CN115412428B - 一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置 - Google Patents

一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置，所述方法包括：在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换；当CPE系统的有线网络存在异常时，隔离LAN侧的网口，将二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。采用本发明实施例避免了IP冲突，有效提高了在热备份时CPE系统网络与原有的有线网络之间的兼容性。

Description

一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置
技术领域
本发明涉及网络备份技术领域，尤其涉及一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置。
背景技术
市面上CPE系统对移动蜂窝网络与有线网络热备份主流做法，都是通过在CPE系统上控制三层的路由转发来实现，即CPE系统作为下挂设备的网关，由CPE系统接收其下挂设备传输的数据，最终再根据实际情况决定通过移动蜂窝网络或者有线网络将数据转发给下一跳路由设备。
现有的移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法中，基于三层路由转发数据，有线网络要求LAN侧网络的IP地址必须与WAN侧网络的IP地址不在同一个子网内，否则会经常出现IP冲突，导致系统紊乱，CPE系统的兼容性低下。
由上述可得，现有的移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法由于经常发生IP冲突，存在CPE系统网络与原有的有线网络之间的兼容性低下的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置，避免了IP冲突，有效提高了在热备份时CPE系统网络与原有的有线网络之间的兼容性。
本申请实施例的第一方面提供了一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法，包括：
在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换；
当CPE系统的有线网络存在异常时，隔离LAN侧的网口，将二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。
在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括：
当CPE系统的有线网络异常恢复时，关闭DHCP服务，清除LAN侧的所有网卡IP，将所有LAN侧的网口合并，建立二层网桥；
将CPE系统的出口设置为有线网卡。
在第一方面的一种可能的实现方式中，隔离LAN侧的网口，具体为：
划分VLAN隔离LAN侧的网口；
将有线WAN口与CPE系统的内部网卡单独隔离于虚拟局域网中，以监测有线网络通断情况。
在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括：
当CPE系统接入有线网络后，CPE系统通过DHCP或static方式设置CPE系统的内部网卡IP；
当CPE系统接入移动蜂窝网络后，CPE系统初始化搜网参数，进行搜网动作并在搜网成功后自动触发数据拨号，将拨号成功后获取的IP地址设置于CPE系统的内部网卡中。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在CPE系统接入有线网络或者移动蜂窝网络后，还包括：
启动定时器，按照预设条件定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
本申请实施例的第二方面提供了一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置，包括：系统初始化模块和热备份模块；
其中，系统初始化模块用于在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换；
热备份模块用于当CPE系统的有线网络存在异常时，隔离LAN侧的网口，将二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。
在第二方面的一种可能的实现方式中，还包括：
当CPE系统的有线网络异常恢复时，关闭DHCP服务，清除LAN侧的所有网卡IP，将所有LAN侧的网口合并，建立二层网桥；
将CPE系统的出口设置为有线网卡。
在第二方面的一种可能的实现方式中，隔离LAN侧的网口，具体为：
划分VLAN隔离LAN侧的网口；
将有线WAN口与CPE系统的内部网卡单独隔离于虚拟局域网中，以监测有线网络通断情况。
在第二方面的一种可能的实现方式中，还包括：
当CPE系统接入有线网络后，CPE系统通过DHCP或static方式设置CPE系统的内部网卡IP；
当CPE系统接入移动蜂窝网络后，CPE系统初始化搜网参数，进行搜网动作并在搜网成功后自动触发数据拨号，将拨号成功后获取的IP地址设置于CPE系统的内部网卡中。
在第二方面的一种可能的实现方式中，在CPE系统接入有线网络或者移动蜂窝网络后，还包括：
启动定时器，按照预设条件定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法及装置，所述方法包括：在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换；当CPE系统的有线网络存在异常时，隔离LAN侧的网口，将二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。
其有益效果在于：本发明实施例在CPE系统中建立二层网桥，能够在CPE系统处于有线网络场景时，使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，只有在有线网络存在异常时，才使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换。由于处于有线网络场景时，CPE系统本身不存在LAN侧的IP地址，规避了IP冲突的风险，避免了在热备份时系统紊乱、CPE系统的兼容性低下的问题，有效提高了在热备份时CPE系统网络与原有的有线网络之间的兼容性。且由于本发明实施例能够避免在热备份时系统紊乱的问题，从而能够数据无法正确转发的问题，以进一步保证了在热备份时数据传输的准确性。
同时，由于CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，可以在为原有的有线网络中增加移动蜂窝网络备份的同时，避免对原有的有线网络的性能造成任何损耗；且CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，相比于现有技术中通过基于三层路由转发数据的方法，能够提高数据转发的效率，从而提高网络整体的性能。
进一步地，本发明实施例在接收所述下挂设备发送的数据后，由CPE系统的底层switch phy芯片硬件转发至移动蜂窝网络，无需外围MCU的参与，不存在带宽损耗，大大降低了对MCU处理性能的要求，可以在最大限度维持原有网络带宽的同时，进一步降低产品的硬件和研发成本。
最后，本发明实施例能够实现网段自适应，在实际部署时无需考虑原有网络的网段配置冲突问题，系统会自动根据原有网络子网掩码融入，减少方案运维成本。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置的结构示意图。
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，所描述的实施例仅进行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作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。
参照图1，是本发明一实施例提供的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法的流程示意图，包括S101-S102：
S101：在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换。
在本发明实施例中，还包括：
当所述CPE系统接入有线网络后，所述CPE系统通过DHCP或static方式设置所述CPE系统的内部网卡IP；
当所述CPE系统接入移动蜂窝网络后，所述CPE系统初始化搜网参数，进行搜网动作并在搜网成功后自动触发数据拨号，将拨号成功后获取的IP地址设置于所述CPE系统的内部网卡中。
在一具体实施例中，在所述CPE系统接入有线网络或者移动蜂窝网络后，还包括：
启动定时器，按照预设条件定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
S102：当CPE系统的有线网络存在异常时，隔离LAN侧的网口，将二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。
在本发明实施例中，热备份是指有线网络和移动蜂窝网络都是同时在运行的，当有线网络和移动蜂窝网络的其中一种出现异常便会自动切换到另一种。
其中，所述接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，具体为：
接收所述下挂设备发送的数据后，由CPE系统的底层switch phy芯片硬件转发至移动蜂窝网络，无需外围MCU的参与，不存在带宽损耗，大大降低了对MCU处理性能的要求，可以在最大限度维持原有网络带宽的同时，进一步降低产品的硬件和研发成本。
在本实施例中，还包括：
当所述CPE系统的有线网络异常恢复时，关闭所述DHCP服务，清除所述LAN侧的所有网卡IP，将所有所述LAN侧的网口合并，建立所述二层网桥；
将所述CPE系统的出口设置为有线网卡。
在本实施例中，所述隔离所述LAN侧的网口，具体为：
划分VLAN隔离所述LAN侧的网口；
将有线WAN口与所述CPE系统的内部网卡单独隔离于虚拟局域网中，以监测有线网络通断情况。
具体地，本发明实施例通过CPE系统中的有线网络、移动蜂窝网络两个功能模块实现热备份的具体过程，包括S1011-S1014：
S1011：CPE系统正常启动，分别开启有线网络、移动蜂窝网络两个功能模块并同时进行初始化，等待进入网络就绪状态。此时CPE系统建立二层网桥，并将LAN侧所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备此时可通过二层网桥直接与上级网络做数据交换。
其中，进入网络就绪状态具体为：
(1)、有线网络功能模块负责检测当前有线网口接入状态，CPE系统接入网线后即开始按照CPE系统配置通过DHCP或static方式设置系统内部网卡IP，以形成对于有线网络通断检测的准备；
(2)、移动蜂窝网络功能模块负责控制CPE系统的射频模组，按照CPE系统配置初始化搜网所需参数，进行搜网动作，搜网成功后自动触发数据拨号，拨号成功后将获取的IP地址设置到系统内部网卡上，以形成对于移动蜂窝网络通断检测的准备；
(3)CPE系统已进入网络就绪状态。
S1012：在移动蜂窝网络或有线网络就绪后(即CPE系统已进入网络就绪状态)，CPE系统启动定时器，按照CPE系统配置(即预设条件)定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
S1013：当检测到有线网络异常时，按以下步骤进行设置CPE系统接管有线网络，使CPE系统的下挂设备及CPE系统本身通过移动蜂窝网络访问外网：
(1)划分VLAN隔离LAN侧网口，将有线WAN口与内部网卡单独隔离于一个虚拟局域网内，仅作为检测出口继续监测有线网络通断情况，以便在有线网络恢复正常时及时切换回有线网络；
(2)设置CPE系统的LAN侧网卡IP为有线网络的网关地址，接收CPE系统的下挂设备数据并转发至移动蜂窝网络，从而接管CPE系统的下挂设备的网络；
(3)根据有线网络的子网掩码以及网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，使得后续新接入CPE网络的下挂设备也可正常获取地址访问外网不受影响。
S1014：当检测到有线网络异常恢复时，按以下步骤进行设置系统恢复有线网络，使CPE系统的下挂设备及CPE系统本身通过有线网络访问外网：
(1)关闭系统DHCP服务，避免影响现有的有线网络；
(2)清除系统LAN侧的IP，接入有线网络后的IP冲突，将所有网口VLAN合并，建立二层网桥，以使CPE系统的下挂设备可通过二层网桥直接与上级网络做数据交换访问外网；
(3)修改CPE系统的自身出口为内部有线网卡，使得CPE系统自身也通过有线网络访问外网。
其中，文中所使用的CPE即为Customer Premise Equipment(用户端设备)；LAN即为Local Area Network(局域网)；WAN即为Wide Area Network(广域网)；VLAN即为VirtulLocal Area Network(虚拟局域网)；DHCP即为Dynamic Host Configuration Protocol(动态主机配置协议)；IP即为Internet Protocol(以太网协议)，一般IP的协议地址会简单写为IP；ICMP即为Internet Control Message Protocol(以太网控制报文协议)；MCU即为Microcontroller Unit(微控制单元)；Switch phy(Physical)即为交换机物理链路层；OSI即为Open System Interconnection Reference Model(开放式系统互联通信参考模型)；二层网桥即为OSI模型中第二层，物理链路层的桥(Bridge)。
为了进一步说明移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置，请参照图2，图2是本发明一实施例提供的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置的结构示意图，包括：系统初始化模块201和热备份模块202；
其中，所述系统初始化模块201用于在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入所述二层网桥中，以使所述CPE系统的下挂设备通过所述二层网桥与有线网络进行数据交换；
所述热备份模块202用于当所述CPE系统的有线网络存在异常时，隔离所述LAN侧的网口，将所述二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和所述网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使所述下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。
在本实施例中，还包括：
当所述CPE系统的有线网络异常恢复时，关闭所述DHCP服务，清除所述LAN侧的所有网卡IP，将所有所述LAN侧的网口合并，建立所述二层网桥；
将所述CPE系统的出口设置为有线网卡。
在本实施例中，所述隔离所述LAN侧的网口，具体为：
划分VLAN隔离所述LAN侧的网口；
将有线WAN口与所述CPE系统的内部网卡单独隔离于虚拟局域网中，以监测有线网络通断情况。
在一具体实施例中，还包括：
当所述CPE系统接入有线网络后，所述CPE系统通过DHCP或static方式设置所述CPE系统的内部网卡IP；
当所述CPE系统接入移动蜂窝网络后，所述CPE系统初始化搜网参数，进行搜网动作并在搜网成功后自动触发数据拨号，将拨号成功后获取的IP地址设置于所述CPE系统的内部网卡中。
在一具体实施例中，在所述CPE系统接入有线网络或者移动蜂窝网络后，还包括：
启动定时器，按照预设条件定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
本发明实施例通过系统初始化模块在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入二层网桥中，以使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换；通过热备份模块当CPE系统的有线网络存在异常时，隔离LAN侧的网口，将二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份。
本发明实施例在CPE系统中建立二层网桥，能够在CPE系统处于有线网络场景时，使CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，只有在有线网络存在异常时，才使下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换。由于处于有线网络场景时，CPE系统本身不存在LAN侧的IP地址，规避了IP冲突的风险，避免了在热备份时系统紊乱、CPE系统的兼容性低下的问题，有效提高了在热备份时CPE系统网络与原有的有线网络之间的兼容性。且由于本发明实施例能够避免在热备份时系统紊乱的问题，从而能够解决数据无法正确转发的问题，以进一步保证了在热备份时数据传输的准确性。
同时，由于CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，可以在为原有的有线网络中增加移动蜂窝网络备份的同时，避免对原有的有线网络的性能造成任何损耗；且CPE系统的下挂设备通过二层网桥与有线网络进行数据交换，相比于现有技术中通过基于三层路由转发数据的方法，能够提高数据转发的效率，从而提高网络整体的性能。
进一步地，本发明实施例在接收所述下挂设备发送的数据后，由CPE系统的底层switch phy芯片硬件转发至移动蜂窝网络，无需外围MCU的参与，不存在带宽损耗，大大降低了对MCU处理性能的要求，可以在最大限度维持原有网络带宽的同时，进一步降低产品的硬件和研发成本。
最后，本发明实施例能够实现网段自适应，在实际部署时无需考虑原有网络的网段配置冲突问题，系统会自动根据原有网络子网掩码融入，减少方案运维成本，增强系统兼容性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法，其特征在于，包括：
CPE系统正常启动时，分别开启有线网络和移动蜂窝网络，并在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入所述二层网桥中，以使所述CPE系统的下挂设备通过所述二层网桥与有线网络进行数据交换；
当所述CPE系统的有线网络存在异常时，隔离所述LAN侧的网口，将所述二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和所述网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使所述下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份；
其中，所述隔离所述LAN侧的网口，具体为：
划分VLAN隔离所述LAN侧的网口；
将有线WAN口与所述CPE系统的内部网卡单独隔离于虚拟局域网中，以监测有线网络通断情况；
所述接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，具体为：
接收所述下挂设备发送的数据后，由CPE系统的底层switch phy芯片硬件转发至移动蜂窝网络；
所述热备份方法，还包括：
当所述CPE系统的有线网络异常恢复时，关闭所述DHCP服务，清除所述LAN侧的所有网卡IP，将所有所述LAN侧的网口合并，建立所述二层网桥；
将所述CPE系统的出口设置为有线网卡。
2.根据权利要求1所述的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法，其特征在于，还包括：
当所述CPE系统接入有线网络后，所述CPE系统通过DHCP或static方式设置所述CPE系统的内部网卡IP；
当所述CPE系统接入移动蜂窝网络后，所述CPE系统初始化搜网参数，进行搜网动作并在搜网成功后自动触发数据拨号，将拨号成功后获取的IP地址设置于所述CPE系统的内部网卡中。
3.根据权利要求2所述的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份方法，其特征在于，在所述CPE系统接入有线网络或者移动蜂窝网络后，还包括：
启动定时器，按照预设条件定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
4.一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置，其特征在于，包括：系统初始化模块和热备份模块；
其中，所述系统初始化模块用于CPE系统正常启动时，分别开启有线网络和移动蜂窝网络，并在CPE系统中建立二层网桥，将LAN侧的所有网卡加入所述二层网桥中，以使所述CPE系统的下挂设备通过所述二层网桥与有线网络进行数据交换；
所述热备份模块用于当所述CPE系统的有线网络存在异常时，隔离所述LAN侧的网口，将所述二层网桥的IP地址设置为有线网络的网关地址，接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，根据有线网络的子网掩码和所述网关地址，模拟有线网络行为启动DHCP服务，以使所述下挂设备通过移动蜂窝网络进行数据交换，完成移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份；
其中，所述隔离所述LAN侧的网口，具体为：
划分VLAN隔离所述LAN侧的网口；
将有线WAN口与所述CPE系统的内部网卡单独隔离于虚拟局域网中，以监测有线网络通断情况；
所述接收所述下挂设备发送的数据并转发至移动蜂窝网络，具体为：
接收所述下挂设备发送的数据后，由CPE系统的底层switch phy芯片硬件转发至移动蜂窝网络；
所述热备份装置，还包括：
当所述CPE系统的有线网络异常恢复时，关闭所述DHCP服务，清除所述LAN侧的所有网卡IP，将所有所述LAN侧的网口合并，建立所述二层网桥；
将所述CPE系统的出口设置为有线网卡。
5.根据权利要求4所述的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置，其特征在于，还包括：
当所述CPE系统接入有线网络后，所述CPE系统通过DHCP或static方式设置所述CPE系统的内部网卡IP；
当所述CPE系统接入移动蜂窝网络后，所述CPE系统初始化搜网参数，进行搜网动作并在搜网成功后自动触发数据拨号，将拨号成功后获取的IP地址设置于所述CPE系统的内部网卡中。
6.根据权利要求5所述的一种移动蜂窝网络与有线网络之间的热备份装置，其特征在于，在所述CPE系统接入有线网络或者移动蜂窝网络后，还包括：
启动定时器，按照预设条件定时向外网发送ICMP报文来检测有线网络或移动蜂窝网络的通断。
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