[发明专利]一种基于光分组交换的分布式边缘计算系统

说明书

本发明提供了一种基于光分组交换的分布式边缘计算系统，属于边缘计算领域，包括设备层、边缘计算层、传送层及应用层，传送层采用分布式管理架构，边缘计算节点之间通过AOPS技术实现通信，减小了电信号对高速数据的传输瓶颈，能够减轻边缘计算节点的存储和计算压力，提高系统的可扩展性，实现大批量、分布式数据的实时交互与共享需求；边缘计算节点内采用了基于半导体光放大器的反射式全光分组头提取方案，增加了系统进行分组头提取的比特率及分组长度的透明性，更适于异步、变长OPS系统的应用需求；边缘计算节点内还采用了循环光纤延时线全光分组冲突解决机制，根据优先级别实现分组冲突的本地解决，使得节点具有高吞吐量、低时延性能。

技术领域

本发明属于边缘计算领域，尤其涉及一种基于光分组交换的分布式边缘计算系统。

背景技术

5G移动通信技术开启了万物互联、深度融合的发展新阶段，受5G的推动，全球数据流量暴增，根据数据公司的预测，到2025年，全球数据将会达到163ZB，相较于前几年增加了10倍，大数据以及人工智能的不断发展激发了人们对边缘计算的研究，越来越多的智能应用遍布在网络边缘。

网络边缘设备数量的迅速增加，以云计算模型为核心的集中式大数据处理时代，其关键技术已经不能高效处理边缘设备所产生的数据，主要表现在：1)线性增长的集中式云计算能力无法匹配爆炸式增长的海量边缘数据；2)从网络边缘设备传输海量数据到云中心致使网络传输带宽的负载量急剧增加，造成较长的网络延迟；3)网络边缘数据涉及个人隐私，使得隐私安全问题变得尤为突出；4)有限电能的网络边缘设备传输数据到云中心消耗较大电能。为此，以边缘计算模型为核心的面向网络边缘设备所产生海量数据计算的边缘式大数据处理应运而生，其与现有以云计算模型为核心的集中式大数据处理相结合，即二者相辅相成，应用于云中心和网络边缘端的大数据处理，较好地解决了万物互联时代大数据处理中所存在的诸多问题。

客观来看，目前边缘计算产业缺乏的东西还有很多，客户和第三方以及软件提供商还未形成良性合作关系，且还缺乏一个相对完善的标准，技术的成功实现也要经过行业应用落地的检验。如何构建物联网场景下，适于边缘计算海量、突发、易构、分布式业务特性，以及具备实时数据采集、传输、存储、分析能力的边缘计算系统及网络架构，成为需要解决的重中之重。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于光分组交换(OPS)的分布式边缘计算系统，在光域实现网络功能，保证数据以异步、变长分组的形式在边缘计算节点之间交换，边缘计算节点之间通过异步光分组交换(AOPS)实现有线通信。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于光分组交换的分布式边缘计算系统，包括依次信号连接的设备层、边缘计算层、传送层及应用层；设备层获取数据并通过多协议接口将数据传输至边缘计算层中的边缘计算网关处理，边缘计算网关将处理后的数据传输至传送层，由传送层将数据传输至应用层的云计算平台处理，再由云计算平台下发各类指令，设备层执行指令；边缘计算节点之间采用AOPS光通信架构实现通信。

进一步地，所述边缘计算网关包括多协议接口模块，数据经多协议接口模块对接后进入存储模块，一部分数据根据需求送入计算分析模块进行分析、处理后送入数据组装模块打包，另一部分数据直接进入数据组装模块打包，打包后的数据一部分由光收发模块传输至传送层，另一部分由无线收发模块传输至传送层。

进一步地，所述边缘计算节点包括光收发模块中的控制单元和传送层中的光交换单元。

进一步地，光信号进入所述光交换单元时，首先被分成两束强度不同的光信号，接着提取强度较弱的光信号的分组头信息并送入控制单元进行分析，确定输入光信号的输出端口；另一束光信号被均分后分别送至相应的可调谐滤波器，可调谐滤波器在控制信号的作用下，将该光信号交换到对应的输出端口。

进一步地，所述分组头信息采用基于半导体光放大器的反射式全光分组头提取方案进行提取。