[发明专利]面向工业智能制造的网络协同模型、方法及装置

权利要求书

1.一种基于边缘计算的SDN网络协同模型，其特征在于：包括依次连接的数据采集层、网络融合层、边缘控制层和中心控制层；

所述数据采集层：由数据采集设备、应用和系统构成，包括物联网感知设备、互联网通信设备、业务网终端设备，以及面向数据采集、融合、统计、计算、分析、挖掘具体业务的应用和系统；

所述网络融合层：由IIoT网关和其提供的数据融合、网络融合服务，OpenFlow代理，以及受OpenFlow代理控制启动的Overlay服务组成；

所述数据融合服务用于支撑数据采集层的各项数据汇聚，Overlay服务可用于提供网络传输隧道，OpenFlow代理与边缘控制器之间建立有用于接收控制指令、执行脚本和网络规则的OpenFlow控制通道；

所述边缘控制层：由OpenFlow边缘控制器和拓扑管理服务构成；

OpenFLow边缘控制器与中心控制器之间建立用于接收和下发控制指令的OpenFlow控制通道，边缘控制器与IIoT网关之间建立用于执行脚本以及网络规则的OpenFlow控制通道；

所述边缘控制器放置于邻近IIoT网关的物理边缘位置；

所述中心控制层：由用于管理OpenFLow边缘控制器的OpenFLow控制器和基于Quagga软件路由器的拓扑管理服务构成。

2.一种工业互联网络拓扑管理服务方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于边缘计算的SDN网络协同模型；

所述方法基于Quagga软件路由器，用于管理和维护分布式网络节点，执行网络拓扑发现、网络状态更新、网络异常检测及恢复；

分布式网络节点：包括中心控制器节点和边缘控制器节点；

网络异常及修复：用于处理控制器节点故障导致的IIoT网关异常状况。

3.根据权利要求2所述的一种工业互联网络拓扑管理服务方法，其特征在于：包括一种分布式网络拓扑发现方法，所述方法将整体拓扑分为边缘计算网络拓扑和互联互通网络拓扑；

用于支持分布式网络拓扑发现的控制器由OPC/OPEC、Quagga软件路由器及其提供的OSPF协议和BGP协议服务，以及有向无环图/DAG子图存储结构组成。

4.根据权利要求3所述的一种工业互联网络拓扑管理服务方法，其特征在于：

所述边缘计算网络拓扑是由中心控制器发现下层边缘控制器组成，两者构成一个基于OpenFlow协议连通的二层网络，该层拓扑采用基于OSPF协议的方法进行拓扑发现与管理，并根据边缘控制器上传的局部拓扑DAG子图生成全局拓扑DAG；

互联互通网络拓扑涉及边缘控制器、IIoT网关、以及网关之下的异构网络设备；

所述互联互通网络拓扑由边缘控制器发现下层IIoT网关组成，该层采用基于BGP协议的方法进行拓扑发现与管理，并在本地计算该层网络拓扑的DAG子图，最后将局部拓扑DAG子图通过控制通道上传至中心控制器。

5.根据权利要求2所述的一种工业互联网络拓扑管理服务方法，其特征在于：还包括一种网络状态一致性更新方法，所述方法包括更新阶段和删除阶段；

所述更新阶段中，首先更新除流量入口节点之外的内部节点的网络规则，随后更新流量入口节点的网络规则，更新阶段的操作中均保留原始网络规则；

所述网络规则包括静态路由规则、策略路由规则、本机转发规则、GRE网络规则的Overlay服务网络规则；

所述删除阶段中，在等待阈值时间内，判定流量入口出口均不再有原始流量出现，删除所有节点的原始网络规则。

6.根据权利要求2所述的一种工业互联网络拓扑管理服务方法，其特征在于：还包括一种所述网络异常检测与恢复方法，所述方法包括基于控制通道长连接的心跳保活机制和断线重连机制的检测方法，以及对检测结果进行反馈操作的网络异常恢复方法。