[发明专利]一种智能城市的多层网络结构构建方法

说明书

本发明属于复杂网络结构构建领域。具体涉及一种智能城市的多层网络结构构建方法。由于智能城市的网络规模和复杂性在不断增加，受复杂网络知识的启发，提出一种基于cloud‑fog‑edge层次网络结构的计算模型。考虑到智能城市物联网框架的不稳定性和易攻击性，本发明基于中心性概念提出了一种网络信任维护度量。使用三个复杂网络模型，即随机网络、小世界网络和无标度网络，将每一层的物联网拓扑结构映射到相应的复杂网络模型中，并使用相应的评价指标测量所构建的智能城市多层网络结构中的可信度和攻击容忍度，可证实本发明所提出的复杂网络度量的可行性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于复杂网络结构构建领域。具体涉及一种智能城市的多层网络结构构建方法。

背景技术

智能城市是通过使物理世界和数字世界兼容并将整个框架构建为一个分层的物联网而出现的。分层物联网通常包括各种边缘设备、雾节点和云服务器，它们主要负责收集数据信息并提供智能城市服务。由于智能城市服务的异构性、不同的链路层技术和设备的多样性，设计智能城市物联网的总体架构成为一项极为艰难的任务。虽已提出了云计算、雾计算和边缘计算，但由于继承的优势和弱点，它们都无法独立应对这些挑战。因此需要将三种计算模式进行广泛和高层次的结果，以在可信、可持续和高效方面部署智能城市的大规模物联网基础设施。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种智能城市的多层网络结构构建方法，面向智能城市的cloud-fog-edge计算模型，并将其映射到一个层次化的复杂网络中。同时为了给智能城市物联网基础设施提供有效的度量和信任维护，提出融合多种中心性计算的网络信任维护度量方法。

基于上述目的，本发明的构思如下：

从物联网的角度来看，典型的智能城市服务是通过相同的基本无线和有线网络技术来实现的，在智能城市中，物联网将所有实体连接到互联网，从而实现物与人之间以及物与物之间的通信。因此，对智能城市实体与服务的信任验证和支持是网络面临的巨大挑战，需在物联网框架中建立信任维护和攻击容忍方法，以确保物联网实体的可信度和质量，确保稳健的智能城市服务。智能城市服务需要按需通信，因此，edge、fog和cloud计算被集成到cloud-fog-edge混合计算模式中，形成cloud-fog-edge架构，以支持来自智能城市服务的计算需求和对延迟敏感的应用，以满足市民的需求和改善他们的生活。

将以上提出的计算模型映射到一个层次化的复杂网络中，在云计算范式中，潜在的网络结构标识了底层资源，如服务器和客户端，这些服务和客户机链接的处理能力和带宽有限，应按需调度工作负载，无标度网络可用于揭示云计算中的基本连接模式。

雾计算使服务能够沿着云延伸到事物的连续性，以减少延迟和宽带的需求，这种服务需求在网络拓扑中呈现出小世界网络效应。边缘计算在网络边缘部署中心服务，具有低延迟、高带宽和易于访问位置的优点，在体系结构上表现出与随机网络相似的连接模式。

将以上计算模型映射到与之相对应的层次化复杂网络中，通过中心性的计算，描述物联网实体重要性的量化，融合多种中心性计算的网络信任维护度量方法，为智能城市物联网基础设施提供了有效的度量和信任维护。

根据上述构思，本发明采用如下技术方案：

一种智能城市的多层网络结构构建方法，具体步骤如下：

S01：典型的智能城市服务需要按需通信，将edge计算层、fog计算层和cloud计算层集成到一种混合计算模式中，提出cloud-fog-edge三层混合架构；其中，edge计算层处于最底层，通过智能事物、车辆、传感器、设备和执行器构建了智能城市架构的底线，这些异构的设备用来创建大量数据，并在不同的智能城市服务之间共享；底层的聚合数据和相应的计算任务被传输到fog计算层节点，fog计算层节点处理数据并负责制定生成低延迟智能城市服务；顶部的cloud计算层的主从复制中，一个主节点有三个从节点来复制数据，从而保证数据一致性和高可用性，确保数据安全；