CN106817727B - 一种多个可搬移无线宽带系统的传输组网方法 - Google Patents

一种多个可搬移无线宽带系统的传输组网方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种多个可搬移无线宽带通信系统的传输组网方法，每个可搬移无线宽带通信系统包括无线通信子系统和应用子系统，所述无线通信子系统包括基站、核心网和路由交换设备，所述传输组网方法包括：在相邻的两个无线宽带通信系统中的路由交换设备间建立基于L2TP桥接的L2VPN连接或直接2层以太网连接，用于在所述两个无线宽带通信系统间进行2层报文转发。应用本申请，能够在网络拓扑结构发生变化时方便地实现报文转发。

Description

一种多个可搬移无线宽带系统的传输组网方法
技术领域
本申请涉及通信技术，特别涉及一种多个可搬移无线宽带系统的传输组网方法。
背景技术
随着无线宽带移动通信系统小型化，出现了车载或可搬移的无线宽带多媒体通信系统。一辆车或几个可搬移的箱子即装载了基站、核心网等无线宽带通信子系统和应用子系统，实现一个完整的无线宽带多媒体通信系统。这种通信系统通常用来作为应急使用，传输语音、视频和数据文件。由于一个这样的无线通信系统只有一个基站，覆盖范围有限，当需要覆盖更大区域时，一般通过光纤或其他无线传输类设备(卫星或微波)将多个这样的系统连接起来使用。无线终端在这些系统的联合覆盖区域间自由移动，同时保持终端间以及终端与系统间的通信。另外无线终端通常还会下挂计算机、IP摄像头等数据设备，通过无线终端与应用系统进行通信。
无线宽带移动通信系统基本上是IP系统，全网从接入到交换全IP化，即终端由网络分配IP地址，终端与网络交互IP分组报文，网络设备之间也使用IP报文交互。由于无线终端的IP地址一般由当前服务系统为其分配，当无线终端在这些系统的联合覆盖区域间移动时，无线终端从其中一个无线系统漫游至另一个无线系统时一般会改变IP地址，需要一种传输组网方法实现对这些无线终端以及下挂设备的访问。另外，互联的多个宽度系统的连接拓扑结构是动态的，相互之间的路由互通关系也需要得到保证。
对于这种动态的网络架构，一般使用动态路由算法(OSPF，RIP)来实现设备间的路由。但这些动态路由算法比较复杂，需要网络中所有设备均支持，这在小型化的宽带无线移动通信系统和终端设备上很难实现。
具体地，使用有线(光纤)或其他无线传输系统将多个车载或可搬移无线宽带通信系统连接时，当拓扑结构发生改变时，需要实现系统间的自动路由。各无线宽带通信系统一般规划不同的IP网段，连接各系统的传输系统可能只能提供3层传输通路即IP通路(例如使用COFDM或LTE无线网络进行传输时)，需要复杂的动态路由机制，来实现互通。同时，传输设备为3层时，可能无法支持OSPF等动态路由协议。
进一步地，当无线终端在这些系统的联合覆盖区域间移动时，无线终端从其中一个无线系统漫游至另一个无线系统时一般会改变IP地址，需要一种传输组网方法实现对这些无线终端以及下挂设备的访问。下挂设备的IP地址设定往往与特定应用相关，某些情况下需要使用固定IP地址，例如IP摄像头。当无线数据终端的IP地址改变时，从网络侧视频服务器去往其下挂设备的路由也需要发生改变。通常的做法需要使用动态路由算法，但无线数据终端和无线宽带系统一般不支持该算法。
发明内容
本申请一种多个可搬移无线宽带系统的传输组网方法，能够在动态网络架构下实现系统间的报文正常转发。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
一种多个可搬移无线宽带通信系统的传输组网方法，每个可搬移无线宽带通信系统包括无线通信子系统和应用子系统，所述无线通信子系统包括基站、核心网、无线宽带数据终端和路由交换设备，所述传输组网方法包括：
在相邻的两个无线宽带通信系统中的路由交换设备间建立基于L2TP桥接的L2VPN连接或直接2层以太网连接，用于在所述两个无线宽带通信系统间进行2层以太报文转发。
较佳地，所述路由交换设备包括L2TP服务器LNS、L2TP客户端LAC、透明网桥模块、3层路由交换模块和若干2层端口；
所述LAC与所述透明网桥间通过一个2层端口连接，实现2层以太报文交换，所述LNS与所述透明网桥通过若干虚拟2层端口连接，所述3层路由交换模块与所述LNS通过3层端口连接，所述3层路由交换模块与所述透明网桥通过2层端口连接。
较佳地，所述LAC使用2层或3层传输系统通过相邻无线宽带通信系统中路由交换设备的3层路由交换模块与该路由交换设备中的LNS之间建立L2TP隧道和PPP连接，通过PPP-BCP协议将本系统和相邻系统的透明网桥间的2层以太报文封装在PPP报文内在所述的L2TP隧道中传输，所述LNS为其与每个所述LAC间的L2VPN在LNS所连透明网桥上建立一个对应的2层虚端口；所述透明网桥模块在所述路由交换设备的2层端口和2层虚端口以及3层路由交换模块间进行2层以太报文交换；
所述3层路由交换模块与其所在无线宽带通信系统中的无线通信子系统和应用子系统相连，在所述LNS、应用子系统和无线通信子系统之间进行IP报文路由。
较佳地，对于相邻的两个无线宽带通信系统，一个系统的路由交换设备中的3层路由交换模块通过3层传输系统与另一个系统的路由交换设备中的LAC相连，在所述一个系统的路由交换设备中的LNS和所述另一个系统的路由交换设备中的LAC间建立L2TP的层2隧道，实现该相邻两个无线宽带通信系统的2层报文转发；
当组网的拓扑结构发生变化时，利用发生拓扑变化的无线宽带通信系统的路由交换设备中的透明网桥进行2层端口学习。
较佳地，对于相邻的两个无线宽带通信系统，一个系统的路由交换设备中的2层端口通过2层传输系统与另一个系统的路由交换设备中的2层端口相连，直接实现该相邻两个无线宽带通信系统的2层报文转发；
当组网的拓扑结构发生变化时，利用发生拓扑变化的无线宽带通信系统的路由交换设备中的透明网桥进行2层端口学习。
较佳地，在任一无线宽带通信系统中，该系统中的无线终端与该系统的应用子系统间通过所述3层路由模块进行IP报文路由；所述任一系统中的无线终端发往另一相邻系统应用子系统的IP报文，由本系统的3层路由模块将IP报文通过与透明网桥相连的3层端口进入透明网桥，再利用与相邻无线宽带通信系统间的层2通道将IP报文转发到所述另一相邻系统的透明网桥上，继而路由到该系统的3层路由模块，最后再由该另一相邻系统的3层路由模块将IP报文路由到该相邻系统的应用子系统上。
较佳地，所述另一个系统的LAC的接口IP地址由所述一个系统的3层传输系统进行分配。
较佳地，所述多个无线宽带通信系统中每个系统的LNS使用同一IP环回地址，每个LAC上设定的LNS地址均为所述环回地址。
较佳地，在任一无线宽带通信系统中，接入该系统的无线终端通过一支持BCP协议的LAC模块与固定IP设备相连；
所述一LAC模块与所述任一无线宽带通信系统的路由交换设备中的LNS之间建立L2TP隧道和PPP连接，实现所述任一无线宽带通信系统中的应用子系统与所述固定IP设备之间以及不同无线终端连接的固定IP设备之间的报文传输。
由上述技术方案可见，本申请中，在相邻的两个无线宽带通信系统中的路由交换设备间建立基于L2TP桥接的L2VPN连接，用于在相邻的两个无线宽带通信系统间进行2层报文转发。通过这种方式，可以在相邻的两个无线宽带通信系统间建立2层传输通道，这样，即使网络拓扑结构发生改变，也可以利用2层传输通道进行报文的正常转发。
附图说明
图1为多个无线宽带通信系统的互联需求示意图；
图2为本申请中路由交换设备的功能框图；
图3为本申请中组网方法的示意图1；
图4为本申请中组网方法的示意图2；
图5为本申请中组网方法的示意图3。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请做进一步详细说明。
一套完整的车载或可搬移无线宽带多媒体通信系统包括无线宽带通信子系统(基站、核心网、交换设备、网管设备)和应用子系统。这种车载或可搬移通信系统可以独立为所属终端及下挂设备提供语音、数据等通信功能。在某些应用中(例如应急通信)，会将多套车载或可搬移无线宽带多媒体通信系统组合起来或者实现系统间的互通，或者联合覆盖一片区域，共同对区域内的所有终端及其下挂设备提供服务。多套无线宽带多媒体通信系统间可以使用卫星、微波或者其他类型的无线宽带传输系统连接。多套系统间的连接拓扑图也可能发生改变。无线终端在这些系统的联合覆盖区域间移动时，无线终端从其中一个无线系统漫游至另一个无线系统时一般会改变IP地址，需要一种传输组网方法实现对这些无线终端以及下挂设备的访问。
以图1为例，3个LTE系统通过光纤或3层传输设备串行连接，无线终端在其中一个LTE系统中开户，可以在3个系统的联合覆盖区内漫游，并由所在服务小区的LTE系统提供接入服务，并由该系统分配IP地址，由开户系统中的应用系统提供语音、视频、数据等应用服务，无线数据终端还可以下挂有着固定IP地址的计算机或IP摄像头，这些下挂设备需要可以相互访问(图1中的PC1和PC2)，应用系统和下挂设备之间可以相互访问。
本发明提供一种基于L2TP桥接技术的层2隧道传输组网方法，实现图1的业务需求。每套车载或可搬移无线宽带系统由一个特殊的路由交换设备将本套的无线宽带通信子系统、本套的应用子系统和传输设备连接起来，并通过传输设备与相邻的其他车载或可搬移无线宽带系统互通。每套车载或可搬移无线宽带系统的数据终端可直接或通过以太网集线器(HUB)或2层交换机连接要求使用固定IP地址的设备(例如PC或IP摄像头等)。为实现图1中的业务需求，适应网络拓扑结构的变化，在相邻的两个无线宽带通信系统中的路由交换设备间建立基于L2TP桥接的L2VPN连接，用于在该两个无线宽带通信系统间进行2层报文转发。从而利用2层传输通道实现网络拓扑结构变化下的报文传输。下面对本申请中的具体传输组网方法和系统进行详细介绍。
如图2所示，在每个路由交换设备上包括一个L2TP服务器(LNS)，一个L2TP客户端(LAC)，一个3层路由模块，若干以太网端口(2层端口)。其中L2TP服务器、L2TP客户端、一个或多个2层端口和3层路由的一个端口使用遵从IEEE 802.1D协议的透明网桥模块连接起来。各模块间传输的是2层以太网报文。各模块可以是独立的设备也可以是一个设备中的逻辑功能模块。L2TP LAC使用2层或3层传输系统通过相邻无线宽带通信系统中路由交换设备的3层路由交换模块向该路由交换设备中的L2TP LNS发起L2TP隧道建立PPP连接，为了使L2TP隧道支持以太网报文(二层报文)的传输，LAC通过PPP-BCP桥接控制协议与LNS协商后，将二层报文封装在PPP报文内传输。LAC和其所在路由交换设备中的透明网桥间使用一个2层以太网口连接。L2TP LNS用于接收相邻无线宽带通信系统中路由交换设备中的L2TP LAC发起的建立L2TP隧道的请求，与之建立L2TP隧道，建立PPP连接，协商BCP协议，建立2层传输通道，并为每个成功建立的2层通道在LNS所在路由交换设备中的透明网桥上建立一个对应的2层虚端口。
透明网桥模块在各端口和虚端口间按IEEE 802.1D/1G协议(即2层交换机的工作方式)进行2层报文交换。为了防止发生环路，透明网桥支持STP、MSTP等防止环回的算法。
3层路由模块完成IP路由功能，通过以太网口与透明网桥连接。3层路由模块与每套无线宽带无线系统内的无线宽带子系统和应用子系统的设备连接，实现这些设备间IP报文的互联互通，以及这些设备与透明网桥所连接的2层网络互联互通。另外3层路由模块还负责L2TP LNS与外界的IP报文的路由交换。
本地系统与其他系统通过路由交换设备对接2层或3层传输系统实现互联，本申请中给出两种互联方式：一、3层传输系统互联，一个系统的路由交换设备的3层路由模块和另一个系统的路由交换设备的L2TP LAC模块相连；二、2层传输系统互联，直接连接两个系统的2层端口，也可以像3层传输系统那样连接。其具体连接如图3所示。
不管采用上述何种方式连接，其目的都是为了在两个系统间建立一条2层传输通道。2层传输系统直接连接两个系统的2层端口的作用显而易见，能够建立2层传输通道。而通过2层或3层传输系统连接一个系统的路由交换设备的3层路由模块和另一个系统的路由交换设备的L2TP LAC模块，则是由一个系统的L2TP LAC模块通过传输系统与另一个系统的L2TP LNS模块间建立L2TP的层2隧道。
按照上述互联方式，互联的多个系统可以抽象成多个通过透明网桥连接的网关(3层路由)和固定IP设备。通过透明网桥的端口学习功能，网关/固定IP设备的MAC/IP地址学习功能，自适应互联系统的拓扑结构改变，实现2层报文在网关/固定IP设备间转发。
在单个系统内部通过网关(3层路由)实现互通。由于无线宽带终端由服务系统分配IP地址，该地址为本系统所属网段的地址。它与本系统内的应用系统互通直接通过本系统的网关路由，与其他系统的应用系统的IP报文互通需要先由本系统的网关将IP报文路由到透明网桥上，再由透明网桥送到对应系统的网关上，再由该网关路由到该系统的应用系统上。如图4所示。
另外，为实现应用子系统对固定IP设备的直接访问，优选地，无线数据终端可以与一L2TP LAC/BCP模块相连。该模块可以集成在无线数据终端内，也可以外接一个相应模块，该模块还使用固定IP地址的设备连接。上述模块的功能与前述路由交换设备中的LAC相同，即与无线数据终端的服务系统的路由交换设备中的L2TP LNS之间建立基于L2TP的2层隧道，实现应用系统对固定IP地址设备的直接访问。如图3和图4所示。
当应用系统访问固定IP设备时，先通过本系统的网关(3层路)由进入透明网桥,由透明网桥通过2层隧道发往固定IP设备。如图4所示。
对于宽带通信系统中的IP地址分配，每个系统规划各自的IP地址网段(每个系统可有多个网段,例如终端一个IP网段,应用子系统一个网段,无线宽带网络设备一个网段),其网关在透明网桥上的IP地址(所有网关在透明网桥上的IP地址必须在同一网段),L2TPLAC的接口IP地址由对接的3层传输系统动态分配。在网关上配置到其他系统IP地址网段的静态路由，下一跳为其他系统的网关在透明网桥上的IP地址。网关同时配置对接3层传输系统的接口IP和路由。为了实现互联系统拓扑结构发生改变时免配置，每个系统的L2TP LNS使用同一IP环回地址，L2TP LAC上设定的LNS地址均为该地址。
上述即为本申请中的组网方法。下面通过图5给出一个具体示例，该示例与图3及图4的差别在于：每个无线宽带多媒体通信系统将自身的无线通信子系统同时作为与相邻系统连接的一个3层无线宽带通信系统(由于LTE系统本身就是一个3层的无线宽带通信系统)。其中该3层传输系统由本无线传输子系统和大功率无线数据终端组成。大功率无线数据终端位于与之连接的相邻系统中，与该系统的L2TP LAC模块连接。
通过上述本申请的具体实现可见，本申请中，系统核心设备为路由交换设备和支持L2TP桥接功能的无线数据终端设备，从而在系统间以及系统与数据终端间使用基于L2TP桥接技术的L2VPN连接，从而在系统间建立2层传输网络，能够在动态网络架构下实现系统间的报文正常转发。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种多个可搬移无线宽带通信系统的传输组网方法，其特征在于，每个可搬移无线宽带通信系统包括无线通信子系统和应用子系统，所述无线通信子系统包括基站、核心网、无线宽带数据终端和路由交换设备，所述传输组网方法包括：
在相邻的两个无线宽带通信系统中的路由交换设备间建立基于L2TP桥接的L2VPN连接或直接2层以太网连接，用于在所述两个无线宽带通信系统间进行2层以太报文转发。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路由交换设备包括L2TP服务器LNS、L2TP客户端LAC、透明网桥模块、3层路由交换模块和若干2层端口；
所述LAC与所述透明网桥间通过一个2层端口连接，实现2层以太报文交换，所述LNS与所述透明网桥通过若干虚拟2层端口连接，所述3层路由交换模块与所述LNS通过3层端口连接，所述3层路由交换模块与所述透明网桥通过2层端口连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述LAC使用2层或3层传输系统通过相邻无线宽带通信系统中路由交换设备的3层路由交换模块与该路由交换设备中的LNS之间建立L2TP隧道和PPP连接，通过PPP-BCP协议将本系统和相邻系统的透明网桥间的2层以太报文封装在PPP报文内在所述的L2TP隧道中传输，所述LNS为其与每个所述LAC间的L2VPN在LNS所连透明网桥上建立一个对应的2层虚端口；所述透明网桥模块在所述路由交换设备的2层端口和2层虚端口以及3层路由交换模块间进行2层以太报文交换；
所述3层路由交换模块与其所在无线宽带通信系统中的无线通信子系统和应用子系统相连，在所述LNS、应用子系统和无线通信子系统之间进行IP报文路由。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于相邻的两个无线宽带通信系统，一个系统的路由交换设备中的3层路由交换模块通过3层传输系统与另一个系统的路由交换设备中的LAC相连，在所述一个系统的路由交换设备中的LNS和所述另一个系统的路由交换设备中的LAC间建立L2TP的层2隧道，实现该相邻两个无线宽带通信系统的2层报文转发；
当组网的拓扑结构发生变化时，利用发生拓扑变化的无线宽带通信系统的路由交换设备中的透明网桥进行2层端口学习。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于相邻的两个无线宽带通信系统，一个系统的路由交换设备中的2层端口通过2层传输系统与另一个系统的路由交换设备中的2层端口相连，直接实现该相邻两个无线宽带通信系统的2层报文转发；
当组网的拓扑结构发生变化时，利用发生拓扑变化的无线宽带通信系统的路由交换设备中的透明网桥进行2层端口学习。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在任一无线宽带通信系统中，该系统中的无线终端与该系统的应用子系统间通过所述3层路由模块进行IP报文路由；所述任一系统中的无线终端发往另一相邻系统应用子系统的IP报文，由本系统的3层路由模块将IP报文通过与透明网桥相连的3层端口进入透明网桥，再利用与相邻无线宽带通信系统间的层2通道将IP报文转发到所述另一相邻系统的透明网桥上，继而路由到该系统的3层路由模块，最后再由该另一相邻系统的3层路由模块将IP报文路由到该相邻系统的应用子系统上。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述另一个系统的LAC的接口IP地址由所述一个系统的3层传输系统进行分配。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述多个无线宽带通信系统中每个系统的LNS使用同一IP环回地址，每个LAC上设定的LNS地址均为所述环回地址。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在任一无线宽带通信系统中，接入该系统的无线终端通过一支持BCP协议的LAC模块与固定IP设备相连；
所述LAC模块与所述任一无线宽带通信系统的路由交换设备中的LNS之间建立L2TP隧道和PPP连接，实现所述任一无线宽带通信系统中的应用子系统与所述固定IP设备之间以及不同无线终端连接的固定IP设备之间的报文传输。
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