【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及5g专网，具体来说，涉及一种跨地域5g专网管理方法。
技术介绍
1、5g网络具有超大带宽、超低延迟、超大连接的优势，支持多种5g设备接入，应用越来越广泛。在工业互联网场景中，5g专网应用越来越广泛，不同于运营商提供的公网5g,5g专网所有网元和硬件设备全部下沉到园区，是一个完全独立部署的私有网络，承载着企业内部多种工业设备及生产线之间的通信。
2、k3s是一个高可用的、经过cncf认证的kubernetes发行版，专为无人值守、资源受限、偏远地区或物联网设备内部的生产工作负载而设计，同时具有安装简单、体积小、依赖少、扩展性强、支持异构资源等特点。基于以上特性，k3s非常适合于构建边缘计算的基础设施，与独立部署的5g专网结合，可以构建为企业提供从网络到平台的完整的边缘计算生态。
3、随着企业的不断发展，越来越多的企业选择在不同的地域之间建设分公司、分厂区，各个分厂区之间需要稳定、高效、安全的网络传输生产数据。随着5g专网规模的不断增大，如何在不同的地域之间实现私有独立5g专网的互联也是当前需要解决的问题。若每个分厂区单独部署全套独立5g私有专网和边缘计算平台，可能会导致成本过高和一定的计算资源浪费，而且也无法实现厂区之间的稳定高效的数据通信。
4、针对上述问题，目前还没有有效的解决办法。
技术实现思路
1、针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种跨地域5g专网管理方法，能够克服现有技术的上述不足。
2、为实现上述技
3、一种跨地域5g专网管理方法，包括如下步骤：
4、s1选取中心区域，使用k3s搭建高可用集群作为专网控制平台，将k3s server节点部署在中心区域；
5、s2 部署中心区域节点网关，将节点网关作为k3s agent加入专网控制平台，每个节点网关中均包含一个运行wireguard peer的pod；所述节点网关用于负责拉取整个网络拓扑中各个地域配置和数据包分发调度传输规则；指定定时拉取规则配置，并依据配置中的生效时间在生效时间到达时生效，默认为即时生效；
6、其中，数据包分发调度传输的具体步骤如下：
7、s201 数据包分发调度程序从专网管理平台拉取配置，包含区域优先级列表和转发规则；
8、s202设初始区域编号r为1，建立区域列表，其中保存区域id ri及获得的对应区域的数据包优先级li；当有新区域的数据包出现时，列表中增加一条数据rn，同时队列r按权重重新排序；
9、s203当数据包到达节点网关时，根据区域id进行分组，数据包中的权重按顺序建立队列q1~qn，数据包根据优先级入队，数据包入队的同时已接收数据包字节数b增加相应字节数，已接收数据包个数c加1；
10、s204调度器采用多线程方式读取每个区域中的数据包，每个线程与一个cpu核心绑定，一个cpu核心处理一个区域的队列数据；
11、s3将k3s-ran-agent基站控制程序部署于中心区域的每个基站，使基站加入专网控制平台；其中，在中心区域中，各个基站主机单元直接与5g专网n2口物理连接；
12、s4各个区域部署节点网关时，节点网关类节点通过专网管理平台打标签5gnet/node:region-gateway；各个区域中的5g基站部署k3s-ran-agent程序加入专网管理平台时基站节点打标签5gnet/ran:region-ran；通过标签区分节点的类型是普通节点、基站管理节点还是节点网关；
13、s5 专网控制平台的网络插件cni将根据区域信息将不同区域的agent上的pod ip划分到不同的网段，不同区域的基站通过该网段连接到5g专网amf网元。
14、进一步地，所述节点网关还用于负责跨地域路由连通及控制，同时作为k3s agent节点控制节点应用程序k3s-node-gw-agent的运行、更新和升级。
15、进一步地，数据包分发调度程序的处理规则包括字节长度调度规则、数据包个数调度规则、时间窗口调度规则。
16、进一步地，所述字节长度调度规则：设m为一轮调度允许的最大字节数，qwi为该区域第i个队列的权重，则各个区域各个队列出队的数据大小为li*m*qw；若当前已出队字节数小于m，且存在队列数据包个数c不为0，则采用轮询算法rr依次出队数据包，直至本区域本次出队数据包字节数等于m或各队列数据包个数均为0。
17、进一步地，所述数据包个数调度规则：设数据包阈值为n，qwi为该区域第i个队列的权重，则各个区域各个队列出队的数据包个数为li*n*qwi；若当前已出队字节数小于n，且数据包个数c不为0，则本次空余个数为n-∑li*n*qwi按相同的规则从不为0的队列中出队数据直至所有队列数据包个数为0或数据包个数到达阈值n。
18、进一步地，所述时间窗口调度规则：设时间窗口时间为t，各个区域各个队列获得的出队时间tqi为li*t*qw，每个队列按tqi出队数据直至本队列为空或时间窗口到达tqi；其中，若时间窗口还有剩余，即t-∑li*t*qwi不为0，且数据包个数c不为0，按相同的规则从不为0的队列中出队数据直至所有队列数据包个数为0或时间窗口到达t。
19、进一步地，步骤s204中cpu核心处理队列数据具体步骤：当cpu核心处理完当前区域数据后，查找区域列表中是否存在本轮还未处理的，若存在则该cpu核心绑定该区域，进行处理转发；若不存在，则标记本轮处理结束，从开始区域进行下一轮处理。
20、进一步地，步骤s3中，若中心区域有公网ip,则中心区域的节点网关同时担任跨地域组网主节点；若无公网ip，则在云主机部署节点网关程序及wireguard peer，该云主机担任跨地域组网主节点，中心区域的节点网关为成员节点。
21、本专利技术的有益效果：本专利技术使用一套专网连接不同地域内5g基站的方式，实现了根据数据包权重决定数据包的转发优先级，实现了中心化的5g私有专网结构，能够远程管理5g基站并实现不同地域内5g终端的互联互通。同时，通过数据包的权重算法，保证了数据在传输过程中的带宽、时延、抖动、丢包率在最优的范围，保证了数据传输的安全性和可靠性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种跨地域5G专网管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，所述节点网关还用于负责跨地域路由连通及控制，同时作为k3s agent节点控制节点应用程序k3s-node-gw-agent的运行、更新和升级。
3.根据权利要求1所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，数据包分发调度程序的处理规则包括字节长度调度规则、数据包个数调度规则、时间窗口调度规则。
4.根据权利要求3所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，所述字节长度调度规则：设M为一轮调度允许的最大字节数，QWi 为该区域第i个队列的权重，则各个区域各个队列出队的数据大小为Li *M*QW；若当前已出队字节数小于M，且存在队列数据包个数C不为0，则采用轮询算法RR依次出队数据包，直至本区域本次出队数据包字节数等于M或各队列数据包个数均为0。
5.根据权利要求3所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，所述数据包个数调度规则：设数据包阈值为N，QWi 为该区域第i个队列的权重，则各个区域各个队列出队的数据包个数为Li
6.根据权利要求3所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，所述时间窗口调度规则：设时间窗口时间为T，各个区域各个队列获得的出队时间TQi为Li*T*QW，每个队列按TQi 出队数据直至本队列为空或时间窗口到达TQi ；其中，若时间窗口还有剩余，即T-∑Li*T*QWi 不为0，且数据包个数C不为0，按相同的规则从不为0的队列中出队数据直至所有队列数据包个数为0或时间窗口到达T。
7.根据权利要求1所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，步骤S204中CPU核心处理队列数据具体步骤：当CPU核心处理完当前区域数据后，查找区域列表中是否存在本轮还未处理的，若存在则该CPU核心绑定该区域，进行处理转发；若不存在，则标记本轮处理结束，从开始区域进行下一轮处理。
8.根据权利要求1所述的跨地域5G专网管理方法，其特征在于，步骤S3中，若中心区域有公网IP,则中心区域的节点网关同时担任跨地域组网主节点；若无公网IP，则在云主机部署节点网关程序及wireguard Peer，该云主机担任跨地域组网主节点，中心区域的节点网关为成员节点。
...【技术特征摘要】
1.一种跨地域5g专网管理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的跨地域5g专网管理方法，其特征在于，所述节点网关还用于负责跨地域路由连通及控制，同时作为k3s agent节点控制节点应用程序k3s-node-gw-agent的运行、更新和升级。
3.根据权利要求1所述的跨地域5g专网管理方法，其特征在于，数据包分发调度程序的处理规则包括字节长度调度规则、数据包个数调度规则、时间窗口调度规则。
4.根据权利要求3所述的跨地域5g专网管理方法，其特征在于，所述字节长度调度规则：设m为一轮调度允许的最大字节数，qwi 为该区域第i个队列的权重，则各个区域各个队列出队的数据大小为li *m*qw；若当前已出队字节数小于m，且存在队列数据包个数c不为0，则采用轮询算法rr依次出队数据包，直至本区域本次出队数据包字节数等于m或各队列数据包个数均为0。
5.根据权利要求3所述的跨地域5g专网管理方法，其特征在于，所述数据包个数调度规则：设数据包阈值为n，qwi 为该区域第i个队列的权重，则各个区域各个队列出队的数据包个数为li*n*qwi；若当前已出队字节数小于n，且数据包个数c不为0，则本次空余个数为n-∑l...
【专利技术属性】
技术研发人员：林萍萍，王西光，李恒，张驰，
申请(专利权)人：山东未来网络研究院紫金山实验室工业互联网创新应用基地，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。