一种面向4G网络的虚实融合空间认证方法技术

本发明专利技术属于通信技术领域，具体为一种面向4G网络的虚实融合空间认证方法。本发明专利技术方法基于网络孪生的思想，使用docker容器引擎的技术对4G网络孪生体的接入认证服务进行设计，在终端设备注册网络孪生后形成终端设备身份标识与4G网络孪生体的映射关系，然后终端设备通过对应的4G网络孪生体认证服务进行终端设备的接入认证过程。本发明专利技术能很好地适应未来网络中海量4G终端设备接入认证的低时延需求，同时保障网络孪生接入部分的安全，并为4G网络孪生体的用户个性化业务需求提供支撑。的用户个性化业务需求提供支撑。的用户个性化业务需求提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种面向4G网络的虚实融合空间认证方法


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及网络的虚实融合空间认证方法。

技术介绍

[0002]数字孪生通过现实世界中的物理模型、传感器等数据在网络虚拟空间映射为数字化的孪生体，从而反映对应物理实体的全生命周期过程。网络孪生作为数字孪生的支撑技术，将网络资源映射到虚拟空间构建对应的网络孪生体，主要是解决网络层和传输层的问题，为数字孪生的应用提供服务。
[0003]随着计算机技术和信息技术的飞速发展，未来将会有海量的终端设备包括人机物都会连接到互联网中，进入万物互联的时代，另外未来网络的主要应用场景对实时性服务需求量将会大幅增加，如车联网、智能制造等领域。而现有的4G网络是一种集中式处理的网络结构，面对未来海量的终端连接需求，网络处理中心将面临极大的处理压力，响应速度变慢，并且严重缺乏抗风险能力。另外现有的4G网络还存在着用户个性化业务质量需求难以满足的问题，缺乏灵活性。因此需要对现有的4G网络结构进行新的设计。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种面向4G网络的虚实融合空间认证方法，以提升网络处理的响应速度，提高网络抗风险能力，并满足用户个性化业务需求的灵活性。
[0005]本专利技术提出的面向4G网络的虚实融合空间认证方法，其中涉及用户侧和基站侧，用户侧包括物理世界中的各种4G终端设备，每个用户可包含一个或多个终端设备，用户与虚拟空间的网络孪生体一一对应；基站侧在现有基站功能的基础上增加有4G网络孪生体映射模块，该孪生体映射模块是一组提供给基站侧调用的功能函数，负责维护管理用户和孪生体的映射关系。通过在基站初始化的过程中在配置文件中读取用户终端设备身份标识与其网络孪生体认证服务网络标识的映射信息到内存中，并通过一组函数接口调用对此信息进行管理维护，当用户终端与网络孪生体通信时，基站通过调用映射模块的函数接口查询得到对应的网络孪生体认证服务网络标识进而与其建立连接并传输信令；本专利技术方法是基于网络孪生的思想，使用容器虚拟化技术对4G网络孪生体的接入认证服务进行设计，在用户终端设备注册网络孪生体；然后生成终端设备身份标识与4G网络孪生体认证服务网络标识的映射关系；然后用户终端设备与对应的4G网络孪生体认证服务通信进行终端设备的接入认证过程；具体步骤为：步骤一，用户将属于自己的终端设备注册到4G网络孪生体映射模块，注册完成后，网络上将运行基于4G网络孪生认证服务基础镜像的容器化实例；步骤二，基站侧4G网络孪生体映射模块通过函数添加接口新增用户终端设备身份标识与其网络孪生体认证服务网络标识的映射关系到内存中，并通知基站与此网络孪生体认证服务建立连接；步骤三，基站侧在终端请求接入时，获取到终端设备发送来的附着请求信令，并从
中解析终端设备的国际移动用户识别码字段，4G网络孪生体映射模块通过函数查询接口获取对应的网络孪生体认证服务网络标识；步骤四，基站侧根据4G网络孪生体映射模块返回的网络孪生体认证服务网络标识，转发终端接入请求信令到对应的网络孪生体认证服务；步骤五，基站侧与终端设备开始进行传统的4G接入认证信令流程。
[0006]其中，所述用户对应物理世界中的人，与虚拟空间的网络孪生体一一对应，即每个用户注册后都将有一个唯一与之对应的4G网络孪生体，同一用户可包含多个相同类型或不同类型的4G终端设备，同一4G终端设备不能同时属于多个用户。
[0007]进一步地，所述4G网络孪生体可包含多种4G的网络服务，包括4G网络孪生体认证服务。4G网络孪生体认证服务由一组微服务构成，通过docker容器化的技术实现。
[0008]进一步地，所述4G网络孪生体所包含的服务构建在边缘云上，即靠近用户的边缘基础设施。
[0009]进一步地，所述终端设备身份标识为4G终端设备的国际移动用户识别码字段，网络孪生体认证服务网络标识为其入口docker容器引擎的IP地址。
[0010]本专利技术可以很好地满足未来万物互联场景下的大规模终端设备接入认证的高性能、低延时的用户需求，网络孪生体使用docker的设计方法有利于构建和运行可弹性扩展容错性好、易于管理和便于观察的松耦合系统，提高网络的抗风险能力，并且为未来基于4G网络孪生体的用户个性化服务提供基础支撑。
附图说明
[0011]图1是本专利技术所述基于网络孪生的4G网络孪生体认证网络结构框图。
[0012]图2是本专利技术所述基于4G网络孪生体的终端设备身份标识与4G网络孪生认证服务网络地址映射关系图示。
[0013]图3是本专利技术所述基于网络孪生的4G用户设备接入认证流程图示。
具体实施方式
[0014]以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的方法作进一步详细说明。
[0015]本专利技术提供的基于网络孪生的4G网络孪生体认证网络，其结构参见图1所示。用户侧包括物理世界中的各种4G终端设备，每个用户可包含一个或多个终端设备，用户与虚拟空间的网络孪生体一一对应。基站在传统基站功能的基础上增加了4G网络孪生体映射模块，基站接收到用户终端的接入请求后，孪生体映射模块根据解析得到的设备身份标识获取其与网络孪生体认证服务的IP地址的映射关系，以确保物理世界中的终端设备能准确无误地与对应的4G网络孪生体建立连接；4G网络孪生体认证服务通过docker虚拟化容器技术实现，部署在靠近用户的边缘云上，负责提供终端设备的接入认证服务。本专利技术可以很好地满足未来万物互联场景下的大规模终端设备接入认证的高性能、低延时的用户需求，网络孪生体使用云原生的设计方法有利于构建和运行可弹性扩展容错性好、易于管理和便于观察的松耦合系统，提高网络的抗风险能力，并且为未来基于4G网络孪生体的用户个性化服务提供基础支撑。
[0016]如图2所示，为面向4G网络的虚实融合空间认证方法的一个实施例，以IMSI为
203920000000003的华为4G终端为例说明，首先用户将4G终端注册到自己的孪生体中，边缘云开始启动一个IP地址为192.168.61.3的孪生体认证服务，然后将IMSI与孪生体认证服务标识写入基站配置文件，基站读取配置文件中的映射关系，IMSI以uint64_t的数据类型存储，IP以in_addr的数据类型存储，然后通过调用映射模块提供的映射插入接口函数insert_cybertwin_authentication_IP_by_IMSI添加或更新到内存中的哈希表中；当4G终端开机启动时，会主动搜索基站并发起接入请求，基站收到4G终端发送的接入请求信令通过解析得到其IMSI（203920000000003），然后通过调用映射模块提供的映射查找接口函数get_cybertwin_authentication_IP_by_IMSI获得孪生体认证服务的IP地址（192.168.61.3），基站通过IP地址与对应4G孪生体认证服务建立连接，并转发接入请求信令到4G孪生体认证服务；4G网络孪生认证服务收到终端设备的接入请求后，开始进行传统的4G接入认证信令流程。
[0017]本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向4G网络的虚实融合空间认证方法，其特征在于，涉及用户侧和基站侧，用户侧包括物理世界中的各种4G终端设备，每个用户包含一个或多个终端设备，用户与虚拟空间的网络孪生体一一对应；基站侧在现有基站功能的基础上增加有4G网络孪生体映射模块，该映射模块是一组提供给基站侧调用的功能函数，负责维护管理用户和孪生体的映射关系；通过在基站初始化的过程中在配置文件中读取用户终端设备身份标识与其网络孪生体认证服务网络标识的映射信息到内存中，并通过一组函数接口调用，对此信息进行管理维护，当用户终端与网络孪生体通信时，基站通过调用映射模块的函数接口查询得到对应的网络孪生体认证服务网络标识进而与其建立连接并传输信令；使用容器虚拟化技术对4G网络孪生体的接入认证服务进行设计，在用户终端设备注册网络孪生体；然后生成终端设备身份标识与4G网络孪生体认证服务网络标识的映射关系；然后用户终端设备与对应的4G网络孪生体认证服务通信进行终端设备的接入认证过程；具体步骤为：步骤一，用户将属于自己的终端设备注册到4G网络孪生体映射模块，注册完成后，网络上将运行基于4G网络孪生认证服务基础镜像的容器化实例；步骤二，基站侧4G网络孪生体映射模块新增用户终端设备身份标识与其网络孪生体认证服务网络标识的映射关系，并通知基站与此网络孪生体认证服务建立连接；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷锡庚，王伟，刘典，胡蝶，金洪旭，
申请(专利权)人：鹏城实验室，
类型：发明
国别省市：