[发明专利]一种智能制造专网数据采集调度系统

摘要

本发明公开了一种智能制造专网数据采集调度系统，基于转发和控制平面分离的理念，构建面向智能制造的4G专线智能调度系统，同时系统满足集中调度、分权分域管理等功能，实现灵活调用网络资源和快速部署的能力，并对外提供标准北向API接口，通过SDN和NFV技术实现无线接入设备的集中管理、按需调度和安全等增值业务快速开通等功能。该系统分为五个部分：企业内部连接制造设备的内网，基于4G的无线接入网，连接内网和外网的新型无线接入网关和负责网络集中调度管理的云平台以及智能制造中的各种应用。全网架构采用云平台实现，网络的互联通过新型接入网关实现，对网元功能采用SDN的方法以自适应的方式进行控制平面与数据平面的分离。

主权项

1.一种智能制造专网数据采集调度系统，包括：企业内部连接制造设备的内网即智能制造内网、基于4G的无线接入网、智能制造中的各种应用，其特征在于，还包括连接内网和外网的新型无线接入网关和基于SDN和NFV的网络调度管理平台，所述基于SDN和NFV的网络调度管理平台为：采用云平台实现，用于分配存储、计算及网络资源，全局监控资源利用情况，根据所需动态地分配网络资源，快速实现网络控制功能重构；采用软件定义的方法，以自适应的方式进行控制平面与数据平面的分离；在控制平面通过功能编排部署智能感知系统，利用信息感知技术对无线接入平面、底层网络负载、业务应用、终端进行多维度检测和管控；传统小区的构建方式将获得突破，不再需要通过预先的功率限制来严格设定小区边缘，而是由处理单元构建覆盖某个服务区域的控制平面，如果有用户发起服务请求，则集中处理单元将根据用户请求的服务质量、当前网络负载状况、干扰状况分配相应的天线单元及无线资源，以用户为中心按需、动态的构建为用户提供服务的用户平面；网络功能虚拟化实现后，底层协议栈的差别由虚拟化平台统一处理，网元功能组件之间采用统一的消息格式和数据结构传递信息，完成业务流程；网络功能组件融合从网关设备抽象出的会话和承载控制功能，形成全网集中的控制平面；基于虚拟化平台，软件形态的功能组件部署到网络的任意位置，通过标准化的消息接口和数据格式交换信息，完成业务流程，实现全网信息同步、接入协同和资源调度；基于NFV的新型无线接入网关，具体如下：1)基于NFV的无线接入网关的部署将传统网关上的三层路由、网络翻译即NAT、用户认证、安全控制、增值业务功能上移到网络侧，客户端设备仅保留二层转发、隧道封装及配置、基于二层信息的防火墙功能；在接入网侧，实现企业专网网关虚拟化，将分散部署的接入功能上移并集中部署在云端；针对专网企业客户，用户的接入功能能通过云化网络服务平面实现，向客户提供私有云、网络安全和其他增值服务，即将专网企业ICT应用功能迁移到云端，并通过SDN智能专线实现用户按需对应用的访问，实现云网协同一体化；在云端，通过建设统一资源管理平台、部署业务编排器实现对网络资源的统一管理，并对外提供标准北向API接口，使各类业务应用能灵活调用网络资源，实现快速部署；2)新型无线接入网关即AGW包含各种通信接口模块、协议适配模块、设备发现和管理模块 、跨域转发模块 、资源映射模块 、安全管理模块 、数据和控制接口模块；其中：通信接口模块支持多种通讯链路，协议适配模块支持多种工业设备协议，设备发现和管理模块向上通过SNMP或TR069协议与业务平台交互，实现网关自身的配置和管理，向下实现对异种接入设备的发现和管理；跨域转发模块根据SDN控制器下发转发控制策略实现跨区域的智能专网组网；资源映射模块实现虚拟资源和末梢物理设备的一一映射；安全管理模块包括用户身份鉴别、对设备的安全访问控制，以及根据实际业务的安全需求，实现数据包的加密处理；数据和控制接口通过标准化的API，实现与虚拟化平台以及业务平台的数据和控制信息交互；采用高性能的嵌入式计算平台，服务内核软件运行于嵌入式操作系统中，系统包含高性能的实时数据库系统，具有多种通讯采集和转发规约库，实现采集多个不同子系统的数据，进行数据集中汇总、分类和预处理，简化系统中异种协议的转换和系统联网过程，并通过标准协议接口与业务系统对接；3)远程网关管理采用TR069，TR069是宽带论坛设计的远程管理协议，它描述了CPE和自动配置服务器即ACS之间的通讯机制，提供了ACS对CPE安全进行配置的策略，通过云端管理服务器对AGW进行远程管理，具体管理功能包括：参数配置，版本管理，执行命令，调试LOG分析，状态监控，告警通知；4)安全管理采用可靠硬件平台，安全的实时嵌入式操作系统，为用户提供远程接入、企业分支机构互联、云接入安全防护措施；通过与云平台安全管理服务器的交互，实现对设备的安全访问控制；对用户的身份授权和认证；数据包的端到端加密处理；同时采用虚拟化技术，支持最高256个SSL VPN虚拟网关，每个虚拟SSL VPN网关进行独立的认证、配置与管理。