下一代云计算基础设施架构与关键技术

云计算不仅是一种商业模式,更加是软硬件技术集大成者,通过基础设施软硬件服务整合、资源高度集约,以更加灵活、可扩展的方式支持数字化业务的变革和创新。基于云计算市场趋势和业务需求的迭代更新,提出了下一代云计算基础设施架构,包括分布式的云网资源、通智融合的软硬件基础设施及异构管理及协同调度平台,并通过介绍各组件功能范围和关键要素,引出下一代云计算高效能、广分布和超大规模等特性。由于云计算新型基础设施层是下一代云计算技术创新的热点,从算力、运力和存力3方面分别介绍了云基础设施软硬件资源的关键技术,并分析了平台层的资源纳管和协同调度技术,最后对下一代云计算基础设施相关技术进行了展望。

面向“云-边-端”算力系统的计算和传输联合优化方法

“云—边—端”资源协同优化是算力网络部署的关键难题之一.如何有效整合高性能云计算、低延时边缘计算和低成本用户设备等异构算力资源,对于算力网络建设具有重要意义.基于此,提出了一种面向“云—边—端”算力网络的计算和传输联合优化方案,旨在从应用服务模型、网络状态感知和资源联合优化3方面提供一套系统性解决方案.首先,根据通用应用服务的特性,改进了传统网络服务的链状表征模型,提出了广义图结构的通用服务模型.其次,为表征异构网络状态的动态规律,提出了用于建模计算和传输时变负载的双虚拟队列结构.再次,为降低在大规模算力网络中计算和传输资源联合优化的问题复杂度,提出了一种基于图概念的增广图模型,该模型能够将计算和传输联合优化问题转化为增广图的路由问题,简化了异构资源联合优化问题的形式化表征难度.为实际解决该问题,设计了基于波利亚重球法(Polyak heavy-ball method)的异构资源协同优化算法,并给出了算法复杂度和相关理论的性能分析.最后,通过数值仿真和原型系统实验,验证了算法理论性能的正确性,以及在服务效用和资源成本等方面对比同期3种相关解决方案的性能优势.

基于边缘物联代理的综合需求响应关键技术研究

综合需求响应(Integrated Demand Response,IDR)是能源互联网中用户侧参与电网供需互动的重要途径,可充分调动用户端的各类资源,提高能源的综合利用效率、降低能源成本,消纳更多可再生能源,促进能源交易和安全防护,边缘物联代理装置是物联网感知层数据汇总、安全控制的核心设备,可提升站所的自动化监测、智能化运维水平,结合站房辅助平台、可视化平台,实现站所基础设备的可管、可视、可控。提出将边缘物联代理与综合能源需求响应结合的方案,通过对边缘物联代理在IDR业务中的适用性分析,开展了融合分布式账本的边缘物联代理架构、基于IDR业务逻辑的本地计算、异构能源系统的统一信息交换模型以及IDR业务的边缘侧安全性防护相关研究,并提出了未来边缘物联代理在IDR业务中的应用思路。

基于边云协同框架的煤矿井下实时视频处理系统

目前煤矿井下智能视频监控主要采用云计算方式处理实时视频,视频传输占用的网络资源多,时延高,无法实时响应监控区域发生的紧急事件。针对该问题,提出了基于边云协同框架的煤矿井下实时视频处理系统,将实时性强的目标识别任务下放至边缘端,将计算量大且实时性弱的边缘设备整合等任务放至云端处理。在视频监控现场,利用部署在边缘设备上的神经网络模型对视频监控图像进行本地处理;通过井下异构融合网络将不同网络环境中边缘设备的处理结果和模型参数等信息发送给云服务器;云服务器针对性地对各场景中的边缘设备进行模型更新、推送,最终实现边云数据实时交互和边缘端服务的在线优化。针对目标检测模型Tiny-YOLOv3无法提取到图片的深层特征、易出现梯度消失和过拟合现象等问题,依据残差结构设计了下采样残差模块,对Tiny-YOLOv3进行改进,以提高模型的深度特征提取和泛化能力。在边云数据交互的基础上,对边缘设备上的目标检测模型进行针对性场景优化,以提高边缘设备端模型检测的准确率。测试结果表明:改进型Tiny-YOLOv3模型的稳定性与数据泛化能力优于YOLO和Tiny-YOLOv3;经过单一场景的特化训练后,改进型Tiny-YOLOv3模型的目标识别更加精准;与云计算相比,边云协同框架可显著降低监控视频处理时延。

6G中的卫星通信高效天基计算技术

6G对天地融合通信系统中的卫星有效载荷计算能力提出了更高要求,首先介绍目前卫星载荷能力的现状和特点,结合6G多种业务的特点和需求,从星地协同AI、云边协同AI以及构建多业务一体化异构天基计算平台三个方面进行了探讨和展望。

基于云雾边异构协同的无人机智慧巡检系统

针对现有输电线路无人机巡检系统数据处理平台计算能力较低、整合程度不高的问题,提出一种基于云雾边异构协同计算的新型无人机巡检系统。详细介绍系统架构、网络架构以及作业流程,同时将先进人工智能技术与无人机巡检具体功能有机融合,以航迹自主规划、多机多任务协同以及缺陷智能识别3种主要功能为例,给出基于人工智能技术的无人机巡检整体解决方案,全面提高无人机智能化水平与自主运行能力,提升输电线路巡检效率与质量,降低运维成本。