本技术公开了基于工业软件定义网络(SDN)的分层控制网络架构,提出了双时间尺度网络切片方法和多域资源协同管控方案,展现出显著的产业化应用前景。分层控制架构允许根据具体工业环境灵活配置SDN控制器,实现多层次的资源管控。不同层级的SDN控制器能够根据实际需求进行动态调整,适应复杂多变的工业场景。双时间尺度网络切片方法将资源预留和编排解耦,提高了资源调度的效率。通过实时监测网络状态,优化资源配置,确保满足异构QoS需求,从而显著提升资源的利用率。
背景技术
现代工业环境中的网络系统日趋复杂,对网络资源的管控和分配提出了更高的要求。为保证不同类型工业应用的异构服务质量(QoS)需求,网络切片技术逐渐成为学术界和工业界的研究热点。网络切片通过将物理网络资源按需划分为多个虚拟网络,实现资源的灵活调度和管控,以适应不同应用的需求。然而,现有技术在应对动态多变的工业环境时,仍存在一些关键问题。
在工业互联网场景中,网络的规模庞大,节点众多,且各节点的业务需求存在显著差异。传统的单控制器架构面临诸多挑战,例如控制延迟高、信令开销大、难以适应大规模网络动态变化等问题。此外,现有的网络切片研究主要集中在资源切片和调度的独立优化上,而未能深入探讨它们之间的联合优化。由于资源切片和调度决策之间的相互依赖性,忽视其联合优化会导致资源利用效率低下,且难以全面满足工业场景中的异构QoS需求。
同时,现有的网络切片方案大多采用静态或基于历史数据的优化方法,这种方式难以适应工业场景下网络条件的时空变化。例如,工厂中的通信链路可能受限于物理环境、设备移动等因素,资源需求和服务质量的变化具有高度的不确定性。在这样的背景下,如何在保证服务质量的前提下,实现资源的高效分配和调度,成为工业互联网中亟待解决的问题。
针对上述问题,软件定义网络(SDN)作为一种新兴的网络架构,通过将控制平面和数据平面分离,提供了更加灵活的网络管控手段。在工业环境中,SDN架构可以集中控制网络资源,使网络管控更加高效。然而,现有的SDN技术通常采用单一控制器,难以适应大规模工业环境中的资源协调需求。此外,传统SDN架构在面对多域、多层次的资源管控时,其扩展性和灵活性也受到限制。因此,基于工业SDN的分层控制网络架构成为解决大规模网络环境下资源管控问题的一个重要方向。
为了解决上述问题,本发明提出了一种基于工业SDN的分层控制网络架构,并在此基础上提出了双时间尺度的网络切片方法和多域资源协同管控方案。通过该分层架构,不同层次的SDN控制器可以分别负责不同范围的资源管控,实现资源的高效分配和调度。双时间尺度的切片方法则通过解耦资源预留与资源编排,提升了资源调度的灵活性和响应速度。此外,多域资源协同管控方案进一步优化了跨域资源的协调与管控,增强了系统的扩展性与稳定性。
实现思路