CN114244698B - 一种基于mqtt的cpe管理配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于MQTT的CPE管理配置方法，包括：基于MQTT的设备注册、心跳；CPE信息采集，多协议支持；CPE业务开通,对CPE进行业务配置；CPE网络工具能力ping、trace，CPE操作系统内置ping与trace；CPE流量打流压测，测试CPE的整体上下行带宽；CPE仿真拨测，对网站进行周期测试。本发明提出的基于MQTT的CPE管理配置方法，通过MQTT协议对CPE进行管理，支持IP地址变更；支持多种协议接口，支持封装指标和原始指标；可以进行流量压测、仿真拨测测试和基础的ping和trace功能。

Description

一种基于MQTT的CPE管理配置方法
技术领域
本发明涉及网络配置管理领域，尤其是一种基于MQTT的CPE管理配置方法。
背景技术
信息随心至、万物触手及，随着5G基站的大规模部署，万物互联的时代离我们越来越近了，随着5G时代的到来，能呈现出5G技术的行业，也都在迅速地对接这项新技术。5G应用在各行各业也随之大规模部署使用，在自动驾驶、工业互联网、直播行业、智慧农业等场景下已经发挥了重要的作用。5G赋能了行业用户，提升了生产效率。
5G的部署使用前期由于5G模组的价格过高，导致5G终端的价格居高不下，给5G的推广造成了一定的困难。而且在5G升级的过程中，原有的设备如果需要支持5G改造终端的工作量巨大，通过CPE接入的方式，可以减少对接工作量，原有的wifi连接终端可以直接连接上5G CPE，通过CPE连接上5G高速网络，实现网络改造的目的。所以5G在部署和使用过程中，如何监控5G CPE的正常运行，成为保障生产生活网络的重要一环。
在工业互联网领域，目前工厂、矿山、钢厂等都在使用5G进行生产的数据化建设，通过铺设工厂5G网络，实现所有环境的视频网络接入，实现全方位、无死角、大流量的实时监控，并通过AI技术实现产品质量检测、安全监控等。在矿山、钢厂等行业，通过5G赋能利用5G的大流量、低时延能力实现远程生产控制，实现井下无人的生产目标。
工业数字化转型给网络的可靠性、维护性、监控能力、故障定位能力提出了更高的要求，之前的网络并不直接面上生产，但是随着数字化转型的全面到来，网络能力已经融入到客户生产环境中，目前很多企业采用CPE的部署来实现生产设备、监控设备的接入，一旦设备发生故障就无法保障生产的正常运行。但是目前并没有统一的规范对CPE进行监控、维护，CPE厂商五花八门，如果实现多厂商的CPE的监控就尤为重要了。
现有的设备监控是通过snmp、telnet、ssh等协议，服务端底层通过TCP/UDP协议与CPE进行连接并采集相关的信息。但是5G终端在重启后终端IP可能发生变更，或者CPE通过VPN接入了服务端，重启后IP地址也会发生变更，面上连接的管理方式就无法满足管控需求。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于MQTT的CPE管理配置方法，可以监控、维护CPE，实现终端设备的实时感知和监控。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
在本发明一实施例中，提出了一种基于MQTT的CPE管理配置方法，该方法包括：
S01、基于MQTT的设备注册、心跳；
S02、CPE信息采集，多协议支持；
S03、CPE业务开通,对CPE进行业务配置；
例如开通VPN隧道，切换切片、APN等操作；主要是控制类业务，目前只支持CLI，下发的JSON格式与采集相同，但是控制指令包含上下文，所以此命令支持顺序执行，不支持并发操作。
开通Topic:cpe/注册ID/colctr/ctr
S04、CPE网络工具能力ping、trace，CPE操作系统内置ping与trace；由于CPE操作系统内置的ping和trace能力较弱，比如不支持毫秒级发包间隔，如果在大量发包过程中发送速率很慢，无法满足监控需求，所以需要内置ping和trace的功能。主要支持的参数为：发送间隔、发包个数、发包超时时间、源地址、目的地址、最大跳数等。
网络工具Topic:cpe/注册ID/netability/tools
S05、CPE流量打流压测，测试CPE的整体上下行带宽；在部署完5G网络后需要整体网络进行测试，了解网络实际带宽能力，是否满足验收要求。支持TCP、UDP、ICMP协议打流，可以测试上下行最大带宽。
网络测试工具Topic:cpe/注册ID/netability/flux
S06、CPE仿真拨测，对网站进行周期测试。
目前支持HTTP、HTTPS，Topic请求信息包含：网站URL，可以对网站进行周期测试，支持首页加载时间、时延、丢包测试。
仿真拨测Topic:cpe/注册ID/netability/simulation
进一步地，所述S01包括：
S011、基础配置文件信息整理，基础配置文件包括网元SN、厂商ID、网元型号、服务端MQTT IP地址、端口、账号、密码；
S012、将网元SN、厂商ID、网元型号作为发布注册信息并进行注册，注册成功后反馈CPE的唯一标识，CPE与服务端进行交互时使用此ID作为Topic的关键字。
例如心跳Topic:cpe/注册ID/base/heartbeat,如果CPE 5G网络运行正常发送状态为“在线”，周期默认为1分钟。
注册Topic:cpe/注册ID/base/register
心跳Topic:cpe/注册ID/base/heartbeat
进一步地，所述S02包括：
S021、服务端将需要进行的命令发布到Topic中；
S022、CPE订阅Topic后按照协议类型、命令执行并返回。
进一步地，所述S021中命令为JSON格式包含命令ID、协议类型、命令标识、命令、等待符、换页符，命令标识包括封装指令与原始指令。
进一步地，所述原始指令为系统的基础指令，例如:uname即查询系统名称。
进一步地，所述封装指令为UNIX操作系统封装一些基础指标的命令。
进一步地，所述基础指标包括但不限于端口信息、磁盘信息、CPU信息、内存信息。
通过原始指令可灵活定制采集命令实现5G模组信息、5G信号信息采集，通过服务端定制函数、正则等可以实时增加采集指标，并对采集指标进行处理。
采集Topic:cpe/注册ID/colctr/col即采集控制/采集。
进一步地，所述S022中协议支持SNMP、CLI。
进一步地，所述S05中的打流压测支持TCP、UDP、ICMP协议打流。
进一步地，所述S06中的周期测试包括：首页加载时间测试、时延测试与丢包测试。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现前述基于MQTT的CPE管理配置方法。
在本发明一实施例中，还提出了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行基于MQTT的CPE管理配置方法的计算机程序。
有益效果：
1、本发明通过MQTT协议对CPE进行管理，支持IP地址变更。
2、本发明支持多种协议接口，支持封装指标和原始指标。
3、本发明可以进行流量压测、仿真拨测测试和基础的ping和trace功能。
附图说明
图1是本发明一种基于MQTT的CPE管理配置方法流程示意图；
图2是本发明一实施例的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神，应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
本发明涉及的名词及其解释：
MQTT:消息队列遥测传输协议,是一种基于发布/订阅(Publish/Subscribe)模式的轻量级通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上。
CPE:英文全称为Customer Premise Equipment,直译：客户前置设备,实际是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备，它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备。
Wifi：无线网络通信技术,将可连接网络设备以无线方式互相连接
Topic:主题
Json:JSON(JavaScript Object Notation,JS对象简谱)是一种轻量级的数据交换格式
Snmp:简单网络管理协议
Telnet:Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登录服务的标准协议和主要方式
Unix:Unix是20世纪70年代初出现的一个操作系统，除了作为网络操作系统之外，还可以作为单机操作系统使用。
ssh:SSH为Secure Shell的缩写,SSH是较可靠，专为远程登录会话和其他网络服务提供安全性的协议。
TCP:传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议
UDP:Internet协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据包协议(UDP，User Datagram Protocol)。UDP为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的IP数据包的方法。
CLI:命令行界面(英语：command-line interface，缩写：CLI)是在图形用户界面得到普及之前使用最为广泛的用户界面，它通常不支持鼠标，用户通过键盘输入指令，计算机接收到指令后，予以执行。
ICMP:ICMP(Internet Control Message Protocol)Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。
base/register：基础/注册。
base/heartbeat：基础/心跳。
colctr/col：采集控制/采集。
colctr/ctr：采集控制/采集。
Trace：Access Point Name，接入点。
netability/tools：网络能力/工具集。
Flux：流量。
Simulation：仿真。
根据本发明的实施方式，提出了一种基于MQTT的CPE管理配置方法，可以监控、维护CPE，实现终端设备的实时感知和监控。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明一种基于MQTT的CPE管理配置方法流程示意图。如图1所示，该方法包括：
S01、基于MQTT的设备注册、心跳；
S02、CPE信息采集，多协议支持；
S03、CPE业务开通,对CPE进行业务配置；
例如开通VPN隧道，切换切片、APN等操作；主要是控制类业务，目前只支持CLI，下发的JSON格式与采集相同，但是控制指令包含上下文，所以此命令支持顺序执行，不支持并发操作。
开通Topic:cpe/注册ID/colctr/ctr
S04、CPE网络工具能力ping、trace，CPE操作系统内置ping与trace；由于CPE操作系统内置的ping和trace能力较弱，比如不支持毫秒级发包间隔，如果在大量发包过程中发送速率很慢，无法满足监控需求，所以需要内置ping和trace的功能。主要支持的参数为：发送间隔、发包个数、发包超时时间、源地址、目的地址、最大跳数等。
网络工具Topic:cpe/注册ID/netability/tools
S05、CPE流量打流压测，测试CPE的整体上下行带宽；在部署完5G网络后需要整体网络进行测试，了解网络实际带宽能力，是否满足验收要求。支持TCP、UDP、ICMP协议打流，可以测试上下行最大带宽。
网络测试工具Topic:cpe/注册ID/netability/flux
S06、CPE仿真拨测，对网站进行周期测试。
目前支持HTTP、HTTPS，Topic请求信息包含：网站URL，可以对网站进行周期测试，支持首页加载时间、时延、丢包测试。
仿真拨测Topic:cpe/注册ID/netability/simulation
所述S01包括：
S011、基础配置文件信息整理，基础配置文件包括网元SN、厂商ID、网元型号、服务端MQTT IP地址、端口、账号、密码；
S012、将网元SN、厂商ID、网元型号作为发布注册信息并进行注册，注册成功后反馈CPE的唯一标识，CPE与服务端进行交互时使用此ID作为Topic的关键字。
例如心跳Topic:cpe/注册ID/base/heartbeat,如果CPE 5G网络运行正常发送状态为“在线”，周期默认为1分钟。
注册Topic:cpe/注册ID/base/register
心跳Topic:cpe/注册ID/base/heartbeat
所述S02包括：
S021、服务端将需要进行的命令发布到Topic中；
S022、CPE订阅Topic后按照协议类型、命令执行并返回。
所述S021中命令为JSON格式包含命令ID、协议类型、命令标识、命令、等待符、换页符，命令标识包括封装指令与原始指令。
所述原始指令为系统的基础指令，例如:uname即查询系统名称。
所述封装指令为UNIX操作系统封装一些基础指标的命令。
所述基础指标包括但不限于端口信息、磁盘信息、CPU信息、内存信息。
通过原始指令可灵活定制采集命令实现5G模组信息、5G信号信息采集，通过服务端定制函数、正则等可以实时增加采集指标，并对采集指标进行处理。
采集Topic:cpe/注册ID/colctr/col即采集控制/采集。
所述S022中协议支持SNMP、CLI。
所述S05中的打流压测支持TCP、UDP、ICMP协议打流。
所述S06中的周期测试包括：首页加载时间测试、时延测试与丢包测试。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了对上述基于MQTT的CPE管理配置方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
实施例：
CPE部署程序后，会自动启动通过MQTT注册到云端的服务端，注册到云端后会定期发送心跳信息，防止CPE掉线，注册后返回注册ID，登录后订阅topic信息：
cpe/注册ID/colctr/col
cpe/注册ID/colctr/ctr
cpe/注册ID/netability/tools
cpe/注册ID/netability/flux
cpe/注册ID/netability/simulation
注册信息，CPE发起：
注册返回，注册成功后云平台返回注册ID
注册成功后，定期发送心跳信息，云平台通过心跳感知CPE是否在线。
{
"status":"online"
}
程序底层支持snmp cli等协议，以采集为例。如果需要通过snmp采集端口信息：
云端将请求通过MQTT发布到对应的CPE的Topic中：cpe/注册ID/colctr/col
CPE侧通过订阅的Topic中接收到请求信息，包含协议类型和采集指标，CPE通过协议采集结果将信息发布到Topic中，云端即可获取到对应记录。
以采集内存采集为例，云平台发布信息到cpe/cpe578234/colctr/col中，消息格式如下，采集类型定义为CLI，程序通过命令行的方式运行命令，并返回结果。
返回结果样例：
其他流量测试、仿真拨测流程与采集流程基本。
基于前述发明构思，如图2所示，本发明还提出一种计算机设备200，包括存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的计算机程序230，处理器220执行计算机程序230时实现前述基于MQTT的CPE管理配置方法。
基于前述发明构思，本发明还提出一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行前述基于MQTT的CPE管理配置方法的计算机程序。
本发明提出的基于MQTT的CPE管理配置方法，通过MQTT协议对CPE进行管理，支持IP地址变更；支持多种协议接口，支持封装指标和原始指标；可以进行流量压测、仿真拨测测试和基础的ping和trace功能。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包含的各种修改和等同布置。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，该方法包括：
S01、 基于MQTT的设备注册、心跳，包括：
S011、基础配置文件信息整理，基础配置文件包括网元SN、厂商ID、网元型号、服务端MQTT IP地址、端口、账号、密码；
S012、将网元SN、厂商ID、网元型号作为发布注册信息并进行注册，注册成功后反馈CPE的唯一标识，CPE与服务端进行交互时使用此ID作为Topic的关键字；
S02、 CPE信息采集，多协议支持，包括：
S021、服务端将需要进行的命令发布到Topic中；
S022、CPE订阅Topic后按照协议类型、命令执行并返回；
S03、 CPE业务开通,对CPE进行业务配置；
S04、 CPE网络工具能力ping、trace，CPE操作系统内置ping与trace；
S05、CPE流量打流压测，测试CPE的整体上下行带宽；
S06、CPE仿真拨测，对网站进行周期测试。
2.根据权利要求1所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述S021中命令为JSON格式包含命令ID、协议类型、命令标识、命令、等待符、换页符，命令为JSON格式，命令标识包括封装指令与原始指令。
3.根据权利要求2所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述原始指令为系统的基础指令。
4.根据权利要求2所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述封装指令为UNIX操作系统封装一些基础指标的命令。
5.根据权利要求4所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述基础指标包括但不限于端口信息、磁盘信息、CPU信息、内存信息。
6.根据权利要求1所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述S022中协议支持SNMP、CLI。
7.根据权利要求1所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述S05中的打流压测支持TCP、UDP、ICMP协议打流。
8.根据权利要求1所述的基于MQTT的CPE管理配置方法，其特征在于，所述S06中的周期测试包括：首页加载时间测试、时延测试与丢包测试。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1-8任一项所述方法的计算机程序。
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