工业物联网中大规模受损边缘计算网络修复机制
2021-05-13田辉伍浩田洋任建阳崔亚娟艾文宝袁健华
通信学报 2021年4期
田辉,伍浩,田洋,任建阳,崔亚娟,艾文宝,袁健华
(1.北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室,北京 100876;2.北京邮电大学理学院,北京 100876)
1 引言
工业物联网(IIoT,industrial Internet of things)被视为全球工业体系智能化变革的重要推手。依靠数以亿计无缝部署的感知器、采集器与控制器,工业物联网可以实现对生产制造过程全周期的模拟、预测与控制[1]。作为工业物联网的“大脑”,边缘计算网络为无线采集设备提供了更充足的计算处理能力,有效降低了处理、传输时延,为数字孪生(DT,digital twin)[2]、虚拟现实(VR,virtual reality)等企业高层应用打下了坚实的基础[3]。同时,边缘计算节点间有线的链路连接方式,也使节点间的计算任务迁移更加顺畅,有效缓解了工业物联网计算需求空时波动所造成的计算资源空时分配不均衡问题。
边缘计算网络的正常、稳定运行是工业物联网高效运转的关键,一旦“大脑”受损,工业物联网系统将失去对“四肢”(例如供应链监控、数据可视化分析)的有效控制,带来难以计数的经济损失,甚至威胁生命。然而,边缘计算网络的稳定性需求面临内外两方面的挑战。一方面,边缘计算网络与工业物联网中的电网、控制网等多种子网相互耦合,形成了极易受损的互依赖网络[4]。其他子网的任意微小波动,都有可能传导到边缘计算网络,造成大规模的系统级联故障。另一方面,自然灾害与人为攻击等不可预测事件也随时考验着边缘计算网络的稳健性[5]。为应对上述挑战,一方面可以加强边缘计算网络的可靠性,使其能够自适应地应对各种网络波动,防止网络出现故障;……
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