[发明专利]面向工业智能制造的网络协同模型、方法及装置

说明书

本发明涉及互联网领域，具体公开了一种面向工业智能制造的网络协同模型、方法及装置，包括基于边缘计算的SDN网络协同模型、中心控制器装置和边缘控制器装置，以及涉及工业互联网络拓扑管理的关键技术：分布式网络拓扑发现方法、网络状态一致性更新方法、网络异常检测与恢复方法。本发明能够实现对工业智能制造的设备、应用和系统的统一管理和集中控制，从工业网络层面解决拓扑快速发现、状态一致更新、异常自动恢复问题。

技术领域

本发明涉及互联网领域，具体为一种面向工业智能制造的网络协同模型、方法及装置。

背景技术

“互联网+”的快速发展推动着工业制造数字化、网络化、智能化快速发展，在“互联网+”协同制造模式下，工业制造企业不再独立地进行集中生产、设计研发、生产制造、营销服务，转而立足客户需求，从业务、订单、资金、生产、物流到服务无一不需要多方协作完成，因此，基于互联网的工业智能制造成为制造行业未来发展重要方向。

从关键技术角度来看，基于互联网的工业制造需要物联网技术、新兴网络与信息技术、人工智能技术等多领域技术支撑。其中，网络层面的互联互通技术与网络协同技术起到设备数据与应用服务承上启下的作用。若将网络协同技术研究工作的范畴扩展到互联网，相关研究工作主要分为三类：基于云计算的网络协同技术、基于边缘计算的网络协同技术和基于软件定义网络(Software-defined Network,SDN)的网络管理与协同技术。

基于云计算的网络协同技术最早出现，通过云服务向第三方服务提供网络互联和数据同步，但由于云服务与网络设备的物理距离通常较远、网络延迟较高、网络带宽受限等因素，基于云计算的网络协同技术存在响应时间较高、通信质量较差、安全隐患较高等不足。

基于边缘计算的网络协同技术解决了上述云计算的性能和安全问题，但分布式网络节点的管理难度和维护成本随着节点规模的增加而快速提升。

基于SDN的网络协同技术解决了上述网络节点、通信路径和网络拓扑的管理维护难度，但未考虑控制器的放置问题依然会导致网络协同出现拓扑发现较慢、网络状态不一致和网络异常恢复缓慢的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向工业智能制造的网络协同模型、方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

针对工业制造设备异构繁多、工业制造业务多元丰富、工业网络环境复杂多样的特点，本专利提出一种面向工业智能制造的网络协同模型，融合边缘计算技术和SDN技术，分别发挥二者的邻近计算、存储、通信的特点和后者的管理、控制、维护的优势，管理和控制工业制造的业务、订单、资金、生产、物流、服务等方面涉及的设备、应用和系统，从工业网络层面解决拓扑快速发现、状态一致更新、异常自动恢复问题，保障工业数据层面的数据同步、数据共享和数据备份的安全可靠，解决工业制造的个性化定制、网络化协同、智能化生产的需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于网络协同的控制器装置，包括中心控制器和边缘控制器，所述装置用于支持分布式网络拓扑发现、网络状态一致性更新和网络异常检测与恢复。

一种基于边缘计算的SDN网络协同模型，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、挖掘等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；