[发明专利]面向工业SDN网络中动态实时应用的中间件服务系统和方法

说明书

本发明提供了一种面向SDN网络中动态实时应用的pub/sub中间件系统和方法。本发明针对新一代工业网络场景中的实时应用，在SDN架构上搭建了基于多种消息模式的混合pub/sub中间件服务，将不同种实时应用对应的QoS参数映射到SDN的L2/L3层中，实现新一代工业SDN网络的实时性保障机制。当网络中存在多种消息模式的pub/sub中间件时，本发明需要为不同的pub/sub中间件提供通用的接口，因此在SDN控制器之上的控制器管理平台上扩展了pub/sub中间件服务适配接口。本发明中采用的QoS映射方法是一种基于非独立QoS参数捕获机制，即在控制器管理平台上扩展QoS参数分析功能模块，利用该模块与网络通信，以提供应用的QoS信息来优化和重新配置L2/L3层的网络拓扑。

技术领域

本发明涉及工业网络实时应用领域，具体的说是一种面向SDN架构的中间件服务系统和方法。

背景技术

随着控制、通信、计算机等技术的飞速发展，工业应用场景也呈现出以网络为中心的趋势，工业网络对通信的实时性、灵活性、动态性都提出了更高的要求。工业场景中的状态推送等应用要求各参与者间松散耦合，现有的pub/sub中间件能够提供松耦合的通信模式，但却缺乏合适的系统控制和应用级QoS支持。因此，急需构建一种能够满足新一代工业网络QoS需求的系统和方法来满足动态实时应用需求。

动态实时应用的本质是对底层通信系统和通信网络的挑战，这就增加了对网络可扩展性和支持高QoS特性的挑战。当关注的焦点是网络资源利用率时，网络就必须足够灵活来实现针对网络应用变化的重新规划。当前的方法主要是基于静态的专用网络或覆盖网，这使得按需设置网络性能很困难。软件定义网络SDN的出现为解决上述问题提供了新的方法，其灵活的组网特点能够实现细粒度按需动态网络规划。因此，SDN能够有效地支撑工业动态实时应用，同时保证网络资源利用率很高。

本发明主要目的是提出一种结合pub/sub中间件和基于openflow协议的SDN架构的服务系统以支持工业动态实时应用。该系统支持混合pub/sub中间件服务，通过通用接口屏蔽不同中间件的差异。本发明中将不同种实时应用对应的QoS参数映射到SDN的L2/L3层中，实现新一代工业SDN网络的实时性保障机制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对新一代工业网络中的动态实时应用，提出一种面向工业SDN网络的混合中间件服务系统和方法，解决传统的pub/sub中间件只提供“尽力而为”的数据转发服务问题，以及如何将不同实时应用对应的QoS参数映射到SDN的L2/L3层的问题，以实现基于SDN架构的工业网络应用的实时性需求。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种面向SDN网络中动态实时应用的pub/sub中间件系统和方法，包括：

在基于SDN的工业网络架构上搭建基于混合pub/sub的中间件服务，在SDN控制器之上扩展控制器管理平台，该平台包括处理模块、规划模块、网络监测模块和执行模块，以及pub/sub中间件服务适配接口；并通过该适配接口将工业场景中不同的实时应用映射到SDN的L2/L3层中。

所述的混合pub/sub中间件消息服务模型分类包括：

(1)基于主题的模型(topic-based model)，消息按主题构成组，即订阅者声明对特定主题感兴趣，并且接收与该主题相关的所有事件，每个主题对应于一个逻辑通道；

(2)基于内容的模型(content-based model)，订阅者根据其想要接收的消息中包含设定的内容来表达感兴趣程度，订阅约束条件依赖于属性类型和订阅语言。

所述的控制器管理平台包括：

(1)处理器：处理器与应用相连，通过pub/sub中间件服务适配接口来映射不同应用的QoS需求，并将该需求传递到规划器中；