[发明专利]一种工业多核心网络构建方法

说明书

本发明公开了一种工业多核心网络构建方法。该方法采用多中心聚集部署算法，在逻辑上对多层次型多核心的SDN智能网络的拓扑结构进行划分。首先将网络中的所有节点抽象化为一个原始图并缩小到合适的规模，然后依据各节点属性值进行区域划分和节点聚集，最后依照拓扑结构将已经被划分的子图回溯成初始图，以此实现大规模网络切片分组效果。本发明提供的工业多核心网络构建方法简便可行，便于工程化实现，可以解决单一智能体网络无法处理的复杂任务，提高了网络的负载能力，更好地保障工业互联网所需的通信质量。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种工业多核心网络构建方法。

背景技术

在工业生产流程中，因其本身的高可靠性、高安全性、高准确性的要求，实时可靠的信息传输与精确标准的数据通信是工业信息网络与普通民用网络的最基本与最重要的区别，同时也是国家推进的工业4.0与工业信息的两化融合的最先遇到的技术难题。在工业化和信息化的进程中，通信网络必须要解决实时可靠传输的核心技术问题。

工业控制对实时可靠性具有本能的要求，实时可靠信息传输是工业信息网区别于普通信息网的最基本和最重要特征，是工业化与信息化融合对信息网络提出的最特殊的技术要求。工业信息的两化融合首先必需解决工业信息化网络的实时可靠传输的核心技术问题。

传统的IP网络或者ATM网络在面对工业环境时，其往往不能提供满足工业要求的服务质量和传输时延的保证。软件定义网络是一种新的网络体系结构概念，基本思想是基于最基础的数据转发与控制器分离的技术，实现网络设备信息传输的远端控制功能，形象讲，就是将一个城市的所有红绿灯控制器从各个路口处集中到一个中央控制处，以便进行全方位的实时的统一集中调度，实现全网的最佳资源利用和信息传输，为包括实时以及可靠传输在内的各种服务质量QoS技术的根本解决提供了技术方向。因此，面向实时可靠网络应用的软件定义网络是实现实时工业信息网络最重要的理论路线和技术方向，对实时可靠网络传输技术的发展具有重要的现实意义和应用价值。

常规IP互联网并不能提供包括实时性在内的服务质量QoS保证,使其不能直接承载实时可靠工业信息的传输，直接应用在工业信息网络时存在较严重技术缺陷，对于规模化的工业信息化融合需求，以太网的信息传输范围是远远不够的，必定需要要跨局域网的广域大网络实时工业信息传输。

据此，在工业化信息化融合过程中，目前急需在一个全新技术路线上提出研究解决广域网范围的面向实时可靠应用的信息网络技术，以向两化融合应用提供扎实的信息传输技术支撑。

传统的SDN架构基于单一的拥有全局视图管理功能的控制器。当交换节点需要发送流量时，会首先询问控制器，控制器生成流量转发规则和字段，并将相应的流表信息下发到交换节点。当网络规模越来越大时，单一控制器难以及时高效地处理大量流量转发请求，导致网络负载增大，时延增加，制约了网络的QoS。

在工业实时网络中，一般采用TCP/IP协议保证传输可靠性，采用额外的私有协议支撑协议的实时性能。在以太网中，因为使用了CSMA/CD机制，会造成拥塞网络环境下的传输时延不确定性，往往无法满足工业生产中实时性的要求。

多核心SDN网络由多个具有自主性、交互性、主动性等特点的SDN智能体组成，不同智能体之间可以彼此独立，并可以彼此协作。在多核心SDN网络中，智能体可以将现有知识与自己的目标相结合，制定合适的策略与行为，同时使用RESTFUL接口与其他智能体进行协商合作，规划特定任务的实现方法。现在多核心智能体的技术已经被初步运用到人工智能、交通控制等领域。

另一方面，多核心的SDN网络由于采用分布式的SDN智能体管理下属节点的方案，工厂园区里的底层物理节点与控制器的物理与逻辑距离更近，降低了数据传输和信道传输的链路时延，提升了工业网络的响应速度。