隨著現(xiàn)代工業(yè)朝著智能化方向不斷演進,工業(yè)現(xiàn)場設備數(shù)量劇增,計算資源需求量不斷增大。但傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡由于自身網(wǎng)絡體系架構(gòu)以及相關(guān)技術(shù)的限制,無法滿足不同工業(yè)應用場景對計算資源和數(shù)據(jù)實時性的需求。邊緣計算將原本集中的資源扁平化,可以為工業(yè)現(xiàn)場設備提供低時延、高可靠的本地化計算資源。軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Network,SDN）作為一種新型的網(wǎng)絡架構(gòu),可以實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的靈活調(diào)度。將SDN技術(shù)應用到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial Internet of Things,IIoT）的邊緣計算任務卸載問題中,可以有效的保證計算任務數(shù)據(jù)的實時性,滿足不同工業(yè)應用對計算資源的差異性需求。鑒于此,本文提出一種基于軟件定義工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Software Defined Industrial Internet of Things,SDIIoT）的邊緣計算網(wǎng)絡架構(gòu),并設計了一種邊緣計算任務卸載方法。主要工作如下:1.研究和分析SDIIoT和邊緣計算的關(guān)鍵技術(shù),結(jié)合工業(yè)應用場景對計算資源和數(shù)據(jù)實時性的需求,參考國內(nèi)外提出的工業(yè)網(wǎng)絡架構(gòu),提出一種基于SDIIoT的邊緣計算網(wǎng)絡架構(gòu)。2.為了減... 

【文章來源】：重慶郵電大學重慶市

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

邊緣計算參考架構(gòu)3.0[21]

Ryu 控制器是日本 NTT 公司負責研發(fā)的一款輕量的開源 SDN 控制器，采用Python 語言開發(fā), 使用 Apache 協(xié)議。Ryu 是在 POX 控制器的基礎上進行研發(fā)的，由于模塊清晰，可擴展性好，被研究者廣泛的應用于實驗測試。支持目前所有版本的 OpenFlow 協(xié)議，支持 Nicira 擴展集，同時還支持多種開放流協(xié)議以及 BGP、BMP等各種網(wǎng)絡模式。 2. OpenFlow 交換機 OpenFlow 交換機主要由流表、安全信道和組表組成。其架構(gòu)原理圖如圖 2.5 所示。

重慶郵電大學碩士學位論文第2章面向IIOT的邊緣計算任務卸載相關(guān)技術(shù)分析17作者提出基于SDN&TSN工業(yè)網(wǎng)絡架構(gòu)，其架構(gòu)分為現(xiàn)場層、數(shù)據(jù)交換層、控制層和應用層，如圖2.8所示。圖2.8基于SDN&TSN工業(yè)網(wǎng)絡架構(gòu)[24]現(xiàn)場層由傳感器、工控機、智能終端、可編程邏輯器件、數(shù)控機床等構(gòu)成。數(shù)據(jù)交換層由SDN交換機和網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，SDN交換機實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)關(guān)用于工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)包格式的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通。集中管控層由SDN控制器組成，主要制定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則、確定隊列優(yōu)先級及帶寬分配策略等。應用層根據(jù)不同業(yè)務對QoS需求，將相應的應用請求發(fā)送到SDN控制器，由控制器解析具體QoS需求，并通過流表規(guī)則約束各項需求，下發(fā)到數(shù)據(jù)平面，進而傳遞到工業(yè)現(xiàn)場層。文獻[25]中作者提出工業(yè)4.0下的SDIIoT架構(gòu)，如圖2.9所示，其架構(gòu)分為物理基礎設施層、控制層與應用層。物理基礎設施層由各種各樣的工廠現(xiàn)場設備組成，包括無線傳感器網(wǎng)絡、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、機器人網(wǎng)絡以及工廠核心網(wǎng)絡中的通信設備。工廠底層設備通過網(wǎng)絡設備將工廠設備實時信息和資源需求發(fā)送給控制層，由控制層制定相應的控制決策。控制層實現(xiàn)應用層與物理基礎設施層之間的信息交互。控制層通過南向接口管理物理基礎設備，并根據(jù)不同的業(yè)務應用需求制定不同的規(guī)則。同時，控制層可以通過北向接口為上層應用提供自定義的數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)發(fā)和處理等服務。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]一種SDN架構(gòu)下基于業(yè)務分類的路由策略研究[D]. 張曉麗.云南大學 2018
[4]工業(yè)物流中自動導引小車及其調(diào)度方法研究[D]. 鄭東澤.華南理工大學 2018
[5]云物聯(lián)平臺的數(shù)據(jù)匯聚與存儲方法研究[D]. 祝幸輝.西安電子科技大學 2017
[6]基于SDN的多路徑負載均衡算法及流表分配優(yōu)化算法研究[D]. 付應輝.安徽大學 2017
[7]基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡流量調(diào)度與負載均衡研究[D]. 莊懷東.南京航空航天大學 2016



本文編號：3105448