[发明专利]基于SDN的车间工业网络拓扑构建及其业务调度方法

权利要求书

1.基于SDN的车间工业网络拓扑构建及其业务调度方法，其特征在于，

网络拓扑的构建：根据车间工业网络拓扑构建交换机之间的树状拓扑，在链状拓扑的基础上生成具有冗余性的网络拓扑；

业务调度：根据网络拓扑生成业务路径，实现业务的调度；

所述网络拓扑的构建包括以下步骤：

(1)根据车间布局构建树状拓扑，并将树状拓扑拆解为多个级别的链状拓扑，拆解时分支节点和向根方向的上一个节点同时属于两个链状拓扑；

(2)针对链状拓扑，从头至尾对交换机节点进行1至n编号；

(3)取正整数M和L，将拓扑中编号为k(M-L-1)+1和(k+1)M-kL-k的节点连接，其中k＝0,1,2,…，且1＜M≤n，1≤L＜M；

(4)若将拓扑中编号为k_max(M-L-1)+1和n的节点连接，其中k_max表示k可以取到的最大值；

所述业务调度方法采用以下步骤：

(1)在SDN控制器中还原树状拓扑并对交换机编号：针对链状拓扑，从头至尾对交换机节点进行1至n编号；

(2)若两个分别连有业务终端节点的交换机在同一链状拓扑分支内，则依次通过步骤(3)和(4)得到业务路径；否则，针对每个拓扑分支，依次采用步骤(3)和(4)得到业务在每条分支上的路径，并连接为一条路径；

(3)计算链状拓扑中编号为p和q的节点之间路径上的节点集合R＝{r_i|i＝0,1,2…}，pq，步骤为：

(i)初始化r₀＝p；

(ii)若r_i≠k(M-L-1)+1，记r_i+1＝r_i+1；

(iii)若r_i＝k(M-L-1)+1且r_i≠k_max(M-L-1)+1，且q≥(k+1)M-kL-k，记r_i+1＝(k+1)M-kL-k；

(iv)若r_i＝k_max(M-L-1)+1，且q≠n，记r_i+1＝r_i+1；

(v)若r_i＝k_max(M-L-1)+1，且q＝n，记r_i+1＝q；

(vi)将r_i+1记录到路径节点列表中，若r_i+1＝q，计算完毕；否则记r_i＝r_i+1，返回步骤(ii)；

(4)若业务传输方向为p至q，将R中r_i的下一跳节点设置为r_i+1，i＝0，1，2，…，t-1，并将[r_i-r_i+1]链路加入到业务的链路列表中；若业务方向为q至p，将R中该r_i的下一跳节点设置为r_i-1，i＝1，2，3，…，t，并将[r_i-r_i-1]链路加入到业务的链路列表中；其中t为路径节点个数。

2.根据权利要求1中所述基于SDN的车间工业网络拓扑构建及其业务调度方法，其特征在于，并在网络交换机或者链路出现故障情况下，对业务路径进行重新规划，采用以下步骤重新计算路径：

(1)SDN控制器根据故障路径判断两端节点编号S_i和S_i+1；

(2)查询S_i和S_i+1所有通信关系的业务列表；

(3)取k中的最小值j，使S_i≥j(M-L-1)+1且S_i+1≤n(j+1)M-jL-j；

(4)针对S_i和S_i+1业务列表中的某一个业务，将j(M-L-1)+1和n(j+1)M-jL-j之间所有链状拓扑链路以及j(M-L-1)+1和n(j+1)M-jL-j之间直连链路加入到业务的链路列表中，并将两端节点相同的链路从列表中删除；

(5)根据链路的传输方向整理链路列表，使链路列表中的传输方向为单向传输。