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一般来说，功能特性的要求是在系统设计的计划中详细描述的，而非功能特性的实现是在系统架构中加以描述。在系统工程、需求工程和软件工程中，非功能性是指功能需求之外的特性，包括：可互操作性、可靠性、可重用性、可变性、可测试性、效率等。
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以可互操作性为例，处于同一层级的设备或软件之间的可互操作属于信号互操作；而处于上下层级的互操作，在工业4.0或智能制造的框架中则是语义互操作，即信息以无歧义的显性方式进行互操作。
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非功能特性已经成为标准化的一个重要方面，涉及非功能特性的定义、确定其边界、为一致的分类而约定定量的限制，以及为保证这些限制能得到实际维持而规定的方法等内容。这些内容不仅是必要的，而且也是将非功能特性应用于智能制造和工业4.0时需要系统、成体系、予以全盘考虑的目标。
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智慧工厂：中国制造业探索实践 [:1704011790]
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智慧工厂：中国制造业探索实践 3.4.7 软件定义联网的工业应用
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软件定义联网（Software-Defined Networking，SDN）可以在保证信息安全的前提下，统筹实现IT资产设备和OT运营资产设备这两类系统的各类服务的集成，而丝毫不会影响两个系统各自的管控。从而为规避传统网络结构的弊端、重建新网络结构创造了可能。
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因为在数字通信联网发展的过程中，为了高性能、可靠地解决某个特定领域的通信问题，定义了许多难以兼容的技术和通信协议，所以传统网络结构的局限性在于它难以全面满足企业、通信载体（运营商）和最终用户的要求。现在看来，这些协议都倾向于将问题隔离起来，完全没有意识到基本的抽象将会带来的利益。于是，要将那么多适用于各个领域的通信设备联成网络，把数据送给主系统，这会使问题变得十分复杂。把不同网速、不同通信距离、不同拓扑结构的网络可靠地连接起来，将原来网络的静态特性改造为当今服务环境所需要的网络的动态特性，实现这两者的难度很大。
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其次，传统网络结构的策略不一致性导致只要联网就必须对成千上万的网络设备进行组态，这使得大规模的联网变得复杂至极。而且，传统网络结构也缺乏对网络规模的掌控能力。随着需采集的数据越来越多，建立的数据中心也越来越多，当网络流量不能满足要求时，只能采用扩大网络的方式，这一方面需要对成百上千的网络设备进行组态，另一方面网络只能按照预测的流量控制模式运行。现今虚拟化数据中心的涌现，使得网络流量控制方式必须是极度动态的、不可预测的。
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再者，传统网络结构对制造商十分依赖。当企业和通信运营商想利用新性能和服务快速响应变化中的业务需求或用户的需要，他们只能求助于制造商，而制造商要提供适应这些要求的设备或许需要好几年的时间，这根本跟不上变化。
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最后，传统网络结构基本上是多级的分层递阶系统，并采用以太网交换器构成树形结构。这种静态结构的设计能满足客户端——服务器计算方式占主要地位的应用，但面对现今企业要求动态处理和存储信息的时候，这种网络结构就完全不适应了。
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综上所述，需要重新审视传统网络结构，建立一种全新的网络结构，这种网络结构能充分利用移动通信设备、服务的虚拟化和云服务。
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新的网络结构必须具有以下特点：流量控制方式必须是动态的；信息技术必须是“客制化”的（按用户要求智能配置）；提升云服务的能力；应对大数据的挑战，这意味着网络需要更多的带宽。
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只有采用一种全新的思维而摒弃传统的通信结构，建立一种全新的网络来改善网络管理和自动化，才能使得：对多个供应商提供的网络设备集中管理和控制；自由应用、剪裁网络规模，不再依赖供应商；用一种公共的应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）将底层联网的细节从其精心的设计安排中抽象出来，并提供给系统和应用。利用这种方式提供新的网络性能和服务以达到创新，而无需对单个网络设备进行组态或等待供应商的改进。
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2011年成立的开放联网基金会（Open Networking Foundation，ONF）全力推进软件定义网络，并发布了控制数据层接口的规范OpenFlow，为建立一种新网络结构，将联网设备与网络服务解耦。
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处在基础层的各类联网设备不论采用何种通信协议，都可以通过某种控制数据面接口（例如OpenFlow）接入处在控制层的SDN控制软件，接着再通过各种各样的API与处在应用层上的业务应用软件连接。图3-21给出了新型网络结构的软件定义网络的基本架构。
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为了适应智能制造和智慧工厂的需求，当前工业网络正面临由现场总线加速向工业以太网转型、由单一功能的通信总线加速向多功能通信演进、由缺乏网络管理加速向智能网络管理发展的趋势。看起来能够综合各方面要求的解决方案非软件定义工业网络莫属，也就是说，利用软件定义网络的基本理念和实施规范来开发软件定义工业网络，这是工业网络技术创新突破的方向。美国CISCO开发了一种软件定义工业网络的架构，其中各种工业通信网络（如Ethernet/IP、CIP和Profinet）都可以通过控制数据面接口（OpenFlow）与SDN控制器相连接。在软件定义网络中运用被称为表达状态转移（representation state transfer）的互联网技术RESTFUL API作为支持系统和应用之间标准接口的架构。这样，控制设备的供应商便可以独立编写应用程序，同时又能使其在软件定义网络中协调地运行，而控制工程师则可以运用这个软件来定义其控制应用（甚至包括定义网络通信的端口）。说得更清楚一些，也就是在软件定义网络的设计中，控制工程师可以像在编制PLC程序时控制某台驱动器运行或停止并发出速度运转指令那样，让SDN控制器发出信息以指示交换器和路由器的哪个端口开启、数据如何流动等。
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图3-21 新型网络结构的软件定义网络的基本架构
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运用包含软件定义网络应用程序接口的以太网交换器，SDN控制器能够提供控制应用程序（当然也包括对PLC和其他工业设备的组态）的数据，还能够为反馈提供可能，也具有为网络和相互连接的各种设备建立一种控制回路的潜在机会。图3-22表示了基本的原理框图。
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图3-22 SDN控制器提供控制应用程序的原理框图
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