[發明專利]用于管理向軟件定義的生產網絡系統內的設備指派的網絡節點的域間通信的設備、方法和計算機程序產品

在審

• 申請號: 201680069320.X
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN108352999A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: A.M.豪尤
• 申請（專利權）人: 西門子股份公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/911;H04L12/915
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王健;劉春元

提出了一種用于管理向軟件定義的生產網絡系統內的設備指派的網絡節點（20）的域間通信的設備（10）。軟件定義的生產網絡系統包括多個子網，每一個子網與一個域相關聯并且包括多個網絡節點。設備（10）包括用于通過與域內控制單元通信來控制網絡節點與相同子網中的網絡節點通信的內部通信控制單元（11），以及用于通過與適配成控制軟件定義的生產網絡系統中的資源的域間控制單元通信來控制網絡節點與另一子網的網絡節點的通信的網關通信控制單元（12）。另外，提供了對應的方法和軟件定義的生產網絡系統。

本發明涉及用于管理向軟件定義的生產網絡系統內的設備指派的網絡節點的域間通信的設備。本發明還涉及包括這樣的設備的軟件定義的生產網絡系統。而且，本發明涉及用于管理向軟件定義的生產網絡系統內的設備指派的網絡節點的域間通信的方法。

可以在所謂的網絡物理生產系統（CPPS）中組織包括多個生產線或建筑物的生產系統。這樣的CPPS使用分形設計圖案，其中模塊化碎片化組件重復相同的設計圖案和相同的軟件組件以支持每一級處的類似行為，例如即插即用、自配置、自動協商和協作。在這樣的CPPS中，網絡物理組件（CPC）是最小的計算單元，并且托管作為下一級CPPS的類似類型的接口和支持服務。網絡物理生產單元（CPPU，下一個更大的計算單元）通過組合若干CPC或協調諸如機器人臂之類的復雜機器來控制若干機器或整條線。在下一級CPPU處通過單個接口通過網絡物理生產中心（CPPC）計算單元來呈現一起協調其生產過程并且可以緊密協同的那些CPPU的組合功能和服務。CPPS可以由接口表示，該接口可以充當所謂的MES過程（制造執行系統），在相當類似于對CPPC的更加企業式表示和接口的服務器或私人云上托管該MES過程。

在通信和網絡技術設施方面，每一個托管設備，即CPC、CPPU或MES，具有獨立于其被托管在的層級的數個聯網接口。在用于應用和服務的這些計算設備或主機之間，諸如交換機和路由器之類的專用聯網設備還用于互連整個CPPS。

為了完全支持CPPS的不同部分的不同行為模式，將網絡物理聯網系統的概念定義為代表在不同主機之間協同的服務和應用而請求范圍從始終連接到實時或QoS行為的通信行為的可能性。通過API（應用編程接口）接收該請求，該請求導致網絡的動態且漸進的配置。為此目的，軟件定義的聯網（SDN）被用作轉變聯網基礎設施（在純聯網設備中和在網絡物理計算設備內）的方式，從而將網絡變換成可編程且可管理的資源。然而，SDN假設可從單個管理或控制節點訪問的平坦網絡基礎設施，該單個管理或控制節點托管由應用和服務用于請求聯網資源以及對接、配置可編程聯網節點的能力的API和由不同的最終主機使用的網絡接口二者。

同時，CPPS的分形且模塊化的性質具有對連接網絡的所假設的平坦性的影響（consequence），其中需要分層結構的某個元素。CPPS的分形性質不排除最小設備到CPPS中的最高組織計算元件之間的交互和通信。例如，除了遞送針對機器自身的感測值之外，網絡物理生產單元的感測設備部分還可以直接向工廠的最高層級中的某個MES系統提供某個數據。

可以跨不同的區段請求通信服務或可編程網絡片段（即虛擬網絡）。片段在該上下文中是物理（自動）網絡系統的邏輯分區。因此，片段是虛擬網絡或整個網絡的子網。數據的交換不再依賴于經沉重預加工/預配置的應用層網關，該應用層網關將數據從隔離的網絡島派遣到外部服務器基礎設施。而是，在任何生產子系統或設備中托管的應用和服務在專用網絡片段（例如跨不同的物理子系統部署的虛擬網絡）中交互。

片段系統的當前組織要求與全部托管SDN客戶端或軟件代理的若干聯網設備交互的一個SDN控制器。在自動系統的情況下，SDN控制器被稱為片段管理器，并且將軟件代理稱為片段實施點（SEP）。SEP在具有一個或若干網絡接口的任何設備上運行，該任何設備包括其中托管應用邏輯的所有網絡物理設備，以及諸如交換機和路由器之類的聯網設備。在片段系統中通過SEP表示每一個節點。