一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关制造技术

本发明专利技术涉及一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关，包括：API接口模块，用于供MEC Platform调用并下发各类分流规则，还用于查询网络信息；物理资源管理模块，用于接管物理资源，并构建物理环和逻辑环，还用于解析数据报文的类型，将GTP‑U数据报文和GTP‑C数据报文分别分发到用户面逻辑环和控制面逻辑环；数据报文转发模块，用于解析GTP‑U数据报文，取得用户业务数据并分流到本地边缘网络、或者直接将GTP‑U数据报文透传到省中心或更高一级的核心网络；网络信息服务模块，用于解析GTP‑C数据报文，将用户终端设备信息保存在本地数据库中，并重新封装为GTP‑C数据报文发出。本发明专利技术极大的节省了MEC在企业客户应用场景中的建设成本。

【技术实现步骤摘要】
一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关
本专利技术属于ICT融合边缘计算
，具体涉及一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关。
技术介绍
在移动互联网时代，传统电信运营商在语音、短信等传统业务面临OTT(OverTheTop，指互联网公司越过电信运营商，发展基于开放互联网的各种视频及数据服务业务)的冲击，数据业务增长和增收不成比例，电信运营商在产业链中逐渐被边缘化。为了避免移动网络彻底沦为管道，电信标准组织和电信运营商积极研究如何将传统的移动网络与移动互联网以及物联网进行深度的业务融合，进而提升移动通信网络的价值。在这样的行业背景下，ETSI(欧洲电信标准协会)于2014年成立移动边缘计算规范工作组，正式宣布推动MEC的标准化，简称为ETSIMEC参考架构。MEC边缘计算运行环境的特点是超低延迟和高带宽以及第三方应用程序可以利用的无线网络的信息服务，将移动通信网络和应用紧密结合，有效地提升移动运营商的增值能力和增值空间。MEC方案落地首先需要解决的就是本地分流的问题。所谓本地分流，即：将具有特定特征的用户业务流量从大网DN(InternalDataNetwork，互联网数据网络)分流到边缘DN(EdgeDataNetwork，边缘数据网络)，从而让运行在边缘DN中的第三方应用进行处理。并且分流的策略应该是第三方应用或用户可控、可配置的。以往，传统的实现方式依赖于核心网侧边缘网关设备，例如：4GEPCCUPS(ControlandUserPlaneSeparation，核心网控制与用户面分离)架构的DGW(DistributedGateway，分布式网关)设备或5GNGC的UPF(UserPlaneFunction，用户面功能)设备。然而，传统核心网侧边缘网关设备的分流方案存在一个根本性的问题，那就是网关设备的部署和运维成本居高不下的问题。因为DGW或UPF设备设计之初面向的是全网用户的ToC场景，对设备的功能、容量和性能指标要求也非常高，导致了单台DGW或UPF的部署价格(包括硬件和软件价格)居高不下，间接推高了单用户成本。同时，将核心网侧边缘网关设备下沉到边缘站点，往往也会伴随着基站的部署和承载网络的(如：SPN/PTN网络)的改造，其中的成本往往让大部分客户望而却步。实际上，对于面向MEC的大部分行业用户而言，尤其是园区专网的客户，其无线接入设备的体量往往不会很大，且功能要求相对单一，对MEC的核心需求也仅仅是本地分流、策略管控等。所以，此类的ToB客户对边缘网关设备的容量和性能指标要求并不高。传统核心网侧边缘网关设备分流方案高昂的落地成本已经成为了电信运营商发展行业用户的掣肘，限制了MEC边缘计算在ToB行业中落地的覆盖率，不利于行业生态建设。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种移动蜂窝网络无线侧边缘计算网关。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关运行在x86架构服务器、串联部署在4G/5G无线基站和核心网之间，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关包括：API接口模块，用于供MECPlatform调用并下发各类分流规则以及用于查询用户终端设备的网络信息；物理资源管理模块，用于接管供应用程序运行的物理资源，并构建进行数据报文分发处理的物理环和逻辑环，所述物理环即应用程序对物理网卡的收发队列的抽象实现，用于放入到达物理网卡的数据报文，所述逻辑环即应用程序为了进行数据报文分发而构造的内存数据结构，所述逻辑环包括用户面逻辑环和控制面逻辑环，所述物理资源管理模块，还用于对数据报文的类型进行解析后，将GTP-U数据报文分发到用户面逻辑环，将GTP-C数据报文分发到控制面逻辑环；数据报文转发模块，用于从用户面逻辑环中取得GTP-U数据报文并进行解析，剥除GTP-U头部，取得其内部封装的实际的用户业务数据，然后根据各类分流规则将所述用户业务数据分流到本地边缘网络、或者直接将GTP-U数据报文透传到省中心或更高一级的核心网络；网络信息服务模块，用于从控制面逻辑环中取得GTP-C数据报文并进行解析，剥除GTP-C头部，取得其中的用户终端设备信息，并保存在本地数据库中以供外部查询使用，然后重新封装为GTP-C数据报文发出。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述数据报文转发模块，具体用于：在上行链路场景中，通过将GTP-U数据报文解封装，确定隧道中的业务数据是IP类型还是DNS查询请求类型，如果是IP类型，则根据MECPlatform下发的分流规则TrafficRule中的IP五元组对业务数据流进行匹配，如果匹配成功，则将IP报文增加边缘网关的二层报文头并重新封装后转发到边缘数据网络DN，没有匹配的IP报文则将原始的GTP-U数据报文透传到大网DN；在下行链路场景中，将从大网DN接收到的GTP-U数据报文透传到基站，将从边缘DN下行到用户侧的IP报文去除掉其原始的二层头封装，并加入从网络侧到无线侧的数据报文重新封装成正确的GTP-U数据报文后转发到基站。进一步，所述数据报文转发模块，具体还用于：如果是DNS查询请求类型，将依照DNS规则中所包含的DNS域名作为匹配条件，将匹配的DNS查询请求报文中的目的地址重定向为运行在边缘DN中的MECDNS服务器的IP地址，并通过本地分流网卡转发到边缘DN中的MECDNS服务器，MECDNS服务器根据预先设定的DNS记录对重定向的DNS查询请求进行答复，返回运行在MEC上的第三方应用服务的IP地址；对于没有匹配到的DNS查询请求，则将原报文直接透传到大网DN中的DNS服务器进行解析。进一步，所述网络信息服务模块，具体用于通过解析4G/5G控制面信令GTP-C协议得到的每个用户终端设备的个性化信息。进一步，所述个性化信息包括：用户终端设备的IP地址和USIM卡的IMSI/SUPI编号；所述数据报文转发模块，还用于根据MECPlatform下发的基于用户终端设备个性化信息的访问黑白名单访问控制规则，对匹配到指定用户USIM卡的IMSI/SUPI编号的业务数据流量进行黑白名单访问控制。进一步，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关采用了主备高可用架构，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关还包括：高可用支撑模块，用于当主节点出现故障、执行主备切换动作时，通过备节点构造并发出GARP数据包，实现了交换机层次的二层数据链路切换。进一步，所述高可用支撑模块，具体用于：主备切换时进行数据同步，并通过备节点构造并发出GARP数据包，通过所述GARP数据包刷新二层交换机的MAC地址映射表，从而更新交换机对数据报文的收发链路，完成二层交换机数据链路的切换，使主备切换时，业务不被中断。进一步，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关还包括数据库后端模块；所述数据库后端模块，用于完成与Redis数据库的交互，实现数据的增加、删除、查询、更改，持久化各类规则信息以及用户终端设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关，其特征在于，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关运行在x86架构服务器、串联部署在4G/5G无线基站和核心网之间，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关包括：/nAPI接口模块，用于供MEC Platform调用并下发各类分流规则以及用于查询用户终端设备的网络信息；/n物理资源管理模块，用于接管供应用程序运行的物理资源，并构建进行数据报文分发处理的物理环和逻辑环，所述物理环即应用程序对物理网卡的收发队列的抽象实现，用于放入到达物理网卡的数据报文，所述逻辑环即应用程序为了进行数据报文分发而构造的内存数据结构，所述逻辑环包括用户面逻辑环和控制面逻辑环，所述物理资源管理模块，还用于对数据报文的类型进行解析后，将GTP-U数据报文分发到用户面逻辑环，将GTP-C数据报文分发到控制面逻辑环；/n数据报文转发模块，用于从用户面逻辑环中取得GTP-U数据报文并进行解析，剥除GTP-U头部，取得其内部封装的实际的用户业务数据，然后根据各类分流规则将所述用户业务数据分流到本地边缘网络、或者直接将GTP-U数据报文透传到省中心或更高一级的核心网络；/n网络信息服务模块，用于从控制面逻辑环中取得GTP-C数据报文并进行解析，剥除GTP-C头部，取得其中的用户终端设备信息，并保存在本地数据库中以供外部查询使用，然后重新封装为GTP-C数据报文发出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关，其特征在于，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关运行在x86架构服务器、串联部署在4G/5G无线基站和核心网之间，所述移动蜂窝网络无线侧边缘网关包括：
API接口模块，用于供MECPlatform调用并下发各类分流规则以及用于查询用户终端设备的网络信息；
物理资源管理模块，用于接管供应用程序运行的物理资源，并构建进行数据报文分发处理的物理环和逻辑环，所述物理环即应用程序对物理网卡的收发队列的抽象实现，用于放入到达物理网卡的数据报文，所述逻辑环即应用程序为了进行数据报文分发而构造的内存数据结构，所述逻辑环包括用户面逻辑环和控制面逻辑环，所述物理资源管理模块，还用于对数据报文的类型进行解析后，将GTP-U数据报文分发到用户面逻辑环，将GTP-C数据报文分发到控制面逻辑环；
数据报文转发模块，用于从用户面逻辑环中取得GTP-U数据报文并进行解析，剥除GTP-U头部，取得其内部封装的实际的用户业务数据，然后根据各类分流规则将所述用户业务数据分流到本地边缘网络、或者直接将GTP-U数据报文透传到省中心或更高一级的核心网络；
网络信息服务模块，用于从控制面逻辑环中取得GTP-C数据报文并进行解析，剥除GTP-C头部，取得其中的用户终端设备信息，并保存在本地数据库中以供外部查询使用，然后重新封装为GTP-C数据报文发出。


2.根据权利要求1所述的一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关，其特征在于，所述数据报文转发模块，具体用于：
在上行链路场景中，通过将GTP-U数据报文解封装，确定隧道中的业务数据是IP类型还是DNS查询请求类型，如果是IP类型，则根据MECPlatform下发的分流规则TrafficRule中的IP五元组对业务数据流进行匹配，如果匹配成功，则将IP报文增加边缘网关的二层报文头并重新封装后转发到边缘数据网络DN，没有匹配的IP报文则将原始的GTP-U数据报文透传到大网DN；
在下行链路场景中，将从大网DN接收到的GTP-U数据报文透传到基站，将从边缘DN下行到用户侧的IP报文去除掉其原始的二层头封装，并加入从网络侧到无线侧的数据报文重新封装成正确的GTP-U数据报文后转发到基站。


3.根据权利要求2所述的一种移动蜂窝网络无线侧边缘网关，其特征在于，所述数据报文转...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚永生，范桂飓，王龙，徐军杰，俞谦，
申请(专利权)人：浙江九州云信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33