[发明专利]一种应用于智能工厂的异构融合网络架构及路由配制方法

权利要求书

1.一种应用于智能工厂的异构融合网络架构，其特征在于，包含：现场总线网络、工业以太网以及无线网络；其中

现场总线网络主要包含：现场总线网络控制器、现场总线网络以及现场总线终端；

工业以太网络主要包含：工业以太网用户设备配置模块、工业以太网网络控制模块以及网桥；

无线网络主要包含：网络转换器、网关、无线网络控制面模块、无线网络用户面模块、接入网模块以及无线终端、支持无线传输的工业以太网终端；

所述异构融合网络架构具体包含：Profinet现场总线网络、TSN网络以及5G网络；其中，

Profinet现场总线网络主要包含：可编程逻辑控制器和现场总线终端；

TSN网络主要包含：TSN用户设备配置模块、TSN网络控制模块以及TSN网桥；

5G网络主要包含：TSN转换器、网络功能开放模块、统一数据管理模块、策略控制模块、会话管理模块、接入管理模块，TSN/5G网关、用户面模块、接入网模块，以及5G终端、支持5G传输的TSN终端；

异构融合网络的互联互通分为用户面和控制面两个层面的互联互通；其中，

用户面的互联互通主要通过两种网络模块实现：TSN网桥和TSN/5G网关；其中，TSN网桥主要实现TSN网络与现有现场总线网络之间的数据转换；TSN/5G网关有两种功能，其一是实现5G与TSN网络之间的数据转换；其二是经由5G网络，与支持5G的TSN终端设备之间实现无线通信；

控制面的互联互通主要通过七种网络模块实现：可编程逻辑控制器上的网络控制模块、TSN用户设备配置模块、TSN网络控制模块以及5G网络中的TSN转换器、网络功能开放模块、策略控制模块以及会话管理模块；其中，TSN用户设备配置模块，负责描述用户的时延敏感业务服务质量需求，信息经由TSN转换器将QoS转换为5G网络中的服务质量标识，并驱动策略控制模块形成相应的服务策略，从而在TSN及5G网络中以分布式方式形成全网一致的数据传输处理策略；数据传输处理策略下发到可编程逻辑控制器的网络控制模块、TSN网络控制模块以及5G会话管理模块，实现异构融合网络中端到端的一致性策略控制。

2.一种异构融合网络端到端路由配置方法，该方法包括以下步骤：

根据不同业务的传输需求，TSN用户设备配置模块制定用户周期性时间相关的需求并传输过程数据到TSN网络控制模块；

TSN网络控制模块将用户周期性时间相关的传输需求通过网桥和网关分别发送给可编程逻辑控制器(PCL)上的网络控制模块以及5G网络中的TSN网络转换器；

PCL上的网络控制模块生成Profinet网络中的路径选择策略，并生成Profinet网络中的路由配置信息下发到现场总线网络设备中；

5G网络中的TSN网络转换器将用户周期性时间相关需求转换为5G网络中的服务质量标识(5G quality identity)，并将信息下发给网络功能控制模块及策略生成模块；

策略生成模块基于业务的服务质量标识生成5G网络中的路由选择策略，并将该策略下发给会话管理模块；

可编程逻辑控制器中的网络控制模块、TSN网络控制模块及5G网络中的会话管理模块基于SDN的东西向接口、各自网络中的链路状态进行协商，以确定本网络中最终的服务质量要求；

根据获得各自网络的服务质量需求，可编程逻辑控制器中的网络控制模块、TSN网络控制模块以及5G会话管理模块分别生成相应的路由配置信息；

可编程逻辑控制器中的网络控制模块、TSN网络控制模块以及5G会话管理模块将各自生成的路由配置信息分别发下至Profinet网络中的总线终端、TSN网桥、TSN/5G网关以及5G网络中的用户面模块和接入网模块，从而完成端到端的路由配置；

所述可编程逻辑控制器中的网络控制模块、TSN网络控制模块及5G网络中的会话管理模块基于SDN的东西向接口、各自网络中的链路状态进行协商，以确定本网络中最终的服务质量要求步骤具体为：

可编程逻辑控制器中的网络控制模块、TSN网络控制模块及5G网络中的会话管理模块基于SDN的东西向接口、各自网络中的链路状态进行协商，TSN网络控制模块将TSN网络中所能提供的传输时延上界和下界通过SDN东西向接口传输给5G网络中的会话管理模块，5G网络中的会话管理模块根据时延界确定5G网络中时延敏感业务的最低时延要求，从而确定TSN及5G网络中最终的服务质量要求。