基于智能SDN的工业网络体系架构研究

摘要

软件定义网络（Software Defined Network，SDN）是一种新型的网络体系架构，其主要属性为将传统的紧耦合网络架构分离为控制平面、转发平面和业务平面，从而将控制逻辑集中到控制平面，实现网络的开放可编程特性。本文在基于元模型的SDN体系架构的理论上加入了智能网络思想，提出了基于智能SDN的工业网络体系架构，并阐述了SDN智能体的定义和构建方法，同时在该架构中嵌入5G通信模块和工业实时通信机制，以实现5G和工业环境下的智能网络。
　　首先，本文分别阐述了一系列相关技术，例如SDN技术、5G协议和工业网络的研究现状和发展趋势。同时，介绍了当下新型的网络体系架构和相关应用，包括元模型SDN、网络智能体以及基于5G通信的异构网络体系架构。其次，在元模型的基础上，融合网络智能体的理念和服务功能链机制，完成了基于元模型的SDN智能体系架构。然后，结合5G网络的特性，并借鉴虚拟租户网络的构建方法，完成了面向5G的SDN智能体系架构，令SDN智能体系可以支撑异构物理网络的相关服务。同时，在智能架构中引入实时通信模块，通过软件定义的方式令智能体系架构实现工业标准规定的实时性。
　　最后，本文在基于元模型的SDN智能网络体系的概念上，分别面向5G通信和工业以太网，设计了相应的体系架构和协议内容。然后，对不同应用场景下SDN智能网络架构的实现做了相关的测试。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 SDN的研究现状

1．2．2 智能网络的研究现状

1．2．3 工业实时信息传输的研究现状

1．3 本文的研究内容和主要贡献

1．3．1 研究内容

1．3．2 主要贡献

1．4 论文组织结构

2 基于元模型的智能网络体系架构模型

2．1 基于元模型的智能网络分层架构模型

2．1．1 SDN架构中智能体与基础模块的研究

2．1．2 应用例

2．2 基于元模型的服务功能链接

2．2．1 元服务功能节点映射

2．2．2 元服务功能链组合

2．2．3 元服务功能链实例化

2．3 智能网络架构应用分析

2．4 基于P4的SDN智能部署

2．5 本章小结

3 面向5G的异构智能网络架构

3．1 面向5G智能通信网络的关键技术

3．2 面向5G网络的智能元模型网络研究

3．2．1 面向5G网络的VTN实现

3．2．2 面向5G网络SDN智能体

3．3 面向5G的智能元模型网络架构

3．3．1 智能架构模型

3．3．2 用户访问和交接

3．3．3 智能自我修复和回程机制

3．4 5G与工业网络实时性

3．5 本章小节

4 实时可靠工业SDN架构

4．1 现有SDN工业方案分析

4．2 面向工业实时性的SDN智能网络架构

4．2．1 工业以太网架构研究

4．2．2 实时可靠的网络架构

4．2．3 可行性分析

4．3 工业多核心SDN网络

4．3．1 工业多核心网络构建方法

4．3．2 基于多核心智能体的自愈系统

4．4 本章小结

5 实验验证

5．1 基于SDN智能体的工业网络机制测试

5．1．1 测试方案设计

5．1．2 测试结果

5．2 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 工作展望

参考文献

本文作者硕士期间取得的成果

致谢

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