CN113473486B - 一种端边协同的网络覆盖增强系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络融合领域，特别是涉及一种端边协同的网络覆盖增强系统及方法；所述系统部署在本地网络、5G/4G基站和核心网上，在本地网络中部署有WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机和WIFI接入控制器，在本地网络侧部署有5G/4G客户终端设备；在5G/4G基站连接有5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端；在核心网和5G/4G基站间部署有无线融合网络分流器并由光纤连接至本地网络；在无线融合网络分流器上并行部署有无线融合网络控制器，协同WIFI接入控制器控制WiFi模组终端接入WiFi接入点和WiFi模组终端接入5G/4G客户终端设备。本发明具有良好的网络增强效果、可扩展性和兼容性。

Description

一种端边协同的网络覆盖增强系统及方法

技术领域

本发明涉及网络融合领域，特别涉及一种基于无线融合网络分流的端边协同的网络覆盖增强方法及装置。

背景技术

第五代移动通信技术(5G)与第四代移动通信技术(4G)因具有高速率、低延时、覆盖面积广等性能优势，得到企业及社会生活的广泛应用。

然而，实际生产环境中低成本的WiFi模组终端是企业各个生产环境的主要组成部分。WiFi通过WiFi AP连接本地网络，具有高带宽、高安全性、高稳定性等优势，但受限于其覆盖范围。例如，智能小车受限于在有限范围空间工作，只能通过增加WiFi AP扩展其工作范围，但更多WiFi AP必然导致多个本地局域网的切换时延。5G/4G CPE为企业WiFi模组终端增强网络覆盖范围提供了有效解决方案，可将WiFi模组终端的数据包转换成5G/4G网络数据，传递至5G/4G基站。现有的UPF方案与核心网紧耦合，要达到终端一侧的无线网络无缝覆盖和网络协同十分困难。

除此以外，即使能够做到无线网络无缝覆盖和网络协同，但是如何对终端接入进行有效管控，选择最优网络进行接入，也成为亟待解决的关键问题。

发明内容

基于现有技术存在的问题，首先申请人研发了无线融合网络分流器，旨在本地网络侧实现数据分流，连接基站、本地网络及核心网络，对基站发来的数据包进行鉴权，及时把访问本地网络的数据转回本地网络，避免暴露在核心网络上。同时也发现在原有的WiFi接入点(WiFi Access Point，简称WiFi AP)实现基础上，增加5G/4G客户终端设备(5G/4GCustomer Premise Equipment，简称5G/4G CPE)后，需要对终端接入进行有效管控，选择最优网络进行接入。因此，本发明基于低开销、高安全的关键目标，根据用户自定义终端协同策略，为企业构建一种端边协同的网络覆盖增强系统及方法，通过改造5G/4G CPE实现WiFi的Fit AP工作模式，在无线融合网络分流器侧部署无线融合网络控制器(Multi-accessEdge Platform Access Controller，Mep AC)，Mep AC协同WiFi AC管理WiFi模组终端接入WiFi AP，Mep AC直接管理WiFi模组终端接入5G/4G CPE，增强WiFi模组终端网络覆盖范围及质量，实现多网之间的无感知切换(由Mep AC根据协同策略统一管理)。本申请能够达到良好的接入灵活性及网络增强效果。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种端边协同的网络覆盖增强系统，所述系统的各设备部署在本地网络、5G/4G基站以及核心网上，其中：

在本地网络中部署有包括WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机以及WIFI接入控制器，在本地网络侧部署有5G/4G客户终端设备；

在5G/4G基站连接有5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端；

在核心网和5G/4G基站之间部署有无线融合网络分流器，所述无线融合网络分流器通过光纤连接至本地网络；

所述无线融合网络分流器对5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端传输的数据进行分流控制，将满足本地网络访问权限且访问本地网络资源的数据分流至本地网络，否则将数据传输至核心网中；

在无线融合网络分流器上并行部署有无线融合网络控制器，所述无线融合网络控制器包括5G/4G控制模块和WiFi控制模块，所述5G/4G控制模块协同WIFI接入控制器控制WiFi模组终端接入WiFi接入点，所述WiFi控制模块协同控制WiFi模组终端接入5G/4G客户终端设备。

在本发明的第二方面，本发明还提供了一种端边协同的网络覆盖增强方法，读取出无线融合网络控制器配置出的端边协同的网络接入策略；

通过所述无线融合网络控制器中5G/4G控制模块和WiFi控制模块，获取所有用户终端即WiFi模组终端或/和5G/4G模组终端的接入信息；

根据端边协同的网络接入策略与用户终端的接入信息，判定所述用户终端是否接入5G/4G网络或WiFi网络；

若所述用户终端需要接入5G/4G网络，则通过无线融合网络控制器中5G/4G控制模块，将所述用户终端接入5G/4G客户终端设备；

若所述用户终端需要接入WiFi网络，通过无线融合网络控制器中WiFi控制模块，将所述用户终端接入WiFi接入点。

优选的，所述端边协同的网络接入策略根据无线网络覆盖状态实时更新，包括：

若用户终端仅带有WiFi模组终端，在WiFi接入点与5G/4G客户终端设备接入共存时，优先接入WiFi接入点，若WiFi接入点繁忙，则接入5G/4G客户终端设备；

若用户终端仅带有WiFi模组终端，仅有5G/4G客户终端设备的接入方式时，接入5G/4G客户终端设备；

若用户终端仅带有5G/4G模组终端，则直接接入5G/4G基站；

若用户终端带有WiFi模组终端与5G/4G模组终端，存在WiFi接入点接入时，通过WiFi模组终端优先接入WiFi接入点，若WiFi接入点繁忙，则通过5G/4G模组终端接入5G/4G基站；

若用户终端带有WiFi模组终端与5G/4G模组终端，不存在WiFi接入点接入时，则直接通过5G/4G模组终端接入5G/4G基站。

本发明的有益效果：

本发明利用5G/4G CPE增强WiFi模组终端的网络覆盖范围，因此本发明具有良好的网络增强效果。本发明由Mep AC根据网络协同策略自动切换终端接入的网络，具有良好的接入灵活性与无缝连接的特性。本发明在原有的本地网络覆盖基础上(即兼容WiFi模组终端连接原有WiFi AP，以连接本地网络资源的早期方案)，增加相对应的功能部件，实现网络覆盖的增强；具有良好的可扩展性和兼容性。

附图说明

图1是本发明实施例中端边协同的网络覆盖增强系统的一种网络部署图；

图2是本发明优选实施例中端边协同的网络覆盖增强系统的一种网络部署图；

图3是本发明实施例中端边协同的网络覆盖方法增强流程图；

图4是本发明实施例中的端边协同的网络接入策略流程图。

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。

图1是本发明实施例中端边协同的网络覆盖增强系统的一种网络部署图，如图1所示，所述增强系统中主要是在三种网络中进行覆盖切换，这三种网络依次为本地网络、5G/4G网络(5G/4G基站)和核心网。

首先，本发明实施例中在本地网络进行以下部署：

在本地网络中部署有包括WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机以及WIFI接入控制器；除了上述设备以外，所述本地网络中还部署有其他资源，例如本地网络状态信息，具体可以是容量、小区负载、覆盖区域、带宽、价格等，本发明就不再一一例举，本领域技术人员可以根据实际情况进行取舍。

在本地网络中部署完具体的设备后，将带有WiFi模组终端的用户终端接入到WiFi接入点中访问本地网络；在WiFi接入点工作在Fit AP工作模式时，接入本地网络的交换机(常用于WiFi接入点的供电)；本地网络交换机连接WIFI AC，WIFI接入控制器控制WiFi接入点的接入终端情况。

其中在本申请实施例具体实施的过程中，所述WiFi模组终端设置于用户终端中，每一个所述用户终端至少包括一个WiFi模组终端。所述用户终端包括但不限于手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)、平板电脑、便携设备(例如，便携式计算机)、车载系统、可穿戴电子设备或其它具有用于通过WIFI网络传送数据的组件的移动通信设备。需要说明的是，在实际应用中，所述用户终端的数量均可以为一个或多个，图1所示的终端的数量仅为适应性举例，本申请对此不做限定。

在本地网络侧增加5G/4G CPE的部署，也即是在本地网络侧部署有5G/4G客户终端设备；5G/4G CPE也就是基于5G网络或者4G网络的CPE，目的把5G信号或者4G信号与WiFi信号互为转换，为消费者提供真正无线的超光纤宽带体验。考虑到不管是智能手机，还是平板电脑、笔记本、台式机，或者电视、车载屏幕等，都将全部支持或部分支持WiFi。而Wi-Fi属于局域网通信技术，必须和广域网通信技术相结合，才能更好的发挥其价值；因此本发明通过在本地网络侧增加5G/4G CPE，让带WIFI模组终端的用户终端可在无WIFI AP覆盖的区间，通过5G/4G CPE连接5G/4G基站，并访问网络资源；因此需对5G/4G CPE进行改造，以实现WiFi AP的Fit AP工作模式。

其中，所述对5G/4G CPE进行改造包括让所述5G/4G CPE遵循CAPWAP协议，对5G/4GCPE的WiFi模块进行改造，以实现WiFi AP的Fit AP工作模式。

其次，本发明实施例中在5G/4G网络进行以下部署：

由于在本地网络中已经部署了5G/4G客户终端设备，因此本发明实施例中仅需要在5G/4G基站部署相应的接口装置，便于实现将用户终端经由5G/4G客户终端设备接入到5G/4G网络中。

最后，本发明实施例中在核心网中进行如下部署：

实际上，本发明是在核心网与5G/4G网络之间部署有无线融合网络分流器，无线融合网络分流器串联部署在5G/4G基站与核心网之间，并通过光纤连接至本地网络，旨在对5G/4G CPE、5G\4G模组终端传递数据包，进行分流控制。若是访问本地网络资源，且满足本地网络访问权限，则将数据包分流至本地网络，避免传递到核心网络再分流，确保数据安全隔离性的同时降低了数据包的传输延迟。

在本发明的一个实施例中，所述无线融合网络分流器可以包括智能探测模块、北向转发模块、控制器模块以及南向转发模块；所述智能探测模块来发现不同类型的网络的数据包并对其进行快速智能分类；所述控制器模块将智能分类后的数据包按照一定的分流转发规则转至北向转发模块或/和南向转发模块；再由这两个转发模块通过对应的接口传输至对应的网络；其中所述南向转发模块对应南向接口，所述北向转发模块对应北向接口；所述北向接口是提供给其他厂家或运营商进行接入和管理的接口，即向上提供的接口。其是驻留在底层网管上的一个进程，与通常所说的Agent功能相同；可以负责处理来自上层网管的请求报文，发送trap信息等。所述南向接口是管理其他厂家网管或设备的接口，即向下提供的接口，提供对其他厂家网元的管理功能，支持多种形式的接口协议，包括SNMP、TR069、SYSLOG、SOAP、SSH等接口。

在本发明实施例中，无线融合网络分流器主要的优势有：一是低延迟，减少数据包传输路径，将访问本地网络资源的数据包，直接在分流器分流至本地网络，提高了传输的速度；二是高安全，使得本地网络资源不出厂，不用传递至核心网再转回，提高了数据隔离性，确保了用户的核心数据与隐私保护。

在本发明实施例中，本发明提出了无线融合网络控制器Mep AC，将Mep AC部署于无线融合网络分流器一侧，该Mep AC包括5G/4G控制模块、WiFi控制模块；Mep AC中5G/4G的控制模块，通过无线融合网络分流器与5G/4G CPE通信，管理5G/4G CPE的终端接入；Mep AC中WiFi的控制模块，通过接口与本地网络WiFi AC通信，管理WiFi AP的WIFI模组终端接入。

其中，所述Mep AC可实现于无线融合网络分流器，也可以实现在一个独立的装置，也就是说所述Mep AC与所述无线融合网络分流器分离设置或者合并设置。所述Mep AC与无线融合网络分流器并行部署，通过无线融合网络分流器旁路接入。

在所述WiFi接入点或/和5G/4G客户终端设备部署有Fit AP工作模式；所述WiFi模组终端接入网络的方式包括所述WiFi接入点工作在Fit AP工作模式时接入交换机，所述交换机连接所述WIFI接入控制器，所述WIFI接入控制器控制WiFi接入点将WiFi模组终端接入WiFi网络，或者将WiFi模组终端通过所述5G/4G客户终端设备接入5G/4G基站。

Fit AP工作模式减少了单个WiFi AP的负担，提高了整网的工作效率。同时由于Fit AP方案这种集中式管理的特点，可以很方便的通过升级无线融合网络控制器的软件版本实现更丰富业务功能的扩展。所有WiFi AP本身零配置安装，并且除了传输数据之外，还可以对整网无线射频环境进行监控，侦测出非法入侵WiFi AP和非法客户端。

图2是本发明优选实施例中端边协同的网络覆盖增强系统的一种网络部署图，如图2所示，所述增强系统中仍然主要是在三种网络中进行覆盖切换，这三种网络依次为本地网络、5G/4G网络(5G/4G基站)和核心网。

本实施例在本地网络中部署有包括WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机以及WIFI接入控制器，在本地网络侧部署有5G/4G客户终端设备；在5G/4G基站连接有5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端；在核心网和5G/4G基站之间部署有无线融合网络分流器，所述无线融合网络分流器通过光纤连接至本地网络；所述无线融合网络分流器对5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端传输的数据进行分流控制，将满足本地网络访问权限且访问本地网络资源的数据分流至本地网络，否则将数据传输至核心网中；所述无线融合网络分流器完成5G/4G数据包的分流，将符合本地网络访问权限的数据包分流至本地网络，避免本地数据传输到核心网，能够提升本地数据传输效能及安全隔离性。在无线融合网络分流器上并行部署有无线融合网络控制器，所述无线融合网络控制器包括5G/4G控制模块和WiFi控制模块，所述5G/4G控制模块协同WIFI接入控制器控制WiFi模组终端接入WiFi接入点，所述WiFi控制模块协同控制WiFi模组终端接入5G/4G客户终端设备。

与上述实施例不同的是，本实施例中还设置有5G/4G模组终端，所述5G/4G模组终端可以直接与5G/4G基站连接接入5G/4G网络，基于本实施例，所述WiFi模组终端和所述5G/4G模组终端均设置于用户终端中，每一个所述用户终端至少包括一个WiFi模组终端或/和一个5G/4G模组终端。

图3是本发明实施例中的一种端边协同的网络覆盖增强方法流程图，如图3所示，所述增强方法包括：

102、读取无线融合网络控制器配置出的端边协同的网络接入策略；

其中，所述端边协同的网络接入策略如图4所示，具体包括：

若用户终端仅带有WiFi模组终端，在WiFi接入点与5G/4G客户终端设备接入共存时，优先接入WiFi接入点，若WiFi接入点繁忙，则接入5G/4G客户终端设备；

若用户终端仅带有WiFi模组终端，仅有5G/4G客户终端设备的接入方式时，接入5G/4G客户终端设备；

若用户终端仅带有5G/4G模组终端，则直接接入5G/4G基站；

若用户终端带有WiFi模组终端与5G/4G模组终端，存在WiFi接入点接入时，通过WiFi模组终端优先接入WiFi接入点，若WiFi接入点繁忙，则通过5G/4G模组终端接入5G/4G基站；

若用户终端带有WiFi模组终端与5G/4G模组终端，不存在WiFi接入点接入时，则直接通过5G/4G模组终端接入5G/4G基站。

103、通过所述无线融合网络控制器中5G/4G控制模块和WiFi控制模块，获取所有用户终端即WiFi模组终端或/和5G/4G模组终端的接入信息；

104、根据端边协同的网络接入策略与用户终端的接入信息，判定所述用户终端是否接入5G/4G网络或WiFi网络；

105、若所述用户终端需要接入5G/4G网络，则通过无线融合网络控制器中5G/4G控制模块，将所述用户终端接入5G/4G客户终端设备；

106、若所述用户终端需要接入WiFi网络，通过无线融合网络控制器中WiFi控制模块，将所述用户终端接入WiFi接入点。

本发明由无线融合网络控制器根据上述网络协同策略能够自动切换用户终端接入的网络，使得本发明具有良好的接入灵活性与无缝连接的特性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“外”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种端边协同的网络覆盖增强系统，所述系统的各设备部署在本地网络、5G/4G基站以及核心网上，其特征在于，所述覆盖增强系统在所述本地网络、5G/4G基站和核心网进行覆盖切换，具体包括：

每个用户终端至少包括一个WiFi模组终端或/和一个5G/4G模组终端；

在本地网络中部署有包括WiFi模组终端、WiFi接入点、交换机以及WIFI接入控制器，在本地网络侧部署有5G/4G客户终端设备；

在5G/4G基站连接有5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端；

在核心网和5G/4G基站之间部署有无线融合网络分流器，所述无线融合网络分流器通过光纤连接至本地网络；

所述无线融合网络分流器包括智能探测模块、北向转发模块、控制器模块以及南向转发模块；所述智能探测模块来发现不同类型的网络的数据包并对其进行快速智能分类；所述控制器模块将智能分类后的数据包按照分流转发规则转至北向转发模块或/和南向转发模块；再由这两个转发模块通过对应的接口传输至对应的网络；其中所述南向转发模块对应南向接口，所述北向转发模块对应北向接口；所述无线融合网络分流器对5G/4G客户终端设备和目标用户终端的5G/4G模组终端传输的数据进行分流控制，将满足本地网络访问权限且访问本地网络资源的数据分流至本地网络，否则将数据传输至核心网中；

在无线融合网络分流器上并行部署有无线融合网络控制器，所述无线融合网络控制器包括5G/4G控制模块和WiFi控制模块，所述5G/4G控制模块控制目标用户终端的5G/4G模组终端接入5G/4G客户终端设备，或者所述WiFi控制模块协同WIFI接入控制器控制目标用户终端的WiFi模组终端接入WiFi接入点。

2.根据权利要求1所述的一种端边协同的网络覆盖增强系统，其特征在于：在所述WiFi接入点或/和5G/4G客户终端设备部署为Fit AP工作模式；所述WiFi模组终端接入网络的方式包括所述WiFi接入点工作在Fit AP工作模式时，连接所述WiFi接入控制器，所述WiFi接入控制器控制WiFi接入点将WiFi模组终端接入WiFi网络；或/和将WiFi模组终端通过5G/4G控制模块控制接入5G/4G基站。

3.根据权利要求2所述的一种端边协同的网络覆盖增强系统，其特征在于：在所述WiFi接入点工作在Fit AP工作模式时接入交换机，所述交换机连接所述WiFi接入控制器。

4.根据权利要求1所述的一种端边协同的网络覆盖增强系统，其特征在于：所述无线融合网络控制器由所述无线融合网络分流器旁路接入，所述无线融合网络控制器与所述无线融合网络分流器分离设置或者合并设置。

5.根据权利要求1所述的一种端边协同的网络覆盖增强系统，其特征在于：所述WiFi模组终端和所述5G/4G模组终端均设置于用户终端中，每一个所述用户终端至少包括一个WiFi模组终端或/和一个5G/4G模组终端。

6.一种端边协同的网络覆盖增强方法，其用于实现如权利要求1～5任一所述的一种端边协同的网络覆盖增强系统，其特征在于：

在核心网和5G/4G基站之间部署有无线融合网络分流器，所述无线融合网络分流器通过光纤连接至本地网络；

所述无线融合网络分流器对5G/4G客户终端设备和5G/4G模组终端传输的数据进行分流控制，将满足本地网络访问权限且访问本地网络资源的数据分流至本地网络，否则将数据传输至核心网中；

所述无线融合网络分流器完成5G/4G数据包的分流，将符合本地网络访问权限的数据包分流至本地网络；

在无线融合网络分流器上并行部署有无线融合网络控制器，所述无线融合网络控制器包括5G/4G控制模块和WiFi控制模块；

读取出无线融合网络控制器配置出的端边协同的网络接入策略；

通过所述无线融合网络控制器中5G/4G控制模块和WiFi控制模块，获取所有用户终端即WiFi模组终端或/和5G/4G模组终端的接入信息；

根据端边协同的网络接入策略与目标用户终端的接入信息，判定所述目标用户终端是否接入5G/4G网络或WiFi网络；

若所述目标用户终端需要接入5G/4G网络，则通过无线融合网络控制器中5G/4G控制模块，将所述目标用户终端接入5G/4G客户终端设备；

若所述目标用户终端需要接入WiFi网络，通过无线融合网络控制器中WiFi控制模块，将所述目标用户终端接入WiFi接入点。

7.根据权利要求6所述的一种端边协同的网络覆盖增强方法，其特征在于：所述端边协同的网络接入策略根据无线网络覆盖状态实时更新，包括：

若目标用户终端仅带有WiFi模组终端，在WiFi接入点与5G/4G客户终端设备接入共存时，优先接入WiFi接入点，若WiFi接入点繁忙，则接入5G/4G客户终端设备；

若目标用户终端仅带有WiFi模组终端，仅有5G/4G客户终端设备的接入方式时，接入5G/4G客户终端设备；

若目标用户终端仅带有5G/4G模组终端，则直接接入5G/4G基站；

若目标用户终端带有WiFi模组终端与5G/4G模组终端，存在WiFi接入点接入时，通过WiFi模组终端优先接入WiFi接入点，若WiFi接入点繁忙，则通过5G/4G模组终端接入5G/4G基站；

若目标用户终端带有WiFi模组终端与5G/4G模组终端，不存在WiFi接入点接入时，则直接通过5G/4G模组终端接入5G/4G基站。

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