CN109688613A - 一种5g智能路由器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G智能路由器的控制系统包括：移动台，用于向无线终端发送信号和从无线终端接收信号的5G_access点（AP），用于向无线终端发送信号和从无线终端接收信号的5G_eNodeB，用于向5G_AP和5G_eNodeB发送信号和从5G_AP和5G_eNodeB接收信号的集成网关；至少一个中间路由器（IR），用于在属于不同网络的集成网关之间传输信号；控制管理服务器，逻辑或物理连接到无线终端。本发明能够有效地传输数据以及提高现有协议的开销和查找时间引起的网络负担，容易地实现网络资源管理，减少了现有路由器的刷新处理。

Description

一种5G智能路由器控制系统

技术领域

本发明涉及路由器领域，尤其涉及一种5G智能路由器控制系统。

背景技术

移动通信网络服务正在发展成为一个无处不在的环境，以提供面向用户的高质量，高质量服务。在下一代网络中，需要适应各种有线/无线接入技术和万亿节点。特别是，需要QoS要求和其他要求。在如LTE（长期演进）和因特网的现有网络中，存在用于数据传输并且依赖于无线接入技术的各种方法。现有4G标准是移动通信网络标准组织，具有演进分组核心（EPC）核心网络。 EPC包括P-GW和S-GW，用于提供终端的移动性、计费、与PDN（分组数据网络）的互通，并且连接到接入网络的eNodeB，EPC在eNodeB和S-GW之间以及S-GW和P-GW之间使用称为GTP（GPRS隧道协议）的隧道协议来提供终端的移动性。然而，由于新的IP地址映射，隧道的封装和解封装操作，GTP的使用导致开销增加，这导致网络上的负载增加存在问题。

移动IP是一种用于在因特网中提供终端的数据传输和移动性的技术，移动IP通过基于IP的因特网网络中的IP地址管理和控制机制提供终端移动性。然而，移动IP由于操作机制的三角问题，高延迟，封装和解封装过程而存在开销问题，存在负载增加的问题。

随着互联网在全球范围内扩展，网络间路由的重要性不断增长，但当前的路由体系结构存在许多问题，因为它们无法满足服务质量和用户方面的各种要求。4G为了处理网络中的大量流量，当前Internet路由架构的变化至关重要。现有因特网路由体系结构的问题之一是网络的可扩展性。网络可扩展性包括系统容量，分组交换容量和整个网络的拓扑。由于网络的业务量的体积爆炸式增加，因此在路由器之间的路由信息中产生了很多开销。目前，Internet路由架构已经过载。目前，路由协议切换到MPLS（多协议交换）和VPN的信令协议。为了作为信令协议运行，路由器维护附加的状态信息，必须始终知道是否支持整个路由器的相应机制。因此，在性能和复杂性方面存在大量开销，这是构成网络的路由器的负担。

确定路由架构存在许多问题，大多数策略是在每个自治系统（AS）内临时确定的，因此路由器之间策略的一致性未得到完全管理，策略以一致的方式执行。还存在目前不存在可以使用的网络模型的问题。

发明内容

本发明涉及一种5G智能路由器控制系统，用于如5G，IOT和智能的下一代网络中进行有效数据传输的系统结构和数据传输方法技术领域本发明涉及网络系统，更具体地，涉及用于在如5G，IOT和智能的下一代网络中进行有效数据传输的系统结构和数据传输方法网格。本发明的一个目的是提供一种系统结构和数据传输方法，用于在下一代网络中进行有效的数据传输，这有利于资源管理，现有协议的开销问题和刷新处理，并提供减少路由器负担的网络系统结构和数据传输方法。另一个目的是提供一种能够解决无线接入技术的依赖性问题和现有移动性提供方法的移动性支持的限制的网络系统结构和数据传输方法。

本发明的目的不限于上述目的，本领域技术人员从以下描述中可以清楚地理解未提及的其他目的。

为了实现上述目的，本发明的网络系统包括移动台，用于与无线终端交换信号的5G_AP（接入点），5G_eNodeB（移动通信基站）用于发送/接收信号的会聚网关往返于5G_AP和5G_eNodeB，至少一个IR（中间路由器），用于在属于其他网络的集成网关之间传输信号。

该信息在逻辑上连接或物理连接到终端，5G_AP，5G_eNodeB，集成网关和保持一个或多个IR，以及用于组件之间的数据传输的相关信息，用于网络中的有效数据传输，管理，存储和存储优化的路由信息以及用于传递组件的控制管理服务器。

控制管理服务器包括无线终端信息，作为无线终端用户的信息的用户ID信息，集成网关之间的跳跃拓扑信息，以及会话层中的会话ID信息，即会话ID信息，即会话中的管理ID管理表。控制管理服务器包括，维护和管理发送无线终端和接收无线终端之间的会话ID关系，选择发送侧集成网关，IR和接收侧集成网关之间的最佳数据传输路径。

5G_AP从控制管理服务器接收与会话ID和会话ID相对应的最佳路径并存储它。如果接收的数据包括会话ID，则5G_AP将数据存储为与存储的最佳路径相对应的下一个网络。

5G_eNodeB从控制管理服务器接收与会话ID和会话ID相对应的最佳路径并存储它。如果接收的数据包括会话ID，则5G_eNodeB将数据发送到与存储的最佳路径相对应的下一个网络元件。

集成网关从控制管理服务器接收对应于会话ID和会话ID的最佳路径并存储它。如果接收的数据包括会话ID，则集成网关存储与存储的最佳路径相对应的下一个最佳路径。发送数据并且可以执行与其他互联网网络或移动通信网络互通的功能。另外，还可以执行同时接收/通信5G_AP和5G_eNodeB的功能。

IR从控制管理服务器接收对应于会话ID和会话ID的最佳路径并存储它，并且当接收的数据包括会话ID时，可以将数据传递到网关。

无线终端可以向控制管理服务器终端发送包括其自己的用户ID，IP地址，MAC地址和在设置呼叫时生成的会话ID信息的信息。当无线终端进行注册请求时，连接到已经进行了注册请求的无线终端的5G_AP或5G_eNodeB将无线终端的用户ID，IP地址和MAC地址发送到控制管理服务器。可以将无线终端的用户ID，IP地址和MAC地址制成表格并存储在数据库中。

控制管理服务器根据发送无线终端的通信请求，在控制服务器管理和存储的表和数据库中搜索目的地用户ID，并映射发送无线终端和接收无线终端的信息，计算和使用生成的会话ID管理用于发送分组的最佳路径，并将管理的路径存储在作为最佳路径计算的网络中，并将会话ID和最优路径信息发送到组件，以及与最优路径对应的每个网络组件。路径通过所接收的最佳路径信息在所学习的路径上发送先前的分量，可以映射，管理和存储会话ID。

当对应于最优路径的每个网络组件映射，管理和存储先前组件，下一个组件和会话ID时，对应于发送方5G_AP（或发送方5G_eNodeB）的先前路径的网络配置管理信息变为发送侧无线终端的MAC地址，与接收侧5G_AP（或接收侧5G_eNodeB）的下一路径对应的接收侧无线终端，管理信息是接收无线终端的MAC地址。

控制管理服务器将发送侧无线终端的信息和接收侧无线终端的信息发送到在最佳路径中计算的网络元件，并且网络元件可以存储和维护所接收的信息。

发送侧无线终端的信息可以包括IP地址、会话ID、MAC地址和路径信息。接收无线终端的信息可以包括用户ID、IP地址、会话ID、MAC地址和路径信息。当网络元件从控制管理服务器接收指令并使用会话ID发送数据或分组时，网络元件在开放系统互连（OSI）7层的2.5层中操作。

根据本发明的网络系统的数据传输方法，发送侧无线终端以与现有方法相同的分组格式在最佳路径上向发送侧5G_AP（或发送侧5G_eNodeB）发送数据，5G_AP （或发送侧5G_eNodeB）确认与所存储的先前对应的发送无线终端的MAC地址，然后通过将目的地MAC地址处理为MAC地址来发送会话ID并将目的地MAC地址发送到指定路径。作为下一个网络元件的发送端集成网关的一部分，发送侧集成网关存储控制器接收的会话ID相对应的路径，并使用2.5层与IR（中间路由器）发送分组（IP）根据接收中的会话ID到下一个IR（中间路由器）或接收侧集成网关，并且当从接收侧集成网关接收分组时，接收侧集成网关接收接收分组的接收侧5G_AP（或接收侧5G_eNodeB）确认对应于一个会话ID的路径并将分组发送到接收侧5G_AP（或接收侧5G_eNodeB）会话ID和2.5层会话ID的MAC地址，并将去除了会话ID的分组传送到接收终端。

发送侧集成网关确认控制管理服务器接收的会话ID相对应的路径，并使用2.5层将分组发送到下一个IR（中间路由器）。维护和传送相同的会话ID。

根据本发明，通过用于网络中的有效数据传输的网络系统结构和数据传输方法来促进网络资源管理，以及现有协议的开销，现有路由器的查找时间，具有以下效果：可以减少由刷新处理引起的网络负担，克服在现有网络中的MPLS中发生的交换过程中引起的开销和负担，还可以通过减少由于GTP信令引起的复杂通信过程来解决现有网络的问题，并提供独立于有线/无线接入技术的集成移动服务。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1是网络系统配置图。

图2是用户ID图。

图3是无线终端注册过程图。

图4是无线终端的通信请求处理图。

图5是会话映射过程图。

图6是向用户发送会话信息过程和路径设置过程图。

图7是数据发送处理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不意图限制本发明。

请参阅图1-7。本发明涉及一种5G智能路由器的控制系统，本发明的网络系统包括移动台，用于向/从无线终端发送/接收信号的5G_AP（接入点），用于向/从无线终端发送/接收信号的5G_eNodeB，用于传送的一个或多个IR属于另一网络的集成网关之间的信号，作为网络组件的无线终端，5G_AP，5G_eNodeB，集成网关和一个或多个IR并且维护和存储用于组件之间的数据传输的相关信息以用于有效数据在网络中传输并向组件提供优化的路径信息等。

图1是示出根据本发明的实施例的网络系统的配置的图。如图1所示，本发明的网络系统包括控制和管理服务器100，C-GW 200,210,220和230，IR 300和310,5G_AP 500和510，终端600和610，以及5G_eNodeB 700和710。控制管理服务器100有效地管理和发送网络中的数据。

控制管理服务器100发送无线终端600和610的数据：用户ID、IP地址、MAC地址、会话ID信息、传输路径信息、维护和存储用于传输的相关信息，以及路由优化路由信息到逻辑或物理连接的节点。在本发明中，控制管理服务器100可以作为单个服务器或分布式服务器存在。

下面将描述通过发送无线终端600与接收无线终端610通信的情况作为示例。首先，参与通信的发送无线终端600和610必须首先对网络执行注册处理。当无线终端600和610将用户ID，IP地址和MAC地址打包并发送到连接到无线终端600和610的5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700时，参与的5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700传送分组信息。控制管理服务器100以表格或DB形式管理和存储所接收的分组。

为了使发送无线终端600与接收无线终端610通信，发送终端600使用接收无线终端610的用户ID将接收无线终端610的IP地址发送到控制管理服务器100。发送无线终端600将接收无线终端610的用户ID，尚未确定的无线接收终端的目的地IP（当前为空值）以及发送无线终端600的IP打包为5G_AP1 500或5G_eNodeB1。其连接的700和控制管理服务器100的5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700，基于发送无线终端600接收的分组，控制管理服务器100搜索接收无线终端610维护的表或DB并存储接收无线终端610的信息，并映射发送无线终端600的信息。接收无线终端610生成会话ID。另外，控制管理服务器100生成会话ID，同时计算逻辑上或物理上连接到控制管理服务器100的节点的最佳数据传输路径，维护和存储信息，并将计算出的路径信息传递给每个节点。

当通信请求处理完成并且发送无线终端600将数据发送到接收无线终端610时，发送无线终端600发送数据、IP地址、MAC地址，5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700将分组发送到5G_AP1。从控制管理服务器100连接到发送无线终端600的500或5G_eNodeB1 700将会话ID信息添加到2.5层以形成分组。当G_AP1 500或5G_eNodeB1 700向发送侧C_GW1 200发送由数据，IP地址，会话ID和MAC地址组成的分组时，发送侧C_GW1 200发送IR1 300向IR1 300通知下一个跳过从控制管理服务器100接收的路径信息.IR1 300仅将会话ID信息通知给下一跳IR2 310（2.5层操作）。当重复该过程并将其发送到边缘C_GW2 210时，接收器C_GW2 210发送到接收无线终端610所连接的接收器5G_AP2 510或5G_eNodeB2 710.5G_AP 510或5G_eNodeB 710从接收的会话ID中移除会话ID分组并且仅将数据，IP地址和MAC地址发送到接收无线终端610。

图2是用于说明根据本发明的实施例的用户ID的图。可以以各种方式设置用户ID，例如电话号码，电子邮件，登录ID等。

图3是用于说明根据本发明的实施例的无线终端注册过程的图，发送无线终端600必须在请求通信之前在网络中执行注册处理。当发送无线终端600将用户ID，IP地址和MAC地址打包并发送到连接到发送无线终端600的5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700时，5G_AP1500或5G_eNodeB1 700维护并存储发送的分组信息。无线终端600将分组传送到控制管理服务器100.然后控制管理服务器100以表格或DB形式管理和存储接收的分组。例如，如果用户ID是电话号码，则IP地址为“192.168.10.1”，MAC地址为“fe80：b9f4：f66e：3ae1”。

图4是用于说明根据本发明的实施例的无线终端的通信请求处理的图，为了使发送无线终端600与接收无线终端610通信，发送终端600使用接收无线终端610的用户ID将接收无线终端610的IP地址发送到控制管理服务器100。发送无线终端T1和600将接收无线终端610的用户ID，尚未确定的无线接收终端的目的地IP和发送无线终端600的IP打包到5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700和5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700到控制管理服务器100。在图4中，发送到控制管理服务器100的分组是发送无线终端T1,600的信息，用户ID是电话号码，IP地址是192.168.10.1，MAC地址是“fe80：b9f4：f66e”：3ae1”。

图5是用于说明根据本发明的实施例的会话映射过程的图，控制管理服务器100基于从发送无线终端600接收的分组，从由接收无线终端610维护和存储的表或DB，搜索关于接收无线终端610的信息，发送无线的映射信息终端600和接收无线终端610基于检索到的信息，并生成会话ID。控制管理服务器100为用户T1生成会话ID“S_ID 1”，为用户TA生成会话ID“S_ID 2”。

图6是用于说明根据本发明的实施例的向用户发送会话信息的过程和路径设置过程的图，控制管理服务器100生成会话ID，同时，为逻辑上或物理上连接到控制管理服务器100的节点生成最佳数据传输路径。在图6中，用户T1的最佳数据传输路径是“5G_AP1-> C_GW1-> IR1-> IR2-> IR3-> C_GW2-> 5G_eNodeB 2”最佳数据传输路径是“5G_eNodeB 2->C_GW2-> IR6-> IR5-> IR4-> IR1-> C_GW1-> 5G_AP1“。

图7是用于说明根据本发明的实施例的数据发送处理的图，当通信请求处理完成并且发送无线终端600将数据发送到接收无线终端610时，发送无线终端600发送数据，IP地址并将分组发送到5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700 5G_AP1 500或5G_eNodeB1 700将分组发送到控制网关。从服务器100接收的会话ID信息被添加到2.5层以形成分组。当G_AP1 500或5G_eNodeB1 700向发送侧C_GW1 200发送由数据，IP地址，会话ID和MAC地址组成的分组时，发送侧C_GW1 200发送IR1 300向IR1 300通知下一个跳过从控制管理服务器100接收的路径信息.IR1 300仅将会话ID信息通知给下一跳到IR2 310.当重复该过程并将其发送到边缘C_GW2 210时，接收器C_GW2 210发送接收无线终端610连接到接收器5G_AP2 510或5G_eNodeB2 7105G_AP 510或5G_eNodeB 710从接收到的分组中移除会话ID，并仅将数据，IP地址和MAC地址发送到接收无线终端610。

在传统路由器中，在OSI-7层的2.5层中操作的MPLS具有交换用于每个路由器的数据传输的过程。可以解决在路由器之间交换过程中发生不必要的过程的问题。

在本发明中，用于确定路由体系结构的结构必须首先独立于网络拓扑，并且路由体系结构必须能够独立地维护策略以用于路由信息和流量控制的策略。

现有的路由体系结构没有考虑网络的移动性，本发明考虑了网络级别的网络的移动性，提供了控制和管理流的机制。能够检测和删除网络中的拥塞点，并能够根据流量分类策略接收或拒绝流量。

由于根据本发明的数据传送方法根据确定的最佳路由发送分组，因此不必担心从接收器发送的分组的顺序改变，并且可以降低重组操作的性能。

由于因特网将是未来几年存在多协议的时间，因此本发明中的路由体系结构应该能够灵活地操作而不管所使用的协议，而不对任何一个协议施加限制。

虽然已经根据若干优选实施例描述了本发明，但是这些实施例是说明性的而非限制性的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和所附权利要求的范围的情况下，可以在其中进行各种改变和修改。

Claims (9)

1.一种5G智能路由器控制系统，其特征在于：包括用于向无线终端发送和接收信号的5G_AP（接入点），用于向无线终端发送和接收信号的5G_eNodeB，用于向5G_AP和5G_eNodeB发送和接收信号的汇聚网关，用于在属于不同网络的集成网关之间传输信号的中间路由器（IR）。

2.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：所述控制管理服务器包括：无线终端信息，无线终端用户的信息，集成网关之间的IR拓扑信息、会话层，并存储和管理会话ID信息。

3.根据权利要求2所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：所述控制管理服务器建立、维护和管理所述发送无线终端与所接收述无线终端之间的会话ID关系，并确定所述发送之间的最佳数据传输路径并且传送最佳数据传递路径至所选择的组件。

4.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：所述5G_AP从控制管理服务器接收与会话ID和会话ID相对应的最优路径，存储接收的最佳路径，接收的数据包括会话ID，则传送数据到网络，5G_eNodeB从控制管理服务器接收与会话ID和会话ID相对应的最佳路径，存储接收的最佳路径，并且接收的数据包括会话ID，则将数据传送到网络，集成网关从所述控制管理服务器接收与所述会话ID和所述会话ID相对应的最佳路径，并存储所接收的最优路径，并且当所接收的数据包括所述会话ID时，发送数据到下一个网络元件，并执行与另一个互联网网络或移动通信网络互通的功能，IR从控制管理服务器接收与会话ID和会话ID相对应的最佳路径，存储接收的最佳路径，并且会话ID包括在接收的数据中，则IR或接收端集成网关，无线终端发送包括其自己的用户ID、IP地址、MAC地址和在向所述控制管理服务器网络系统设置呼叫时生成的会话ID信息的终端信息，连接到已做出注册请求的无线终端的5G_AP或5G_eNodeB，在无线终端发出注册请求时将对应无线终端的用户ID、IP地址和MAC地址发送到控制管理服务器，其中用户将发出注册请求的无线终端的ID，IP地址和MAC地址制成表格并存储在数据库中。

5.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：所述发送无线终端通过连接到网络的5G_AP或5G_eNodeB向控制管理服务器发送目的地用户ID、目的地IP、源IP和地址侧无线终端。

6.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：响应于来自发送端无线终端的通信请求，控制管理服务器搜索表中的目的地用户ID和由其管理和存储的数据库，使用所生成的会话ID发送分组的最佳路径，并管理和存储最佳路径，并将会话ID和最优路径信息发送到网络，并且与最佳路径相对应的每个网络在通过接收的最佳路径上发送先前分量信息，以及映射和管理组件和会话ID。

7.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：对应于最优路径的每个网络组件映射，管理和存储先前组件，发送侧5G_AP（或发送侧5G_eNodeB）的先前路径为发送侧无线终端的MAC地址，以及与接收侧5G_AP的下一路径对应的网元（或接收侧5G_eNodeB）是接收侧无线终端。

8.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：发送侧无线终端中的相同的分组格式在最佳路径上发送数据到发送侧5G_AP（或发送侧5G_eNodeB），发送侧5G_eNodeB确认与存储的先前对应的发送侧无线终端的MAC地址，并将会话ID插入到分组的开放系统互连（OSI）层的2.5层中，将目的MAC地址处理到MAC作为下一个网络元件的发送侧集成网关的地址，并且将MAC地址发送到指定路径，发送侧集成网关检查控制器接收的会话ID相对应的路径，并发送该分组，根据ID使用2.5层到下一个IR，ID到下一个IR（中间路由器）或接收侧集成网关，并且当从接收侧集成网关接收分组时，接收侧集成网关发送对应于从控制器接收的会话ID的数据包,确认路径并将数据包传送到接收方5G_AP（或接收侧5G_eNodeB）,从已经接收到分组的接收侧5G_AP（或接收侧5G_eNodeB）数据，用户ID、IP地址、会话ID和MAC地址的分组中移除会话ID，并将数据发送到接收终端。

9.根据权利要求1所述的5G智能路由器控制系统，其特征在于：发送侧集成网关确认控制管理服务器接收的会话ID相对应的路径，并通过下一个IR（中间路由器）使用2.5层发送分组。