[發(fā)明專利]一種工業(yè)多核心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810062255.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN108322525B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 諸葛斌;韓祎;王偉明;亓一航;朱英杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工商大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種工業(yè)多核心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。該方法采用多中心聚集部署算法，在邏輯上對(duì)多層次型多核心的SDN智能網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分。首先將網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)抽象化為一個(gè)原始圖并縮小到合適的規(guī)模，然后依據(jù)各節(jié)點(diǎn)屬性值進(jìn)行區(qū)域劃分和節(jié)點(diǎn)聚集，最后依照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將已經(jīng)被劃分的子圖回溯成初始圖，以此實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)切片分組效果。本發(fā)明提供的工業(yè)多核心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法簡(jiǎn)便可行，便于工程化實(shí)現(xiàn)，可以解決單一智能體網(wǎng)絡(luò)無法處理的復(fù)雜任務(wù)，提高了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載能力，更好地保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需的通信質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)多核心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)生產(chǎn)流程中，因其本身的高可靠性、高安全性、高準(zhǔn)確性的要求，實(shí)時(shí)可靠的信息傳輸與精確標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信是工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)與普通民用網(wǎng)絡(luò)的最基本與最重要的區(qū)別，同時(shí)也是國(guó)家推進(jìn)的工業(yè)4.0與工業(yè)信息的兩化融合的最先遇到的技術(shù)難題。在工業(yè)化和信息化的進(jìn)程中，通信網(wǎng)絡(luò)必須要解決實(shí)時(shí)可靠傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)問題。

工業(yè)控制對(duì)實(shí)時(shí)可靠性具有本能的要求，實(shí)時(shí)可靠信息傳輸是工業(yè)信息網(wǎng)區(qū)別于普通信息網(wǎng)的最基本和最重要特征，是工業(yè)化與信息化融合對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)提出的最特殊的技術(shù)要求。工業(yè)信息的兩化融合首先必需解決工業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)可靠傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)問題。

傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)或者ATM網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)工業(yè)環(huán)境時(shí)，其往往不能提供滿足工業(yè)要求的服務(wù)質(zhì)量和傳輸時(shí)延的保證。軟件定義網(wǎng)絡(luò)是一種新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概念，基本思想是基于最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與控制器分離的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息傳輸?shù)倪h(yuǎn)端控制功能，形象講，就是將一個(gè)城市的所有紅綠燈控制器從各個(gè)路口處集中到一個(gè)中央控制處，以便進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)的統(tǒng)一集中調(diào)度，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的最佳資源利用和信息傳輸，為包括實(shí)時(shí)以及可靠傳輸在內(nèi)的各種服務(wù)質(zhì)量QoS技術(shù)的根本解決提供了技術(shù)方向。因此，面向?qū)崟r(shí)可靠網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的軟件定義網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)最重要的理論路線和技術(shù)方向，對(duì)實(shí)時(shí)可靠網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

常規(guī)IP互聯(lián)網(wǎng)并不能提供包括實(shí)時(shí)性在內(nèi)的服務(wù)質(zhì)量QoS保證,使其不能直接承載實(shí)時(shí)可靠工業(yè)信息的傳輸，直接應(yīng)用在工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)存在較嚴(yán)重技術(shù)缺陷，對(duì)于規(guī)模化的工業(yè)信息化融合需求，以太網(wǎng)的信息傳輸范圍是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必定需要要跨局域網(wǎng)的廣域大網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)工業(yè)信息傳輸。

據(jù)此，在工業(yè)化信息化融合過程中，目前急需在一個(gè)全新技術(shù)路線上提出研究解決廣域網(wǎng)范圍的面向?qū)崟r(shí)可靠應(yīng)用的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以向兩化融合應(yīng)用提供扎實(shí)的信息傳輸技術(shù)支撐。

傳統(tǒng)的SDN架構(gòu)基于單一的擁有全局視圖管理功能的控制器。當(dāng)交換節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送流量時(shí)，會(huì)首先詢問控制器，控制器生成流量轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則和字段，并將相應(yīng)的流表信息下發(fā)到交換節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大時(shí)，單一控制器難以及時(shí)高效地處理大量流量轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增大，時(shí)延增加，制約了網(wǎng)絡(luò)的QoS。

在工業(yè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中，一般采用TCP/IP協(xié)議保證傳輸可靠性，采用額外的私有協(xié)議支撐協(xié)議的實(shí)時(shí)性能。在以太網(wǎng)中，因?yàn)槭褂昧薈SMA/CD機(jī)制，會(huì)造成擁塞網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的傳輸時(shí)延不確定性，往往無法滿足工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)時(shí)性的要求。

多核心SDN網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)具有自主性、交互性、主動(dòng)性等特點(diǎn)的SDN智能體組成，不同智能體之間可以彼此獨(dú)立，并可以彼此協(xié)作。在多核心SDN網(wǎng)絡(luò)中，智能體可以將現(xiàn)有知識(shí)與自己的目標(biāo)相結(jié)合，制定合適的策略與行為，同時(shí)使用RESTFUL接口與其他智能體進(jìn)行協(xié)商合作，規(guī)劃特定任務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法。現(xiàn)在多核心智能體的技術(shù)已經(jīng)被初步運(yùn)用到人工智能、交通控制等領(lǐng)域。

另一方面，多核心的SDN網(wǎng)絡(luò)由于采用分布式的SDN智能體管理下屬節(jié)點(diǎn)的方案，工廠園區(qū)里的底層物理節(jié)點(diǎn)與控制器的物理與邏輯距離更近，降低了數(shù)據(jù)傳輸和信道傳輸?shù)逆溌窌r(shí)延，提升了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度。