CN104954466B - 一种基于软件定义的物联网智慧服务*** - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种基于软件定义的物联网智慧服务***(Smart Service System,3S)，该***以用户为中心、业务为驱动,通过软件定义的方式构建一个面向物联网应用环境的智慧化服务***。其特征在于面向泛在服务的无线网络体系架构和三个软件定义控制平台，即软件定义服务控制平台、软件定义网络控制平台和软件定义终端控制平台，即根据用户的业务需求，通过软件为用户定制个性化的业务、网络和终端。通过在软件定义控制平台引入网络功能虚拟化技术实现通信、计算、存储多维度资源进行联合优化，打通了异构网络、不同行业、不同部门的资源壁垒，实现了资源共享，建立以用户为中心的网络，最终适应物联网的发展需求。

Description

一种基于软件定义的物联网智慧服务***

技术领域

本发明设计了一种基于软件定义的智慧服务***及其体系架构，主要应用于第五代移动通信***(5G)、物联网技术与应用，属于物联网技术领域。

背景技术

随着宽带无线技术的快速发展，新的接入技术不断出现，相应地新的网络和新的终端也不断出现，通信***呈现异构性、多样性和泛在性的特征，在技术上面临着多无线电环境的挑战。一方面，技术发展给用户带来了多元化的选择；另一方面，也带来了多种制式不相容引起的接入不便的问题，多种网络分割引起的服务不连续的问题。常规的解决方案是，对于前者研制各种类型的多模终端，以全能型的终端来解决无缝接入的问题，其代价是终端复杂度和用户成本的上升，且难以适应未来不可见的技术发展。

发明内容

针对现有技术中的相关情况，本发明目的是引入协同网络的概念，通过异构终端和异构网络之间的协同提供泛在的服务。

一种基于软件定义的物联网智慧服务***，其特征在于：面向泛在服务的无线网络体系架构和三个软件定义控制平台，即软件定义服务控制平台、软件定义网络控制平台和软件定义终端控制平台。

所述的面向泛在服务的无线网络体系架构分为如下5个层次：多终端协同应用环境，软件定义终端控制平台，异构融合的软件定义组网环境，软件定义网络控制平台及软件定义服务控制平台及各种应用。

其中，多终端协同应用环境指的是异构终端包括各种各样的设备，这些设备在软件定义终端控制器的控制管理下根据业务需求进行聚合形成统一的虚拟终端，向上具有丰富的接口，对用户可以联合提供服务，形成了面向服务的多终端协同可重构智能服务网络。其关键技术有感知环境信息、终端快速发现与接入技术等。

软件定义终端控制平台发现周围的可用协同终端，将终端的注册信息发送给网络控制平台进行鉴权，并完成授权功能，接收终端检测到的网络状况信息，并发送给网络控制平台，并协同各移动终端合作实现业务。软件定义终端控制平台实现数据平面和控制平面相分离。数据平面用于传输用户数据，由通用的硬件实现，硬件不依赖与各个厂商；控制平面提炼为独立的控制***，与硬件以及业务特性之间的通信通过编程实现，对无线接入承载及传输链路进行控制(包括协同请求、协同应答、协同决策和协同网络拓扑更新、协同资源控制和调度、协同测量等)。

异构融合的软件定义组网环境包括各种可扩展的异构网络，其关键技术为负责用户环境下的异构融合与多域协同技术。

软件定义网络控制平台对多种网络进行无线资源管理，基于终端侧通过协同表现出的新特征，协同各无线网络，为用户提供业务。引入网络功能虚拟化技术实现通信、计算、存储多维度资源进行联合优化。其关键技术有资源管理，移动性管理，延伸终端管理，内容分发决策等技术。资源管理基于动态策略库完成。动态策略自管理过程为：动态策略根据时刻变化的环境信息，反馈信息控制网络、适应网络环境的需求。时刻监视网络的状况、内容的信息，维护策略库，随时根据网络状况、计算状况、存储状况增加，删除和修改策略，并根据策略配置实际网络参数，对网络进行实时管理，并且一切行为可以在没有管理员参与下进行。控制平面根据动态策略库提供的策略管理资源既能合理分配和调度资源又能满足业务的服务质量。

软件定义服务控制平台根据行业及用户需求，基于软件定义的方式实现业务的生成与决策、数据分析与处理、云协同等技术，形成特定的应用，如智慧健康、应急通信、节能环保等。

有益效果：本发明设计了一种基于软件定义的物联网智慧服务***(SmartService System,3S)，该***以用户为中心、业务为驱动,通过软件定义的方式构建一个面向物联网应用环境的智慧化服务***。其特征在于面向泛在服务的无线网络体系架构和三个软件定义控制平台，即软件定义服务控制平台、软件定义网络控制平台和软件定义终端控制平台，即根据用户的业务需求，通过软件为用户定制个性化的业务、网络和终端。通过在软件定义控制平台引入网络功能虚拟化技术实现通信、计算、存储多维度资源进行联合优化，打通了异构网络、不同行业、不同部门的资源壁垒，实现了资源共享，建立以用户为中心的网络，最终适应物联网的发展需求。

附图说明

图1为本发明基于软件定义的物联网智慧服务***架构图。

图2为本发明基于软件定义的物联网智慧服务***体系架构。

图3为本发明软件定义网络控制平台示意图。

图4为本发明软件定义终端控制平台示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的协同网络概念可以用“一个中心、三重环境、多态重构”来表征。

“一个中心”指的是整个网络的构建和设计以用户(user)为中心，必须以用户得到最便捷的服务为根本出发点。

“三重环境”指的是虚拟终端环境、异构网络环境和融合业务环境。其中，虚拟终端指的是，在多无线电环境中并不是依赖于高度智能的多模终端形式实现泛在接入，而是重用用户已有的多个终端设备，通过多个已有终端设备的合成构成一个能力增强的虚拟终端，***可根据用户所处的环境自动选择合适的某个终端设备接入选定的无线网络，相当于一个可扩展的N-模终端；自动选择合适的某个终端设备接受选定的服务，相当于实现灵活的N-屏融合。异构网络环境指的是重用已有的网络，***可根据用户所处的环境选择合适的网络为其服务，同时成员网络应该配备有适度的开放接口，供协同控制平台和业务提供平台使用。融合业务环境指的是，无论对于何种网络及何种终端，其业务逻辑是一致的，即网络和终端对于业务平台是透明的，***在业务层面是融合的，其异构性体现为业务数据的差异。

“多态重构”指的是，上述三个环境都可以根据用户所处的环境重新配置，这里的重配置不是指基于软件无线电的软件或硬件替换，而是通过虚拟终端的成员设备的替换、异构网络的成员网络的切换、业务数据或业务组件的调整实现的。

本发明提出的泛在网络下多终端协同的网络总体架构如图1所示，分为三个层次：虚拟终端环境、异构网络融合环境和网络控制平台，这三个层次构成了可重构泛在网络环境。其中，虚拟终端指的是在多无线电环境中并不是依赖于高度智能的多模终端形式实现泛在接入，而是采用用户已有的多个终端设备，通过多个已有终端设备的聚合构成一个能力增强的虚拟终端，***可根据用户所处的环境自动选择合适的某个终端设备接入选定的无线网络，相当于一个可扩展的N-模终端。异构网络环境指的是采用已有的网络，***可根据用户所处的环境选择合适的网络为其服务。异构网络控制平台主要协调各异构终端和异构网络的资源、接入、连接、安全等管控功能。

因此，以用户为中心、业务为驱动，通过虚拟终端的成员设备的替换或异构网络的成员网络的切换、业务数据或业务组件的调整构成了多终端协同的泛在网络。

本发明提出了泛在网络下多终端协同的网络控制架构，如图2所示，该架构分为如下5个层次：异构协同终端，终端侧控制平台，泛在网络，网络侧控制平台及各种应用。

异构终端包括各种各样的设备，这些设备在终端侧控制器的控制管理下根据业务需求进行聚合形成统一的虚拟终端，向上具有丰富的接口，对用户可以联合提供丰富的业务。终端控制器发现周围的可用协同终端，将终端的注册信息发送给网络控制平台进行鉴权，并完成授权功能，接收终端检测到的网络状况信息，并发送给网络控制平台，并协同各移动终端合作实现业务。

泛在网络包括各种可扩展的异构网络，网络侧控制平台对多种网络进行无线资源管理，基于终端侧通过协同表现出的新特征，协同各无线网络，为用户提供业务。该过程涉及到业务的适配，业务的分流传输，移动性管理，延伸终端管理，无线资源管理等技术。面对不同的业务能力，网络侧控制平台还需要进行协同业务管理及适配。

基于业务提供层，根据行业及用户需求，形成特定的应用，如智慧健康、应急通信、节能环保等。

基于本发明提出的控制架构，我们构建了泛在网路下多终端协同的网络控制平台的功能结构图，如图3所示，该结构主要包括以下四个部分：

(1)异构终端平台，对各种异构终端进行发现、注册和认证，利用近距离组网技术，将具有各种相同或者不同功能的设备动态地聚合为一个能力增强、接口增多、协作对外呈现的虚拟终端；

(2)宽带泛在网络平台，将异构终端虚拟平台所采集的底层信息资源组织起来，为上层结构提供综合的、虚拟的、组织良好的信息基础结构；

(3)融合信息平台，通过异构终端虚拟平台和宽带泛在网络平台，获取和组织各种开放的信息，采取分类、适配、中介措施，按照实际需求对信息进行整合，为各种应用服务提供信息基础；

(4)综合服务平台，直接面向用户，利用综合信息虚拟平台整合的信息，为用户提供各种信息和服务；

所述的异构终端平台包括跨越物理设备的虚拟终端。由于终端可能是移动电话终端、固定电话终端、计算机或PDA，甚至服务网络的末梢部署的感知设施、标识装置，规格及特性纷繁多样，这时终端异构终端虚拟平台将进行身份认证，通过指纹、身份卡或手机号码进行多维认证识别，再赋予其以统一的、代表唯一身份的标识，允许其进行服务供需交易。

所述的宽带泛在网络平台，其信息基础结构，包括网络运营商提供的网络能力、基础结构服务商提供的计算和存储能力以及通过开放应用代理的开放终端和传感能力。宽带泛在网络平台履行基础网络的接入、交换和传输职责以及服务覆盖，同时执行网络有关的感知、动态链接和中间件，并为服务商提供计算和存储，开放应用代理服务。

所述的融合信息平台中的数据和信息建立在开放环境下广泛分布的共享开放数据的基础上，融合信息虚拟平台对不同部门、行业应用***、不同传感与终端的信息与数据进行汇聚、整合、分类和交换，形成跨部门、跨行业、跨应用和跨***的多源信息的共享体系，并使每个应用服务迅速、方便地获取所需的数据信息项。

所述的综合服务平台的用户以接入门户的方式通过浏览器直接使用其服务，或者通过远程过程调用的方式将服务嵌入到自己信息或应用***中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内的，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于软件定义的物联网智慧服务***，其特征在于：面向泛在服务的无线网络体系架构和三个软件定义控制平台，即软件定义服务控制平台、软件定义网络控制平台和软件定义终端控制平台；

所述的面向泛在服务的无线网络体系架构分为五个层次：多终端协同应用环境，软件定义终端控制平台，异构融合的软件定义组网环境，软件定义网络控制平台及软件定义服务控制平台及各种应用；

所述的多终端协同应用环境指的是异构终端设备，所述异构终端设备在软件定义终端控制平台的控制管理下根据业务需求进行聚合形成统一的虚拟终端，向上具有丰富的接口，对用户联合提供服务，形成面向服务的多终端协同可重构智能服务网络；

所述的软件定义终端控制平台发现周围的可用协同终端，将终端的注册信息发送给软件定义网络控制平台进行鉴权，并完成授权功能，接收终端检测到的网络状况信息，并发送给软件定义网络控制平台，并协同各移动终端合作实现业务；

所述的异构融合的软件定义组网环境包括各种可扩展的异构网络；

所述的软件定义网络控制平台对多种网络进行无线资源管理，基于终端侧通过协同表现出的新特征，协同各无线网络，为用户提供业务；

所述软件定义服务控制平台根据行业及用户需求，基于软件定义的方式实现业务的生成与决策、数据分析与处理、云协同，形成特定的应用；

所述的多终端协同应用环境包括感知环境信息、终端快速发现与接入技术；

所述的软件定义终端控制平台实现数据平面和控制平面相分离；所述数据平面用于传输用户数据，由通用的硬件实现；所述控制平面提炼为独立的控制***，与硬件以及业务特性之间的通信通过编程实现，对无线接入承载及传输链路进行控制；所述控制包括协同请求、协同应答、协同决策和协同网络拓扑更新、协同资源控制和调度、协同测量；

所述的异构融合的软件定义组网环境包括为负责用户环境下的异构融合与多域协同技术；

所述的软件定义网络控制平台引入网络功能虚拟化技术实现通信、计算、存储多维度资源进行联合优化，包括资源管理，移动性管理，延伸终端管理，内容分发决策；所述资源管理基于动态策略库完成，所述动态策略库管理过程为：动态策略根据时刻变化的环境信息，反馈信息控制网络、适应网络环境的需求，时刻监视网络的状况、内容的信息，维护策略库，随时根据网络状况、计算状况、存储状况增加，删除和修改策略，并根据策略配置实际网络参数，对网络进行实时管理，并且一切行为可以在没有管理员参与下进行；所述控制平面根据动态策略库提供的策略管理资源既能合理分配和调度资源又能满足业务的服务质量。