一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，包括位于LTE无线专网内的核心网设备和无线移动终端，以及位于外部业务网络中的三层汇聚转发设备；核心网设备上集成ARP代理模块，其提供代理MAC地址，并将该代理MAC地址添加至上行报文中；三层汇聚转发设备的VLAN接口上创建与无线移动终端IP地址相同网段的IP地址，三层汇聚转发设备转发上行报文和下行报文，同时进行代理MAC地址学习，三层汇聚转发设备在转发下行报文时根据学习到的代理MAC地址进行转发。本发明专利技术还提供一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传方法。本发明专利技术实现无线移动终端IP地址透明传输并且不影响外部业务网络的组网拓扑以及IP地址规划。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统及方法
本专利技术涉及一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统及方法，属于信息通信

技术介绍
以LTE（全称：3GPPLongTermEvolution，中文：3GPP长期演进技术）网络为代表的全球4G商用网络持续增加，4G业务日趋丰富，4G用户稳步增长，全球4G市场已经从起步期进入到迅速发展期。随着移动通信技术的成熟稳定，LTE无线专网应用越来越普及，涉及各个行业领域，包括交通、矿场、电力、广播、电信应急通信等。现有的LTE无线专网的核心网设备，一般都集成NAT（网络地址转换）服务功能，无线移动终端设备的IP地址作为LTE无线专网的内部私有IP地址使用，无法直接透传到外部业务网络使用。LTE无线专网为了提高传输可靠性会采用S1-flex和MMEpool功能，因此，为了满足无线移动终端IP地址透传的组网应用需求，一般传统的做法需要额外建立VPN隧道网络，不但增加了网络设备部署成本还增加了网络配置的复杂度。公开号为CN105553849A的专利《一种传统IP网络与SPTN网络互通方法与系统》，该技术方案是通过增加装置收集处理路径拓扑信息生成路由流表项达到SPTN网络与原传统IP网络互通的目的，其解决了SPTN（软件定义分组传输网）与现有的IP网络路由方式无法兼容容易形成路由“孤岛”的问题，无法解决本专利技术提出的LTE无线专网内无线移动终端与外部业务网的透传传输，因此，无法作为优化LTE无线专网应用的参考。公开号为CN101197779A的专利《一种提升地址解析协议代理发包效率的方法、装置和系统》专利技术公开了一种提升地址解析协议代理发包效率的方法,包括以下步骤:接收地址解析协议请求报文;替换所述地址解析协议请求报文中发送端设备的媒体访问控制MAC地址和所述发送端设备所属的子虚拟局域网SUBVLAN，并向超级虚拟局域网SUPERVLAN下的每个设备发送一个已替换MAC地址和SUBVLAN的地址解析协议请求报文，从而提高了级联场景下ARPPROXY的发包效率，降低了级联场景下ARPPROXY的实现复杂度。该技术方案要解决的问题是：IP网络中二三层混合组网所需要的地址解析协议处理效率不高的问题，采用的技术方案是被动式的接收到地址解析协议报文后替换MAC地址和子VLAN信息，然后向超级VLAN下面的每个设备转发地址解析协议报文；而本专利技术在无线移动终端上线后主动发送免费地址解析协议报文，同时在接收到外部数据业务网络的IP地址解析请求协议报文后直接使用代理MAC地址进行应答回复，其解决的是LTE无线专网与具体行业的已有外部数据业务网络无法透明衔接的问题。已公开的技术方案所描述的优化ARP代理模块功能的方法并不适用于本专利技术中描述的问题和应用场景。由于二者所要解决的技术问题明显不同，且在技术方案上存在本质区别，不存在技术启示。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，在不增加网络设备部署成本和网络配置复杂度的情况下实现无线移动终端IP地址透明传输。其技术方案如下：一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，包括位于LTE无线专网内的核心网设备和无线移动终端，以及位于外部业务网络中的三层汇聚转发设备；所述核心网设备上集成一ARP代理模块，所述ARP代理模块提供代理MAC地址，并将该代理MAC地址添加至无线移动终端发往外部业务网的上行报文中，然后将上行报文发送至所述三层汇聚转发设备；所述三层汇聚转发设备的VLAN接口上创建与所述无线移动终端IP地址相同网段的IP地址，使其作为无线移动终端的出口网关，所述三层汇聚转发设备负责转发所述上行报文，同时进行代理MAC地址学习，所述三层汇聚转发设备还根据学习到的代理MAC地址转发从外部业务网发送至无线移动终端的下行报文，所述下行报文到达所述核心网设备，再由核心网设备发送至无线移动终端。更优地，所述代理MAC地址为该核心网设备的网络接口MAC地址。更优地，所述ARP代理模块包括用户态接口子模块和核心态协议子模块；所述用户态接口子模块负责与核心网设备进行信息交互，具体执行以下步骤：当无线移动终端上线或离线时，所述核心网设备向所述用户态接口子模块通告无线移动终端的IP地址信息，无线移动终端上线，所述用户态接口子模块把该无线移动终端的IP地址信息通告所述核心态协议子模块，并在核心网设备上记录存储该无线移动终端的IP地址信息，无线移动终端下线，所述用户态接口子模块从核心网设备中删除该无线移动终端的IP地址信息；所述核心态协议子模块负责ARP协议报文的处理，具体执行以下步骤：当接收到新上线的无线移动终端的IP地址信息时，主动发送免费的APR广播报文，向外广播该无线移动终端的IP地址信息对应的代理MAC地址；当接收到所述上行报文时，在所述上行报文中添加所述代理MAC地址作为源MAC地址，然后发送至所述三层汇聚转发设备；当监听到下行报文的ARP请求时，检查下行报文中请求的IP地址信息并和已记录存储的无线移动终端的IP地址信息作对比，如果匹配，则代理响应该ARP请求，接收下行报文，否则不响应ARP请求。更优地，所述三层汇聚转发设备通过对所述上行报文，或上行报文和APR广播报文的学习，建立正确的MAC地址转发表。更优地，所述三层汇聚转发设备为交换机或路由器设备。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传方法。其技术方案如下：一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传方法，首先执行如下配置：位于外部业务网络中的三层汇聚转发设备的VLAN接口上创建与所述无线移动终端IP地址相同网段的IP地址，使其具备直连路由表信息，从而作为无线移动终端的出口网关；所述透传方法包括上行传输步骤和下行传输步骤：所述上行传输步骤包括：步骤1、核心网设备在无线移动终端发往外部业务网的上行报文添加代理MAC地址，然后发送至所述三层汇聚转发设备；所述核心网设备和无线移动终端均位于LTE无线专网内；步骤2、所述三层汇聚转发设备转发所述上行报文至外部业务网中的服务器，并同时进行代理MAC地址学习；所述下行传输步骤包括：步骤10、所述三层汇聚转发设备根据学习到的代理MAC地址转发从外部业务网发送至无线移动终端的下行报文；步骤20、所述下行报文到达所述核心网设备，再由核心网设备发送至无线移动终端。更优地，所述代理MAC地址为该核心网设备的网络接口MAC地址。更优地，透传方法还包括无线移动终端信息管理步骤，具体如下：当无线移动终端上线时，所述核心网设备主动发送免费的APR广播报文，向外广播该无线移动终端的IP地址信息对应的代理MAC地址，并在核心网设备的系统内核中记录存储该无线移动终端的IP地址信息；当无线移动终端下线时，所述核心网设备删除该下线的无线移动终端对应无线移动终端的IP地址信息。更优地，所述步骤20具体为：所述核心网设备收到下行报文时，检查下行报文中请求的IP地址信息并和已记录存储的无线移动终端的IP地址信息作对比，如果匹配，则直接使用代理MAC地址代理响应，否则不响应。更优地，所述三层汇聚转发设备通过对所述上行报文，或上行报文和APR广播报文的学习，建立正确的MAC地址转发表。本专利技术具有如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，其特征在于：包括位于LTE无线专网内的核心网设备（2）和无线移动终端（1），以及位于外部业务网络中的三层汇聚转发设备（3）；所述核心网设备（2）上集成一ARP代理模块，所述ARP代理模块提供代理MAC地址，并将该代理MAC地址添加至无线移动终端（1）发往外部业务网的上行报文中，然后将上行报文发送至所述三层汇聚转发设备（3）；所述三层汇聚转发设备（3）的VLAN接口上创建与所述无线移动终端（1）IP地址相同网段的IP地址，使其作为无线移动终端（1）的出口网关，所述三层汇聚转发设备（3）负责转发所述上行报文，同时进行代理MAC地址学习，所述三层汇聚转发设备（3）还根据学习到的代理MAC地址转发从外部业务网发送至无线移动终端（1）的下行报文，所述下行报文到达所述核心网设备（2），再由核心网设备（2）发送至无线移动终端（1）。

【技术特征摘要】
1.一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，其特征在于：包括位于LTE无线专网内的核心网设备（2）和无线移动终端（1），以及位于外部业务网络中的三层汇聚转发设备（3）；所述核心网设备（2）上集成一ARP代理模块，所述ARP代理模块提供代理MAC地址，并将该代理MAC地址添加至无线移动终端（1）发往外部业务网的上行报文中，然后将上行报文发送至所述三层汇聚转发设备（3）；所述三层汇聚转发设备（3）的VLAN接口上创建与所述无线移动终端（1）IP地址相同网段的IP地址，使其作为无线移动终端（1）的出口网关，所述三层汇聚转发设备（3）负责转发所述上行报文，同时进行代理MAC地址学习，所述三层汇聚转发设备（3）还根据学习到的代理MAC地址转发从外部业务网发送至无线移动终端（1）的下行报文，所述下行报文到达所述核心网设备（2），再由核心网设备（2）发送至无线移动终端（1）。2.根据权利要求1所述的一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，其特征在于：所述代理MAC地址为该核心网设备（2）的网络接口MAC地址。3.根据权利要求1所述的的一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，其特征在于：所述ARP代理模块包括用户态接口子模块和核心态协议子模块；所述用户态接口子模块负责与核心网设备（2）进行信息交互，具体执行以下步骤：当无线移动终端（1）上线或离线时，所述核心网设备（2）向所述用户态接口子模块通告无线移动终端（1）的IP地址信息，无线移动终端（1）上线，所述用户态接口子模块把该无线移动终端（1）的IP地址信息通告所述核心态协议子模块，并在核心网设备（2）上记录存储该无线移动终端（1）的IP地址信息，无线移动终端（1）下线，所述用户态接口子模块从核心网设备（2）中删除该无线移动终端（1）的IP地址信息；所述核心态协议子模块负责ARP协议报文的处理，具体执行以下步骤：当接收到新上线的无线移动终端（1）的IP地址信息时，主动发送免费的APR广播报文，向外广播该无线移动终端（1）的IP地址信息对应的代理MAC地址；当接收到所述上行报文时，在所述上行报文中添加所述代理MAC地址作为源MAC地址，然后发送至所述三层汇聚转发设备（3）；当监听到下行报文的ARP请求时，检查下行报文中请求的IP地址信息并和已记录存储的无线移动终端（1）的IP地址信息作对比，如果匹配，则代理响应该ARP请求，接收下行报文，否则不响应ARP请求。4.根据权利要求1或3所述的一种基于LTE无线专网的终端IP地址透传系统，其特征在于：所述三层汇聚转发设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗来财，
申请(专利权)人：福建三元达网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35