CN113473538A - 一种基于无线融合网络的分流控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及网络通信领域，具体涉及一种基于无线融合网络的分流控制方法及系统，该方法包括：无线融合网络的分流装置获取基站的数据包；对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；采用分流转发规则对经过本地分流策略处理后的数据包进行转发；本发明是介于本地网络与核心网络之间，具有良好的扩展性能与适用性；同时对本地网络数据包进行分流，有效降低了本地网络数据包的传输时延，且提高了本地网络数据的安全性。

Description

一种基于无线融合网络的分流控制方法及系统
技术领域
本发明涉及网络通信领域，具体涉及一种基于无线融合网络的分流控制方法及系统。
背景技术
移动互联网具有高覆盖率、快速链接、移动智能化等优势，以4G、NBIOT、WIFI为代表的无线网络不断推动着互联网与智能制造、智慧城市、智能安防、健康医疗及企业智能运营等诸多领域的深度融合，带来了各个产业生态链的重构与大众创新的新常态。与此同时，新一代移动通信技术(第五代移动通信5G)采用毫米波、小基站、MassiveMIMO等先进技术，进一步凸显移动互联网在高速率、低延时、高链接密度等方面的性能优势，将助力诸多领域的数字化、网络化、智能化迈上新台阶。
然而，新一代移动通信技术的推广与应用具有较高的挑战性，主要表现在：首先，具有5G通信模块的装置或设备比较昂贵，若直接替换原有的通信装置将带来比较大的成本开销。其次，5G专用网建设的成本同样昂贵，且不兼容早期建设的通信网络，如4G、NBIOT、WIFI等，若企业要建设5G专网通信，则必然存在将原有的终端设备加载5G通信模组、并改造原有网络覆盖方式。其次，目前多数5G专用网解决方案需耦合核心网，或者采用共享的模式，存在不稳定的安全问题与不可忽视的性能开销。最后，5G通信在众多领域的应用价值，还处于逐步探索的阶段，也导致大部分企业不愿意投入太多成本建设。综上，新一代移动通信技术的推广与应用受限于其较高建设成本、安全问题、5G通信装置昂贵、应用价值处于探索阶段等不利因素。
发明内容
为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于无线融合网络的分流控制方法，该方法包括：无线融合网络的分流装置获取基站的数据包；对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；采用分流转发规则对经过本地分流策略处理后的数据包进行转发；其中，分流转发规则为将标记的数据包转发到本地网络，将未标记的数据包转发到核心网络。
优选的，对数据包中的数据识别无线网络类型包括采用用户隧道协议GTP-U对无线网络类型进行识别，识别出的数据类型包括4G无线网络数据、5G无线网络数据、wifi无线网络数据以及NBIOT无线网络数据。
优选的，根据无线网络类别对基站数据包进行解析的过程包括：对数据包中的数据进行拆分，得到数据包中的各个信息片段；对拆分的信息片段进行抓取，得到关键信息；该关键信息包括IP地址、MAC地址以及各个接口信息。
进一步的，提取的关键信息包括：IP地址、端口号、角色权限以及访问控制信息。
优选的，本地分流策略为用户根据需求对分流到本地网络的数据定义规则，包括定义IP端口号、角色权限以及访问控制的关键信息，根据该关键信息将数据包分流到本地数据的范围。
优选的，对数据包判断是否符合本地分流策略的过程包括：用户在分流器设定访问控制权限策略，该策略为在分流器中设置允许访问的终端地址；在对数据包进行判断过程中，首先提取终端数据包访问特征，该访问特征为数据包的IP地址和MAC地址；将数据包提取的IP地址和MAC地址与访问控制权限策略设置的允许访问的终端地址进行对比，若进行对比的地址相匹配，则数据包符合访问资源的权限，直接分流至本地网络，访问本地网络资源，否则数据包不符合访问资源权限。
一种基于无线融合网络的分流控制系统，该系统包括：基站、分流装置、本地网络以及核心网络；
所述基站用于将获取各个无线融合网络数据，并将该数据发送给分流装置；
所述分流装置包括智能探测模块、控制器、北向转发模块以及南向转发模块；
所述智能探测器模块用于接收由基站发射出的无线融合网络数据包，并对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；
所述控制器用于对经过标记的数据包设定分流转发规则，并根据分流转发规则将各个数据包分别发送到北向转发模块和南向转发模块中；
所述北向转发模块用于接收控制器发送的标记数据包，并将标记数据包转发到本地网络中；
所述南向转发模块用于接收控制器发送的未标记数据包，并将标记数据包发送到核心网络中。
本发明是介于本地网络与核心网络之间，具有良好的扩展性能与适用性；同时对本地网络数据包进行分流，有效降低了本地网络数据包的传输时延，且提高了本地网络数据的安全性；其次，本发明兼容早期无线网络的部署，用户无需替换所有具有早期通信装置的设备，有效降低用户的建设成本。
附图说明
图1为本发明的系统框架的结构图；
图2为本发明的本地数据分流流程图。
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。
为保证在早期无线网络中，为保证企业数据的安全性、建设成本低5G通信网络，本发明采用在企业内部网络(即本地网络)与核心网之间实现数据分流装置，将企业内部数据直接传回本地网络，有效降低本地通信的时延，并提升了传输的性能；与此同时，兼容早期4G、NBIOT、WIFI等无线网络的传输，降低企业建设成本。
一种基于无线融合网络的分流控制方法，如图2所示，该方法包括：无线融合网络的分流装置获取基站的数据包；对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；采用分流转发规则对经过本地分流策略处理后的数据包进行转发；其中，分流转发规则为将标记的数据包转发到本地网络，将未标记的数据包转发到核心网络。
无线融合网络的分流装置获取的基站数据包为通过基站的所有数据进行组合，形成的数据包，该数据包中的数据类型包括4G无线网络数据、5G无线网络数据、wifi无线网络数据以及NBIOT无线网络数据。
本地分流策略为用户根据需求对分流到本地网络的数据定义规则，包括定义IP端口号、角色权限以及访问控制的关键信息，根据该关键信息将数据包分流到本地数据的范围。
对数据包判断是否符合本地分流策略的过程包括：用户在分流器设定访问控制权限策略，该策略为在分流器中设置允许访问的终端地址；在对数据包进行判断过程中，首先提取终端数据包访问特征，该访问特征为数据包的IP地址和MAC地址；将数据包提取的IP地址和MAC地址与访问控制权限策略设置的允许访问的终端地址进行对比，若进行对比的地址相匹配，则数据包符合访问资源的权限，直接分流至本地网络，访问本地网络资源，否则数据包不符合访问资源权限。
一种基于无线融合网络的分流控制方法的具体实施方式，该方法的具体步骤包括：
步骤1、基站所有数据包转发给分流装置，包括4G、5G、wifi、NBIOT等所有无线网络数据包；
步骤2、分流装置中智能探测模块接受所有数据包信息，构建无线融合网络数据包识别方法，识别适用于本地分流策略的数据包并进行标记；
步骤3、控制器模块针对标记后的数据包设定分流转发规则，按数据特征信息进行分流转发至南向转发模块、北向转发模块；
步骤4、南向转发将数据包转回本地网络，北向转发模块则转发至核心网络。
无线融合网络数据包识别方法具体包括以下步骤：
S21：自定义本地网络分流策略，符合分流策略的数据包将转发至本地网。
自定义本地网分流策略是指用户可根据特定应用场景的需求，对分流到本地网络的数据定义规则，包括指定IP及端口号、角色权限、访问控制等关键信息，以规定分流到本地数据的范围。
S22：根据GTP-U协议，识别不同无线网络数据包类别，即4G、5G、wifi、NBIOT等网络数据包。
GTP(GPRS Tunnelling Protocol)是一组基于IP的，且用于GSM、UMTS、EPS和5GS网络中承载通用分组无线项服务GPRS(General Packet Radio Service)的通讯协议；GTP协议族包括GTP-C协议(GTP控制面)、GTP-U协议(GTP用户面)以及GTP’协议(GTP计费传输)三种。
GTP-C用于在GPRS核心网内传输GGSN(网关GPRS支持结点)和SGSN(服务GPRS支持结点)之间的信令，它允许SGSN代表用户激活一个会话(PDP[分组数据协议]上下文激活)，禁用激活的会话，调整服务质量参数，或更新刚从其它SGSN切换过来用户的会话。
GTP-U用于在GPRS核心网内，无线接入网与核心网之间传送用户数据，用户数据包可以以IPv4,IPv6或PPP中的任何格式传输。
GTP'(GTP prime)与GTP-C，GTP-U使用相同的信息结构，但它有独立的功能，可以用它来传输从GSM或UMTS的CDF(计费数据功能)到CGF(计费网关功能)的数据，这表示传输很多独立的网元(如GGSN)的数据到中央电脑中。
GTP-U协议将UE发出的原始业务数据称为T-PDU(Transport Protocol DataUnit，传输协议数据单元)，T-PDU在GTP-U Protocol Entity中被封装上了GTP-UHeader之后就称之为G-PDU(GTP Encapsulated User Plane Data Unit，GTP封装的用户平面数据单元)。其中，PDU(Protocol Data Unit of end-to-end user protocol packet)为端到端用户面协议的协议数据单元。
GTP-U Header中含有一个由GTP-U Protocol Entity上分配TEID(TunnelEndpoint Identifier，隧道端点标识符)指示了T-PDU属于哪个隧道，而TEID本质是一个动态分配的随机数。因此，G-PDU包含了GTP-U Header，但不一定会包含T-PDU，也可能只包含GTP-U Extension Header或TLV元。
S23：解析接收到的数据包，获取数据包中的关键信息；对数据包中的数据进行拆分，得到数据包中的各个信息片段；对拆分的信息片段进行抓取，得到关键信息；该关键信息包括IP地址、MAC地址以及各个接口IFace信息等相关信息。
S24：利用低延迟的规则匹配及智能算法，识别符合本地分流策略的数据包，并对其进行标记。
低延迟的规则匹配及智能算法旨在根据用户自定义的本地分流策略的关键信息，设定匹配规则，设定的匹配规则为根据数据包中的IP地址和MAC地址查询用户自定义的分流策略，并利用低开销的智能算法进行匹配，该算法为直接获取用户包的IP地址和MAC地址，将获取的地址与设置的允许访问的终端地址进行匹配，以识别符合本地分流策略的数据包。
一种基于无线融合网络的分流控制系统，如图1所示，该系统包括：基站、分流装置、本地网络以及核心网络；
所述基站用于将获取各个无线融合网络数据，并将该数据发送给分流装置；
所述分流装置包括智能探测模块、控制器、北向转发模块以及南向转发模块；
所述智能探测器模块用于接收由基站发射出的无线融合网络数据包，并对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；
所述控制器用于对经过标记的数据包设定分流转发规则，并根据分流转发规则将各个数据包分别发送到北向转发模块和南向转发模块中；
所述北向转发模块用于接收控制器发送的标记数据包，并将标记数据包转发到本地网络中；
所述南向转发模块用于接收控制器发送的未标记数据包，并将标记数据包发送到核心网络中。
本发明的基于无线融合网络的分流控制系统的具体实施方式与基于无线融合网络的分流控制方法的具体实施方式相同。
本发明是介于核心网与本地网络之间，建设多种无线融合网络的分流装置，兼容5G、4G、NBIOT、WIFI等多种无线网络，支持本地数据不出厂，降低数据传输时延。
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于无线融合网络的分流控制方法，其特征在于，该方法包括：无线融合网络的分流装置获取基站的数据包；对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；采用分流转发规则对经过本地分流策略处理后的数据包进行转发；其中，分流转发规则为将标记的数据包转发到本地网络，将未标记的数据包转发到核心网络。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线融合网络的分流控制方法，其特征在于，对数据包中的数据识别无线网络类型包括采用用户隧道协议GTP-U对无线网络类型进行识别，识别出的数据类型包括4G无线网络数据、5G无线网络数据、wifi无线网络数据以及NBIOT无线网络数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线融合网络的分流控制方法，其特征在于，根据无线网络类别对基站数据包进行解析的过程包括：对数据包中的数据进行拆分，得到数据包中的各个信息片段；对拆分的信息片段进行抓取，得到关键信息；该关键信息包括IP地址、MAC地址以及各个接口信息。
4.根据权利要求4所述的一种基于无线融合网络的分流控制方法，其特征在于，提取的关键信息包括：IP地址、端口号、角色权限以及访问控制信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线融合网络的分流控制方法，其特征在于，本地分流策略为用户根据需求对分流到本地网络的数据定义规则，包括定义IP端口号、角色权限以及访问控制的关键信息，根据该关键信息将数据包分流到本地数据的范围。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线融合网络的分流控制方法，其特征在于，对数据包判断是否符合本地分流策略的过程包括：用户在分流器设定访问控制权限策略，该策略为在分流器中设置允许访问的终端地址；在对数据包进行判断过程中，首先提取终端数据包访问特征，该访问特征为数据包的IP地址和MAC地址；将数据包提取的IP地址和MAC地址与访问控制权限策略设置的允许访问的终端地址进行对比，若进行对比的地址相匹配，则数据包符合访问资源的权限，直接分流至本地网络，访问本地网络资源，否则数据包不符合访问资源权限。
7.一种基于无线融合网络的分流控制系统，其特征在于，该系统包括：基站、分流装置、本地网络以及核心网络；
所述基站用于将获取各个无线融合网络数据，并将该数据发送给分流装置；
所述分流装置包括智能探测模块、控制器、北向转发模块以及南向转发模块；
所述智能探测器模块用于接收由基站发射出的无线融合网络数据包，并对获取的数据包识别无线网络类别；根据无线网络类别对基站数据包进行解析，提取关键信息；根据关键信息判断符合本地分流策略的数据包，若数据包符合本地分流策略，则对该数据包进行标记，若数据包不符合本地分流策略，则不对数据包进行标记；
所述控制器用于对经过标记的数据包设定分流转发规则，并根据分流转发规则将各个数据包分别发送到北向转发模块和南向转发模块中；
所述北向转发模块用于接收控制器发送的标记数据包，并将标记数据包转发到本地网络中；
所述南向转发模块用于接收控制器发送的未标记数据包，并将标记数据包发送到核心网络中。
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