基于组件的边缘物联网应用框架研究

来源 :曾俊宁 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhe073
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在当今的边缘物联网应用开发过程中,存在着四种需要解决的挑战:接入使用不同通信协议的物联网事物非常困难;因为编程模式的多样性,很难复用已经开发完毕的物联网应用;在无人驾驶,工业物联网场景中,需要实现确定性;很多边缘物联网应用无法实现分布式部署,导致无法解决边缘设备计算能力低下的问题,无法实时完成一些计算量大的任务。本文通过深入调研与分析当前的物联网应用开发框架,发现演员模型可以作为组件模型代理边缘物联网事物或者云服务,组件模型之间的通信是基于消息的,不取决于物联网事物本身的通信协议,可以解决难以接入异构物联网元件的问题。但是,通过对演员模型框架AKKA的分析,我们发现它不具有确定性。演员模型将物联网事物以组件化的方式代理,使用类似思想,并具有确定性的访问器组件模型和反应器组件模型适合我们的需要。我们通过访问器组件模型和Cordova插件构建了Cordova访问器组件模型边缘物联网应用框架,基于这个框架,开发了两个安卓手机和边缘设备交互的应用,这两个应用实现了确定性,程序之间的复用性和容易接入异构物联网事物的优点,该框架的缺点是无法实现分布式部署和使用场景单一。为了解决访问器组件模型框架存在的问题,我们使用反应器组件模型构建了另一个边缘物联网应用框架,框架使用中心化控制进行分布式部署,并对如何提升框架并行性做了研究,对该框架和AKKA实现的传统演员模型进行三种基准测试,将结果进行比对分析。基于这个框架,完成了确定性的MQTT发布订阅应用,通过重用MQTT发布订阅应用,我们实现了具有确定性的红绿灯控制汽车速度应用,智能监测房屋环境应用,之后实现具有确定性的自动驾驶汽车的远程刹车加速控制,最后利用框架的分布式部署实现了路况监测应用,拓展了边缘物联网设备的计算能力。
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