1.一种云-边协同的数据服务化网络均衡计算方法,其特征在于:(a)网络设备整体上分成多个层从而形成多层网络均衡计算的网络体系结构;(b)按照相似数据/服务聚集路由的方法使同类数据/服务聚集在同一条路由路径向云端路由以减少网络需要传输的数据量:最底层的物联网设备感知的数据按照相似数据聚集路由的方法聚集在同一条路由路径向云端路由,并在路由过程中对数据进行融合与数据服务化计算,将网络设备中的多个数据包融合成更小的数据从而减少需要传输的数据量,将原始的数据转化为服务、将多个服务融合为最终的服务以减少传输的数据量;(c)采用基于反馈控制的负载均衡控制方法以使得网络负载均衡:当网络设备中的负载较大时,一方面通过多转发,少计算的方法减少自己的计算量,另一方面则通过对下游设备发出负载过大的信息,使下游设备增加计算,以减少上游设备的计算负载,这样通过反馈控制方法使得网络设备之间计算负载均衡;
网络设备整体上分成多个层从而形成多层网络均衡计算的网络体系结构的划分方法如下:
(1)多层网络计算体系结构的最下层是感知设备层:该层的终端设备的功能是感知数据,设备如果还有计算能力,会计算或者处理原始数据,会将原始数据计算转化为服务,数据经过计算转化为服务后就显著的减少了其需要传输的数据量;将数据转化为服务需要计算,即计算负载;网络设备在计算能力足够的情况下,将数据全部转化为服务,这时网络设备将服务上传到上层设备;如果网络设备计算能力不够时只将数据转化为部分服务,这时网络设备将部分数据与服务上传到上层网络设备;如果网络设备计算负载大,则不对数据进行服务转化,直接将所有数据上传到上层网络设备;
(2)多层网络计算体系结构中感知设备层的上层是接入数据层:该层的功能是接入感知设备层中的数据,同样的,该层设备如果具有计算能力,会对接收到的数据/服务进行处理;在接收到来自下层的数据/服务后,这时设备会进行这样的操作:如果设备接收到来自多个感知层设备的原始数据则会转化为服务;如果设备同时接收到感知层设备的原始数据以及服务时也会转化为服务;如果设备同时收到感知层设备的多个服务则会转化为最终的服务;经过接入层设备处理后的服务容量都会小于处理前的容量,同时该层设备中产生的服务如果满足用户需求会就近将服务传送给用户,大部分用户的需求在边缘层就能得到满足,大大减轻上层设备的计算负载;在该层设备中不满足用户需求的剩余数据上传到上层网络设备;
(3)多层网络计算体系结构中接入数据层的上面几层是边缘服务层;该层的功能是利用更大的计算能力来处理接入层中的数据;同感知设备层相同,该层设备也会产生数据,同时该层设备拥有更大的计算能力和处理空间,会部署更多的服务器;由于边缘服务层位于网络计算体系中的上层,其设备的服务器更大,在处理来自接入层的数据时会构造更大的服务来满足更多用户的需求;
(4)多层网络计算体系中边缘服务层的上层是路由骨干层;该层的功能是将下层的数据和服务路由到云端中心层;该层设备类似于边缘层的设备,也对数据与服务进行处理,但由于路由骨干层的设备位于计算体系的更上层,所以该层的设备会提供更大的服务;
(5)多层网络计算体系中路由骨干层的上层是云端中心层,位于计算体系的最上层;该层的功能是对数据进行全面的分析和处理,将服务编排为最终的软件;同时在云端中心层不仅有本地处理的大型软件,该层设备还会向下层设备发布数据收集任务以及提供特定的软件来将数据编排到网络设备;云端中心层不仅具有更为强大的数据编排能力,还会发布定制化的软件,让多层网络计算体系形成一个面向服务的网络。
2.根据权利要求1所述的一种云-边协同的数据服务化网络均衡计算方法,其特征在于,按照相似数据/服务聚集路由的方法使同类数据/服务聚集在同一条路由路径向云端路由,方法如下:在初始化阶段采用类似于路由跳数扩散协议使得网络设备获得到达每类数据的最短路由跳数以及路由的下一跳网络设备;具体方法以处理第i类数据为例:处理第i类数据的云端中心设备设置自己到达第i类数据的跳数为0,其它设备设置自己到达第i类数据的云端中心设备的跳数为无穷大,云端中心设备向外广播开始进行路由跳数扩散协议,广播的内容有3个:第i类数据路由信息、自己到达第i类数据的跳数为0、到达的最短路由跳数下一跳是自己;在计算体系中下层设备接收到广播后,首先判断广播包中第i类数据到达云端中心设备的路由跳数加1后是否比自己存储的第i类数据到达云端的跳数大,如果大,则无动作;否则更新自身的路由表,将自己第i类数据路由到云跳数设置广播包中的跳数加1,并设置自己到第i类数据到云端的路由的下一跳为广播包的来源设备;然后,将第i类数据的信息、到达云端中心设备需要的跳数继续向下广播;下层设备收到后也会采用同样的方法更新其路由表,最终每个设备都会获得自己第i类数据到达云端中心设备的路由跳数以及下一跳的设备ID,这样就能够建立一条第i类数据到达第i类数据云端中心层设备的最短路由路径;
当感知设备层上的设备感知到第i类的数据后,会按照路由表最短路径对数据进行向云端的上行路由,这条路径就是第i类型数据传送的骨干路径Pi;骨干路径Pi上的设备会各自以其为中心向外进行广播一条路由信息πi,广播信息有3个部分:第i类数据信息、到达第i类数据设备的跳数为0、到第i类数据路由的下一跳为自己;接收到信息πi的设备同样按照路由扩散协议对自己的路由表进行更新;如果接收到信息πi的设备没有该条路由信息,该设备会记录第i类型数据的信息、到达路径Pi上设备的跳数以及下一跳设备ID;如果接收到信息πi的设备有该条路由信息,则将新的信息与路由表信息进行对比,记录最小的跳数以及该条路由信息对应的设备ID;经过上述的路由扩散协议后,当各层设备感知或产生第i类数据时便会按照路由表信息将相似的数据/服务传送到骨干路径进行路由,同种类型数据都沿着各自的骨干路径尽可能进行汇聚,从而有效减少数据量。
3.根据权利要求1所述的一种云-边协同的数据服务化网络均衡计算方法,其特征在于,通过反馈控制的负载均衡控制方法让网络实现负载均衡,负载均衡控制方法的处理方式具体为:网络计算体系中各层设备都会先设置两个阈值:δa,δb,这两个阈值设置满足条件: 其中 为设备i的处理能力,ε1和ε2是依据当前的网络环境而设置的;如果设备的负载低于δa,设备会向数据来源的方向发送其负载轻的消息,这时数据来源处中负载重的设备收到δa后会按照一定的比例将数据/服务发送给上层设备;如果设备的负载高于δb,设备会向数据来源方向发送其无法处理的数据和负载重的消息,这时如果下层设备没有达到阈值则增加自己的任务量,如果下层设备也超过了其阈值δb,则选取其他负载较轻的路径来源进行传输;如果设备的负载等于δa,设备则根据自身的处理能力来进行数据的处理,将处理完的服务以及没有来得及处理的部分发送给上层设备。