传输的数据量大小，再根据预测的结果，重新选择一个加速节点、两个加速节点或者大于两个的加速节点，以此组成新的加速路径，使得新的加速路径能够与用户端的数据传输需求相匹配。

参阅图2和图3，分别为本发明实施例提供的基于5G网络云服务的加速方法的建立通信通道的时序图和数据传输时序图。具体地，如图2所示，用户端向云平台发起TCP连接请求，TCP连接请求通过用户端侧的第一加速网关时会被第一加速网关截获。第一加速网关截获TCP连接请求后，向用户端返回SYN和ACK，从而使第一加速网关与用户端建立一条TCP连接。第一加速网关在截获TCP连接请求后，向管理节点发出加速请求，管理节点进行加速节点调度，为加速请求分配合适的加速路径。然后，第一加速网关按照管理节点分配的加速路径，向下一跳加速节点建立一条TCP连接。加速节点依次向下一个加速节点建立TCP连接，直到第二加速网关与云平台完成TCP连接的建立。至此，用户端和云平台之间就建立起一条通信通道。

当用户端与云平台之间的通信通道完成建立后，用户端与云平台之间能够实现数据传输。用户端与云平台之间的数据传输时序如图3所示，这里不做详细的叙述。

参阅图4，为本发明实施例提供的基于5G网络云服务的加速设备的结构框图。该基于5G网络云服务的加速设备包括：

用户端，用于向第一加速网关发送连接云平台的连接请求，以及通过通信通道，向该云平台传输数据；

第一加速网关，用于基于该连接请求向管理节点发出加速请求，以及基于加速路径，通过5G网络，建立该用户端与该云平台之间的通信通道；

管理节点，用于基于该加速请求，选择至少一个加速节点，以及基于选择的至少一个加速节点组成加速路径，再将该加速路径发送给该第一加速网关。

上述技术方案的有益效果为：在该加速设备中，主要包括管理节点、加速网关和加速节点三部分。两个加速网关分别部署在用户端和云平台两侧，管理节点能够为用户端选择合适的加速节点，多个加速节点部署在两个加速网关之间的通信路径上，这样可利用部署在用户端和云平台之间的多个加速节点进行数据转发采用多个TCP连接替代原先的超长传输管道。同时根据流水线的工作原理，多个TCP连接在传输数据过程中处于同时工作状态，能够有效提高网络的吞吐率。并且加速网关还会对TCP数据包进行数据压缩和解压，减少在高带宽时延网络中的数据传输量，从而提高数据的传输速度。其中，管理节点可具有节点调度、节点监控和网络接口等功能；加速节点可具有数据转发、网络取样和网络接口等功能；第一加速网关和第二加速网关可具有数据压缩与解压、透明代理和网络接口等功能。

优选地，该管理节点基于该加速请求，选择至少一个加速节点，具体为：

该管理节点基于该加速请求和每个加速节点各自的负载状态，选择至少一个加速节点。

上述技术方案的有益效果为：当管理节点接收到加速请求后，管理节点根据每个加速节点的网络负载状态，选择至少一个合适的加速节点，进行加速节点的调度，从而为加速请求分配合适的加速路径。在实际应用中，管理节点可选择实际网络负载率小于或等于预设负载率阈值的加速节点用于组成加速路径。

优选地，每个加速节点将各自的负载状态发送给该管理节点。

上述技术方案的有益效果为：当管理节点接收到加速请求后，每个加速节点会将自身当前的实际网络负载率发送给管理节点，便于管理节点及时获取每个加速节点的负载状态，组成更高效的加速路径。

优选地，该管理节点确定该加速路径包含的所有加速节点相互之间的连接顺序；

该管理节点还通过5G网络，建立该用户端与该第一加速网关的连接；建立该第一加速网关与该加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点的连接；根据该连接顺序，建立该加速路径中所有加速节点的连接；建立该加速路径中位于最后连接顺序位置的加速节点与第二加速网关的连接；建立该第二加速网关与该云平台的连接。

上述技术方案的有益效果为：当管理节点完成加速节点的选择，并基于选择的所有加速节点组成相应的加速路径。其中，管理节点可选择一个加速节点、两个加速节点或者大于两个的加速节点。管理节点还能确定加速路径中所有加速节点之间的连接顺序，该连接顺序是指数据在加速路径中沿着每个加速节点的传输顺序。根据该连接顺序，能够确定位于第一连接顺序位置的加速节点和位于最后连接顺序位置的加速节点，并分别与第一加速网关和第二加速网关连接，以此使得位于第一连接顺序位置的加速节点能够接收来自第一加速网关发送的数据，以及使得位于最后连接顺序位置的加速节点将数据发送到第二加速网关。此外，当位于第一连接顺序位置的加速节点接收到第一加速网关发送的数据后，能够将数据转发到加速路径下一跳的加速节点中，以此类推，从而最终将数据转发到位于最后连接顺序位置的加速节点。其中数据在加速路径内转发过程中，相邻的两个加速节点组成一个短TCP连接，从而将原来第一加速网关与第二加速网关之间的直接超长连接划分为多个短TCP连接。

优选地，该用户端将数据发送给该第一加速网关，该第一加速网关对该数据进行压缩，将压缩的数据发送该加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点后，再基于该连接顺序，将压缩的数据依次经过该加速路径的所有加速节点，以此到达该位于最后连接顺序位置的加速节点；再将压缩的数据从该位于最后连接顺序位置的加速节点发送给该第二加速网关；该第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给该云平台。

上述技术方案的有益效果为：第一加速网关和第二加速网关均具有数据压缩和解压功能，第一加速网关对接收到的数据进行压缩，能够有效减小数据量，便于后续在加速路径中对压缩的数据进行快速传输，当第二加速网关接收加速路径发送的压缩数据后，能够对压缩数据进行解压还原，再将解压还原的数据再发送给云平台。

优选地，该第一加速网关还对该用户端的数据传输需求进行预测，将预测的结果发送给该管理节点；

该管理节点基于该预测的结果，重新选择至少一个加速节点；基于重新选择的至少一个加速节点，组成新的加速路径，再将新的加速路径发送给该第一加速网关；

该第一加速网关还基于新的加速路径，通过5G网络，建立该用户端与该云平台之间新的通信通道。

上述技术方案的有益效果为：第一加速网关还会对用户端的数据传输需求进行预测，以此预测用户端需要传输的数据量大小，再根据预测的结果，重新选择一个加速节点、两个加速节点或者大于两个的加速节点，以此组成新的加速路径，使得新的加速路径能够与用户端的数据传输需求相匹配。

参阅图5，为本发明实施例提供的基于5G网络云服务的加速设备的功能框图。针对该加速设备的功能划分，可根据不同功能，在管理节点，第一加速网关/第二加速网关，加速节点设置不同的功能模块。还设置网络通信模型为管理节点，第一加速网关/第二加速网关，加速节点提供通信接口。管理节点可包括节点监控模块和节点调度模块，节点监控模块可用于监控每个加速节点的负载状态，节点调度模块可用于选择不同加速节点组成加速路径。第一加速网关/第二加速网关可包括数据压缩/解压模块和透明代理模块，数据压缩/解压模块可用于对数据进行压缩和解压，透明代理模块可用于实现TCP代理。加速节点可包括数据转发模块和网络取样模块，数据转发模块可用于实现数据在不同加速节点之间的转发，网络取样模块可用于实现对5G网络的数据取样。

还有，本发明还提供用于5G网络云服务加速的计算机设备，包括：处理器，以及存储有计算机指令的存储器；该处理器执行该计算机指令时，能够实现前述基于5G网络云服务的加速方法。

本发明还提供计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当该计算机指令被处理器执行时，能够实现前述基于5G网络云服务的加速方法。

本发明的加速设备可包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.基于5G网络云服务的加速方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，用户端向第一加速网关发送连接云平台的连接请求，所述第一加速网关基于所述连接请求向管理节点发出加速请求；

步骤S2，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点；并基于选择的至少一个加速节点组成加速路径，再将所述加速路径发送给所述第一加速网关；

步骤S3，所述第一加速网关基于所述加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间的通信通道；所述用户端通过所述通信通道，向所述云平台传输数据；

其中，在所述步骤S3中，所述第一加速网关基于所述加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间的通信通道，包括：

确定所述加速路径包含的所有加速节点相互之间的连接顺序；

通过5G网络，建立所述用户端与所述第一加速网关的连接；建立所述第一加速网关与所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点的连接；根据所述连接顺序，建立所述加速路径中所有加速节点的连接；建立所述加速路径中位于最后连接顺序位置的加速节点与第二加速网关的连接；建立所述第二加速网关与所述云平台的连接；

其中，在所述步骤S3中，所述用户端通过所述通信通道，向所述云平台传输数据，包括：

所述用户端将数据发送给所述第一加速网关，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，将压缩的数据发送所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点后，再基于所述连接顺序，将压缩的数据依次经过所述加速路径的所有加速节点，以此到达所述位于最后连接顺序位置的加速节点；再将压缩的数据从所述位于最后连接顺序位置的加速节点发送给所述第二加速网关；所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台；

其中，在所述步骤S3中，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台具体包括：

步骤S301，利用下面公式(1)，指示所述第一加速网关对所述数据进行压缩，

在上述公式(1)中，m₂表示对所述数据进行压缩后的压缩数据的二进制形式；m1₂表示所述压缩数据中的第一压缩数据的二进制形式；m2₂表示所述压缩数据中的第二压缩数据的二进制形式；M₂表示压缩前的数据的二进制形式；len()表示求取括号内二进制数据的数据位数；表示向上取整；/>表示二进制数据M₂中第1位到第/>位的二进制形式数据；/>表示二进制数据M₂中第/>位到第len(M₂)位的二进制形式数据；R₂表示预设分割标识数据的二进制形式，用于区分第一压缩数据和第二压缩数据；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；F₂表示符号数据位，其数据位数仅一位，若/> 为正数或零时，则F₂＝1，若/> 为负数时，则F₂＝0；| |₂表示求取绝对值后将数值转换为二进制形式；{,,,}表示将括号内逗号隔开是二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；

步骤S302，利用下面公式(2)，根据压缩前后的数据，判断是否需要对所述数据进行压缩处理，

在上述公式(2)中，E表示压缩控制值；

若E＝1，则对所述数据M₂压缩为数据m₂，再将数据m₂和E进行组合发送；

若E＝0，则不对所述数据M₂压缩，并将数据M₂和E进行组合发送；

步骤S303，利用下面公式(3)，指示所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台，

M′₂＝E×{m′₂(R₂ ^-),{[m′₂(R₂ ^-)]₁₀-{2×[m′₂(F₂)]₁₀-1}×[m′₂(R₂ ⁺)]₁₀}₂}+(1-E)×m′₂

(3)

在上述公式(3)中，M′₂表示解压的数据的二进制形式；{,}表示将括号内逗号隔开的左右两个二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；[]₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；m′₂表示所述第二加速网关接收到压缩的数据的二进制形式，若E＝0则直接代入上述公式(3)计算，若E＝1，则在m′₂中找到数据段为R₂的位置，并将所述数据段R₂后边一位记做m′₂(F₂)，将数据段R₂前边的所有数据记做m′₂(R₂ ^-)，将数据段R₂后边所有数据中除了数据段R₂后边一位m′₂(F₂)后的数据记做m′₂(R₂ ⁺)后，代入上述公式(3)计算。

2.如权利要求1所述的基于5G网络云服务的加速方法，其特征在于：

在所述步骤S2中，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点，包括：

所述管理节点基于所述加速请求和每个加速节点各自的负载状态，选择至少一个加速节点。

3.如权利要求2所述的基于5G网络云服务的加速方法，其特征在于：

在所述步骤S2中，所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点之前，还包括：

获取所有加速节点各自的负载状态，并将所有负载状态发送给所述管理节点。

4.如权利要求1所述的基于5G网络云服务的加速方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述用户端通过所述通信通道，向所述云平台传输数据之后，还包括：

所述第一加速网关对所述用户端的数据传输需求进行预测，将预测的结果发送给所述管理节点；

所述管理节点基于所述预测的结果，重新选择至少一个加速节点；基于重新选择的至少一个加速节点，组成新的加速路径，再将新的加速路径发送给所述第一加速网关；

所述第一加速网关基于新的加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间新的通信通道。

5.基于5G网络云服务的加速设备，其特征在于，包括：

用户端，用于向第一加速网关发送连接云平台的连接请求，以及通过通信通道，向所述云平台传输数据；

第一加速网关，用于基于所述连接请求向管理节点发出加速请求，以及基于加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间的通信通道；

管理节点，用于基于所述加速请求，选择至少一个加速节点，以及基于选择的至少一个加速节点组成加速路径，再将所述加速路径发送给所述第一加速网关；

其中，所述管理节点确定所述加速路径包含的所有加速节点相互之间的连接顺序；

所述管理节点还通过5G网络，建立所述用户端与所述第一加速网关的连接；建立所述第一加速网关与所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点的连接；根据所述连接顺序，建立所述加速路径中所有加速节点的连接；建立所述加速路径中位于最后连接顺序位置的加速节点与第二加速网关的连接；建立所述第二加速网关与所述云平台的连接；

其中，所述用户端将数据发送给所述第一加速网关，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，将压缩的数据发送所述加速路径中位于第一连接顺序位置的加速节点后，再基于所述连接顺序，将压缩的数据依次经过所述加速路径的所有加速节点，以此到达所述位于最后连接顺序位置的加速节点；再将压缩的数据从所述位于最后连接顺序位置的加速节点发送给所述第二加速网关；所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台；

其中，所述第一加速网关对所述数据进行压缩，所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台具体包括：

步骤S301，利用下面公式(1)，指示所述第一加速网关对所述数据进行压缩，

在上述公式(1)中，m₂表示对所述数据进行压缩后的压缩数据的二进制形式；m1₂表示所述压缩数据中的第一压缩数据的二进制形式；m2₂表示所述压缩数据中的第二压缩数据的二进制形式；M₂表示压缩前的数据的二进制形式；len()表示求取括号内二进制数据的数据位数；表示向上取整；/>表示二进制数据M₂中第1位到第/>位的二进制形式数据；/>表示二进制数据M₂中第/>位到第len(M₂)位的二进制形式数据；R₂表示预设分割标识数据的二进制形式，用于区分第一压缩数据和第二压缩数据；{}₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；F₂表示符号数据位，其数据位数仅一位，若/> 为正数或零时，则F₂＝1，若/> 为负数时，则F₂＝0；| |₂表示求取绝对值后将数值转换为二进制形式；{,,,}表示将括号内逗号隔开是二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；

步骤S302，利用下面公式(2)，根据压缩前后的数据，判断是否需要对所述数据进行压缩处理，

在上述公式(2)中，E表示压缩控制值；

若E＝1，则对所述数据M₂压缩为数据m₂，再将数据m₂和E进行组合发送；

若E＝0，则不对所述数据M₂压缩，并将数据M₂和E进行组合发送；

步骤S303，利用下面公式(3)，指示所述第二加速网关对压缩的数据进行解压后，将解压的数据发送给所述云平台，

M′₂＝E×{m′₂(R₂ ^-),{[m′₂(R₂ ^-)]₁₀-{2×[m′₂(f₂)]₁₀-1}×[m′₂(R₂ ⁺)]₁₀}₂}+(1-E)×m′₂

(3)

在上述公式(3)中，M′₂表示解压的数据的二进制形式；{,}表示将括号内逗号隔开的左右两个二进制数进行首尾相接形成新的二进制数据；[]₁₀表示将括号内的数据转换为十进制数；m′₂表示所述第二加速网关接收到压缩的数据的二进制形式，若E＝0则直接代入上述公式(3)计算，若E＝1，则在m′₂中找到数据段为R₂的位置，并将所述数据段n₂后边一位记做m′₂(F₂)，将数据段R₂前边的所有数据记做m′₂(R₂ ^-)，将数据段R₂后边所有数据中除了数据段R₂后边一位m′₂(F₂)后的数据记做m′₂(R₂ ⁺)后，代入上述公式(3)计算。

6.如权利要求5所述的基于5G网络云服务的加速设备，其特征在于：

所述管理节点基于所述加速请求，选择至少一个加速节点，具体为：所述管理节点基于所述加速请求和每个加速节点各自的负载状态，选择至少一个加速节点。

7.如权利要求6所述的基于5G网络云服务的加速设备，其特征在于：

每个加速节点将各自的负载状态发送给所述管理节点。

8.如权利要求7所述的基于5G网络云服务的加速设备，其特征在于：

所述第一加速网关还对所述用户端的数据传输需求进行预测，将预测的结果发送给所述管理节点；

所述管理节点基于所述预测的结果，重新选择至少一个加速节点；基于重新选择的至少一个加速节点，组成新的加速路径，再将新的加速路径发送给所述第一加速网关；

所述第一加速网关还基于新的加速路径，通过5G网络，建立所述用户端与所述云平台之间新的通信通道。

9.一种用于5G网络云服务加速的计算机设备，其特征在于，包括：

处理器，以及存储有计算机指令的存储器；

所述处理器执行所述计算机指令时，能够实现如权利要求1-4中任一项所述的基于5G网络云服务的加速方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，当所述计算机指令被处理器执行时，能够实现如权利要求1-4中任一项所述的基于5G网络云服务的加速方法。