CN112565336A - 智能物联网集中化控制方法、系统、介质、设备及应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于物联网控制技术领域，公开了一种智能物联网集中化控制方法、系统、介质、设备及应用，按照用户意图收集底层设备状态信息；通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。本发明实现任务的自动化部署与下发，使用SDN控制器使控制平面与数据平面分离，简化了网络设备的结构，通过控制平面对网络进行统一集中化的控制，能够从整体上获得网络资源的全局信息。使用战术意图驱动物联网，提高了战术网络自动化部署的程度，优化了战术网络交付的粒度，强化了战术网络的鲁棒性。

Description

智能物联网集中化控制方法、系统、介质、设备及应用

技术领域

本发明属于物联网控制技术领域，尤其涉及一种智能物联网集中化控制方法、系统、介质、设备及应用。

背景技术

目前：物联网(Internet ofThings，IoT)是互联网上的万物互联，分布式的参与者(人与物)和服务通过各种关系连接起来。物联网平台中，许多互联的设备彼此交互以执行不同的服务。在这种情况下，一个设备可能需要调用其他邻居设备来处理各种事件。近年来，用于个人或家庭的物联网产品快速发展，通过无线接入点(AP)将物理内容连接到固网和云端的物联网设备在不断增多。导致了物联网发展正面临一系列新的问题。例如可扩展性弱、数据管理难、安全性能不佳等。

事实上，本世纪初提出的能够实现集中管理、可扩展且灵活的软件定义网络(SDN)能够解决上述问题。SDN通过打破控制面和数据面的垂直集成，提供了网络可编程的能力，为物联网带来了以下好处：⑴简化物联网：使用SDN通过远程配置和管理，可以实现资源动态、灵活分配；⑵增强物联网的可拓展性：由多个SDN控制器组成分布式、高可用集群，可以避免单一控制器节点存在的单点失效问题。通过控制器集群中控制器数目的增加，可以快速增加新的物联网设备；⑶优化物联网数据流量：使用OpenFlow技术转发数据流量，数据包一进入交换机就查询流表内容以获取转发规则，并且可以根据网络流量需求定义特殊的转发规则，提高了数据流量转发效率。利用SDN网络，可以降低传统网络的复杂度，形成更易于管理的网络。部署于SDN之上的意图物联网(Intent Driven Internet ofThings，ID-IoT)。作为一种新型物联网技术，它使得用户无需关注物联网网络内部技术实现细节，仅需使用自然的会话语言表达网络应用需求，即可获得自动化、高可靠、闭环可实时验证的网络服务，改变了传统物联网建网、管网方式，提升了用户体验。同时，它能对物联网中庞大数量的信息数据流量进行快速转发与处理，是未来物联网发展的趋势。相对于软件定义网络来说，应用意图驱动网络有以下几点优势：⑴SDN面向专业人员，而IDN着眼于满足最终用户的业务诉求，为垂直行业非专业人员带来便捷；⑵IDN以其可闭环验证，实时动态更改的特性，相较SDN有更优的鲁棒性；⑶SDN对数据信息依赖较少，而IDN对数据信息依赖度高，物联网庞大的信息数据更能发挥IDN的优势；⑷虽然SDN实现了网络自动化的配置，但是专业人员仍需手动配置网络策略，再交给网络，而IDN可以实现对用户意图的解析到自动下发全过程，对网工依赖较少；⑸相较SDN，IDN通过精细化的策略映射，改变了传统网络基于粗粒度KPI的网络配置，可提供细粒度的服务交付。

现有技术一一种基于SDN的云雾结合物联网应用构建系统。该发明的有益之处在于：(1)可以实现对网络资源的动态调控，易于管理；(2)整体结构构建合理，利用云雾结合的框架来降低时延，利用SDN架构来提高利用率，可以迅速融入物联网市场，兼容多项物联网通讯协议，更好的适应物联网市场需求的变迁。现有技术二一种基于IBN的物联网卫星系统及其路由方法。该方法包括(1)关注通过控制层将获取的意图转译为可实施的方案；(2)关注数据层接入网和核心网的数据转发过程。现有技术三基于意图的反馈。该发明描述了用于获得并处理基于意图的反馈的技术。可通过利用一个或多个布局来生成创作的内容，所生成的布局随后可用于将内容呈现给作者或其它用户。此发明还可以提供反馈以请求对所生成的布局进行调整或重新生成，反馈可以包括覆盖反馈和/或意图反馈。所述覆盖反馈覆盖在布局中所使用的意图解释；所述意图反馈改变用于所述内容数据的意图数据或添加更多用于所述内容数据的意图数据。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有方案虽然相对传统网络而言，性能提升，但是仍存在自动化程度不够高，网络服务交付粒度不够细，鲁棒性不够好等问题。

(2)现有基于意图的物联网未考虑到系统接收意图时产生的多意图冲突问题，当用户多意图下发时，易出现逻辑一致性问题，并继而带来网络配置出错等问题。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)对于传统物联网技术而言，未来庞大的物联网设备将接入网络，设备的按需扩展将是一个比较大的挑战；大量的物理设备连接到网络，它们将生成大量的数据，如何对庞大数量的数据进行管理、使用将成为一个关键问题；由于物联网设备数量的快速增长，其传感网络日益庞大，如何确保数十亿网络设备的安全也应纳入考虑。

(2)现在，意图网络仍处于发展阶段，现有意图驱动网络技术不完备，不能应对意图网络运行全周期中各个环节将出现的问题，比如意图的转译过程中将可能出现转译不准确等问题。如何将网络可编程技术和意图驱动网络较好的应用到战术物联网领域来解决目前物联网发展面临的问题是一个比较大的挑战。

解决以上问题及缺陷的意义为：

意图驱动网络在战术物联网中的应用对于增加战术物联网可扩展性、优化战术物联网数据流量管理、提升战术物联网自动化程度等具有重要意义，因此，以上问题的解决与意图战术物联网的发展与应用将为现有战术物联网带来新的生机。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能物联网集中化控制方法、系统、介质、设备及应用。

本发明是这样实现的，一种智能物联网集中化控制方法，所述智能物联网集中化控制方法包括：

按照用户意图收集底层设备状态信息；

通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。

进一步，所述通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层包括：

意图的转译，用于将用户意图映射为网络可执行的策略算法，即将高级别的意图解析为与较低级别系统相关的术语，以使网络对用户意图作出反应；

意图的验证，将网络实际执行行为与用户原始意图对比，检查网络行为是否符合用户意图；意图的形式化验证过程包括系统建模、性质抽象、系统验证三个过程。

进一步，所述通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层包括：

拓扑管理：通过链路层发现协议获得网络中设备的属性和邻居信息，获得整个网络的拓扑；

路径计算：计算网络中的最佳路径，根据路由和转发模块中的策略，结合拓扑管理模块中的网络拓扑、路径库和信息名称库来找出最佳路径；

网络虚拟化：在同一个物理网络中虚拟出多个相互隔离的网络；

路由和转发：根据配置的策略和内容路径计算模块的结果，配置转发路由策略，下发到路径上的网络设备；

信息名称库，收集不同网关上设备分布情况的信息，为路由和转发策略提供信息；

路径名称库，调用路径计算模块计算出所有节点之间的最佳路径集合。

进一步，所述通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层包括：

模块管理：对意图使能层模块的统一管理，包括新模块的添加注册、旧模块的停用；

事件系统：定义事件的类型、消息类型、事件的触发条件以及相应触发方式；

日志系统：针对各模块的操作，以及系统级的操作提供日志功能；

时间管理：加入系统级别的时间计算策略，所有的操作都能获取到执行的时间。

进一步，所述通过北向接口调取数据库信息并根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发的多意图冲突的一致性校验方法包括以下步骤：

步骤一：当接收到多条意图命令时，首先将每条命令分解为元命令，然后对所有源节点src和目的节点dst进行归类，形成一个(src,dst)或(dst,src)，升序排列的节点对并记入表中，再将不同集合的操作行为和优先级进行记录；

所述元命令、操作行为、优先级分别指的是：

元命令：物联网中两个操作对象之间的单个操作；

操作行为：假定网络中两个反向的操作为流量的发生与阻止流量的发生，将这两种操作行为分别规定为+和-；

优先级：网络中操作行为的可能被执行的优先等级，优先级较高的操作行为被优先执行，优先级较低的操作行为被滞后执行；

步骤二：当某一个元命令已在表中重复时，执行策略一；当某个元命令的节点对与已在表中节点对的操作有冲突时，执行策略二；如此循环，直至所有意图分解完毕，再执行表中所有操作。所有操作执行结果初始值置为0，已执行操作的操作结果更改为1，检查表中所有命令执行结果均为1，则意图冲突分解完成；

所述元命令的重复、策略一、策略二分别指的是：

元命令的重复:源节点、目的节点的节点对相同且操作行为相同；

策略一：若优先级相同，则不作更改；若优先级不同，则仅更新优先级为较高优先级；

策略二：若优先级相同，则不作更改；若优先级不同，则仅更新优先级为较高优先级；

若两条元命令优先级不同，则将操作行为更新为优先级更高的操作；若两个反向操作优先级相同，则先将两个反向操作都计入表中，当下一次对该节点对的操作出现时，选取优先级更高者，若优先级仍然相同，则取当前操作，舍弃另一个反向操作；

步骤三：对于以下两种特殊情况，执行特别的操作方法：

情况一、阻止所有节点之间流量的发生；

情况二、允许所有节点之间流量的发生。

当情况一发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先阻塞所有节点流量，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果；

当情况二发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先允许所有节点之间流量发生，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

按照用户意图收集底层设备状态信息；

通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

按照用户意图收集底层设备状态信息；

通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。

本发明的另一目的在于提供一种物联网信息数据处理终端，所述物联网信息数据处理终端用于实现所述的智能物联网集中化控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种运行所述智能物联网集中化控制方法的智能物联网集中化控制系统，所述智能物联网集中化控制系统包括：

业务应用层：根据用户需求提供对上层应用的支持，战场指挥员通过可编程接口实现网络控制和管理功能；

意图使能层：包括意图处理模块、基本功能模块、基础支撑模块；意图使能层对业务应用层提供基于意图的北向接口；通过调用南向接口并通过OpenFlow协议来集中管控所有的网络基础设备；同时，意图使能层通过对OpenFlow交换机的管理，动态地添加、删除、修改OpenFlow交换机的流表项，改变OpenFlow交换机的转发规则，实现底层设备的集中化控制；

数据转发层：由网络中各种交换设备组成，为支持OpenFlow的交换机和接入网、核心网各层网络；数据转发层通过物联网网关与下层感知层设备进行数据传输；

信息感知层：通过带有各类传感器的智能终端收集底层数据信息；信息感知层收集到的信息通过物联网网关与上层进行通信，为业务应用层执行各项命令提供数据信息；

意图北向接口：位于业务应用层和意图使能层之间，网络应用程序通过使用意图北向接口与控制器通信，表达网络行为，定义配置要求以及程序转发需求。意图北向接口隐藏网络对象和服务的底层细节，使得用户用声明性的方式而不是命令性的方式表达意图；

南向接口：用来定义控制器和网络设备之间的通信协议，OpenFlow作为成熟的南向接口指导转发型插件，SDN控制器使用更新和插入流规则，规则指定为通过给定网络设备的每个流执行的相关操作。

进一步，所述意图处理模块包括：

意图的转译单元，用于将用户意图映射为网络可执行的策略算法，将高级别的意图解析为与较低级别系统相关的术语；

意图的验证单元，用于将网络实际执行行为与用户原始意图对比，检查网络行为是否符合用户意图；用于意图的形式化验证过程包括系统建模、性质抽象、系统验证三个过程；

所述基本功能模块包括：

拓扑管理单元：用于通过链路层发现协议来获得网络中设备的属性和邻居信息，获得整个网络的拓扑；

路径计算单元：用于计算网络中的最佳路径，需要根据路由和转发模块中的策略，结合拓扑管理模块中的网络拓扑、路径库和信息名称库来找出最佳路径；

网络虚拟化单元：用于在同一个物理网络中虚拟出多个相互隔离的网络；

路由和转发单元：用于根据配置的策略和内容路径计算模块的结果，配置转发路由策略，下发到路径上的网络设备；

信息名称库，用于收集不同网关上设备分布情况的信息，为路由和转发策略提供信息；

路径名称库，用于调用路径计算模块计算出所有节点之间的最佳路径集合；

所述基本支撑模块包括：

模块管理单元：用于对意图使能层模块的统一管理，包括新模块的添加注册、旧模块的停用；

事件系统单元：用于定义事件的类型、消息类型、事件的触发条件以及相应触发方式；

日志系统单元：用于针对各模块的操作，以及系统级的操作提供日志功能；

时间管理单元：用于加入系统级别的时间计算策略，所有的操作都能获取到执行的时间；

所述物联网网关包括通信模块、中央控制单元、数据收集模块；数据收集模块从信息感知层设备收集信息，交给中央控制单元，中央控制单元通过与通信模块交互得到网络指令，作出获取节点信息、远程唤醒、升级维护操作指令。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明将意图驱动网络引入战术物联网领域，是对现有战术物联网进行革新和发展的新的策动点，也是未来战术物联网发展的趋势，但是目前却没有一个标准的战术意图驱动物联网架构。本发明构建了一个战术意图驱动物联网架构，并且解决了意图北向接口的多意图下发一致性问题，为想要研究战术意图驱动物联网的相关人员提供了参考。

本发明将SDN技术应用于战术物联网，可构建基于SDN的新型战术物联网架构，实现对整个战术物联网的集中控制与管理，目前已有基于SDN的物联网架构。在此基础上，使用意图驱动的基于SDN的物联网，用户只需要使用“自然的”会话语言下发想要对网络进行的操作即“意图”，战术意图驱动物联网接收到用户将自动将对网络内部进行自动化部署，网络内部对用户表现为“黑盒”状态，从而使用户对应用物联网的体验得到极大地提高。

本发明通过业务应用层获取用户意图，用户意图经过意图转译成为使网络能够识别的执行行为，并且实现任务的自动化部署与下发，使用SDN控制器使控制平面与数据平面分离，简化了网络设备的结构，通过控制平面对网络进行统一集中化的控制，能够从整体上获得网络资源的全局信息。使用战术意图驱动物联网，提高了战术网络自动化部署的程度，优化了战术网络交付的粒度，强化了战术网络的鲁棒性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能物联网集中化控制方法流程图；

图2是本发明实施例提供的智能物联网集中化控制系统的结构示意图；

图中：1、业务应用层；2、意图使能层；3、数据转发层；4、信息感知层；5、意图北向接口；6、南向接口。

图3是本发明实施例提供的Intent NBI多意图下发时的一致性校验方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能物联网集中化控制方法、系统、介质、设备及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的智能物联网集中化控制方法包括以下步骤：

S101：按照用户意图收集底层设备状态信息；

S102：通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

S103：将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

S104：通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果(即网络此时需要执行的命令)通过南向接口进行下发。

本发明针对战术意图驱动物联网北向接口意图的大量下发时的一致性问题，提出了一种一致性校验方案。在具体实施时，具体包括以下步骤：

第一步，当接收到多条意图命令时，首先将每条命令分解为元命令(即物联网中两个操作对象之间的单个操作)，然后对所有源节点(src)和目的节点(dst)进行归类，形成一个(src，dst)(或(dst，src)，升序排列)的节点对并记入表中，再将不同集合的操作行为和优先级进行记录(假定网络中两个反向的操作为流量的发生与阻止流量的发生，将这两种操作规定为+和-)。

第二步，当某一个元命令已在表中重复(重复指源节点、目的节点的节点对相同且操作行为相同)时，仅更新优先级为较高优先级；当某个元命令的节点对与已在表中节点对的操作有冲突时，将操作行为更新为优先级更高的操作。若两个反向操作优先级相同，则先将两个反向操作都计入表中，当下一次对该节点对的操作出现时，选取优先级更高者，若优先级仍然相同，则取当前操作，舍弃另一个反向操作。如此循环，直至所有意图分解完毕，再执行表中所有操作，所有操作执行结果初始值置为0，已执行操作的操作结果更改为1，检查表中所有命令执行结果均为1，则意图冲突分解完成。

第三步，对于以下两种特殊情况：

C1.阻止所有节点之间流量的发生；

C2.允许所有节点之间流量的发生。

当C1发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先阻塞所有节点流量，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果。

当C2发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先允许所有节点之间流量发生，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果。

本发明提供的智能物联网集中化控制方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的智能物联网集中化控制方法仅仅是一个具体实施例而已。

如图2所示，本发明提供的智能物联网集中化控制系统包括：

业务应用层1，使得战场指挥员可以通过可编程接口实现网络监控管理功能。

意图使能层2，包括意图处理模块、基本功能模块、物联网设备管理、基础支撑模块等。意图使能层对业务应用层提供基于意图的北向接口(Intent-based NorthboundInterface，IntentNBI)；通过调用南向接口并通过OpenFlow协议来集中管控所有的网络基础设备。同时，意图使能层通过对OpenFlow交换机的管理，可以动态地添加、删除、修改OpenFlow交换机的流表项，从而改变OpenFlow交换机的转发规则，实现底层设备的集中化控制。

数据转发层3，包括网络中各种交换设备，主要为支持OpenFlow的交换机和接入网、核心网等各层网络，数据转发层通过物联网网关与下层感知层设备进行高可靠性、高安全性的数据传输。

信息感知层4，包括带有各种传感器的感知设备。其主要作用是通过带有各类传感器的智能终端收集底层数据信息。信息感知层收集到的信息通过物联网网关与上层进行通信，为业务应用层执行各项命令提供数据信息。

意图北向接口5，位于业务应用层和意图使能层之间，网络应用程序通过使用意图北向接口与控制器通信，表达网络行为，定义配置要求以及程序转发需求。意图北向接口隐藏网络对象和服务的底层细节，使得用户可以用声明性的方式而不是命令性的方式来表达他们的意图。南向接口6用来定义控制器和网络设备之间的通信协议。OpenFlow作为成熟的南向接口指导转发型插件，SDN控制器使用它来更新和插入流规则，这些规则指定了要为通过给定网络设备的每个流执行的相关操作。

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。

如图2所示，本发明提供的智能物联网集中化控制系统包括：

业务应用层1：根据用户需求提供对上层应用的支持，战场指挥员可以通过可编程接口实现网络控制和管理功能。

意图使能层2：主要包括意图处理模块、基本功能模块、基础支撑模块等。意图使能层对业务应用层提供基于意图的北向接口(Intent-based Northbound Interface，IntentNBI)；通过调用南向接口并通过OpenFlow协议来集中管控所有的网络基础设备。同时，意图使能层通过对OpenFlow交换机的管理，可以动态地添加、删除、修改OpenFlow交换机的流表项，从而改变OpenFlow交换机的转发规则，实现底层设备的集中化控制。

数据转发层3：由网络中各种交换设备组成，主要为支持OpenFlow的交换机和接入网、核心网等各层网络。数据转发层通过物联网网关与下层感知层设备进行高可靠性、高安全性的数据传输。

信息感知层4：要作用是通过带有各类传感器的智能终端收集底层数据信息。信息感知层收集到的信息通过物联网网关与上层进行通信，为业务应用层执行各项命令提供数据信息。

意图北向接口5：位于业务应用层和意图使能层之间，网络应用程序通过使用意图北向接口与控制器通信，表达网络行为，定义配置要求以及程序转发需求。意图北向接口隐藏网络对象和服务的底层细节，使得用户可以用声明性的方式而不是命令性的方式来表达他们的意图。

南向接口6：用来定义控制器和网络设备之间的通信协议。OpenFlow作为成熟的南向接口指导转发型插件，SDN控制器使用它来更新和插入流规则，这些规则指定了要为通过给定网络设备的每个流执行的相关操作。

意图处理模块主要包括：

意图的转译，用于将用户意图映射为网络可执行的策略算法，即将高级别的意图解析为与较低级别系统(特别是SDN控制器)相关的术语，以使网络可以对用户意图作出反应。

意图的验证，将网络实际执行行为与用户原始意图对比，检查网络行为是否符合用户意图。意图的形式化验证过程包括系统建模、性质抽象、系统验证三个过程。

基本功能模块主要包括：

拓扑管理：通过链路层发现协议来获得网络中设备的属性和邻居信息，从而获得整个网络的拓扑。

路径计算：计算网络中的最佳路径，需要根据路由和转发模块中的策略，结合拓扑管理模块中的网络拓扑、路径库和信息名称库来找出最佳路径。

网络虚拟化：可以在同一个物理网络中虚拟出多个相互隔离的网络，提高了网络性能。

路由和转发：根据配置的策略和内容路径计算模块的结果，配置转发路由策略，下发到路径上的网络设备。

信息名称库，收集不同网关上设备分布情况的信息，为路由和转发策略提供信息。

路径名称库，调用路径计算模块计算出所有节点之间的最佳路径集合基本支撑模块主要包括：

模块管理：对意图使能层模块的统一管理，包括新模块的添加注册、旧模块的停用等，同时还需要保证模块之间的功能不会互相影响。

事件系统：定义事件的类型、消息类型、事件的触发条件以及相应触发方式等。

日志系统：针对各模块的操作，以及系统级的操作提供日志功能，便于问题的查找和统计。

时间管理：加入系统级别的时间计算策略，所有的操作都能获取到执行的时间，为以后计算时延提供便利。

物联网网关主要特征为：

物联网网关主要包括通信模块、中央控制单元、数据收集模块等。数据收集模块从信息感知层设备收集信息，交给中央控制单元，中央控制单元通过与通信模块交互得到网络指令，作出获取节点信息、远程唤醒、升级维护等操作指令。

本发明提供的战术意图驱动物联网实现架构中的意图北向接口中的多意图冲突的一致性校验方法包括以下步骤：

步骤一：当接收到多条意图命令时，首先将每条命令分解为元命令，然后对所有源节点(src)和目的节点(dst)进行归类，形成一个(src，dst)(或(dst，src)，升序排列)的节点对并记入表中，再将不同集合的操作行为和优先级进行记录；

步骤二：当某一个元命令已在表中重复时，执行策略一；当某个元命令的节点对与已在表中节点对的操作有冲突时，执行策略二；如此循环，直至所有意图分解完毕，再执行表中所有操作。所有操作执行结果初始值置为0，已执行操作的操作结果更改为1，检查表中所有命令执行结果均为1，则意图冲突分解完成。

步骤三：对于以下两种特殊情况，执行特别的操作方法：

情况一、阻止所有节点之间流量的发生；

情况二、允许所有节点之间流量的发生。

步骤一，所述元命令、操作行为、优先级分别指的是：

元命令：物联网中两个操作对象之间的单个操作。

操作行为：假定网络中两个反向的操作为流量的发生与阻止流量的发生，将这两种操作行为分别规定为+和-。

优先级：网络中操作行为的可能被执行的优先等级，优先级较高的操作行为被优先执行，优先级较低的操作行为被滞后执行。

步骤二，所述元命令的重复、策略一、策略二分别指的是：

元命令的重复：源节点、目的节点的节点对相同且操作行为相同。

策略一：若优先级相同，则不作更改；若优先级不同，则仅更新优先级为较高优先级。

策略二：若优先级相同，则不作更改；若优先级不同，则仅更新优先级为较高优先级。

若两条元命令优先级不同，则将操作行为更新为优先级更高的操作；若两个反向操作优先级相同，则先将两个反向操作都计入表中，当下一次对该节点对的操作出现时，选取优先级更高者，若优先级仍然相同，则取当前操作，舍弃另一个反向操作。

步骤三，所述两种特殊情况的解决方法具体为：

当情况一发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先阻塞所有节点流量，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果；

当情况二发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先允许所有节点之间流量发生，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果。

应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能物联网集中化控制方法，其特征在于，所述智能物联网集中化控制方法包括：

按照用户意图收集底层设备状态信息；

通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。

2.如权利要求1所述的智能物联网集中化控制方法，其特征在于，所述通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层包括：

意图的转译，用于将用户意图映射为网络可执行的策略算法，即将高级别的意图解析为与较低级别系统相关的术语，以使网络对用户意图作出反应；

意图的验证，将网络实际执行行为与用户原始意图对比，检查网络行为是否符合用户意图；意图的形式化验证过程包括系统建模、性质抽象、系统验证三个过程。

3.如权利要求1所述的智能物联网集中化控制方法，其特征在于，所述通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层包括：

拓扑管理：通过链路层发现协议获得网络中设备的属性和邻居信息，获得整个网络的拓扑；

路径计算：计算网络中的最佳路径，根据路由和转发模块中的策略，结合拓扑管理模块中的网络拓扑、路径库和信息名称库来找出最佳路径；

网络虚拟化：在同一个物理网络中虚拟出多个相互隔离的网络；

路由和转发：根据配置的策略和内容路径计算模块的结果，配置转发路由策略，下发到路径上的网络设备；

信息名称库，收集不同网关上设备分布情况的信息，为路由和转发策略提供信息；

路径名称库，调用路径计算模块计算出所有节点之间的最佳路径集合。

4.如权利要求1所述的智能物联网集中化控制方法，其特征在于，所述通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层包括：

模块管理：对意图使能层模块的统一管理，包括新模块的添加注册、旧模块的停用；

事件系统：定义事件的类型、消息类型、事件的触发条件以及相应触发方式；

日志系统：针对各模块的操作，以及系统级的操作提供日志功能；

时间管理：加入系统级别的时间计算策略，所有的操作都能获取到执行的时间。

5.如权利要求1所述的智能物联网集中化控制方法，其特征在于，所述通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发的多意图冲突的一致性校验方法包括以下步骤：

步骤一：当接收到多条意图命令时，首先将每条命令分解为元命令，然后对所有源节点src和目的节点dst进行归类，形成一个(src,dst)或(dst,src)，升序排列的节点对并记入表中，再将不同集合的操作行为和优先级进行记录；

所述元命令、操作行为、优先级分别指的是：

元命令：物联网中两个操作对象之间的单个操作；

操作行为：假定网络中两个反向的操作为流量的发生与阻止流量的发生，将这两种操作行为分别规定为+和-；

优先级：网络中操作行为的可能被执行的优先等级，优先级较高的操作行为被优先执行，优先级较低的操作行为被滞后执行；

步骤二：当某一个元命令已在表中重复时，执行策略一；当某个元命令的节点对与已在表中节点对的操作有冲突时，执行策略二；如此循环，直至所有意图分解完毕，再执行表中所有操作，所有操作执行结果初始值置为0，已执行操作的操作结果更改为1，检查表中所有命令执行结果均为1，则意图冲突分解完成；

所述元命令的重复、策略一、策略二分别指的是：

元命令的重复：源节点、目的节点的节点对相同且操作行为相同；

策略一：若优先级相同，则不作更改；若优先级不同，则仅更新优先级为较高优先级；

策略二：若优先级相同，则不作更改；若优先级不同，则仅更新优先级为较高优先级；

若两条元命令优先级不同，则将操作行为更新为优先级更高的操作；若两个反向操作优先级相同，则先将两个反向操作都计入表中，当下一次对该节点对的操作出现时，选取优先级更高者，若优先级仍然相同，则取当前操作，舍弃另一个反向操作；

步骤三：对于以下两种特殊情况，执行特别的操作方法：

情况一、阻止所有节点之间流量的发生；

情况二、允许所有节点之间流量的发生；

当情况一发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先阻塞所有节点流量，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果；

当情况二发生时，将它的优先级与其他操作优先级进行比较，首先允许所有节点之间流量发生，再将高于这条命令优先级且操作不同的命令进行冲突化解，最后执行冲突化解结果。

6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

按照用户意图收集底层设备状态信息；

通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。

7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：

按照用户意图收集底层设备状态信息；

通过物联网网关将信息感知层收集到的信息传输到意图使能层；

将信息存储于数据库中并根据用户意图作出响应；

通过北向接口接收用户意图，根据用户意图对信息进行计算处理，并将处理结果通过南向接口进行下发。

8.一种物联网信息数据处理终端，其特征在于，所述物联网信息数据处理终端用于实现权利要求1～5任意一项所述的智能物联网集中化控制方法。

9.一种运行权利要求1～5任意一项所述智能物联网集中化控制方法的智能物联网集中化控制系统，其特征在于，所述智能物联网集中化控制系统包括：

业务应用层：根据用户需求提供对上层应用的支持，战场指挥员通过可编程接口实现网络控制和管理功能；

意图使能层：包括意图处理模块、基本功能模块、基础支撑模块；意图使能层对业务应用层提供基于意图的北向接口；通过调用南向接口并通过OpenFlow协议来集中管控所有的网络基础设备；同时，意图使能层通过对OpenFlow交换机的管理，动态地添加、删除、修改OpenFlow交换机的流表项，改变OpenFlow交换机的转发规则，实现底层设备的集中化控制；

数据转发层：由网络中各种交换设备组成，为支持OpenFlow的交换机和接入网、核心网各层网络；数据转发层通过物联网网关与下层感知层设备进行数据传输；

信息感知层：通过带有各类传感器的智能终端收集底层数据信息；信息感知层收集到的信息通过物联网网关与上层进行通信，为业务应用层执行各项命令提供数据信息；

意图北向接口：位于业务应用层和意图使能层之间，网络应用程序通过使用意图北向接口与控制器通信，表达网络行为，定义配置要求以及程序转发需求，意图北向接口隐藏网络对象和服务的底层细节，使得用户用声明性的方式而不是命令性的方式表达意图；

南向接口：用来定义控制器和网络设备之间的通信协议，OpenFlow作为成熟的南向接口指导转发型插件，SDN控制器使用更新和插入流规则，规则指定为通过给定网络设备的每个流执行的相关操作。

10.如权利要求9所述的智能物联网集中化控制系统，其特征在于，所述意图处理模块包括：

意图的转译单元，用于将用户意图映射为网络可执行的策略算法，将高级别的意图解析为与较低级别系统相关的术语；

意图的验证单元，用于将网络实际执行行为与用户原始意图对比，检查网络行为是否符合用户意图；用于意图的形式化验证过程包括系统建模、性质抽象、系统验证三个过程；

所述基本功能模块包括：

拓扑管理单元：用于通过链路层发现协议来获得网络中设备的属性和邻居信息，获得整个网络的拓扑；

路径计算单元：用于计算网络中的最佳路径，需要根据路由和转发模块中的策略，结合拓扑管理模块中的网络拓扑、路径库和信息名称库来找出最佳路径；

网络虚拟化单元：用于在同一个物理网络中虚拟出多个相互隔离的网络；

路由和转发单元：用于根据配置的策略和内容路径计算模块的结果，配置转发路由策略，下发到路径上的网络设备；

信息名称库，用于收集不同网关上设备分布情况的信息，为路由和转发策略提供信息；

路径名称库，用于调用路径计算模块计算出所有节点之间的最佳路径集合；

所述基本支撑模块包括：

模块管理单元：用于对意图使能层模块的统一管理，包括新模块的添加注册、旧模块的停用；

事件系统单元：用于定义事件的类型、消息类型、事件的触发条件以及相应触发方式；

日志系统单元：用于针对各模块的操作，以及系统级的操作提供日志功能；

时间管理单元：用于加入系统级别的时间计算策略，所有的操作都能获取到执行的时间；

所述物联网网关包括通信模块、中央控制单元、数据收集模块；数据收集模块从信息感知层设备收集信息，交给中央控制单元，中央控制单元通过与通信模块交互得到网络指令，作出获取节点信息、远程唤醒、升级维护操作指令。

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