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申请/专利权人：重庆数智融合创新科技有限公司;中国联合网络通信有限公司研究院

摘要：本发明属于确定性网络技术领域，具体公开了一种用于全连接工厂的确定性CPE及构建方法，该控制方法基于白盒设备通用操作系统CUNOS的分布式CPE功能，利用全连接工厂的5G本地MEC节点或者5G接入MEC节点的数据处理能力，构筑分布式CPE业务节点，分布式CPE业务节点包括基于MEC的管理控制节点、基于CUNOS的分布式CPE网关节点、基于CUNOS的分布式CPE交换节点、基于CUNOS的路由节点；CPE的管理和确定性协议管理部署到MEC中，现场CPE节点在通用硬件上基于CUNOS控制通用确定性硬件网卡完成分布式CPE的确定性协议的物理实现。采用本技术方案，构建应用于全连接工厂的确定性CPE设备，实现全连接工厂本地设备有线和无线融合的确定性数据传输网络。

主权项：1.一种用于全连接工厂的确定性CPE构建方法，其特征在于，包括如下步骤：基于白盒设备通用操作系统CUNOS的分布式CPE功能，利用全连接工厂的5G本地MEC节点或者5G接入MEC节点的数据处理能力，构筑分布式CPE业务节点，分布式CPE业务节点包括基于MEC的管理控制节点、基于CUNOS的分布式CPE网关节点、基于CUNOS的分布式CPE交换节点、基于CUNOS的路由节点；CPE的管理和确定性协议管理部署到MEC中，现场CPE节点在通用硬件上基于CUNOS控制通用确定性硬件网卡完成分布式CPE的确定性协议的物理实现；管理控制平台部署在5G网络的MEC的管理控制节点，提供确定性协议仓库、网络资源管理、调度和监控功能，支持多虚拟CPE实例运行；CPE网关节点负责处理网络流量的确定性转发，在MEC中的控制节点管理下，通过软件控制通用确定性硬件板卡实现本地以太网和5G网络的协议转换，以及本地确定性网络和5G网络的确定性数据转发；CPE交换节点实现不同CPE与其他网络设备之间的互连和数据交换；路由节点实现本地数据节点与5G网络的路由协议和路由表的维护，支持静态路由、动态路由和策略路由，确保确定性数据在本地网络和5G网络之间的正确转发和路径选择；基于MEC的管理控制节点管理和配置其管理的各个CPE节点的确定性协议和参数，具体为：确定性会话与MEC控制节点信令交互：全连接工厂的确定性会话连接到5G核心网5GC，终端向5GC发起MEC发现请求，5GC响应请求，并向确定性会话提供可用的管理节点的MEC服务的相关信息；确定性会话根据5GC提供的MEC服务信息，选择满足确定性会话要求的管理服务，选择完成后，确定性会话的发起设备与选定的MEC服务建立连接，并将确定性会话信息发送到选定的MEC中；确定性会话与MEC之间通过5GC的信令进行交互，将确定性会话的要求发送到MEC的管理控制节点；设备配置与管理：CPE节点设备的配置和管理，包括设备标识、网络拓扑信息、端口配置、时钟同步设置、队列调度策略；时钟同步：管理时钟同步的方法和算法，确保所有的CPE节点具有一致的时间基准，并实现与本地工业网络和5G-RAN的时间同步；流量控制与调度：管理所有CPE节点的流量控制和调度机制，用于管理和控制CPE节点中数据流的传输优先级、带宽分配和排队策略，以保证高优先级数据的及时传输；服务质量保证：管理所有CPE节点的服务质量QoS参数的设置和调整方法，包括延迟、抖动和带宽的保证，以满足对应接入节点确定性通信的严格要求；网络监控与故障管理：实现网络监控和故障管理，包括设备状态检测、链路负载监测、故障报告和自愈能力；确定性节点管理：IEEE802.1Qcc用于管理和配置TSN网络中的设备和功能，通过配置管理实体CME和管理信息库MIB，支持对确定性网络进行集中式管理和控制；基于CUNOS的分布式CPE网关节点完成本地网路的数据节点发送的确定性数据与5G网络的转发功能，基于CUNOS的多协议标签交换模块MPLS和标签分发协议模块LDP通过隧道功能满足确定性数据的传输，具体方法如下：MPLSLDP隧道配置：在网络中的核心路由器和边缘路由器上启用MPLS和LDP，配置路由器上的MPLS和LDP能够相互通信；配置隧道接口：管理控制节点控制对应的CPE设备配置隧道接口，并统一为接口指定相应的IP地址、子网掩码和其他隧道配置基础参数；配置LDP会话：管理控制节点控制CPE设备和接入节点之间建立LDP会话，在CPE设备和接入节点配置LDP，并确认LDP会话成功建立；建立MPLSLSP：管理控制节点在核心路由器和CPE设备之间建立MPLSLSP，通过配置LSP的路径和标签，将数据从核心路由器转发到CPE设备；配置CPE网关：管理控制节点在CPE配置确定性数据网关，使其能够将5G数据通道连接到MPLSLSP，配置CPE设备的默认路由和流量识别策略，以确保数据流量经过MPLSLSP发送到5G网络；连接到5G网络：将CPE设备的南向接口连接到5G-RAN，并根据接入的数据流实现自动拨号和动态连接；通过分布式CPE的无线接入方法，构建基于5G和CPE融合WiFi接入的全连接工厂无线确定性无线接入，具体步骤为：频道配置：根据整体环境，由CPE的无线资源节点集中控制分布式接入模块的信道配置，满足不同的确定性会话要求；频道选择：确定性节点在CPE无线资源控制节点的控制下，通过频道选择机制选择分配的信道，控制机制监测各个频道的使用情况，并根据确定性节点的会话要求，背景干扰和拥塞程度分配信道配置，以保证确定性数据按照设定的要求传输；功率控制：CPE的无线资源控制节点提供功率控制功能，通过调整无线节点的传输功率，减少相邻节点之间的干扰，并提高信号质量和稳定性；频谱分析和干扰检测：CPE的无线资源控制机制的分布式接入模块配备频谱分析和干扰检测功能，分析和检测结果实时上报CPE无线资源集中控制节点，控制节点对无线信道的频谱分析结果生成动态频道分配方案；冗余信道切换：采用N+1方式分配冗余信道传输和切换，当检测到干扰时自动切换到冗余信道；会话分类和虚拟局域网VLAN：将确定性会话进行分类，并为不同类的确定性会话配置不同的VLAN，将不同类的会话分配到不同的虚拟网络，根据确定性会话的类别为每个虚拟网络分配特定的频道，满足不同类别的确定性会话的要求。

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百度查询： 重庆数智融合创新科技有限公司 中国联合网络通信有限公司研究院 用于全连接工厂的确定性CPE及构建方法