CN114423032B - 一种多apn接入装置、方法及配网系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种多APN接入装置、方法及配网系统，该装置用于与多个主站通信，包括：设置模块，用于根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；网口映射模块，用于绑定主站的服务器地址到相应的网口上；网关模块，用于转换所述服务器地址为虚拟网关；缓存调度模块，用于映射所述虚拟网关至物理网关。该装置能够同时激活多个APN接入点，从而实现多个主站网络的接入。

Description

一种多APN接入装置、方法及配网系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地涉及一种多APN接入装置、方法及配网系统。

背景技术

随着电网海量设备精益管理、分布式电源全额消纳、电动汽车等新型负荷高效接入等需求急速增长，已经逐步构建了基于“云管边端”架构的数字化电网系统架构。边侧智能终端实现电动汽车、储能、分布式电源、微电网等设备的数据感知、采集、控制和即插即用；云侧建立云化主站平台，实现海量终端接入、应用灵活部署和智慧运营，目前针对营销、配电等业务区分，包括配电云主站、用电信息采集主站、物联管理平台和其他主站系统；云平台与边侧终端的通信信道属于管侧，称为远程通信，主要包括光纤（EPON技术）、230MHz电力无线专网、无线公网（4G/5G）等通信方式，其中5G通信因其超高带宽、超低时延以及超大规模连接特性，满足电力多场景、差异化业务灵活承载的需求。为了实现设备广泛互联和状态全面感知，需要一台终端与多个主站建立通信，适应不同的负荷调度需要。

基于传统业务需求，台区融合终端和能源控制器等智能终端基于成本及尺寸考虑通常设计一个远程通信模块，并设置一个卡槽，与某一业务主站进行通信，不能满足终端同时与多个主站通信的需求。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种多APN接入装置、方法及配网系统，该装置能够同时激活多个APN接入点，从而实现多个主站网络的接入。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种多APN接入装置，该装置用于与多个主站通信，包括：设置模块，用于根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；网口映射模块，用于绑定主站的服务器地址到相应的网口上；网关模块，用于转换所述服务器地址为虚拟网关；缓存调度模块，用于映射所述虚拟网关至物理网关。

可选的，当主站的APN接入点数固定时采用并行拨号，所述并行拨号为同时设置主站的APN参数和拨号；当主站的APN接入点数不固定时采用串行拨号，所述串行拨号为依次设置主站的APN参数和拨号。

可选的，所述缓存调度模块包括接收单元、调度单元和输出单元；所述接收单元用于接收和缓存所述虚拟网关；所述调度单元用于所述虚拟网关的优先级排序和带宽分配；所述输出单元用于根据所述调度单元的输出信号确定对应的物理网关。

可选的，所述调度单元包括流处理模块、指令分析模块、传递处理模块和接口分配模块。

可选的，所述流处理模块用于接收数据帧并根据所述数据帧确定操作码；所述指令分析模块用于根据所述操作码确定主站的优先级和接入点的带宽；所述传递处理模块用于将所述数据帧、主站的优先级和接入点的带宽输出至所述接口分配模块；所述接口分配模块用于传输所述数据帧至对应的接口。

可选的，根据接入点的业务类型、业务允许的时延、以及业务的自相似程度的赫斯特系数，确定接入点的带宽。

可选的，所述接入点的带宽为：

其中，B为接入点的带宽，m为业务流平均到达率；H为自相似程度的赫斯特系数；K为缓存大小；

为业务允许的时延上限。

可选的，该装置中的数据读写方式为节拍读写。

可选的，所述主站的参数包括主站的地址和主站的端口号。

另一方面，本发明提供了一种多APN接入方法，该方法用于与多个主站通信，包括：根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；绑定主站的服务器地址到相应的网口上；转换所述服务器地址为虚拟网关；映射所述虚拟网关至物理网关。

可选的，当主站的APN接入点数固定时采用并行拨号，所述并行拨号为同时设置主站的APN参数和拨号；当主站的APN接入点数不固定时采用串行拨号，所述串行拨号为依次设置主站的APN参数和拨号。

可选的，所述映射虚拟网关至物理网关包括：接收和缓存所述虚拟网关；对所述虚拟网关优先级排序和带宽分配。

可选的，所述对所述虚拟网关优先级排序和带宽分配，包括：接收数据帧并根据所述数据帧确定操作码；根据所述操作码确定主站的优先级和接入点的带宽；将所述数据帧、主站的优先级和接入点的带宽输出至所述接口分配模块；传输所述数据帧至对应的接口。

可选的，所述优先级排序和带宽分配所述虚拟网关，还包括：预先存储好不同主站待处理命令的顺序，指令分析模块匹配数据帧的帧类型与优先级规则得到相应的优先级。

另一方面，本发明还提供一种配网系统，该系统至少包括本发明的多APN接入装置、主站及终端设备，所述多APN接入装置设于所述终端设备上，用于终端设备与多个主站的通信。

通过上述技术方案，本发明实施例提供一种多APN接入装置，该装置用于与多个主站通信，包括：设置模块，用于根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；网口映射模块，用于绑定主站的服务器地址到相应的网口上；网关模块，用于转换所述服务器地址为虚拟网关；缓存调度模块，用于映射所述虚拟网关至物理网关。该装置不需要使用多个远程通信模块来实现多个网络的接入，可节约模块尺寸及成本，并且各路拨号之间相互独立，不同业务数据通信互不影响且不同拨号资源按需分配，提高了通信效率和通信安全性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明的一种多APN接入装置的使用场景示意图；

图2是本发明的一种多APN接入装置的示意图；

图3是本发明的多APN拨号的流程图；

图4是本发明的缓存调度模块的示意图；

图5是本发明的节拍读写方式流程图；

图6是本发明的调度单元的示意图；

图7是本发明的接入点的带宽分配的计算流程图。

附图标记

100-设置模块；

101-网口映射模块；

102-网关模块；

103-缓存调度模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明的多APN（Access Point Name 接入点）接入装置搭载在智能终端上，用于与多个主站通信，图1是本发明的一种多APN接入装置的使用场景示意图，如图1所示，所述边侧智能终端（例如包括台区融合终端、能源控制器等）采集所述端侧（例如包括发电终端、输电终端、变电终端、配电终端、用电终端等子设备）的用电信息，然后所述边侧智能终端把所述用电信息发送至各个主站或平台，其中，所述边侧智能终端与侧端通信方式为无线或有线通信，所述边侧智能终端与各个主站和平台的通信方式优选为5G通信。所述多APN接入装置与所述边侧智能终端通信连接，所述多APN接入装置可与不同的主站进行通信。

图2是本发明的一种多APN接入装置的示意图，如图2所示，本发明实施例提供的多APN接入装置用于与多个主站通信，包括：设置模块100，用于根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述主站的参数包括主站的地址和主站的端口号。添加路由为对不同主站进行路由设置，例如EMC1网口设置为1.1.1.1。

所述拨号方式为串行拨号或并行拨号，包括：当主站的APN接入点数固定时采用并行拨号，所述并行拨号为同时设置主站的APN参数和拨号；当主站的APN接入点数不固定时采用串行拨号，所述串行拨号为依次设置主站的APN参数和拨号。

当APN接入点相对固定时可采用并行批处理方式，直接完成APN接入点与虚拟网口的一一映射；当APN接入点变化时采用串行处理方式，已经进行配置的连接可不再重复进行，节约网络资源。

具体的如图3所示：

步骤1：远程通信模块与边侧智能终端通过USB接口相连，在终端系统枚举出的端口中，包含1路虚拟串口，n路ECM虚拟网口；

步骤2：终端成功加载远程模块驱动；如果为串行处理方式，跳转至步骤3，如果为并行批处理方式，跳转至步骤5；

步骤3：终端通过虚拟串口判断已完成n路连接的APN参数和拨号设置，如果没有，则顺序发送AT命令设置待拨号的APN参数，再发送AT命令进行拨号；如果已完成，则调至步骤6；

步骤4：重复步骤3，直至完成n路APN参数的设置和拨号；跳转至步骤6；

步骤5：终端通过虚拟串口并发AT命令同时设置n路拨号的APN参数和拨号；

步骤6：拨号成功以后，终端系统启动dhcp client从各ECM虚拟网口获取n个ip地址，准备进行终端路由配置；

步骤7：根据获取的ECM1虚拟网口访问地址，实现虚拟网口1与其对应接入点的映射关联；

步骤8：重复步骤7，依据不同的预设ip地址，依次把需要访问的主站地址绑定到相应的网口上，n路APN完成连接。

所述多APN接入装置还包括网口映射模块101，用于绑定主站的服务器地址到相应的网口上。网口映射模块101根据指定的ECM网口访问地址，把需要访问的服务器地址绑定到相应的网口上，完成不同网口与APN接入点的映射。

所述多APN接入装置还包括网关模块102，用于转换所述服务器地址为虚拟网关，所述网关模块102位于网络（5G）和外部分组交换网络之间，能够实现地址的转换，比如把无线网络内部地址（PDP地址）转换为一个分组数据网络协议地址（IP地址）。

所述多APN接入装置还包括缓存调度模块103，用于映射所述虚拟网关至物理网关。图4是本发明的缓存调度模块103的示意图，如图4所示，所述缓存调度模块103包括接收单元、调度单元和输出单元；所述接收单元用于接收和缓存所述虚拟网关；所述调度单元用于所述虚拟网关的优先级排序和带宽分配；所述输出单元用于根据所述调度单元的输出信号确定对应的物理网关。具体流程为：物理接口输入数据经过接收单元缓存和处理后，进入调度单元完成优先级排序及带宽分配，最后经过输出单元转发到对应输出端口。

接收单元和输出单元完成输入输出数据的缓存功能，本发明中数据的读写采用节拍读写方式。普通读写方式当缓存区空间只能存下一帧数据时，假设在第一个缓存周期中，将第一帧数据写入缓存器中后对内容进行处理和读取，在没有操作完时继续写入第二帧，就会导致缓冲区存储溢出，导致读写效率低下。图5是本发明的节拍读写方式流程图，如图5所示，本发明的读写方式使用两块独立读写缓存，分别为缓存A和缓存B，选择控制器控制在一个操作周期内，对某块缓存进行写或者读操作。在第一个缓存周期，写入数据被缓存到缓存A中。在第二个缓存周期，写入数据被缓存到缓存 B中，同时读出缓存 A 中的数据。在第三个缓存周期，写入数据又被缓存到缓存 A中，同时读出缓存 B 中的数据，这样有节拍的对两块缓存进行写入和读取操作，循环往复，数据就会以很低的延迟经过缓存，保证快速转发和无堵塞。

调度单元正确接收接收单元发来的数据帧，并能对帧进行处理，如识别帧类型和更改字段等，根据优先级顺序给出的输出端口号及计算的带宽分配，将数据帧与输出端口对应。

所述调度单元包括流处理模块、指令分析模块、传递处理模块和接口分配模块。所述流处理模块用于接收数据帧并根据所述数据帧确定操作码；所述指令分析模块用于根据所述操作码确定主站的优先级和接入点的带宽；所述传递处理模块用于将所述数据帧、主站的优先级和接入点的带宽输出至所述接口分配模块；所述接口分配模块用于传输所述数据帧至对应的接口。

图6是本发明的调度单元的示意图，如图6所示，流处理模块接收外部数据帧，并接收数据帧相应字段提取和匹配，然后将操作码发送给指令分析模块，操作码包括对数据帧的修改，删除，丢弃等；指令分析模块接收流处理模块的操作码，并对操作码进行分析和处理，主要涉及到优先级计算和带宽计算，以完成调度核心单元的主要功能；传递处理模块接收外部数据帧和指令分析单元的指令，然后将数据帧输出给接口分配模块，同时获取数据帧信息，包括源/目的地址、帧长等，传递给指令分析模块；接口分配模块根据指令分析模块的指令信息，读取传递处理模块的数据帧，并将数据帧有序的向接口搬移。

具体的，优先级计算包括：优先级查找表预先存储好不同主站待处理命令的顺序，指令分析模块由字段提取和决策两个模块构成，数据帧进入指令分析模块后，根据帧类型等字段与决策模块中根据“查找表”提取的优先级规则相匹配，得到相应的指令分析结果。

根据接入点的业务类型、业务允许的时延、以及业务的自相似程度的赫斯特系数（Hurst），确定接入点的带宽。所述接入点的带宽为：

其中，B为接入点的带宽，m为业务流平均到达率；H为自相似程度的赫斯特系数；K为缓存大小；

为业务允许的时延上限。

图7是本发明的接入点的带宽分配的计算流程图，如图7所示，接入点的带宽分配的计算流程为：先统计接入点业务类型及

，查找

表对应的H值，如果H满足H大于0.5且H小于1时，则将此H值带入自相似性预测公式，计算其有效带宽；如果H不满足H大于0.5且H小于1时，则将此H值带入泊松分布预测公式，计算其有效带宽。该计算接入点带宽的方式能够合理分配带宽，提高了通信效率和通信安全性。

本发明还提供了一种多APN接入方法，与多个主站通信，该方法包括：根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；绑定主站的服务器地址到相应的网口上；转换所述服务器地址为虚拟网关；映射所述虚拟网关至物理网关。

本发明的多APN接入装置，包括：设置模块，用于根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；网口映射模块，用于绑定主站的服务器地址到相应的网口上；网关模块，用于转换所述服务器地址为虚拟网关；缓存调度模块，用于映射所述虚拟网关至物理网关。该装置不需要使用多个远程通信模块来实现多个网络的接入，仅需要在通信模块上配置APN接入点，即可实现在模块上同时激活多个APN接入点，实现多个主站网络的接入，可节约模块尺寸及成本，并且各路拨号之间相互独立。而且该装置针对多个虚拟网口映射为一个实体物理接口，根据业务类型进行优先级及带宽分配，通过节拍读写流程完成可靠通信，实现了不同业务数据通信互不影响，且不同拨号资源按需分配，提高了通信效率和通信安全性。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种多APN接入装置，其特征在于，该装置用于与多个主站通信，包括：

设置模块，用于根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；

网口映射模块，用于绑定主站的服务器地址到相应的网口上；

网关模块，用于转换所述服务器地址为虚拟网关；

缓存调度模块，用于映射所述虚拟网关至物理网关；

所述缓存调度模块包括接收单元、调度单元和输出单元；

所述接收单元用于接收和缓存所述虚拟网关；

所述调度单元用于所述虚拟网关的优先级排序和带宽分配；

所述输出单元用于根据所述调度单元的输出信号确定对应的物理网关。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述调度单元包括流处理模块、指令分析模块、传递处理模块和接口分配模块。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述流处理模块用于接收数据帧并根据所述数据帧确定操作码；

所述指令分析模块用于根据所述操作码确定主站的优先级和接入点的带宽；

所述传递处理模块用于将所述数据帧、主站的优先级和接入点的带宽输出至所述接口分配模块；

所述接口分配模块用于传输所述数据帧至对应的接口。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

根据接入点的业务类型、业务允许的时延、以及业务的自相似程度的赫斯特系数，确定接入点的带宽。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，

所述接入点的带宽为：

其中，B为接入点的带宽，

m为业务流平均到达率；

H为自相似程度的赫斯特系数；

K为缓存大小；

为业务允许的时延上限。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

当主站的APN接入点数固定时采用并行拨号，所述并行拨号为同时设置主站的APN参数和拨号；

当主站的APN接入点数不固定时采用串行拨号，所述串行拨号为依次设置主站的APN参数和拨号。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置中的数据读写方式为节拍读写。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述主站的参数包括主站的地址和主站的端口号。

9.一种多APN接入方法，其特征在于，该方法用于与多个主站通信，包括：

根据主站的连接需求添加主站的参数、拨号方式和路由，所述拨号方式为串行拨号或并行拨号；

绑定主站的服务器地址到相应的网口上；

转换所述服务器地址为虚拟网关；

映射所述虚拟网关至物理网关；

映射虚拟网关至物理网关包括：

接收和缓存所述虚拟网关；

对所述虚拟网关进行优先级排序和带宽分配。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对所述虚拟网关进行优先级排序和带宽分配，包括：

接收数据帧并根据所述数据帧确定操作码；

根据所述操作码确定主站的优先级和接入点的带宽；

将所述数据帧、主站的优先级和接入点的带宽输出至接口分配模块；

传输所述数据帧至对应的接口。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对所述虚拟网关进行优先级排序和带宽分配，还包括：

预先存储好不同主站待处理命令的顺序，指令分析模块匹配数据帧的帧类型与优先级规则得到相应的优先级。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

当主站的APN接入点数固定时采用并行拨号，所述并行拨号为同时设置主站的APN参数和拨号；

当主站的APN接入点数不固定时采用串行拨号，所述串行拨号为依次设置主站的APN参数和拨号。

13.一种配网系统，其特征在于，该系统包括权利要求1-8中任一项所述的多APN接入装置、主站及终端设备，

所述多APN接入装置设于所述终端设备上，用于终端设备与多个主站的通信。

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