CN108092800A - 基于sdn元模型的工业实时智能网络体系架构模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型，包括如下几个方面：1)定义了在SDN网络中将服务和资源抽象为一种元模型的建模方法；2)引入SDN智能体的概念，在元模型理论的基础上构造出了一个可以满足工业实时网络要求的智能网络体系架构；3)提出一种基于元模型网络架构的元服务功能链接，用于描述一个向上层提供服务或数据的有序的应用于处理数据分组、网络帧和服务流量并对处理结果进行分类转发的抽象元服务功能的集合。本发明意在为现有的基于元模型的SDN网络体系中增加一个具有复杂运算处理能力、复杂业务决策功能、复杂网络感知特性的新型智能处理模块，升级为具有智能决策处理能力的智能网络体系架构。

Description

基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型。

背景技术

随着SDN网络理论体系与实际架构的快速发展，SDN应用层中的应用种类不断丰富，同时SDN网络的终端接入种类也呈现多样化的趋势，SDN所需要处理的业务请求的类型数量和复杂度也随之增加。为了应对这一挑战，处理将要遇到的性能瓶颈，我们需要从更高层次、更宽视角着手，为现有的基于元模型的SDN网络体系中增加一个具有复杂运算处理能力，复杂业务决策功能、复杂网络感知特性的新型智能处理模块，升级为具有智能决策处理能力的智能网络体系架构。在基于元模型的智能网络体系架构中，现今电信网络在各层级上都应用了云化技术，实现了通信资源的池化和云化。

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；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。但是，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。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。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型，包括：

1)在SDN网络中将服务和资源抽象为一种元模型：以傅里叶级数的思想为基础，将服务和资源空间按照不相关的属性集正交分解到多维正交空间，并将多维正交空间按照正交维度分割为多个逻辑块，每个逻辑块的大小可以不同；划分得到的逻辑块即为特定属性的元模型；

2)在元模型的基础上引入SDN智能体，构造一个可以满足工业实时网络要求的智能网络体系架构：

2.1)将步骤1)得到的不同属性的元模型根据业务需求，按照业务需求的顺序连接成一个元业务；根据各种元业务构成智能网络体系架构的应用层；

2.2)根据不同属性的元模型、SDN智能体和控制模块构成智能网络体系架构的控制层；所述控制模块负责将元模型链接成一个元业务；SDN智能体是在服务功能链的基础上，结合智能NICE网络思想，利用软件定义价格协议，构造出的一个具有复杂计算处理能力、高智能决策功能和自主学习能力的SDN智能体，该智能体由感知模块、SDP(软件定义价格)模块和SDN策略控制模块组成；

感知模块：感知上层业务需求服务和资源的信息；收集所需要的元模型信息，并实时感应元模型集合的变化；进行综合分析，得出业务所需要的最终元业务，并将结果传递至SDP模块；

SDP模块：确定调用某一元模型功能块的代价，并以价格为杠杆生成初步策略；具体包括：计算使用这些元模型的成本以及业务的需求量；查看某元模型的资源是否紧缺，根据供求关系浮动价格高低，达到负载均衡；计算最终业务应支付的价格；

SDN策略控制模块：将全网范围内的资源剩余状态发送到SDP模块，根据资源和服务剩余量为元模型重新定价；

2.3)工业实时智能网络体系架构的应用层与控制层之间通信使用REST接口连接。

进一步地，所述步骤1)具体为：

第一步：假设服务和资源空间为φ，以立体几何空间表示，α为某个属性；通过对网络资源的分析，提取应用中的所有属性，构成属性集Aα＝{αi,i＝1,2,…,n，n为属性个数}；

第二步：从属性集Aα中选取m个属性构成特征属性子集Aα’＝{αi,i＝1,2,…,m，m为特征属性个数}，并以该子集中的属性为维度构成正交坐标轴；将SDN网络中的服务和资源空间φ映射到由特征属性子集Aα’构成的正交坐标轴中，同时对该坐标轴进行量化处理；

第三步：将服务资源空间φ根据量化后的坐标轴的单位值划分为若干个子空间φ’，这些子空间φ’就是由服务和资源抽象成的元模型ψj(1，2，……，j)。

本发明的有益效果是：本发明定义了在SDN网络中将服务和资源抽象为一种元模型的建模方法；引入SDN智能体的概念，在元模型理论的基础上构造出了一个可以满足工业实时网络要求的智能网络体系架构；提出一种基于元模型网络架构的元服务功能链接，用于描述一个向上层提供服务或数据的有序的应用于处理数据分组、网络帧和服务流量并对处理结果进行分类转发的抽象元服务功能的集合。本发明为现有的基于元模型的SDN网络体系中增加一个具有复杂运算处理能力、复杂业务决策功能、复杂网络感知特性的新型智能处理模块，升级为具有智能决策处理能力的智能网络体系架构。

附图说明

图1是服务和资源空间映射过程；

图2是基于正交分解的元模型组；

图3是基于元模型的智能体架构模型；

图4是基于元模型网络的元服务功能链接体系。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供的一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型，包括：

1)在SDN网络中将服务和资源抽象为一种元模型：以傅里叶级数的思想为基础，将服务和资源空间按照不相关的属性集正交分解到多维正交空间，并将多维正交空间按照正交维度分割为多个逻辑块，每个逻辑块的大小可以不同；划分得到的逻辑块即为特定属性的元模型；具体为：

第一步：假设服务和资源空间为φ，以立体几何空间表示，α为某个属性；通过对网络资源的分析，提取应用中的所有属性，构成属性集Aα＝{αi,i＝1,2,…,n，n为属性个数}；

第二步：从属性集Aα中选取m个属性构成特征属性子集Aα’＝{αi,i＝1,2,…,m，m为特征属性个数}，并以该子集中的属性为维度构成正交坐标轴(以下均以三维坐标为例)；将SDN网络中的服务和资源空间φ映射到由特征属性子集Aα’构成的正交坐标轴中，如图1所示，同时对该坐标轴进行量化处理；

第三步：将服务资源空间φ根据量化后的坐标轴的单位值划分为若干个子空间φ’，这些子空间φ’就是由服务和资源抽象成的元模型ψj(1，2，……，j)，图2为基于正交分解的元模型组2)在元模型的基础上引入SDN智能体，构造一个可以满足工业实时网络要求的智能网络体系架构，如图3所示：

2.1)将步骤1)得到的不同属性的元模型根据业务需求，按照业务需求的顺序连接成一个元业务；根据各种元业务构成智能网络体系架构的应用层；

2.2)根据不同属性的元模型、SDN智能体和控制模块构成智能网络体系架构的控制层；所述控制模块负责将元模型链接成一个元业务；所述SDN智能体由感知模块、SDP(软件定义价格)模块和SDN策略控制模块组成；

感知模块：感知上层业务需求服务和资源的信息；收集所需要的元模型信息，并实时感应元模型集合的变化；进行综合分析，得出业务所需要的最终元业务，并将结果传递至SDP模块；

SDP模块：确定调用某一元模型功能块的代价，并以价格为杠杆生成初步策略；具体包括：计算使用这些元模型的成本以及业务的需求量；查看某元模型的资源是否紧缺，根据供求关系浮动价格高低，达到负载均衡；计算最终业务应支付的价格；

SDN策略控制模块：支持统一的策略和转发路径的控制和管理，将全网范围内的资源剩余状态发送到SDP模块，根据资源和服务剩余量为元模型重新定价；

2.3)工业实时智能网络体系架构的应用层与控制层之间通信使用REST接口连接。

3)提出一种基于元模型网络架构的元服务功能链接，用于描述一个向上层提供服务或数据的有序的应用于处理数据分组、网络帧和服务流量并对处理结果进行分类转发的抽象元服务功能的集合，如图4给出了基于元模型的SDN网络中的元服务功能链接体系。核心控制模块通过具体业务需要，将元模型连接成一个元业务，供软件定义价格模块使用，做出决策，计算服务价格。

本发明提出的一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型，针对现在不同工业生产环节的不同需求，提供可自定义的功能服务，在原有工业以太网的基础上，增加了一种把服务和资源重新划分和自定义分配的方法，在保证工业以太网基本要求的情况下，使得资源和服务更加灵活的进行调度和分配。

Claims (2)

1.一种基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型，其特征在于，包括：

1)在SDN网络中将服务和资源抽象为一种元模型：以傅里叶级数的思想为基础，将服务和资源空间按照不相关的属性集正交分解到多维正交空间，并将多维正交空间按照正交维度分割为多个逻辑块，每个逻辑块的大小可以不同；划分得到的逻辑块即为特定属性的元模型；

2)在元模型的基础上引入SDN智能体，构造一个可以满足工业实时网络要求的智能网络体系架构：

2.1)将步骤1)得到的不同属性的元模型根据业务需求，按照业务需求的顺序连接成一个元业务，根据各种元业务构成智能网络体系架构的应用层；

2.2)根据不同属性的元模型、SDN智能体和控制模块构成智能网络体系架构的控制层；所述控制模块负责将元模型链接成一个元业务；所述SDN智能体由感知模块、SDP模块和SDN策略控制模块组成；

感知模块：感知上层业务需求服务和资源的信息；收集所需要的元模型信息，并实时感应元模型集合的变化；进行综合分析，得出业务所需要的最终元业务，并将结果传递至SDP模块；

SDP模块：确定调用某一元模型功能块的代价，并以价格为杠杆生成初步策略；具体包括：计算使用这些元模型的成本以及业务的需求量；查看某元模型的资源是否紧缺，根据供求关系浮动价格高低，达到负载均衡；计算最终业务应支付的价格；

SDN策略控制模块：将全网范围内的资源剩余状态发送到SDP模块，根据资源和服务剩余量为元模型重新定价；

2.3)工业实时智能网络体系架构的应用层与控制层之间通信使用REST接口连接。

2.根据权利要求1所述的基于SDN元模型的工业实时智能网络体系架构模型，其特征在于，所述步骤1)具体为：

第一步：假设服务和资源空间为φ，以立体几何空间表示，α为某个属性；通过对网络资源的分析，提取应用中的所有属性，构成属性集Aα＝{αi,i＝1,2,…,n，n为属性个数}；

第二步：从属性集Aα中选取m个属性构成特征属性子集Aα’＝{αi,i＝1,2,…,m，m为特征属性个数}，并以该子集中的属性为维度构成正交坐标轴；将SDN网络中的服务和资源空间φ映射到由特征属性子集Aα’构成的正交坐标轴中，同时对该坐标轴进行量化处理；

第三步：将服务资源空间φ根据量化后的坐标轴的单位值划分为若干个子空间φ’，这些子空间φ’就是由服务和资源抽象成的元模型ψj(1，2，……，j)。