CN112822705B - 一种5g网络中vpn隧道自我恢复方法和系统 - Google Patents

一种5g网络中vpn隧道自我恢复方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法和系统，所述方法包括：物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道；当所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间；若在第一预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文时，则所述物联网终端重启以进行复位。本发明的物联网终端在检测到与物联网中心服务器之间的VPN隧道断开后，可以自动进行重启以恢复与物联网中心服务器之间的VPN隧道，避免物联网终端在VPN隧道断开后处于失联状态。

Description

一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法和系统
技术领域
本发明涉及5G应用技术领域，尤其涉及一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法和系统。
背景技术
5G(5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术)表示第五代移动通信技术，是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。Release-15中的5G规范的第一阶段是为了适应早期的商业部署。Release-16的第二阶段将于2020年4月完成，作为IMT-2020技术的候选提交给国际电信联盟(ITU)。ITU IMT-2020规范要求速度高达20Gbit/s，可以实现宽信道带宽和大容量MIMO。
VPN(Virtual Private Network，虚拟专用网络，功能是在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯，在企业网络中有广泛应用，VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问，VPN可通过系统、硬件、软件等多种方式实现)技术在生活中广泛应用，遍布世界各地的主机可以通过因特网组建虚拟局域网(VPN)，地理上的差异被VPN技术隔离了。VPN技术广泛应用于物联网领域，物联网终端节点利用LTE(Long TermEvolution，长期演进)模组拨号到公网上，然后与物联网管中心服务器建立VPN隧道。物联网管中心服务器就可以很方便与终端节点进行通讯，VPN隧道是通讯的基础，如果隧道断开了不能立刻重新恢复，那么物联网终端节点将变成孤岛而失联，更糟糕的是如果终端节点在荒郊野外无人值守，如果要恢复对该节点的联系，代价将非常大。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法和系统，旨在解决现有技术中VPN隧道断开了不能立刻重新恢复，那么物联网终端节点将变成孤岛而失联的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法包括如下步骤：
物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道；
当所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；
在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间；
若在第一预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文时，则所述物联网终端重启以进行复位。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道，具体包括：
所述物联网终端检测所述LTE模组是否拨号成功；
若所述LTE模组拨号失败，则复位所述LTE模组，并控制所述LTE模组继续拨号直到拨号成功为止；
当所述LTE模组成功拨号到5G网络后，所述物联网终端通过ping命令探测与所述物联网中心服务器是否正常；
若所述物联网终端与所述物联网中心服务器正常ping通后，则所述物联网终端进行PPTP拨号，建立所述VPN隧道。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法还包括：
所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器的心跳定时器。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器的心跳定时器，之后还包括：
预先设置一个第一计时器用于记录失去心跳连接的次数，初始值为0；
所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送心跳报文，并接收所述物联网中心服务器返回的心跳回应报文；
如果所述物联网终端接收到心跳回应报文，则所述第一计时器赋值为0；
如果所述物联网终端未接收到心跳回应报文，则所述第一计时器加1；
当所述心跳定时器延时第二预设时间后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送心跳报文，直到所述VPN隧道断开为止。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法还包括：
所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器之间的NTP业务功能。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器之间的NTP业务功能，之后还包括：
预先设置一个第二计时器用于记录NTP授时失败的次数，初始值为0；
所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送授时请求报文，并接收所述物联网中心服务器返回的授时回应报文；
如果所述物联网终端接收到授时回应报文，则所述第二计时器赋值为0；
如果所述物联网终端未接收到授时回应报文，则所述第二计时器加1；
当所述NTP业务功能延时第二预设时间后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送授时请求报文，直到所述VPN隧道断开为止。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法还包括：
所述物联网终端启动一个守护进程用于监控所述VPN隧道是否正常，若心跳报文连续失败次数达到预设次数或者NTP授时连续失败次数达到预设次数时，所述物联网终端保存关键信息后，重启以进行复位。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述LTE模组为5G模组。
可选地，所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其中，所述第一预设时间为24小时，所述第二预设时间为5分钟。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种5G网络中VPN隧道自我恢复系统，其中，所述5G网络中VPN隧道自我恢复系统包括：
物联网终端和物联网中心服务器；
所述物联网终端通过LTE模组拨号与所述物联网中心服务器建立VPN隧道；
所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；
在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间；
若在预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文，则所述物联网终端重启以实现复位。
本发明中，物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道；当所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间；若在第一预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文时，则所述物联网终端重启以进行复位。本发明的物联网终端在检测到与物联网中心服务器之间的VPN隧道断开后，可以自动进行重启以恢复与物联网中心服务器之间的VPN隧道，避免物联网终端在VPN隧道断开后处于失联状态。
附图说明
图1是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复方法的较佳实施例的流程图；
图2是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复系统的较佳实施例的原理示意图；
图3是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复方法的较佳实施例中步骤S10的流程图；
图4是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复方法的较佳实施例中建立VPN隧道后启动心跳定时器和NTP业务的流程图；
图5是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复方法的较佳实施例中心跳定时器执行的流程图；
图6是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复方法的较佳实施例中NTP业务功能执行的流程图；
图7是本发明5G网络中VPN隧道自我恢复方法的较佳实施例中物联网守护进程监控VPN链路是否正常的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
物联网中心服务器有一个公网IP地址218.108.110.11，只要能上互联网的设备都可以直接与这个地址进行通讯。而物联网终端(MU)采用5G模组拨号上网，运营商给其分配的只是一个私网IP地址，互联网上的设备是不能与这私网地址通讯的，只能通过VPN隧道技术，在物联网终端与物联网中心服务器之间建立VPN隧道，物联网中心服务器才能与物联网终端通讯。如果这个VPN隧道断了，那么物联网中心服务器将再也无法与物联网终端联系，那么物联网终端失联了，而且VPN隧道是物联网终端发起来并建立的，如果物联网终端没有重连VPN隧道的机制，该物联网终端将永久失联。
因此，为了解决现有技术存在的缺陷，本发明较佳实施例所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，如图1和图2所示，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法包括以下步骤：
步骤S10、物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道。
具体地，具体过程请参阅图3，其为本发明提供的节目推荐方法中步骤S10的流程图。
如图3所示，所述步骤S10包括：
S11、所述物联网终端检测所述LTE模组是否拨号成功；
S12、若所述LTE模组拨号失败，则复位所述LTE模组，并控制所述LTE模组继续拨号直到拨号成功为止；
S13、当所述LTE模组成功拨号到5G网络后，所述物联网终端通过ping命令探测与所述物联网中心服务器是否正常；
S14、若所述物联网终端与所述物联网中心服务器正常ping通后，则所述物联网终端进行PPTP拨号，建立所述VPN隧道。
具体地，首先所述物联网终端检测LTE模组(Long Term Evolution，长期演进，所述LTE模组为5G模组)是否拨号成功(给5G网络拨号)，如果拨号失败了，则复位所述LTE模组，并继续拨号，直到拨号成功为止。所述LTE模组拨号成功到公网(即5G网络)后，利用ping命令探测与物联网中心服务器是否正常，能正常ping通(正常ping通就是发出去ping报文，自己又可以收到对方的回复)后，则进行PPTP拨号(5G模组要上网，可以使用几种方式，PPP点对点拨号是其中一种，先让5G模组PPP拨号，产生一个网络接口，可以与公网通讯，然后用该网络接口进行PPTP拨号，产生一个VPN网络接口，VPN的网络接口可以和物联网中心服务器直接互相访问)，建立VPN隧道。
VPN隧道成功建立后，在VPN隧道上所述物联网终端与所述物联网中心服务器来回交互心跳报文。在VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间。如果连续24小时没有建立VPN隧道，则复位设备重启；
如果连续24小时(即第一预设时间为24小时)没有心跳报文，则复位物联网终端重启；如果连续24小时没有NTP授时报文，则复位物联网终端重启；增加下行设备(就是其他的物联网终端)通过以太网线登录到物联网终端(即图2中的MU)，执行手动复位的功能。
步骤S20、当所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互。
具体地，如图4所示，所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器的心跳定时器(物联网终端和物联网中心服务器定时握手的一种通讯机制)。
进一步地，如图5所示，预先设置一个第一计时器(heartbeat)用于记录失去心跳连接的次数，初始值为0；所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送心跳报文，并接收所述物联网中心服务器返回的心跳回应报文；如果所述物联网终端接收到心跳回应报文，则所述第一计时器(heartbeat)赋值为0(即heartbeat赋值为)；如果所述物联网终端未接收到心跳回应报文，则所述第一计时器(heartbeat)加1(即heartbeat自加1)；当所述心跳定时器延时第二预设时间(例如所述第二预设时间为5分钟)后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送心跳报文，直到所述VPN隧道断开为止。
步骤S30、在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间。
具体地，如图4所示，所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器之间的NTP业务功能(Network Time Protocol，NTP提供准确时间，首先要有准确的时间来源，这一时间是国际标准时间UTC)。
NTP提供准确时间，首先要有准确的时间来源，这一时间是国际标准时间UTC；NTP获得UTC的时间来源可以是原子钟、天文台、卫星，也可以从Internet上获取。这样就有了准确而可靠的时间源。时间按NTP服务器的等级传播。
进一步地，如图6所示，预先设置一个第二计时器(ntpcount)用于记录NTP授时失败的次数，初始值为0；所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送授时请求报文，并接收所述物联网中心服务器返回的授时回应报文；如果所述物联网终端接收到授时回应报文，则所述第二计时器(ntpcount)赋值为0(即ntpcount赋值为0)；如果所述物联网终端未接收到授时回应报文，则所述第二计时器(ntpcount)加1(即ntpcount自加1)；当所述NTP业务功能延时第二预设时间(例如所述第二预设时间为5分钟)后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送授时请求报文，直到所述VPN隧道断开为止。
步骤S40、若在第一预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文时，则所述物联网终端重启以进行复位。
其中，所述第一预设时间为24小时。所述物联网终端启动一个守护进程用于监控所述VPN隧道是否正常，若心跳报文连续失败次数达到预设次数或者NTP授时连续失败次数达到预设次数时，所述物联网终端保存关键信息后，重启以进行复位。
如图7所示，所述物联网终端启动一个物联网守护进程专门用来监控VPN链路是否正常，监控的依据是心跳报文连续失败次数是否达到了288(24x 60/5)次，或者NTP授时连续失败次数达到288次，二者只要有一个达到288次，即所述预设次数优选为288次，则保存一些关键信息，并复位所述物联网终端。
进一步地，如图2所示，基于上述5G网络中VPN隧道自我恢复方法，本发明还相应提供了一种5G网络中VPN隧道自我恢复系统，其中，所述5G网络中VPN隧道自我恢复系统包括：
物联网终端和物联网中心服务器；所述物联网终端通过LTE模组拨号与所述物联网中心服务器建立VPN隧道；所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间；若在预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文，则所述物联网终端重启以实现复位。
综上所述，本发明提供一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法和系统，所述方法包括：物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道；当所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；在所述VPN隧道上运行NTP网络时间协议的业务，所述物联网终端从所述物联网中心服务器定时获取网络时间；若在第一预设时间内未检测到心跳报文或者NTP授时报文时，则所述物联网终端重启以进行复位。本发明的物联网终端在检测到与物联网中心服务器之间的VPN隧道断开后，可以自动进行重启以恢复与物联网中心服务器之间的VPN隧道，避免物联网终端在VPN隧道断开后处于失联状态。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的计算机可读存储介质中，所述程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的计算机可读存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其特征在于，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法包括：
物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道；
所述物联网终端通过LTE模组拨号与物联网中心服务器建立VPN隧道，具体包括：
所述物联网终端检测所述LTE模组是否拨号成功；
若所述LTE模组拨号失败，则复位所述LTE模组，并控制所述LTE模组继续拨号直到拨号成功为止；
当所述LTE模组成功拨号到5G网络后，所述物联网终端通过ping命令探测与所述物联网中心服务器是否正常；
若所述物联网终端与所述物联网中心服务器正常ping通后，则所述物联网终端进行PPTP拨号，建立所述VPN隧道；
当所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；
所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器之间的NTP业务功能；
预先设置一个第二计时器用于记录NTP授时失败的次数，初始值为0；
所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送授时请求报文，并接收所述物联网中心服务器返回的授时回应报文；
如果所述物联网终端接收到授时回应报文，则所述第二计时器赋值为0；
如果所述物联网终端未接收到授时回应报文，则所述第二计时器加1；
当所述NTP业务功能延时第二预设时间后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送授时请求报文，直到所述VPN隧道断开为止；
若在第一预设时间内心跳报文连续失败次数达到预设次数或者NTP授时连续失败次数达到预设次数时，则所述物联网终端重启以进行复位；
物联网终端在检测到与物联网中心服务器之间的VPN隧道断开后，自动进行重启以恢复与物联网中心服务器之间的VPN隧道，避免物联网终端在VPN隧道断开后处于失联状态。
2.根据权利要求1所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其特征在于，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法还包括：
所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器的心跳定时器。
3.根据权利要求2所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其特征在于，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器的心跳定时器，之后还包括：
预先设置一个第一计时器用于记录失去心跳连接的次数，初始值为0；
所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送心跳报文，并接收所述物联网中心服务器返回的心跳回应报文；
如果所述物联网终端接收到心跳回应报文，则所述第一计时器赋值为0；
如果所述物联网终端未接收到心跳回应报文，则所述第一计时器加1；
当所述心跳定时器延时第二预设时间后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送心跳报文，直到所述VPN隧道断开为止。
4.根据权利要求1所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其特征在于，所述5G网络中VPN隧道自我恢复方法还包括：
所述物联网终端启动一个守护进程用于监控所述VPN隧道是否正常，若心跳报文连续失败次数达到预设次数或者NTP授时连续失败次数达到预设次数时，所述物联网终端保存关键信息后，重启以进行复位。
5.根据权利要求2所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其特征在于，所述LTE模组为5G模组。
6.根据权利要求1或3所述的5G网络中VPN隧道自我恢复方法，其特征在于，所述第一预设时间为24小时，所述第二预设时间为5分钟。
7.一种5G网络中VPN隧道自我恢复系统，其特征在于，所述5G网络中VPN隧道自我恢复系统包括：
物联网终端和物联网中心服务器；
所述物联网终端通过LTE模组拨号与所述物联网中心服务器建立VPN隧道；
所述物联网终端通过LTE模组拨号与所述物联网中心服务器建立VPN隧道，具体包括：
所述物联网终端检测所述LTE模组是否拨号成功；
若所述LTE模组拨号失败，则复位所述LTE模组，并控制所述LTE模组继续拨号直到拨号成功为止；
当所述LTE模组成功拨号到5G网络后，所述物联网终端通过ping命令探测与所述物联网中心服务器是否正常；
若所述物联网终端与所述物联网中心服务器正常ping通后，则所述物联网终端进行PPTP拨号，建立所述VPN隧道；
所述物联网终端与所述物联网中心服务器进行心跳报文交互；
所述VPN隧道建立成功后，所述物联网终端启动与所述物联网中心服务器之间的NTP业务功能；
预先设置一个第二计时器用于记录NTP授时失败的次数，初始值为0；
所述物联网终端给所述物联网中心服务器发送授时请求报文，并接收所述物联网中心服务器返回的授时回应报文；
如果所述物联网终端接收到授时回应报文，则所述第二计时器赋值为0；
如果所述物联网终端未接收到授时回应报文，则所述第二计时器加1；
当所述NTP业务功能延时第二预设时间后，所述物联网终端继续给所述物联网中心服务器的发送授时请求报文，直到所述VPN隧道断开为止；
若在预设时间内心跳报文连续失败次数达到预设次数或者NTP授时连续失败次数达到预设次数时，则所述物联网终端重启以实现复位；
物联网终端在检测到与物联网中心服务器之间的VPN隧道断开后，自动进行重启以恢复与物联网中心服务器之间的VPN隧道，避免物联网终端在VPN隧道断开后处于失联状态。
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