支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统及交互方法技术方案

本发明专利技术涉及一种支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统及交互方法，属于工业网络技术领域。本发明专利技术在充分考虑异构工业网络业务特征的基础上，针对网络管理者在使用普通北向接口部署复杂网络业务时，面临的网络配置流程复杂、接口功能限制等问题，在控制层和应用层之间增加一个具备一定自主决策能力的意图型北向接口系统，屏蔽工业网络中复杂的配置流程。同时，在该系统基础上，针对数据的确定性调度、传输可靠性保障等业务，提供一组意图型北向接口，实现网络技术和网络接口的解耦，降低业务部署难度。

Intention oriented industrial SDN northward interface system supporting data scheduling and interaction method

The invention relates to an intentional industrial SDN north-facing interface system and an interactive method supporting data scheduling, belonging to the field of industrial network technology. On the basis of fully considering the business characteristics of heterogeneous industrial networks, the invention adds an intentional type with certain autonomous decision-making ability between the control layer and the application layer, aiming at the problems of complex network configuration process and interface function limitation faced by network managers when deploying complex network services with normal northbound interfaces. The north interface system shields the complex configuration flow in the industrial network. At the same time, on the basis of the system, a set of intentional northbound interfaces are provided for the deterministic scheduling of data and transmission reliability assurance, which can decouple network technology and network interface and reduce the difficulty of business deployment.

【技术实现步骤摘要】
支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统及交互方法
本专利技术属于工业网络
，涉及一种支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统及交互方法。
技术介绍
SDN(SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络)是一种新兴网络架构，其在物理上将传统网络中高度耦合的控制面和数据转发面进行解耦，通过统一的南向接口协议来实现控制层对底层网络设备的集中管理和控制，为网络领域带来了一场革命。而北向接口作为应用层和控制层之间的重要衔接，是用户部署网络业务、更改网络配置的重要一环。目前北向接口按照设计角度的差异可以分为：功能型北向接口和意图型北向接口。其中，功能型北向接口关注网络能力最大限度地开放，其接口一般是实现基础的网络管理和协议配置，具有较强的技术相关性；而意图型北向接口侧重于网络业务的实现，应用层的网络管理者只需以一种声明式的术语表达自己的网络意图即可，无需关注具体的实现细节。因此，意图型北向接口可以有效降低业务部署难度，加速业务创新。目前，应用SDN技术管理异构工业网络也受到业界的广泛关注，然而，在实现较为复杂的业务需求时，如数据流调度、跨网调度、传输可靠性保障等，采用普通北向接口面临着网络配置流程复杂、接口功能限制等问题。此时，意图型北向接口为其提供了新的解决思路，因此，设计一种基于业务需求的意图型SDN北向接口系统，解决异构工业网络中的数据流调度复杂、传输可靠性难以用软件调节等问题，对工业网络的智能化升级都具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统及交互方法，针对确定性调度、传输可靠性保障等业务，提供一套通俗易懂的意图型北向接口，实现网络技术和网络接口的解耦，降低业务部署难度。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统，该系统针对调度数据流的创建、数据流属性和方法的调整以及传输可靠性保障三种类型的网络业务，使用一种声明式术语进行描述，实现一组与技术无关的意图型北向接口；该系统包括两个部分：解析器和策略分析器，其中，策略分析器包括业务分析模块、核心处理单元、指令集模块和结果校验模块，上述模块和单元有如下关系：(1)所述解析器的核心部分是语法解析模块，其功能是将北向接口请求中特定语法格式的声明式术语按照业务对象、业务属性和业务方法进行解析，并将解析结果送入策略分析器中的业务分析模块，进行后续决策判断；(2)所述业务分析模块将对解析内容中业务对象进行分析，确定该请求涉及的子网对象，同时，判断该请求是否涉及跨网操作；(3)所述核心处理单元包括多个工业网络的策略分析模块，该模块被用于完成调度决策、调度资源计算、传输可靠性计算工作；(4)所述指令集模块将根据策略分析模块的计算结果生成一系列指令；该指令包括三部分：指令目标、指令信息和动作，其中指令目标是指具体的网络节点、路由和交换机网络设备，而指令信息包括超帧表、路由表、链路表、交换机流表信息和交换机队列信息，具体的动作支持5种类型：配置、删除、修改、添加和查询；(5)所述结果校验模块对反馈结果和业务需求的具体指标进行校验，并给出校验结果，以便系统做进行进一步调整。基于所述系统的支持数据调度的意图型工业SDN北向接口交互方法，所述调度数据流的创建包括以下步骤：S101：解析器接收到用户的业务请求后，按照特定的语法规则进行语法解析，提取业务请求中的对象、属性和方法；S102：业务分析模块根据业务对象判断是否跨网；如果不是跨网操作，则将解析结果发送给相应的策略分析模块，并执行S103、S104，如果是跨网操作，则将解析结果发送给跨网调度策略分析模块，并执行S105、S106；S103：策略分析模块根据节点地址或者flow_id进行判断所属子网，并根据用户指定的属性特征，为网内相关节点、路由等设备生成属性配置信息；S104：策略分析模块根据用户指定的业务方法，执行调度算法，计算工控网络中路由、链路、超帧等调度资源配置信息；需要说明的是，在用户不指定业务方法的情况下，默认方法为FIFO(FirstInputFirstOutput，先入先出)调度策略；S105：跨网调度策略分析模块为子网网关生成跨网配置信息；S106：跨网调度策略分析模块根据用户指定的业务方法，执行调度算法，计算工控网络中路由、链路、超帧等调度资源配置信息以及工业回程网络中的带宽、路径等配置信息；需要说明的是，在用户不指定方法的情况下，默认方法为FIFO调度策略；S107：针对上述所有配置信息，指令模块将按照指令目标、指令信息和动作三个特征生成指令集，下发到控制器的功能处理模块；S108：结果校验模块等待底层控制器的反馈，如符合既定要求，则反馈创建成功信息，如不符合，则需做进一步调整；至此，节点间的一条调度数据流创建完成。基于所述系统的支持数据调度的意图型工业SDN北向接口交互方法，所述数据流属性和方法的调整包括以下步骤：S201：解析器接收到用户的业务请求后，按照特定的语法规则进行语法解析，提取业务请求中的对象、属性和方法；S202：策略分析模块根据意图型描述中的关键字判断具体的操作类型，如果是删除操作，则执行S203，如果是修改操作，则执行S204；S203：策略分析模块确定需要删除的相关网络资源，系统中删除操作的对象只能是流，而不能是流具体的属性；S204：策略分析模块根据修改属性重新生成属性配置信息，同时，根据重新执行调度算法，生成调度资源配置信息；S205：将生成所有配置信息按照指令目标、指令信息和动作三个特征生成指令集，下发到控制器的功能处理模块；S206：结果校验模块等待底层控制器的反馈，如符合既定指标，则反馈配置成功信息，如不符合，则需做进一步调整；至此，调度流的属性和方法调整完成。基于所述系统的支持数据调度的意图型工业SDN北向接口交互方法，所述传输可靠性保障包括以下步骤：S301：解析器接收到用户的业务请求后，按照特定的语法规则进行语法解析，提取业务请求中的对象、属性和方法；S302：策略分析模块根据业务对象区分节点/路由传输可靠性保障和数据流传输可靠性保障，如果是节点或者设备，则执行S303，如果是数据流，则执行S304；S303：策略分析模块根据指标需求和当前网络节点的转发成功率自主调整调度策略，如负载均衡调度策略能够有效减少部分网络节点因网络拥塞造成的数据包丢失；S304：策略分析模块根据指标需求和实际传输成功率预设调度路径上网络节点的重传次数、优选质量较高的信道，确保数据准确到达目的节点；S305：策略分析模块重新执行调度算法，生成调度资源配置信息；S306：指令模块将生成所有配置信息按照指令目标、指令信息和动作三个特征生成指令集，下发到控制器的功能处理模块；S307：结果校验模块等待底层控制器的反馈，如符合既定指标，则反馈配置成功信息，如不符合，则需做进一步调整；至此，传输可靠性的保障工作完成。进一步，所述意图型北向接口包括4类：调度数据流创建接口、数据流属性和方法调整接口、传输可靠性保障接口以及查询接口；其中，数据流属性和方法调整接口包括调度流属性和方法修改接口和数据流删除接口，传输可靠性保障接口可细化为调度流传输可靠性保障接口和节点/路由传输可靠性保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统，其特征在于：该系统从异构工业网络业务需求的角度出发，针对调度数据流的创建、数据流属性和方法的调整以及传输可靠性保障业务，使用一种声明式术语进行描述，实现一组与技术无关的意图型北向接口；该系统包括两个部分：解析器和策略分析器，其中，策略分析器包括业务分析模块、核心处理单元、指令集模块和结果校验模块，上述模块和单元有如下关系：(1)所述解析器的核心部分是语法解析模块，其功能是将北向接口请求中特定语法格式的声明式术语按照业务对象、业务属性和业务方法进行解析，并将解析结果送入策略分析器中的业务分析模块，进行后续决策判断；(2)所述业务分析模块将对解析内容中业务对象进行分析，确定该请求涉及的子网对象，同时，判断该请求是否涉及跨网操作；(3)所述核心处理单元包括多个工业网络的策略分析模块，该模块被用于完成调度决策、调度资源计算、传输可靠性计算工作；(4)所述指令集模块将根据策略分析模块的计算结果生成一系列指令；该指令包括三部分：指令目标、指令信息和动作，其中指令目标是指具体的网络节点、路由和交换机网络设备，而指令信息包括超帧表、路由表、链路表、交换机流表信息和交换机队列信息，具体的动作支持5种类型：配置、删除、修改、添加和查询；(5)所述结果校验模块对反馈结果和业务需求的具体指标进行校验，并给出校验结果，以便系统做进行进一步调整。...

【技术特征摘要】
1.支持数据调度的意图型工业SDN北向接口系统，其特征在于：该系统从异构工业网络业务需求的角度出发，针对调度数据流的创建、数据流属性和方法的调整以及传输可靠性保障业务，使用一种声明式术语进行描述，实现一组与技术无关的意图型北向接口；该系统包括两个部分：解析器和策略分析器，其中，策略分析器包括业务分析模块、核心处理单元、指令集模块和结果校验模块，上述模块和单元有如下关系：(1)所述解析器的核心部分是语法解析模块，其功能是将北向接口请求中特定语法格式的声明式术语按照业务对象、业务属性和业务方法进行解析，并将解析结果送入策略分析器中的业务分析模块，进行后续决策判断；(2)所述业务分析模块将对解析内容中业务对象进行分析，确定该请求涉及的子网对象，同时，判断该请求是否涉及跨网操作；(3)所述核心处理单元包括多个工业网络的策略分析模块，该模块被用于完成调度决策、调度资源计算、传输可靠性计算工作；(4)所述指令集模块将根据策略分析模块的计算结果生成一系列指令；该指令包括三部分：指令目标、指令信息和动作，其中指令目标是指具体的网络节点、路由和交换机网络设备，而指令信息包括超帧表、路由表、链路表、交换机流表信息和交换机队列信息，具体的动作支持5种类型：配置、删除、修改、添加和查询；(5)所述结果校验模块对反馈结果和业务需求的具体指标进行校验，并给出校验结果，以便系统做进行进一步调整。2.基于权利要求1所述系统的支持数据调度的意图型工业SDN北向接口交互方法，其特征在于：所述调度数据流的创建包括以下步骤：S101：解析器接收到用户的业务请求后，按照特定的语法规则进行语法解析，提取业务请求中的对象、属性和方法；S102：业务分析模块根据业务对象判断是否跨网；如果不是跨网操作，则将解析结果发送给相应的策略分析模块，并执行S103、S104，如果是跨网操作，则将解析结果发送给跨网调度策略分析模块，并执行S105、S106；S103：策略分析模块根据节点地址或者flow_id进行判断所属子网，并根据用户指定的属性特征，为网内相关节点、路由设备生成属性配置信息；S104：策略分析模块根据用户指定的业务方法，执行调度算法，计算工控网络中路由、链路和超帧调度资源配置信息；在用户不指定业务方法的情况下，默认方法为FIFO(FirstInputFirstOutput，先入先出)调度策略；S105：跨网调度策略分析模块为子网网关生成跨网配置信息；S106：跨网调度策略分析模块根据用户指定的业务方法，执行调度算法，计算工控网络中路由、链路和超帧调度资源配置信息以及工业回程网络中的带宽和路径配置信息；在用户不指定业务方法的情况下，默认方法为FIFO调度策略；S107：针对上述所有配置信息，指令模块将按照指令目标、指令信息和动作三个特征生成指令集，下发到控制器的功能处理模块；S108：结果校验模块等待底层控制器的反馈，如符合既定要求，则反馈创建成功信息，如不符合，则需做进一步调整；至此，节点间的一条调度数据流创建完成。3.基于权利要求1所述系统的支持数据调度的意图型工业SDN北向接口交互方法，其特征在于：所述数据流属性和方法的调整包括以下步骤：S201：解析器接收到用户的业务请求后，按照特定的语法规则进行语法解析，提取业务请求中的对象、属性和方法；S202：策略分析模块根据意图型描述中的关键字判断具体的操作类型，如果是删除操作，则执行S203，如果是修改操作，则执行S204；S203：策...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，文小林，刘清华，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50