[發(fā)明專利]面向工業(yè)SDN網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用的中間件服務(wù)系統(tǒng)和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711472208.3
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN109995800A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金娣;李棟;俞雪婷;曾鵬;于海斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發(fā)明提供了一種面向SDN網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用的pub/sub中間件系統(tǒng)和方法。本發(fā)明針對(duì)新一代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)場景中的實(shí)時(shí)應(yīng)用，在SDN架構(gòu)上搭建了基于多種消息模式的混合pub/sub中間件服務(wù)，將不同種實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)應(yīng)的QoS參數(shù)映射到SDN的L2/L3層中，實(shí)現(xiàn)新一代工業(yè)SDN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性保障機(jī)制。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在多種消息模式的pub/sub中間件時(shí)，本發(fā)明需要為不同的pub/sub中間件提供通用的接口，因此在SDN控制器之上的控制器管理平臺(tái)上擴(kuò)展了pub/sub中間件服務(wù)適配接口。本發(fā)明中采用的QoS映射方法是一種基于非獨(dú)立QoS參數(shù)捕獲機(jī)制，即在控制器管理平臺(tái)上擴(kuò)展QoS參數(shù)分析功能模塊，利用該模塊與網(wǎng)絡(luò)通信，以提供應(yīng)用的QoS信息來優(yōu)化和重新配置L2/L3層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域，具體的說是一種面向SDN架構(gòu)的中間件服務(wù)系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著控制、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)應(yīng)用場景也呈現(xiàn)出以網(wǎng)絡(luò)為中心的趨勢(shì)，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信的實(shí)時(shí)性、靈活性、動(dòng)態(tài)性都提出了更高的要求。工業(yè)場景中的狀態(tài)推送等應(yīng)用要求各參與者間松散耦合，現(xiàn)有的pub/sub中間件能夠提供松耦合的通信模式，但卻缺乏合適的系統(tǒng)控制和應(yīng)用級(jí)QoS支持。因此，急需構(gòu)建一種能夠滿足新一代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)QoS需求的系統(tǒng)和方法來滿足動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用需求。

動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用的本質(zhì)是對(duì)底層通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)，這就增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性和支持高QoS特性的挑戰(zhàn)。當(dāng)關(guān)注的焦點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)資源利用率時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就必須足夠靈活來實(shí)現(xiàn)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用變化的重新規(guī)劃。當(dāng)前的方法主要是基于靜態(tài)的專用網(wǎng)絡(luò)或覆蓋網(wǎng)，這使得按需設(shè)置網(wǎng)絡(luò)性能很困難。軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN的出現(xiàn)為解決上述問題提供了新的方法，其靈活的組網(wǎng)特點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)粒度按需動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。因此，SDN能夠有效地支撐工業(yè)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用，同時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)資源利用率很高。

本發(fā)明主要目的是提出一種結(jié)合pub/sub中間件和基于openflow協(xié)議的SDN架構(gòu)的服務(wù)系統(tǒng)以支持工業(yè)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用。該系統(tǒng)支持混合pub/sub中間件服務(wù)，通過通用接口屏蔽不同中間件的差異。本發(fā)明中將不同種實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)應(yīng)的QoS參數(shù)映射到SDN的L2/L3層中，實(shí)現(xiàn)新一代工業(yè)SDN網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性保障機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)新一代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用，提出一種面向工業(yè)SDN網(wǎng)絡(luò)的混合中間件服務(wù)系統(tǒng)和方法，解決傳統(tǒng)的pub/sub中間件只提供“盡力而為”的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)問題，以及如何將不同實(shí)時(shí)應(yīng)用對(duì)應(yīng)的QoS參數(shù)映射到SDN的L2/L3層的問題，以實(shí)現(xiàn)基于SDN架構(gòu)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的實(shí)時(shí)性需求。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種面向SDN網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)應(yīng)用的pub/sub中間件系統(tǒng)和方法，包括：

在基于SDN的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上搭建基于混合pub/sub的中間件服務(wù)，在SDN控制器之上擴(kuò)展控制器管理平臺(tái)，該平臺(tái)包括處理模塊、規(guī)劃模塊、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測模塊和執(zhí)行模塊，以及pub/sub中間件服務(wù)適配接口；并通過該適配接口將工業(yè)場景中不同的實(shí)時(shí)應(yīng)用映射到SDN的L2/L3層中。

所述的混合pub/sub中間件消息服務(wù)模型分類包括：

(1)基于主題的模型(topic-based model)，消息按主題構(gòu)成組，即訂閱者聲明對(duì)特定主題感興趣，并且接收與該主題相關(guān)的所有事件，每個(gè)主題對(duì)應(yīng)于一個(gè)邏輯通道；

(2)基于內(nèi)容的模型(content-based model)，訂閱者根據(jù)其想要接收的消息中包含設(shè)定的內(nèi)容來表達(dá)感興趣程度，訂閱約束條件依賴于屬性類型和訂閱語言。

所述的控制器管理平臺(tái)包括：

(1)處理器：處理器與應(yīng)用相連，通過pub/sub中間件服務(wù)適配接口來映射不同應(yīng)用的QoS需求，并將該需求傳遞到規(guī)劃器中；