CN114143372A

CN114143372A - 一种基于融合网络分流器的端网络控制方法及系统

Info

Publication number: CN114143372A
Application number: CN202111476445.3A
Authority: CN
Inventors: 熊安萍; 周越洋; 蒋溢
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2022-03-04
Anticipated expiration: 2041-12-06
Also published as: CN114143372B

Abstract

本发明涉及网络融合领域，特别涉及一种基于融合网络分流器的端网络控制方法及系统，方法包括在多个5G CPE设备上部署agent，构建本地网络侧的终端接入端网络，以连接各智能终端设备，并且agent定时向融合网络分流器发送特定心跳包；在融合网络分流器与本地网络之间旁路部署miniMEP，融合网络分流器将合法心跳包转发给miniMEP；5G CPE通过融合网络分流器与miniMEP建立心跳机制，并实时更新相关信息到miniMEP；miniMEP实时监测每个5G CPE的工作状态，用户通过miniMEP反向代理控制5G CPE；本发明让用户通过5G CPE访问本地网的方法，加快用户访问本地网的效率。

Description

一种基于融合网络分流器的端网络控制方法及系统

技术领域

本发明涉及网络融合领域，特别涉及一种基于融合网络分流器的端网络控制方法及系统。

背景技术

伴随移动通信技术与社会信息化的快速发展，具有高速率、低延时、高链接密度的第五代通信技术，正逐步应用于企业生成及社会管理的各个领域，包含企业、园区、机构、学校等诸多应用场景。特别是在物联网时代，5G技术迅猛发展，智能终端网络设备不断普及，如何方便地对网络终端设备进行数据分析、数据监控、参数设置、远程控制等运维工作受到相关工作人员的关注，在这种情况下，端网络控制系统的研究也得到了越来越多的该领域的研究人员的重视，国内的相关企事业机构，相继开展了对端网络控制系统及装置的研究，对端网络控制系统的发展起到积极推动作用，取得了诸多世界领先的研究成果，但目前主流的解决方案存在价格贵、部署周期长、扩展性及移植性较差。

发明内容

为了在数据安全隔离的前提下，有效提升数据传输效率，本发明提出一种基于融合网络分流器的端网络控制方法及系统，所述方法包括：

在多个5G CPE设备上部署agent，构建本地网络侧的终端接入端网络，以连接各智能终端设备，并且agent定时向融合网络分流器发送特定心跳包；

在融合网络分流器与本地网络之间，旁路部署miniMEP，融合网络分流器将合法心跳包转发给miniMEP；

5G CPE通过融合网络分流器与miniMEP建立心跳机制，并实时更新相关信息到miniMEP；

miniMEP实时监测每个5G CPE的工作状态，用户通过miniMEP反向代理控制5GCPE。

进一步的，5G CPE通过融合网络分流器与miniMEP建立心跳机制，包括以下步骤：

101、miniMEP对收到的来自融合网络分流器的数据包类型进行判断，如果数据包为心跳包，则转至步骤102，否则转向步骤104；

102、根据收到的心跳包数据，miniMEP将其与存储的历史数据进行对比分析，并更新之前维护的对应5G CPE信息，转至步骤103；

103、miniMEP根据收到的心跳包数据，判断5G CPE的IP地址是否发生变化，如果变化则5G CPE通知miniMEP反向代理对应5G CPE当前的IP地址；否则结束会话；

104、判定收到的数据为反向代理请求，解析反向代理请求，查找要代理的目标5GCPE信息，通过目标5G CPE的IP地址信息建立反向代理连接并执行相关操作。

进一步的，miniMEP根据心跳包内容来创建或者更新对应5G CPE的信息的过程包括：

201、miniMEP通过分析心跳包中的信息，确定心跳包对应的5G CPE，并通过5G CPE的mac地址到数据库中去获取该5G CPE的历史信息，如果能够获取到对应信息，则转至步骤202；否则转至步骤206；

202、miniMEP将历史信息中当前5G CPE的IP地址同心跳包中记录的5GCPE的IP地址进行对比，如果IP地址发生变化，则转至步骤204；否则转至步骤203；

203、miniMEP判断当前5G CPE是否被标记为在线用户，如果未标记为在线用户，转至步骤204；否则结束；

204、miniMEP会通知融合网络分流器删除旧的IP地址，并通知融合网络分流器增加当前的CPE的IP地址。

进一步的，用户通过miniMEP反向代理控制5G CPE的过程包括：

301、miniMEP会对用户发送的具体请求进行解析，解析至少获取要控制的5G CPE信息以及需要请求的目标接口；

302、miniMEP会通过5G CPE的mac地址到数据库中去获取维护的5G CPE信息，如果能够获取到对应信息，则转至步骤303；否则结束控制；

303、miniMEP从数据库获取到维护的5G CPE信息之后，判断该IP是否可达，如果可达，则转至步骤304；否则结束控制；

304、miniMEP根据维护的5G CPE信息和用户请求信息对发往上游服务器的请求进行拼接并访问上游服务器，如果上游服务器响应转至步骤305；否则结束控制；

305、反向代理会对相应信息进行处理，处理响应头部，拼接响应体，最后发送给请求用户，结束控制。

进一步的，5G CPE上部署的agent为运行在嵌入式系统下的可执行程序，其持续采集5G CPE设备上的各种网络接口状态、系统版本、终端数量、性能信息，并且会将相关信息及其他内容封装为特定的心跳包，若有信息发生改变，则通过https请求实时上报给miniMEP；如果在一定时间内没用信息发送改变，则定时向miniMEP发送心跳包；根据业务需求配置5G CPE进行基站绑定或小区绑定，并将各5G CPE通过LAN口连接到交换机组成端网络，或者利用5G CPE的AP模式进行级联多跳组网。

本发明还提出一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，包括本地网络、核心网络以及串联本地网络和核心网络之间的分流装置；本地网络包括用户终端设备、5G CPE，分流装置与本地网络之间旁路部署有miniMEP；用户终端设备连接器关联的5G CPE并通过该关联的5G CPE将请求转发到分流装置，分流装置根据收到数据包的IP地址将数据包分别发送到本地网、核心网络或者miniMEP。

本发明除了提供了一种让用户通过5G CPE访问本地网的方法，加快用户访问本地网的效率外，本发明还特别提出了一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，能够利用反向代理技术来对5G CPE进行控制管理，保证了系统的可靠性和可维护性。

附图说明

图1为本发明的端网络控制系统工作流程图；；

图2为本发明的miniMEP处理5G CPE心跳包工作流程图；

图3为本发明的miniMEP反向代理控制5G CPE工作流程图；

图4为本发明的专网组网基础架构。

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。

本发明提出一种基于融合网络分流器的端网络控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

在本实施例中，5G CPE上部署的agent为运行在嵌入式系统下的可执行程序，其持续采集CPE设备上的各种网络接口状态、系统版本、终端数量、性能等信息，并且会将相关信息及其他内容封装为特定的心跳包，若有信息发生改变，则通过https请求实时上报给miniMEP；如果在一定时间内没用信息发送改变，则定时向miniMEP发送心跳包；此外，根据业务需求配置CPE进行基站绑定或小区绑定，并将各CPE通过LAN口连接到交换机组成端网络，或者利用CPE的AP模式进行级联多跳组网。

本实施例在分流装置与本地网络之间旁路部署轻量级反向代理服务，即miniMEP，旁路部署是指在miniUPF一侧通过光口或电口直连，并安装定制化开发的Nginx轻量级反向代理服务，以管理所有5G CPE路由。

本实施例采用的心跳机制是指在5G CPE设备启动后，通过http请求在miniMEP上进行认证，采用定时方式通过http上报CPE各类信息到融合网络分流器，融合网络分流器再转发到miniMEP，以保持心跳，需要注意的是，分流装置仅转发通过miniMEP认证的5G CPE消息；同时，miniMEP会通过心跳来检测5G CPE的相关信息，一旦信息发生变化，miniMEP立即同步变更之后的信息，并执行相关操作。

miniMEP实时监测每个5G CPE的工作状态，包括系统版本信息，modem口、LAN口、端口状态信息等；如果有新的CPE系统版本或需要控制管理，则从反向代理获取动态IP，通过miniMEP通知miniUPF建立反向链接，并控制CPE进行最新版本下载及控制管理。

基于nginx自定义模块，采取不同策略及时对5G CPE进行调度，以保证端网络的正常工作，即miniMEP基于自定义的HTTP模块部署了nginx，进行反向代理，在自定义模块中实现的相关功能包括，提取前端cookie信息中的目标IP信息，过滤非法url请求等。miniMEP会将当前记录有信息的CPE展示到前端界面，当点击对应CPE即将IP等相关信息封装到cookie并发送到nginx，从而实现对每个CPE的反向控制。

本实施例根据CPE的心跳包来记录当前在线的CPE，以及维护每个CPE的相关信息；当需要对CPE进行控制时，可以根据这些相关信息达到控制CPE的目的，如图1，该过程从步骤101开始，具体步骤如下：

在步骤102，miniMEP对收到的来自融合网络分流器的数据包类型进行判断，如果数据包为心跳包，则转至步骤103，否则，转向步骤106；

在步骤103，根据收到的心跳包数据，miniMEP会根据存储的历史数据进行对比分析，并更新之前维护的对应CPE信息，转至步骤104；

在步骤104，根据收到的心跳包数据，判断CPE的IP地址是否发生变化，如果变化则转至步骤105，否则转至步骤110结束；

在步骤105，通知反向代理对应CPE当前的IP地址，转至步骤110结束；

在步骤106，判定收到的数据为反向代理请求，转至步骤107；

在步骤107，解析反向代理请求，查找要代理的目标CPE信息，转至步骤108；

在步骤108，通过目标CPE的IP地址等信息建立反向代理连接，转至步骤109；

在步骤109，通过反向代理连接执行相关操作，转至步骤110结束。

PE会通过融合网络分流器定时发送心跳包到miniMEP，从而实现对对应CPE信息的维护和实时更新，miniMEP处理5G CPE心跳包工作流程如图2，从步骤201开始，具体步骤如下：

在步骤202，miniMEP通过分析心跳包中的信息，确定心跳包对应的CPE，然后通过CPE的mac地址到数据库中去获取该CPE的历史信息。如果能够获取到对应信息，则转至步骤203；否则，说明当前心跳包为CPE第一次上线，转至步骤206；

在步骤203，miniMEP分析当前CPE的历史信息，将历史信息中CPE的IP地址同心跳包中记录的CPE的IP地址进行对比，如果IP地址发生变化，说明基站分配给CPE的IP地址已经发送改变，则转至步骤205；否则，转至步骤204；

在步骤204，进一步地，miniMEP会判断当前CPE之前是否标记为在线用户，如果未标记为在线用户，则融合网络分流器不能转发来自该CPE的请求信息，则转至步骤206；否则，转至步骤209；

在步骤205，由于CPE的IP地址已经发生改变，说明其历史IP地址已经废弃，miniMEP会通知融合网络分流器删除旧的IP地址，转至步骤205；

在步骤206，当前CPE的IP地址未在融合网络分流器的白名单内，融合网络分流器不能对CPE当前的IP地址进行转发，进而需要miniMEP通知融合网络分流器增加当前的CPE的IP地址，转至步骤207；

在步骤207，miniMEP根据心跳包内容来创建或者更新对应5G CPE的信息，并将实时内容更新到数据库中，转至步骤208结束。

miniMEP维护了当前所有在线5G CPE的实时信息，当用户要对某个CPE进行配置修改、资源设置等操作时，能够通过访问miniMEP，最终实现反向控制的功能，miniMEP反向代理控制5G CPE工作流程如图3，从步骤301开始，具体步骤如下：

在步骤302，miniMEP会对用户发送的具体请求进行解析，包括获取要控制的5GCPE信息，需要请求的目标接口等，转至步骤303；

在步骤303，miniMEP会通过5G CPE的mac地址到数据库中去获取维护的CPE信息。如果能够获取到对应信息，则转至步骤304；否则，说明要请求的CPE信息错误，转至步骤308；

在步骤304，在miniMEP获取到维护的CPE信息之后，会先判断该IP是否可达，如果可达，则转至步骤305；否则，转至步骤309；

在步骤305，miniMEP会根据维护的CPE信息和用户请求信息对发往上游服务器的请求进行拼接。包括生成http头部、包体等，然后访问上游服务器，转至步骤306；

在步骤306，如果顺利得到响应信息，则转至步骤307；否则，转至步骤309；

在步骤307，反向代理会对相应信息进行处理，处理响应头部，拼接响应体，最后发送给请求用户，转至步骤310结束。

在步骤308，未获取到CPE的相关信息，说明用户请求的CPE信息错误，或者因长时间下线，信息被miniMEP删除，转至步骤310结束。

在步骤309，请求可能因为IP不可达或者拼接的新的请求地址不合法等而请求失败，这时可能是因为5G CPE的IP地址已经更新，或者用户的请求参数错误等，转至步骤310结束。

本发明控制系统的架构如图4所示，在该系统中各个部件的具体功能详细如下：

(1)本地网络包括用户终端设备、CPE设备、本地服务器等其他资源，CPE设备通过5G基站连接到融合网络分流器。用户终端设备能够连接关联的5GCPE，并且通过5G CPE将请求转发到融合网络分流器，最后融合网络分流器再决定将相关请求转发到本地服务器或者核心网络，从而实现用户终端设备的高效访问；

(2)在本地网络侧，部署由融合网络分流器与OBP组成的分流装置，串联在本地网络与核心网络之间；

(3)融合网络分流器负责多网数据包的分流转发，多网数据包可以按照请求地址的不同分为三大类，分别为访问miniMEP的请求包、访问本地网络资源的请求包和访问核心网络的请求包；

(4)在本发明的应用场景下，访问miniMEP的请求包通常为CPE的心跳包。5G CPE设备每隔5s会向miniMEP发送定时心跳包，心跳包中包括对于CPE的相关信息，融合网络分流器在收到这个CPE的心跳包之后，会直接将心跳包转发给旁路部署的miniMEP，miniMEP通过心跳包来检验CPE的合法性，包括各种网络接口状态、系统版本信息，modem口、LAN口、端口状态信息等信息进行维护和实时更新，更新合法的CPE信息，并且通知融合网络分流器当前合法的CPE；

(5)在本发明的应用场景下，访问本地网络资源的请求包和访问核心网络的请求包通常为用户通过CPE发送的访问请求。融合网络分流器在收到5G CPE的请求之后，会先判断CPE的合法性，如果CPE为合法用户，则会根据请求包信息转发到本地网络或者核心网络；

(6)miniMEP记录有当前所有合法CPE的实时信息，miniMEP能够通过反向代理控制相连的CPE进行配置更改等。

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

1.一种基于融合网络分流器的端网络控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

miniMEP实时监测每个5G CPE的工作状态，用户通过miniMEP反向代理控制5G CPE。

2.根据权利要求1所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制方法，其特征在于，5GCPE通过融合网络分流器与miniMEP建立心跳机制，包括以下步骤：

104、判定收到的数据为反向代理请求，解析反向代理请求，查找要代理的目标5G CPE信息，通过目标5G CPE的IP地址信息建立反向代理连接并执行相关操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制方法，其特征在于，miniMEP根据心跳包内容来创建或者更新对应5G CPE的信息的过程包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制方法，其特征在于，用户通过miniMEP反向代理控制5G CPE的过程包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制方法，其特征在于，5GCPE上部署的agent为运行在嵌入式系统下的可执行程序，其持续采集5G CPE设备上的各种网络接口状态、系统版本、终端数量、性能信息，并且会将相关信息及其他内容封装为特定的心跳包，若有信息发生改变，则通过https请求实时上报给miniMEP；如果在一定时间内没用信息发送改变，则定时向miniMEP发送心跳包；根据业务需求配置5G CPE进行基站绑定或小区绑定，并将各5G CPE通过LAN口连接到交换机组成端网络，或者利用5G CPE的AP模式进行级联多跳组网。

6.一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，其特征在于，包括本地网络、核心网络以及串联本地网络和核心网络之间的分流装置；本地网络包括用户终端设备、5G CPE，分流装置与本地网络之间旁路部署有miniMEP；用户终端设备连接器关联的5G CPE并通过该关联的5G CPE将请求转发到分流装置，分流装置根据收到数据包的IP地址将数据包分别发送到本地网、核心网络或者miniMEP。

7.根据权利要求6所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，其特征在于，5GCPE通过融合网络分流器与miniMEP建立心跳机制，该机制包括：

101、miniMEP对收到的来自融合网络分流器的数据包类型进行判断，如果数据包为心跳包，则转至步骤102，否则，转向步骤104；

8.根据权利要求6所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，其特征在于，miniMEP根据心跳包内容来创建或者更新对应5G CPE的信息，即该过程包括：

9.根据权利要求6所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，其特征在于，用户通过miniMEP反向代理控制5G CPE的过程包括：

10.根据权利要求6所述的一种基于融合网络分流器的端网络控制系统，其特征在于，5G CPE上部署有运行在嵌入式系统下的可执行程序，该程序持续采集5G CPE设备上的各种网络接口状态、系统版本、终端数量、性能信息，并且会将相关信息及其他内容封装为特定的心跳包，若有信息发生改变，则通过https请求实时上报给miniMEP；如果在一定时间内没用信息发送改变，则定时向miniMEP发送心跳包；根据业务需求配置5G CPE进行基站绑定或小区绑定，并将各5G CPE通过LAN口连接到交换机组成端网络，或者利用5G CPE的AP模式进行级联多跳组网。