[发明专利]一种基于SDN的异构工业网络集中式融合管理方法

说明书

本发明涉及一种基于SDN的异构工业网络集中式融合管理方法，属于工业网络通信技术领域。针对由工业无线网络和工业以太网构成的异构工业网络存在融合管理困难的问题，本发明提出的集中式融合管理方法采用SDN技术，在控制层设计了一种集中型工业SDN控制器。该集中型工业SDN控制器将工业无线网络的系统管理功能和工业以太网的报文控制功能集中在一起，为异构工业网络提供设备入网管理、网络资源配置和跨网数据流调度等功能，以此实现对异构工业网络的融合管理。本发明能够有效解决大规模异构工业网络融合管理困难问题，同时能够避免多控制器之间频繁的信息同步过程，从而提高异构工业网络融合管理的效率。

技术领域

本发明属于工业网络通信技术领域，涉及一种基于SDN的异构工业网络集中式融合管理方法。

背景技术

随着互联网、物联网、云计算等新兴技术的加速融合，工业互联网作为新一代信息技术与工业系统深度融合形成的产业和应用生态，近年来得到了广泛的关注。工厂内部网络作为工业互联网的重要部分，由于工业现场环境复杂、工业网络升级换代周期长，工业系统对网络的稳定性、可靠性要求严苛等原因，工厂内部网络中普遍存在着工业以太网、工业无线网络、现场总线等多种工业控制网络，这些多种类型的网络一起构成了异构的工业网络。而目前这些异构网络之间的集中控制和融合管理问题仍未能得到很好的解决，因此探究异构工业网络集中控制与融合管理的有效形式具有重要意义。

SDN(Software Defined Network，软件定义网络)是互联网领域一种新兴的网络架构。SDN架构按照逻辑功能和空间位置可以分为应用层、控制层和基础设施层三层。控制层和数据转发层通过南向协议进行通信，控制层和应用层之间通过北向协议进行通信。其定义的南向接口将网络基础设施层的交换机、路由器等网络设备的管理控制和数据转发功能解耦合，从而把底层网络设备的控制平面资源抽象到SDN架构的控制层中，实现底层转发设备的“去智能化”。在SDN网络架构中，底层转发设备只需按照其本地保存的转发决策机制进行高速转发，而转发决策都由控制层通过南向接口协议统一下发，实现了网络高度灵活化。

在异构工业网络中，一方面，由于工业现场网络分布式的网络布局，网络系统管理器的管控范围均仅限于单个工业现场网络内，导致异构网络之间存在多个工业现场网络互通的屏障，为融合管理带来了较大困难；另一方面，基于融合管理的需求，网络管理者通常需要为多个工业现场网络进行网络配置和管理控制，而由于不同工业现场网络交互方式和通信协议存在差异，导致对异构网络的集中配置难度较大。基于上述分析，由于SDN具有数据转发和控制分离以及集中式管理的特征，为异构工业网络的融合管理提供一种借鉴思路，因此应用SDN技术解决异构工业网络管理的方式开始受到广泛关注。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于SDN的异构工业网络集中式融合管理方法。该方法涉及一种由工业现场网络和工业以太网构成的异构工业网络，其中工业现场网络主要包括工业无线网络。本发明所提方法采用SDN技术思想，在控制层设计了一种工业SDN控制器。该控制器将工业无线网络的系统管理功能和工业以太网的报文控制功能集中在一起，为异构工业网络提供设备入网管理、网络资源配置和跨网数据流调度等功能，以此实现对异构工业网络的融合管理。该方法可以实现对异构工业网络的集中式融合管理，同时能够避免分布式管理造成的多控制器之间频繁的信息同步过程，从而提高异构工业网络的融合管理效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于SDN的异构工业网络集中式融合管理方法，该方法采用SDN技术的思想，在控制层设计了一种集中型工业SDN控制器，该控制器将工业无线网络的系统管理功能和工业以太网的报文控制功能集中在一起，为异构工业网络提供设备入网管理、网络资源配置和跨网数据流调度功能，以此实现对异构工业网络的集中式融合管理。

进一步，以WIA-PA网络作为工业无线网络和OpenFlow作为南向接口为例，所述设备入网管理的具体步骤为：