CN114143795B - 基于5g网络的局域网组网方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于5G网络的局域网组网方法和系统，可应用于5G网络技术领域。本发明通过在组网管理平台上融合有5G网络并设置管理配置通道，以通过管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据，并使控制面的数据与业务面的数据在时序上互不干扰；接着通过网络模块在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，以通过数据网络名称单元对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划，然后使多个终端根据网络模块规划的业务接入点的地址，并通过管理配置通道进行二层隧道配置，从而有效缓解应用场景的移动性、组网配置简便性的问题，以降低通信成本。
Description
技术领域
本发明涉及5G网络技术领域，尤其是一种基于5G网络的局域网组网方法和系统。
背景技术
相关技术中，蜂窝物联网中的虚拟私有网络(VPN)业务一直是主流业务之一，年度累计流量达到全部业务的40％。随着各行各业对信息安全越来越重视，VPN业务的比重还将进一步提升。虽然作为主流业务，但是VPN业务并不能满足所有用户的需求。目前的组网方式中，多以有线作为主要网络接入方式，蜂窝一直作为辅助接入方式。这种组网方式，存在如下不足：对于应用场景的移动性、组网配置简便性的需求满足存在差距；存在管理任务繁重、信息安全成本高、组网成本昂贵等缺陷。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于5G网络的局域网组网方法和系统，能够有效缓解应用场景的移动性、组网配置简便性的问题，同时降低成本。
一方面，本发明实施例提供了一种基于5G网络的局域网组网系统，包括：
组网管理平台，所述组网管理平台上融合有5G网络且设有管理配置通道，所述管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据；
网络模块，所述网络模块用于在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，所述数据网络名称单元用于对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划；
终端，多个所述终端根据网络模块规划的业务接入点的地址，通过所述管理配置通道进行二层隧道配置。
在一些实施例中，所述管理配置通道对终端进行基于IPsec上的虚拟局域网隧道配置。
在一些实施例中，所述数据网络名称单元还用于根据业务需求，采用定向规则对业务接入点之前的业务进行隔离。
在一些实施例中，所述终端基于openwrt进行定制化裁剪。
在一些实施例中，多个所述用户界面网元之间设有通用路由封装互联隧道；多个所述终端之间设有虚拟局域网。
另一方面，本发明实施例提供了一种基于5G网络的局域网组网方法，包括以下步骤：
在组网管理平台上融合有5G网络且设有管理配置通道，所述管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据；
通过网络模块在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，所述数据网络名称单元用于对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划；
通过所述管理配置通道，根据网络模块规划的业务接入点的地址对多个终端进行二层隧道配置。
在一些实施例中，所述管理配置通道对终端进行基于IPsec上的虚拟局域网隧道配置。
在一些实施例中，所述数据网络名称单元还用于根据业务需求，采用定向规则对业务接入点之前的业务进行隔离。
在一些实施例中，通过openwrt对所述终端进行定制化裁剪。
在一些实施例中，多个所述用户界面网元之间设有通用路由封装互联隧道；多个所述终端之间设有虚拟局域网。
本发明实施例提供的一种基于5G网络的局域网组网系统，具有如下有益效果：
本实施例通过在组网管理平台上融合有5G网络并设置管理配置通道，以通过管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据，并使控制面的数据与业务面的数据在时序上互不干扰；接着通过网络模块在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，以通过数据网络名称单元对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划，然后使多个终端根据网络模块规划的业务接入点的地址，并通过管理配置通道进行二层隧道配置，从而有效缓解应用场景的移动性、组网配置简便性的问题，以降低通信成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例的一种基于5G网络的局域网组网系统的模块框图；
图2为本发明实施例在应用过程中的示意图；
图3为本发明实施例的一种基于5G网络的局域网组网方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1，本发明实施例提供了一种基于5G网络的局域网组网系统，包括组网管理平台、网络模块和终端。其中，终端可以为定制化终端。
具体地，组网管理平台上融合有5G网络且设有管理配置通道；管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据，并使控制面的数据与业务面的数据在时序上互不干扰。
网络模块用于在用户界面网元(UPF，User Plane Function)中为5G局域网划分数据网络名称单元(DNN，Data Network Name)，数据网络名称单元用于对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划，以及根据业务需求采用定向规则对业务接入点之前的业务进行隔离。其中，多个在用户界面网元之间设有通用路由封装互联隧道。UPF作为5GC的基本组成部分，其实从4G EPC CUPS演进而来，4G EPC CUPS将SGW/PGW分离为SGW/PGW-C和SGW/PGW-U，前者负责处理信令业务，而后者则在更接近网络边缘的地方执行用户平面的SDF(业务数据流)以及流量聚合，达到提高带宽效率，同时减少网络阻塞的效果。4G EPC CUPS的主要目标是支持5G NR的实现，满足物联网应用和更高的数据传输速率需求。然而要彻底实现CP和UP的分离是一项复杂的工程，5G则引入了UPF网元来实现这一点，同时也支持着网络切片(Network Slicing)的实现。
多个所述终端之间设有虚拟局域网，且多个终端根据网络模块规划的业务接入点的地址，通过管理配置通道进行二层隧道配置。具体地，管理配置通道对终端进行基于IPsec上的虚拟局域网隧道配置，即在终端之间配置复合隧道协议。其中，复合隧道协议也可以叫做Vxlan over Ipsec。具体地，终端可以是基于openwrt进行定制化裁剪，以实现隧道建立和封装的轻量化处理。其中，openwrt是一种嵌入式的Linux发行版。
在一些实施例中，当本发明实施例在图2所示交互系统中应用时，每个部分的处理过程如下：
组网管理平台：高度融合5G专网，建立专属的管理配置通道是组网管理平台独特创新点，该特点能够保证控制面的数据和业务面的数据在空间上充分隔离，在时序上互不干扰。同时网络融合会使控制面具有高度稳定性，这对于非入网附着类故障排查可以做到远程端侧排查，实现在平台侧完成端到端的故障诊断。
网络模块：基于5G2B网络，在每个省份的下沉UPF中为5G局域网组网单独划分定制DNN，形成业务接入点的隔离。并针对实际组网场景中的具体分支接入点进行地址池和地址规划，同时根据业务需要，在PCF(分组控制网元，Packet Control Function)侧利用定向规则，实现分支点之前的业务隔离。其中，5G2B是面向物联网的第五代通信技术。
终端：结合网络规划的分支点地址，由终端和终端之间进行l2tpv2\v3(layer2tunneling protocol，二层隧道协议)、vxlan(Virtual Extensible Local Area Network，可扩展的虚拟二层网络技术)等二层隧道建立。定制化终端是基于openwrt进行定制化裁剪，实现了隧道建立和封装的轻量化处理。同时在重拨号机制、4\5G切换、隧道状态自检等保障业务稳定方便也做了定制改良。终端和网络的定制化结合也是本专利的一大创新点，因为将终端和网络的配合提前到业务部署前，将大大提高组网产品的标准化，对后续产品的大规模推广和部署提供了极大的便利。
在图2中，UPF之间通过通用路由封装(GRE，Generic Routing Encapsulation)互联隧道连接。在下沉UPF中为5G局域网组网单独划分定制的DNN。其中，DNN是DotNetNuke的缩写，其在IBUYSPY的基础上发展起来，是一个免费的、开放的源代码框架，是一个可扩展的数据网络名称单元，可广泛应用于创建于维护专业的Web应用程序。组网管理平台通过通用路由封装(GRE)控制UPF的互联隧道。在组网管理平台附近设有网络CN2 VPN:CDMA-PI2。终端CPE之间设有虚拟局域网VxLAN。其中，VxLAN(Virtual Extensible Local AreaNetwork)是一种可扩展的虚似二层网络技术，其试图改进大型云计算的部署时的扩展问题。也可以理解为对vlan的一种扩展，由于vlan Header头部限长是12bit，导致vlan的限制个数是212＝4096个，无法满足日益增长的需求。目前vlan的报文Header内有24bit，可以支持224次方的VNI个数(VXLAN中通过VNI来识别，相当于VLAN ID)。
在一些实施例中，在工业场景中，为了讲求稳定与时延，多以有线为主，例如工业pong等。随着5G蜂窝技术和二层通讯的结合，本实施例可实现工业场景下低时延、快部署的特点，可以广泛的用于工业控制。并且，很多工业设备的工业协议和网络侧TCP/IP协议的转化比较复杂，只支持二层通讯。本实施例的二层蜂窝组网就可以无缝适配到这些工业设备上，免去中间通过路由转化对接三层设备来进行组网。
对于移动性区域组网中，随着中小企业全国性业务的普遍性，对于全国范围内的区域组网需求日益增多。本实施例提出的组网方法中低成本、免配置、可移动等特性与小微企业全国区域组网的需求特别符合。
对于多点位多场景调整：无论是工业制造还是连锁门店，接入侧终端的数量都是非常庞大的，即使是非常小的组网需求变更就将带来大量的工作。本实施例的组网管理平台可以批量、实时的对所有接入设备侧设备进行批量配置变更和管理。所以基于本实施例能够有序对批量接入设备进行管理，尤其是万物互联的物联网领域，本实施例将极具实用性。
参照图3，本发明实施例提供了一种基于5G网络的局域网组网方法，包括以下步骤：
S31、在组网管理平台上融合有5G网络且设有管理配置通道，其中，管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据；
S32、通过网络模块在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，其中，数据网络名称单元用于对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划；
S33、通过管理配置通道，根据网络模块规划的业务接入点的地址对多个终端进行二层隧道配置。
本发明系统实施例的内容均适用于本方法实施例，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统达到的有益效果也相同。
此外，本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图3所示的基于5G网络的局域网组网方法。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (4)
1.一种基于5G网络的局域网组网系统，其特征在于，包括：
组网管理平台，所述组网管理平台上融合有5G网络且设有管理配置通道，融合5G专网，建立专属的管理配置通道，所述管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据；
网络模块，基于5G2B网络，在每个省份的下沉UPF中为5G局域网组网单独划分定制DNN，形成业务接入点的隔离，即所述网络模块用于在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，所述数据网络名称单元用于对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划，所述数据网络名称单元还用于根据业务需求，采用定向规则对业务接入点之前的业务进行隔离，所述数据网络名称单元为UPF网元；
终端，多个所述终端根据网络模块规划的业务接入点的地址，通过所述管理配置通道进行二层隧道配置，所述终端基于openwrt进行定制化裁剪，将终端和网络的定制化结合，多个所述用户界面网元之间设有通用路由封装互联隧道；多个所述终端之间设有虚拟局域网。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G网络的局域网组网系统，其特征在于，所述管理配置通道对终端进行基于IPsec上的虚拟局域网隧道配置。
3.一种基于5G网络的局域网组网方法，其特征在于，包括以下步骤：
在组网管理平台上融合有5G网络且设有管理配置通道，融合5G专网，建立专属的管理配置通道，所述管理配置通道用于隔离空间上控制面的数据与业务面的数据；
基于5G2B网络，在每个省份的下沉UPF中为5G局域网组网单独划分定制DNN，形成业务接入点的隔离，即网络模块用于在用户界面网元中为5G局域网划分数据网络名称单元，所述数据网络名称单元用于对业务接入点进行隔离和根据业务接入点进行地址池和地址规划，所述数据网络名称单元还用于根据业务需求，采用定向规则对业务接入点之前的业务进行隔离，所述数据网络名称单元为UPF网元；
终端根据网络模块规划的业务接入点的地址，通过所述管理配置通道进行二层隧道配置，所述终端基于openwrt进行定制化裁剪，将终端和网络的定制化结合，多个所述用户界面网元之间设有通用路由封装互联隧道；多个所述终端之间设有虚拟局域网。
4.根据权利要求3所述的一种基于5G网络的局域网组网方法，其特征在于，所述管理配置通道对终端进行基于IPsec上的虚拟局域网隧道配置。
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