基于5G网络的边缘计算平台设计

基于5G网络的边缘计算平台设计

一、选题简介、意义

边缘计算跟随着时代前进，与时俱进的发展，从 20 世纪 90 年代，Akamai 组成的内容传送网络（CDN），到如今与第五代移动通信技术结合，发展出的移动边缘计算都是如此。边缘计算技术不断突破，意味着在本地边缘端即可计算控制而。这无疑将大大提升处理效率，减轻云端的负荷。5G 的推广增加了边缘计算的需求，使边缘计算几乎融入在所有行业中，其重要性和潜力不言而喻。在工业领域上，对边缘计算要更加深入。工业边缘计算系统设计的探索，对边缘设备的管理和边缘网络安全，及其资源管理都是重中之重。本课题主要大对校智能制造中心下的 5G 工业应用实验室进行对 5G 网络进行设计和搭建，并为其部署边缘计算网络，完成部署云应用，力图使校智能制造工程中心更加满足时代需求。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

1. 课题研究及主要研究内容

本课题主要是研究设计并实现校智能制造工程中心的 5G 工业应用实验室的项目框架中 5G 边缘计算部分。

1.5G 网络部署。

2.5G 边缘计算系统构建及应用。

2.预期目标

一、设计并搭建 5G 网络，达到一定的覆盖率和质量指标要求；

二、设计并搭建基于 5G 的边缘计算网络，并在该环境上设计部署云化应用，相关性能满足应用需求。

3.研究步骤

1.5G 网络及边缘计算概念分析，工业互联网及移动边缘计算现状分析。

2.5G 实验室网络方案设计。

3.5G 的边缘计算平台组成及构架。

4.5G 的边缘计算平台部署。

6.基于 5G 的云应用设计。

4. 研究方法、措施

1.查阅国内著作、出版物、期刊、论文、互联网文章等文献资料，通过获取并整合相关国内外技术和专利等研究结果，为课题研究做铺垫。

2.通过对 5G 工业中心网络构架的现状分析，发现普遍存在的问题及有待优化的空间，依此确立课题方向。

3.对处于 5G 工业中心的实验室整体结构和功能进行分析，对实验室边缘计算策略和相应系统的分析，完善基于 5G 的实验室边缘计算系统的设计体系。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外现状

1.3论文主要研究内容

1.4论文主要结构

第二章相关理论和技术研究

2.15G 网络技术

2.1.15G 概述

2.1.25G 关键技术

2.1.2 5G 技术应用发展

2.2工业互联网的边缘计算

2.2.1工业互联网边缘计算架构

2.2.2边缘计算系统面临的挑战

2.3EMC 架构及应用

2.3.1EMC 架构

2.3.2EMC 平台技术

第三章5G 网络实验室的设计与搭建

3.1实验室网络设计原则和参考方案

3.1.1实验室网络设计需求原则

3.1.2室内网络解决方案

3.25G 网络设计

3.2.15G 网络的构建

3.2.2室内覆盖设计方案

第四章基于 5G 的边缘计算系统的设计与实现

4.1系统技术概述

4.1.1与 5G 结合的 AIoT

4.1.2EdgeX Foundry 边缘计算框架

4.2平台应用功能

4.2.1服务功能

4.2.2应用场景

4.35G+AloT 的智能家居系统

4.3.1系统整体架构设计

4.3.2主要功能设计

4.4系统安全分析

4.4.1系统威胁和漏洞

4.4.2安全策略第五章总结与展望

5.1全文总结

5.2研究展望致谢

参考文献

总结与展望

5.1全文总结

5G 的发展使天马行空的幻想有了实现的一块基石。5G 与边缘计算的结合，使万物互联的时代到临。

本文首先将基于课题下研究背景与意义概述，调研之后分析了课题相关的国内外现状，然后在基于 5G 的边缘计算主题下，介绍 5G 的概念，相关关键技术,如毫米波技术的高频段通信，支持各种类型的无线链路间的载波聚合技术，网络切片的端到端虚拟网络，5G 的应用场景发展；在 5G 网络下，边缘计算于工业互联网的架构；现场终端层，边缘层，云层。对边缘设备的可编程，互操作和可扩展，物理设备的安全，网络信任机制，数据安全性，资源和数据管理，；移动边缘计算的参考架构，基于 Openstack、Spring Cloud 和 kuternetes 开源平台建设移动边缘计算平台和其部署的分析。

接着在校工业应用实验室下 5G 网络的部署。5G 要如何实际应用起来，5G 网络的搭建是重中之重。首先对实验室的总体目的和需求进行分析，再设计出其架构和网络覆盖的方案。

最后是基于5G 的边缘计算系统的设计和实现，对系统平台及其应用的技术和框架，其系统功能应用，系统的架构和流程图进行介绍，在 5G+AIoT 下的智能家居的应用和实现，及平台安全性进行了探讨。

5.2研究展望

本文主要的研究内容是在快速发展的互联网、复杂的网络环境大前景下，为运用 5G 技术与工业互联网边缘计算技术融合，对 5G 网络进行设计以及 5G 网络的环境下部署MEC 系统并进行应用服务。

但是受限于研究时间与对相关专业知识了解的不足，本文的系统的设计还存在着诸多的不足。诸如，5G 网络的组建未完全，在面对复杂的环境下，其 WiFi 信号损耗未能进行预测。平台面对未来多种多样的应用，其扩展结构不够完善。未能进行深度设计实现全面应用，提供全面的服务。

参考文献

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[5]贾庆民.5G 移动通信网络中缓存与计算关键技术研究[D].北京邮电大学,2019.

[6]卢晓迪.移动边缘计算平台的设计与实现[D].西安电子科技大学,2019.