CN116113077B - 一种基于5g cpe下行分流技术的专网高可用组网方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蜂窝网络通信技术边缘计算领域,尤其涉及一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法,包括将5G融合网络分流器接入本地网络,即专网4G/5G基站、本地企业服务器分别与5G融合网络分流器串联;在本地企业网部署端网络设备5G CPE,端网络设备5G CPE通过有线方式接入5G融合网络分流器,通过空口接入专网4G/5G基站;为端网络设备5G CPE配置固定的蜂窝移动网络的IP地址,将用户终端的目标IP地址设置为端网络设备5GCPE的IP地址,并通过5G融合网络分流器将该IP地址映射到本地企业服务器;本发明保证业务的稳定运行,降低物理专线成本,实现专网下业务不间断的高可用数据传输。

Description

一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法
技术领域
本发明涉及蜂窝网络通信技术边缘计算领域,尤其涉及一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法。
背景技术
随着移动通信技术和社会信息化的快速发展,具有高带宽、多连接、低时延等特性的5G技术逐步应用于企业生产和社会管理的各个领域,其中以5G专网应用较为突出,能够满足企业掌握控制权、可靠性、安全性、隐私性等不同需求。5G专网在电子设备制造业、装备制造业、钢铁行业、采矿行业、电力行业等重点行业应用出色,助力实体经济数字化、网络化、智能化转型升级进程中发挥了重要作用。
目前5G专网低成本构建主要有三种方式。首先,虚拟专网方式采用软隔离方式,企业无需配备基站、5G核心网设备,所有的设备与公网用户共享,通过网络切片的方式,将企业用户的数据通过虚拟切片的形式,在流经的设备中隔离处理,具有配置简易、价格低的优点,但无法满足安全性、低时延的需求。其次,下沉UPF方式将5G核心网UPF下沉到本地企业网,能够满足企业对于高带宽、低时延的需求,但这种方式成本并不低、且没有实现真正的数据不出场,对于中小企业及数据敏感型企业难以接受。最后,利用5G融合网络分流器通过光纤接入覆盖本地企业网的4G/5G基站,并将5G融合网络分流器串接于各基站与传输网之间,这种方式能够实现企业数据不出场,满足低成本实现业务应用低时延高带宽的需求。
然而,无论下沉UPF方式、亦或5G融合网络分流器构建的5G专网,在利用端网络设备5G CPE作为终端接入专网服务时,由于其移动性会带来“逃逸”现象,即该5G CPE不在专网覆盖范围内,而是“逃逸”到了专网外的某个基站的信号覆盖下,此时,会引起其正在执行的专网环境下业务的中断,无法保证业务运行的稳定性和可靠性。
发明内容
为了降低物理专线成本,并实现专网下业务不间断的高可用数据传输保障,本发明提出一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法,具体包括以下步骤:
S1、将5G融合网络分流器通过光纤接入覆盖本地企业网的专网4G/5G基站,即专网4G/5G基站、本地企业服务器分别与5G融合网络分流器串联;
S2、在本地企业网部署端网络设备5G CPE,端网络设备5G CPE通过有线方式接入5G融合网络分流器,通过空口接入专网4G/5G基站;
S3、为端网络设备5G CPE配置固定的蜂窝移动网络的IP地址,将用户终端的目标IP地址设置为端网络设备5G CPE的IP地址,并通过5G融合网络分流器将该IP地址映射到本地企业服务器。
进一步的,当用户终端在专网4G/5G基站网络的覆盖下时,若需要访问本地企业服务器,业务流通过专网4G/5G基站空口,由5G融合网络分流器在专网4G/5G基站与本地企业服务器之间转发,完成数据交互。
进一步的,当用户终端在专网4G/5G基站网络的覆盖下,进行数据交互的过程包括:
当用户设备想要访问本地企业服务器时,业务流第一上行数据依次通过用户终端、专网4G/5G基站、5G融合网络分流器转发,到达本地企业服务器;
业务流第一下行数据通过本地企业服务器转发给5G融合网络分流器,5G融合网络分流器将下行数据封装后发送给专网4G/5G基站,4G/5G基站再转发给用户终端。
进一步的,当用户终端不在专网4G/5G基站网络的覆盖下、但在其他4G/5G基站网络的覆盖下时,若需要访问本地企业服务器,业务流通过端网络设备5GCPE分流在本地企业网与其他4G/5G基站之间转发,完成数据交互。
进一步的,当用户终端不在专网4G/5G基站网络的覆盖下、但在其他4G/5G基站网络的覆盖下,进行数据交互的过程包括:
当用户设备想要访问本地企业服务器时,业务流第二上行数据依次通过用户终端、其他4G/5G基站、传输网转发到核心网,核心网对数据流进行处理后,再依次通过传输网、5G融合网络分流器下行分流转发到本地企业服务器;
业务流第二下行数据依次通过本地企业服务器、5G融合网络分流器、传输网、核心网、到其他4G/5G基站,再转发给终端。
进一步的,当用户终端从其他4G/5G基站网络的覆盖下的区域移动到专网4G/5G基站网络的覆盖下的区域时,通过5G融合网络分流器来切换与本地企业服务器之间的链路,即业务流从其他4G/5G基站网络覆盖下的第二下行数据的链路切换到专网4G/5G基站网络覆盖下的第一下行数据的链路中,或业务流从其他4G/5G基站网络覆盖下的第二上行数据的链路切换到第一上行数据的链路中。
进一步的,在切换链路的过程中,将端网络设备5G CPE设置为BlackHole,即任何业务相关的数据包,流到该端网络设备5G CPE上时,该端网络设备5GCPE将数据包Drop掉。
本发明在有线专线作为专网备份和专网延申覆盖支持方案中,当该专线上传输的数据量较小时,采用基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法,其不占用空口资源,并绕过基站空口传输带来的时延,可以在提升性能的同时,保证了本地专网的高可用需求。
附图说明
图1为本发明一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法的网络结构图;
图2为本发明一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法的流程示意图。
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5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法,具体包括以下步骤:
S1、将5G融合网络分流器通过光纤接入覆盖本地企业网的专网4G/5G基站,即专网4G/5G基站、本地企业服务器分别与5G融合网络分流器串联;
S2、在本地企业网部署端网络设备5G CPE,端网络设备5G CPE通过有线方式接入5G融合网络分流器,通过空口接入专网4G/5G基站;
S3、为端网络设备5G CPE配置固定的蜂窝移动网络的IP地址,将用户终端的目标IP地址设置为端网络设备5G CPE的IP地址,并通过5G融合网络分流器将该IP地址映射到本地企业服务器。
如图1~2,在本实施例中,一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法包括以下步骤:
S1:利用5G融合网络分流器通过光纤接入覆盖本地企业网的4G/5G基站,并将5G融合网络分流器串接于各基站与传输网之间;其中,5G融合网络分流器部署在4G/5G基站与本地企业网之间,能够兼容4G、5G、NB-IoT、WiFi等不同无线网络。
S2:在专网部署端网络设备5G CPE,该CPE可以通过有线方式接入5G融合网络分流器,并通过空口接入5G基站1(本实施例中,5G基站1、5G基站2为覆盖本地企业网的基站);其中,专网是指接入5G融合网络分流器的4G/5G基站、且为本地企业网提供蜂窝网络服务,例如图1所示5G基站1、5G基站2覆盖的网络。
S3:为端网络设备5G CPE配置固定的蜂窝移动网络的IP地址,根据业务需求将终端B的目标IP地址设置为端网络设备5G CPE的IP地址,并由5G融合网络分流器将其映射到本地企业网应用服务器A。
其中,将终端B的目标IP地址设置为端网络设备5G CPE的IP地址,5G融合网络分流器将其映射到本地企业网应用服务器A,以此将专网范围以内及4G/5G基站范围以内业务流通过5G融合网络分流器,完成与本地服务器A交互任务,防止在在专网覆盖范围以外、但在5G基站3覆盖范围的业务流流向互联网,不能实现交互,5G基站3是不在专网覆盖下的其他基站。
S4:当终端B在专网覆盖下访问本地企业网服务器A时,业务流通过专网基站空口,由5G融合网络分流器在本地企业网与专网基站之间转发,完成数据交互。
S41:当终端B在专网覆盖下访问本地企业网服务器A时,业务流上行数据传输通过终端B、5G基站1(或5G基站2)、被5G融合网络分流器转发到本地企业网服务器A。
S42:当终端B在专网覆盖下访问本地企业网服务器A时,业务流下行数据传输通过本地企业网服务器A、被5G融合网络分流器封装发送到4G/5G基站1(或5G基站2)和终端B。
其中,5G CPE和5G融合网络分流在S3配置下,完成正常的接收、转发业务流数据任务。
S5:当终端B在专网覆盖范围以外、但在5G基站3覆盖范围,访问本地企业网服务器A时,业务流通过端网络设备5G CPE引流,由5G融合网络分流器在本地企业网与5G基站3之间转发,完成数据交互。
S51:终端B向服务器A传输数据,通过终端B、5G基站3、传输网到核心网,核心网处理后,再通过传输网、5G融合网络分流器到本地企业网服务器A,数据通过5G融合网络分流器时,将目标地址为该5G CPE的IP地址的数据包,进行下行分流处理,包括探测、地址映射、转发到本地企业网服务器A。
S52:服务器A向终端B传输数据,通过本地企业网服务器A、5G融合网络分流器、核心网、5G基站3到终端B,数据通过5G融合网络分流器时,将数据包源地址为本地企业网服务器A的IP,映射为下行分流5G CPE的IP地址,再转发到核心网,核心网处理后,最终发送给位于5G基站3下的终端B上。
S53:当终端B移动到专网下时,5G融合网络分流器会将数据流从灰色虚线通路(下行分流),切换到黑色虚线通路(上行分流),切换的瞬间会有一些数据包,例如TCP包被发送到这台CPE(192.168.188.2)上,从而引起TCP Reset。为此,需要将这台CPE,设置为BlackHole,也就是任何业务相关的数据包,流到该CPE上时,这台CPE仅的简单Drop掉(可以通过IPtables来设置)。
本发明中,采用的基站为5G基站,但是在实际操作过程中也可是4G基站,或者同时实现4G通信和5G通信的4G/5G基站。
在切换时,通过5G融合网络分流器来切换与本地企业服务器之间的链路,即业务流从其他4G/5G基站网络覆盖下的第二下行数据(图1中数据下行链路2传输的数据)的链路切换到专网4G/5G基站网络覆盖下的第一下行数据(图1中数据下行链路1传输的数据)的链路中,或业务流从其他4G/5G基站网络覆盖下的第二上行数据(图1中数据上行链路2传输的数据)的链路切换到第一上行数据(图1中数据上行链路1传输的数据)的链路中。
其中,5G CPE和5G融合网络分流在S3配置下,终端B的业务流数据目标IP地址为端网络设备5G CPE的IP地址,5G融合网络分流器将其映射到本地企业网应用服务器A。因此,终端B不在专网覆盖范围以内,业务流也可以通过4G/5G基站3、传输网、核心网、再到传输网,经过5G CPE引流最终到达5G融合网络分流器,5G融合网络分流器进行一系列处理最终到达本地企业网服务器A。同理,本地企业网服务器A的业务流数据在5G融合网络分流器的一系列处理下,经过传输网、核心网、4G/5G基站3,最终到达终端B。
本发明旨在解决5G融合网络分流器方式中终端脱离专网覆盖范围,业务不稳定、不可靠问题,提出一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法。本发明在有线专线作为专网备份和专网延申覆盖支持方案中,当该专线上传输的数据量较小时,采用基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法,其不占用空口资源,并绕过基站空口传输带来的时延,提高了本地专网性能,保证本地专网的高可用需求。
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)

1.一种基于5G CPE下行分流技术的专网高可用组网方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、将5G融合网络分流器通过光纤接入覆盖本地企业网的专网4G/5G基站,即专网4G/5G基站、本地企业服务器分别与5G融合网络分流器串联;
S2、在本地企业网部署端网络设备5G CPE,端网络设备5G CPE通过有线方式接入5G融合网络分流器,通过空口接入专网4G/5G基站;
S3、为端网络设备5G CPE配置固定的蜂窝移动网络的IP地址,将用户终端的目标IP地址设置为端网络设备5G CPE的IP地址,并通过5G融合网络分流器将该IP地址映射到本地企业服务器;
当用户终端在专网4G/5G基站网络的覆盖下时,若需要访问本地企业服务器,业务流通过专网4G/5G基站空口,由5G融合网络分流器在专网4G/5G基站与本地企业服务器之间转发,完成数据交互,进行数据交互的过程包括:
当用户设备想要访问本地企业服务器时,业务流第一上行数据依次通过用户终端、专网4G/5G基站、5G融合网络分流器转发,到达本地企业服务器;
业务流第一下行数据通过本地企业服务器转发给5G融合网络分流器,5G融合网络分流器将下行数据封装后发送给专网4G/5G基站,4G/5G基站再转发给用户终端;
当用户终端不在专网4G/5G基站网络的覆盖下、但在其他4G/5G基站网络的覆盖下时,若需要访问本地企业服务器,业务流通过端网络设备5G CPE引流到本地企业网,完成数据交互,进行数据交互的过程包括:
当用户设备想要访问本地企业服务器时,业务流第二上行数据依次通过用户终端、其他4G/5G基站、传输网转发到核心网,核心网对数据流进行处理后,再依次通过传输网、5G融合网络分流器下行分流转发到本地企业服务器;
业务流第二下行数据依次通过本地企业服务器、5G融合网络分流器、传输网、核心网、到其他4G/5G基站,再转发给终端;
当用户终端从其他4G/5G基站网络的覆盖下的区域移动到专网4G/5G基站网络的覆盖下的区域时,通过5G融合网络分流器来切换与本地企业服务器之间的链路,即业务流从其他4G/5G基站网络覆盖下的第二下行数据的链路切换到专网4G/5G基站网络覆盖下的第一下行数据的链路中,或业务流从其他4G/5G基站网络覆盖下的第二上行数据的链路切换到第一上行数据的链路中,在切换链路的过程中,将端网络设备5G CPE设置为BlackHole,即任何业务相关的数据包,流到该端网络设备5G CPE上时,该端网络设备5G CPE将数据包Drop掉。
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