CN102752149B - 4g网络管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管理系统，尤其是一种4G网络管理系统，属于物联网的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述4G网络管理系统，包括用于4G网络连接的4G路由器及用于监控管理的远程设备管理中心，所述4G路由器通过4G网络接入互联网，并能与接入互联网的远程设备管理中心通过建立的VPN隧道进行相互连接，远程设备管理中心通过VPN隧道对4G路由器进行所需的管理。本发明用户可以通过2G的短信指令远程操作4G路由器，使4G路由器按照用户需求上线与离线，有效利用通信时间与流量；用户可以通过公网上的远程设备管理中心，方便安全有效地集中管理众多分散于各地的4G无线路由器设备。

Description

4G网络管理系统

技术领域

本发明涉及一种管理系统，尤其是一种4G网络管理系统，属于物联网的技术领域。

背景技术

4G是第四代移动通信及其技术的简称，4G通信技术是继3G之后的又一次无线通信技术演进，将大幅提升网络容量，并带来更快的无线通信速度，提供低延迟的网络性能以及更加智能化的应用。

为了充分利用4G通信带来的先进服务，需要借助4G终端才能实现。4G路由器可以通过HSPA+/LTE等4G网络接入Internet并为周围的Wifi终端以及有线LAN用户提供上网服务。但就如3G网络应用初期一样，大部分用户不想付出高昂的流量费用。因此在费用回落至一定水平之前，需要3G/4G终端具有实现简单、经济合理的流量利用方式。

提供3G/4G热点服务的众多无线路由器设备大部分部署于一个广大的地域内，如何方便、安全、有效地管理监控这些设备，也将是目前需要解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种4G网络管理系统，其结构紧凑，能有效利用通信时间与流量，能有效地集中管理众多分散的4G路由器设备，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，所述4G网络管理系统，包括用于4G网络连接的4G路由器及用于监控管理的远程设备管理中心，所述4G路由器通过4G网络接入互联网，并能与接入互联网的远程设备管理中心通过建立的VPN隧道进行相互连接，远程设备管理中心通过VPN隧道对4G路由器进行所需的管理。

所述4G路由器能接收用于控制4G路由器工作状态的2G短信指令，4G路由器能对所述2G短信指令解析，并能根据解析后的控制命令进行启动工作或离线；所述2G短信指令通过远程设备管理中心或用户通信设备发出。

所述远程管理中心通过VPN隧道对4G路由器管理包括执行远程恢复出厂设置、执行远程修改各项配置参数、支持域管理、支持远程软件升级、报警功能、多级用户管理、自动切换最优网络、流量分类统计上报、实时GPS定位、网络质量分析报表或设备日志存储分析。

所述4G路由器包括4G通信模块，远程管理客户端及无线网桥模块；所述无线网桥模块包括本地无线通信模块、本地有线LAN模块、日志系统及用户配置与系统信息模块；所述4G通信模块分别与本地无线通信模块、本地有线LAN模块及远程管理客户端相连，所述远程管理客户端分别与本地无线通信模块、本地有限LAN模块、日志系统及用户配置与系统信息模块相互连接。

所述远程设备管理中心为连接在互联网上，并具有固定IP地址的服务器。

所述VPN隧道的连接协议包括GRE协议、pptp协议、L2TP/IPSec协议或OpenVPN协议。

所述远程设备管理中心与管理客户端相连，所述管理客户端通过https协议连接至远程设备管理中心，管理客户端通过远程设备管理中心查询4G路由器的工作状态，并能对4G路由器进行集中管理。

所述4G网络包括LTE、WiMAX或HSPA+；本地无线通信模块通过IEEE802.11协议族与无线终端进行无线连接。

所述远程设备管理中心包括网络连接服务器、管理中心数据库及短信模块。

所述远程设备管理中心对4G路由器离线更新配置参数及软件版本时，远程设备管理中心将需要执行的更新操作添加至计划队列，当4G路由器通过VPN隧道与远程设备管理中心建立连接后，远程设备管理中心向4G路由器发送更新请求直至4G路由器更新完成。

本发明的优点：

1、用户可以通过2G的短信指令远程操作4G路由器，使4G路由器按照用户需求上线与离线，有效利用通信时间与流量；

2、用户可以通过公网上的远程设备管理中心，方便安全有效地集中管理众多分散于各地的4G无线路由器设备。

附图说明

图1是本发明的使用状态框图。

图2是本发明4G路由器的结构框图。

图3是本发明远程设备管理中心的结构框图。

图4是本发明用户使用2G短信指令远程管理4G路由器设备启动上线与离线操作的流程示意图。

图5是本发明4G路由器上线后连接远程设备管理中心的流程示意图。

图6是本发明4G路由器上线并与远程设备管理中心建立连接后的网络拓扑图。

图7是本发明远程设备管理中心获取在线的4G路由器状态信息和更改用户配置的流程示意图。

图8是本发明远程设备管理中心获取离线的4G路由器状态信息和更改用户配置的流程示意图。

附图标记说明：1-4G路由器、2-WiFi设备终端、3-4G网络、4-管理客户端、5-远程设备管理中心、6-4G通信模块、7-本地无线通信模块、8-本地有线LAN模块、9-远程管理客户端、10-用户配置与系统信息模块、11-日志系统及12-互联网。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能够有效利用4G网络，并对4G路由器1进行有效地集中管理，本发明包括用于4G网络连接的4G路由器1及用于监控管理的远程设备管理中心5，所述4G路由器1通过4G网络3接入互联网12，并能与接入互联网12的远程设备管理中心5通过建立的VPN隧道进行相互连接，远程设备管理中心5通过VPN隧道对4G路由器1进行所需的管理。4G路由器1为实现WiFi设备终端2与4G网络3的连接，所述WiFi终端设备2包括现有的移动电话、笔记本电脑及各种手持设备等，远程设备管理中心5为接入互联网3并具有固定IP地址的服务器，所述互联网3即为现有的网络。远程设备管理中心5还可以与管理员客户端4相连，管理员客户端4通过远程管理中心5及其通过VPN网络，能够对无线路由器1及与所述无线路由器1相连的各种WiFi设备终端2进行所需的管理及监控。下面对本发明实施例中远程设备管理中心5对4G路由器1进行的管理原理及相关操作进行详细说明，本技术领域人员应当知道远程设备管理中心5对4G路由器1间的管理包括但不限于下述列举的应用。

如图2所述，为本发明的4G路由器1的模块组成框图。其中，本发明4G路由器1主要由4G通信模块6，远程管理客户端9及无线网桥三个功能模块组成。其中无线网桥功能块由本地无线通信模块7、本地有线LAN（LocalAreaNetwork）模块8、日志系统11以及相关用户配置模块10组成。所述4G通信模块6分别与本地无线通信模块7、本地有线LAN模块8及远程管理客户端9相连，所述远程管理客户端9分别与本地无线通信模块7、本地有限LAN模块8、日志系统11及用户配置与系统信息模块10相互连接。4G路由器1与WiFi终端设备2无线连接时采用IEEE802.11协议族。4G信模块6通过USB或PCI-e接口与无线网桥设备相连接。

4G通信模块6负责设备的网络接入以及短信指令侦听，通过4G通信模块6能够与4G网络3相连，并能与远程设备管理中心5建立相应的VPN（VirtualPrivateNetwork）隧道。

远程管理客户端9在4G路由器1启动工作、相关WiFi终端设备2或各种检测设备或定位设备接入后，会定时收集4G路由器1及连接在4G路由器1上相关设备运行时的数据、日志以及用户的配置数据，并通过4G通信模块6发送至远程设备管理中心5，以便由远程设备管理中心5对4G路由器1及连接在4G路由器1上相关设备进行集中管理。

无线网桥功能模块负责本地wifi以及有线LAN用户的网络接入，其中日志系统11可以采用本地USB存储、发送至服务器两种存储方式，方便设备故障与网络断线时的诊断与恢复；无线网桥中的本地无线通信模块用于WiFi设备终端2与4G网络3的无线连接，本地有线LAN模块用于与本地局域网的接入，所述无线网桥与现有路由器的功能相一致，为本领域技术领域人员所熟知，此处不再详述。

用户配置与系统信息模块10处理用户对设备的设定与配置信息；通过设定的配置信息能够调节4G路由器1及连接在4G路由器1上设备的工作状态。

如图3所示：为本发明远程设备管理中心5的模块组成图，远程设备管理中心5负责与管理客户端4的通信，接收4G路由器1上报的设备运行数据并发送管理中心操作员的查询与管理指令。远程设备管理中心5包括网络连接服务器、管理中心数据库及短信模块；

网络连接服务器提供在线管理客户端4通过https（HypertextTransferProtocoloverSecureSocketLayer）协议方式安全地访问远程设备管理中心5服务器的功能。

管理中心数据库为远程设备管理中心5提供管理信息的存储与查询服务。

短信模块可以远程发送2G短信唤醒设备以及接受4G路由器的警报与通知短信。本发明实施例中所指的2G通信是指通过2G网络发送或接受的信息。

如图4所示：为用户或远程设备管理中心5通过2G短信指令控制4G路由器1进行上线或离线操作的实例中，用户使用手机或远程设备管理中心5，按照设定的信息格式通过2G网络发送开启上线短信指令至4G路由器1，由4G路由器1上的4G通信模块6接收上述发送的2G短信信息，4G通信模块6接收后将2G短信指令传送到远程管理客户端9，由远程管理客户端9处理之后该信息被解析程序解析成启动上线连接指令并传递至4G通信模块6，使得4G通信模块6开始上线连接流程，并通过4G通信模块6与4G网络3连接，并通过4G网络3最后接入互联网12。

当用户想要4G路由器1离线时，可以向4G路由器1发送离线短信指令，4G路由器1通过4G通信模块6接收离线短信指令，并将所述离线短信指令传输到远程管理客户端9内，以通过远程管理客户端9对离线短信指令解析后，将离线指令传递给4G通信模块6，启动4G通信模块6断开网络的操作流程，以节省4G网络的流量。

如图5所示：为4G路由器1通过4G通信模块6接入互联网13后，与远程设备管理中心5间建立安全连接并上报信息的操作流程。当4G路由器1接入互联网13上线后，首先向拥有公网IP的远程设备管理中心5发送安全隧道建立请求，远程设备管理中心5收到请求后启动VPN通道的协商过程，并在成功建立隧道后发送响应信息给4G路由器1。

之后4G路由器1上的远程管理客户端9开始定时地收集4G路由器1的信息，所述信息包括软件版本、设备IP地址、上线时间、wifi配置等各种运行时的状态数据、可选的日志文件和用户配置。当远程管理客户端9收集信息完毕后，远程管理客户端9按照远程管理客户端9与远程设备管理中心5之间预先设定的数据传输协议格式组建数据包，通过之前建立好的VPN安全隧道，发送至远程设备管理中心5内。远程设备管理中心5在收到这些通过安全加密隧道发送来的数据包之后，经过相应的认证与解密过程后，解析出其中数据信息，将其更新存储进管理中心数据库内，来提供管理员或管理客户端对设备的实时监控与查询服务。

其中4G路由器1与远程设备管理中心5之间的VPN隧道，根据不同的应用需求，可以选择多种认证与加密方案。例如考虑到VPN隧道数据传输的速率与时延，只在隧道的建立过程中做必要的认证，而在隧道建立之后，对通过隧道传输的数据不加密或者进行简单的数据变换。利用建立的VPN隧道，对于没有公网IP的路由器设备，远程设备管理中心也可以方便地进行远程在线管理与控制。所述VPN隧道的连接协议包括GRE（genericroutingencapsulation）协议、pptp（PointtoPointTunnelingProtocol）协议、L2TP（LayerTwoTunnelingProtocol）/IPSec（IPSecurity）协议或OpenVPN协议。

如图6所示：为在4G路由器1上线连接上远程设备管理中心5之后，本发明4G网络管理系统的系统拓扑图。4G路由器1通过VPN隧道与远程设备管理中心5连接，实现设备信息的定时上报以及用户指令的实时下达。4G网络管理系统的管理员通过管理客户端4可以在线使用浏览器通过https协议连接到远程设备管理中心5，并使用其提供远程设备管理中心5内的网络连接服务器进行查询和管理所有设备的连线状态与配置等信息。一般地，远程设备管理中心5通过网络连接服务器与4G路由器1建立VPN隧道后相互连接。

远程设备管理中心5根据与4G路由器1间的管理及信息处理方式，可以提供多种类型的服务，以实现对4G路由器1的集中管理，远程设备管理中心5能实现的服务包括：

1）、执行远程恢复出厂设置；当实现此功能时，需要远程设备管理中心5向4G路由器1发送恢复出厂设置命令，由4G通信模块6接收，并通过远程管理客户端9对指令进行解析，远程管理客户端9将命令传送到用户配置与系统信息模块10，通过用户配置与系统信息模块10与系统日志11的配合，将4G路由器1的配置恢复到出厂设置状态；一般地，远程设备管理中心5还可以对连接在4G路由器1上的设备执行恢复出厂设置的操作，为本技术领域人员所熟知，此处不再详述。

2）、执行远程修改各项配置参数，包括wifi，4G通信模块6，本地有线LAN模块8等；

当实现此服务功能时，需要与功能1）相同的步骤，可以参考1）；

3）、可以远程备份以及恢复用户的各项配置；由于4G路由器1与远程设备管理中心5建立VPN隧道连接后，远程管理客户端9会将一些配置参数加密后通过VPN隧道传送到远程设备管理中心5，并存储在远程设备管理中心5内的管理中心数据库内；当需要远程备份时，需要向4G路由器1发送指令，使得4G路由器1将配置信息传输到远程设备管理中心5内，当需要恢复时，远程设备管理中心5需要读取管理中心数据库内的文件，并将相关配置信息通过指令信息发送到4G路由器1内，通过用户配置及系统消息模块10恢复用户的配置；

4）、远程更新软件版本，实现系统升级与恢复；当需要对4G路由器1的软件版本进行升级时，通过与4G路由器1建立的VPN隧道能够将软件升级的信息及内容发送到4G路由器1内，通过远程管理客户端9及用户配置与系统信息模块10进行软件升级的操作，当需要恢复时，可以日志系统11内存储的日志信息进行恢复。

5）、报警功能，用户可以设定特定的报警信号，如流量的定时提醒以及设备当机报警等；当4G路由器1的工作状态达到设定的报警条件时，4G路由器1可以向远程设备管理中心5或用户发送报警短信、邮件等；

6）、支持域管理；所述域管理是指通过4G路由器1对一个逻辑区域内的设备进行管理，这些设备通过与4G路由器1相连后，远程设备管理中心5能够知道设定区域内设备的工作状态，以便对区域内的设备进行管理。

7）、支持多级用户管理权限，具有不同权限的管理员就通过远程设备管理中心5方便安全地管理分散在各地的众多4G路由器1；管理员的权限可以通过远程设备管理中心5内设置，也可以通过远程设备管理中心5对管理客户端4进行设置；

8）、自动切换最优网络，4G路由器的4G通信模块可以实时检测周围不同类型通信网络的信号质量，并依据用户设定的不同网络运营商的资费标准以及当前使用的通信套餐流量，计算出当前最优的通信网络并连接。

9）、路由器设备流量分类统计，针对在不同网络的流量使用情况进行分类汇总并上报远程设备管理中心，以提供给用户方便的通信套餐使用情况查询与设定服务，从而更经济有效的网络使用方案。

10）、实时GPS服务，通过配置的支持GPS功能的通信模块，获取设备的位置信息后送至远程设备管理中心5，服务器可以提供googlemap（谷歌地图）视图显示；此外，可以在4G路由器1连接GPS定位功能的设备，当然还可以在4G路由器1上连接一些检测传感器，通过检测传感器检测相应的数据，传感器检测的数据可以通过4G路由器1传送到远程设备管理中心5内，由远程设备管理中心5对检测数据进行统一存储及管理，实现物联网的功能；

11）、提供4G路由器1各类型网络质量分析报表，如一段时期的掉线率、时延、带宽状态等。

11）、支持完整的设备日志存储分析，设备日志可以存储在挂载的USB设备中，防止设备在网络不畅时的日志丢失，也可以由通信模块通过网络发送至远程设备管理中心，方便远程分析调试与故障恢复。

如图7所示：为用户通过远程设备管理中心5查询和更改在线4G路由器1设备信息的操作流程图。4G路由器2接入互联网12之后，通过发起VPN隧道请求，并收到远程设备管理中心5的隧道建立成功响应后，不论4G路由器1是否具备公网IP，远程设备管理中心5都可以通过隧道分配的私网IP寻找到设备。

当本发明4G网络管理系统的用户管理员执行在线查询设备配置状态时，远程设备管理中心5可以实时地将查询请求通过VPN隧道发送至对应的4G路由器1。4G路由器1上的远程管理客户端9在收到远程设备管理中心5的请求后，可立即再重新发起一次请求信息的收集流程，在完成之后按照设定的数据传输协议格式，通过VPN隧道传回至远程设备管理中心5。远程设备管理中心5解析之后随即更新数据库并响应用户请求。

当本发明中4G网络管理系统的用户管理员执行更改在线的4G路由器1配置时，首先通过远程设备管理中心5发送更新设备配置请求以及相应的配置至4G路由器1，远程管理客户端9在收到请求之后，解析相应配置，即启动应用新配置文件的流程。在新的配置文件应用后，远程管理客户端9的程序根据更新结果发送一个响应信息给远程设备管理中心5，远程设备管理中心5收到响应信息之后再更新数据库并返回操作结果通知用户。

如图8所示：为用户通过远程设备管理中心5更改离线4G路由器1设备的配置操作流程图。当用户在远程设备管理中心5对一个显示为离线状态的4G路由器1进行更改配置或系统升级时，远程设备管理中心5将对相应设备配置文件的操作添加至一个等待执行的计划队列之中，同时响应用户预操作成功。

当4G路由器1上线并与远程设备管理器中心5建立VPN隧道连接之后，远程设备管理中心5就立即开始执行等待队列中的各项更改任务，通过VPN隧道传送相应配置给对端4G路由器1的远程管理客户端9。4G路由器1在接收到更改配置请求之后，随即应用接收的新配置，并返回更新结果给远程设备管理中心5。远程设备管理中心5收到更新成功的响应之后再更新管理中心数据库中对应4G路由器1的配置信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种4G网络管理系统，其特征是：包括用于4G网络连接的4G路由器（1）及用于监控管理的远程设备管理中心（5），所述4G路由器（1）通过4G网络（3）接入互联网（12），并能与接入互联网（12）的远程设备管理中心（5）通过建立的VPN隧道进行相互连接，远程设备管理中心（5）通过VPN隧道对4G路由器（1）进行所需的管理；

所述4G路由器（1）能接收用于控制4G路由器（1）工作状态的2G短信指令，4G路由器（1）能对所述2G短信指令解析，并能根据解析后的控制命令进行启动工作或离线；所述2G短信指令通过远程设备管理中心（5）或用户通信设备发出；

所述远程管理中心（5）通过VPN隧道对4G路由器（1）管理包括执行远程恢复出厂设置、执行远程修改各项配置参数、支持域管理、支持远程软件升级、报警功能、多级用户管理、自动切换最优网络、流量分类统计上报、实时GPS定位、网络质量分析报表或设备日志存储分析；

所述4G路由器（1）包括4G通信模块（6），远程管理客户端（9）及无线网桥模块；所述无线网桥模块包括本地无线通信模块（7）、本地有线LAN模块（8）、日志系统（11）及用户配置与系统信息模块（10）；所述4G通信模块（6）分别与本地无线通信模块（7）、本地有线LAN模块（8）及远程管理客户端（9）相连，所述远程管理客户端（9）分别与本地无线通信模块（7）、本地有限LAN模块（8）、日志系统（11）及用户配置与系统信息模块（10）相互连接；

所述远程设备管理中心（5）为连接在互联网（12）上，并具有固定IP地址的服务器；

所述VPN隧道的连接协议包括GRE协议、pptp协议、L2TP/IPSec协议或OpenVPN协议；

所述远程设备管理中心（5）与管理客户端（4）相连，所述管理客户端（4）通过https协议连接至远程设备管理中心（5），管理客户端（4）通过远程设备管理中心（5）查询4G路由器（1）的工作状态，并能对4G路由器（1）进行集中管理；

所述4G网络（3）包括LTE、WiMAX或HSPA+；本地无线通信模块（7）通过IEEE802.11协议族与无线终端进行无线连接；

所述远程设备管理中心（5）包括网络连接服务器、管理中心数据库及短信模块；

所述远程设备管理中心（5）对4G路由器（1）离线更新配置参数及软件版本时，远程设备管理中心（5）将需要执行的更新操作添加至计划队列，当4G路由器（1）通过VPN隧道与远程设备管理中心（5）建立连接后，远程设备管理中心（5）向4G路由器（1）发送更新请求直至4G路由器（1）更新完成；

日志系统（11）采用本地USB存储、发送至服务器两种存储方式。