[发明专利]一种基于SDN的智能船网络系统

说明书

本发明提供一种基于SDN的智能船网络系统，包括内部通信网络和外部通信网络；所述内部通信网络包括依次通信连接的数据平面、控制平面和应用平面，其中控制平面包括智能船SDN网络控制器，所述控制平面通过智能船SDN网络控制器的北向接口与应用平面进行数据交互、且通过智能船SDN网络控制器的南向接口与数据平面进行数据交互；所述数据平面包括智能船主、备份交换机、一级安全网络、二级安全网络和三级安全网络；所述外部通信网络包括SDN网关/路由器、4G/5G网络通信设备、AIS/VDES通信设备、NAVDAT通信设备、北斗通信设备以及卫星通信设备。本发明基于SDN网络架构设计了智能船通信网络系统，以保障智能船网络的灵活性、安全性、可靠性和实时性。

技术领域

本发明涉通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于SDN的智能船网络系统。

背景技术

近些年来，世界各国关于智能船的研究和开发已经逐步展开，船级社已发布智能船相关规范，智能船舶系指利用传感器、通信、互联网等技术手段，自动感知和获取船舶各方面的信息和数据，并基于计算机技术等分析技术使船舶更加安全、可靠。其中，智能船与传统船舶网络相比，其灵活性、安全性、可靠性和实时性要求更高。传统船舶的通信网络系统因其固定配置模式，无法及时满足智能船的网络划分需求。

具体来说，传统船舶的网络系统在智能船通信系统中使用将面临以下问题：

1)网络中的数据传输路径单一，当网络出现故障时会导致数据丢失；

2)传统船舶网络存在广播风暴的危险；

3)传统网络拓扑的复杂伴随着配置复杂度高的问题，没有一定能力的网络工程师无法完成对复杂网络中协议保护的配置。此外，当网络配置达到一定的复杂程度时，船舶网络的保护协议能力达到了瓶颈；

4)传统船舶网络安全性较低等。

目前，国内外诸多学者提出了智能船内部通信的网络架构，如船舶传感器收集的数据通过连接设备与附近的网关节点组成局域网；通过以太网或CANopen技术集成传感器和船舶执行器的网络等技术；部分学者针对自主航行船舶设计了内部通信的网络架构，包括自主船舶控制器、导航系统和机械系统等。但是，上述方法无法解决上述问题。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本申请公开了一种基于SDN的智能船网络系统，按照工作状态和需求将网络通信实时划分到不同网络区段，并对各区段之间的接入设备、通信方式和安全等级进行区分设计，从而满足智能船网络灵活性、安全性、可靠性和实时性的要求。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于SDN的智能船网络系统，包括内部通信网络和外部通信网络；

所述内部通信网络包括依次通信连接的数据平面、控制平面和应用平面，其中控制平面包括智能船SDN网络控制器，所述控制平面通过智能船SDN网络控制器的北向接口与应用平面进行数据交互、且通过智能船SDN网络控制器的南向接口与数据平面进行数据交互，

所述数据平面包括智能船主交换机、一级安全网络、二级安全网络和三级安全网络，智能船主交换机与一级安全网络、二级安全网络和三级安全网络中各节点连接通信，

所述一级安全网络包括机舱设备网络节点以及船桥设备网络节点，用于进行船舶驾驶相关设备间的信息通信，

所述二级安全网络包括船舶关键装备测试验证设备节点以及科学实验工作站节点，用于实现智能船关键装备的测试和科学研究节点的通信，

所述三级安全网络包括娱乐节点以及非航行业务相关设备节点，用于进行非运营业务通信，

所述一级安全网络、二级安全网络和三级安全网络的安全优先级依次降低；