一種多個可搬移無線寬帶系統的傳輸組網方法與流程
2023-04-24 12:02:36
本申請涉及通信技術，特別涉及一種多個可搬移無線寬帶系統的傳輸組網方法。
背景技術：
隨著無線寬帶移動通信系統小型化，出現了車載或可搬移的無線寬帶多媒體通信系統。一輛車或幾個可搬移的箱子即裝載了基站、核心網等無線寬帶通信子系統和應用子系統，實現一個完整的無線寬帶多媒體通信系統。這種通信系統通常用來作為應急使用，傳輸語音、視頻和數據文件。由於一個這樣的無線通信系統只有一個基站，覆蓋範圍有限，當需要覆蓋更大區域時，一般通過光纖或其他無線傳輸類設備(衛星或微波)將多個這樣的系統連接起來使用。無線終端在這些系統的聯合覆蓋區域間自由移動，同時保持終端間以及終端與系統間的通信。另外無線終端通常還會下掛計算機、IP攝像頭等數據設備，通過無線終端與應用系統進行通信。
無線寬帶移動通信系統基本上是IP系統，全網從接入到交換全IP化，即終端由網絡分配IP位址，終端與網絡交互IP分組報文，網絡設備之間也使用IP報文交互。由於無線終端的IP位址一般由當前服務系統為其分配，當無線終端在這些系統的聯合覆蓋區域間移動時，無線終端從其中一個無線系統漫遊至另一個無線系統時一般會改變IP位址，需要一種傳輸組網方法實現對這些無線終端以及下掛設備的訪問。另外，互聯的多個寬度系統的連接拓撲結構是動態的，相互之間的路由互通關係也需要得到保證。
對於這種動態的網絡架構，一般使用動態路由算法(OSPF，RIP)來實現設備間的路由。但這些動態路由算法比較複雜，需要網絡中所有設備均支持，這在小型化的寬帶無線移動通信系統和終端設備上很難實現。
具體地，使用有線(光纖)或其他無線傳輸系統將多個車載或可搬移無線寬帶通信系統連接時，當拓撲結構發生改變時，需要實現系統間的自動路由。各無線寬帶通信系統一般規劃不同的IP網段，連接各系統的傳輸系統可能只能提供3層傳輸通路即IP通路(例如使用COFDM或LTE無線網絡進行傳輸時)，需要複雜的動態路由機制，來實現互通。同時，傳輸設備為3層時，可能無法支持OSPF等動態路由協議。
進一步地，當無線終端在這些系統的聯合覆蓋區域間移動時，無線終端從其中一個無線系統漫遊至另一個無線系統時一般會改變IP位址，需要一種傳輸組網方法實現對這些無線終端以及下掛設備的訪問。下掛設備的IP位址設定往往與特定應用相關，某些情況下需要使用固定IP位址，例如IP攝像頭。當無線數據終端的IP位址改變時，從網絡側視頻伺服器去往其下掛設備的路由也需要發生改變。通常的做法需要使用動態路由算法，但無線數據終端和無線寬帶系統一般不支持該算法。
技術實現要素：
本申請一種多個可搬移無線寬帶系統的傳輸組網方法，能夠在動態網絡架構下實現系統間的報文正常轉發。
為實現上述目的，本申請採用如下技術方案：
一種多個可搬移無線寬帶通信系統的傳輸組網方法，每個可搬移無線寬帶通信系統包括無線通信子系統和應用子系統，所述無線通信子系統包括基站、核心網、無線寬帶數據終端和路由交換設備，所述傳輸組網方法包括：
在相鄰的兩個無線寬帶通信系統中的路由交換設備間建立基於L2TP橋接的L2VPN連接或直接2層乙太網連接，用於在所述兩個無線寬帶通信系統間進行2層以太報文轉發。
較佳地，所述路由交換設備包括L2TP伺服器LNS、L2TP客戶端LAC、透明網橋模塊、3層路由交換模塊和若干2層埠；
所述LAC與所述透明網橋間通過一個2層埠連接，實現2層以太報文交換，所述LNS與所述透明網橋通過若干虛擬2層埠連接，所述3層路由交換模塊與所述LNS通過3層埠連接，所述3層路由交換模塊與所述透明網橋通過2層埠連接。
較佳地，所述LAC使用2層或3層傳輸系統通過相鄰無線寬帶通信系統中路由交換設備的3層路由交換模塊與該路由交換設備中的LNS之間建立L2TP隧道和PPP連接，通過PPP-BCP協議將本系統和相鄰系統的透明網橋間的2層以太報文封裝在PPP報文內在所述的L2TP隧道中傳輸，所述LNS為其與每個所述LAC間的L2VPN在LNS所連透明網橋上建立一個對應的2層虛埠；所述透明網橋模塊在所述路由交換設備的2層埠和2層虛埠以及3層路由交換模塊間進行2層以太報文交換；
所述3層路由交換模塊與其所在無線寬帶通信系統中的無線通信子系統和應用子系統相連，在所述LNS、應用子系統和無線通信子系統之間進行IP報文路由。
較佳地，對於相鄰的兩個無線寬帶通信系統，一個系統的路由交換設備中的3層路由交換模塊通過3層傳輸系統與另一個系統的路由交換設備中的LAC相連，在所述 一個系統的路由交換設備中的LNS和所述另一個系統的路由交換設備中的LAC間建立L2TP的層2隧道，實現該相鄰兩個無線寬帶通信系統的2層報文轉發；
當組網的拓撲結構發生變化時，利用發生拓撲變化的無線寬帶通信系統的路由交換設備中的透明網橋進行2層埠學習。
較佳地，對於相鄰的兩個無線寬帶通信系統，一個系統的路由交換設備中的2層埠通過2層傳輸系統與另一個系統的路由交換設備中的2層埠相連，直接實現該相鄰兩個無線寬帶通信系統的2層報文轉發；
當組網的拓撲結構發生變化時，利用發生拓撲變化的無線寬帶通信系統的路由交換設備中的透明網橋進行2層埠學習。
較佳地，在任一無線寬帶通信系統中，該系統中的無線終端與該系統的應用子系統間通過所述3層路由模塊進行IP報文路由；所述任一系統中的無線終端發往另一相鄰系統應用子系統的IP報文，由本系統的3層路由模塊將IP報文通過與透明網橋相連的3層埠進入透明網橋，再利用與相鄰無線寬帶通信系統間的層2通道將IP報文轉發到所述另一相鄰系統的透明網橋上，繼而路由到該系統的3層路由模塊，最後再由該另一相鄰系統的3層路由模塊將IP報文路由到該相鄰系統的應用子系統上。
較佳地，所述另一個系統的LAC的接口IP位址由所述一個系統的3層傳輸系統進行分配。
較佳地，所述多個無線寬帶通信系統中每個系統的LNS使用同一IP環回地址，每個LAC上設定的LNS地址均為所述環回地址。
較佳地，在任一無線寬帶通信系統中，接入該系統的無線終端通過一支持BCP協議的LAC模塊與固定IP設備相連；
所述一LAC模塊與所述任一無線寬帶通信系統的路由交換設備中的LNS之間建立L2TP隧道和PPP連接，實現所述任一無線寬帶通信系統中的應用子系統與所述固定IP設備之間以及不同無線終端連接的固定IP設備之間的報文傳輸。
由上述技術方案可見，本申請中，在相鄰的兩個無線寬帶通信系統中的路由交換設備間建立基於L2TP橋接的L2VPN連接，用於在相鄰的兩個無線寬帶通信系統間進行2層報文轉發。通過這種方式，可以在相鄰的兩個無線寬帶通信系統間建立2層傳輸通道，這樣，即使網絡拓撲結構發生改變，也可以利用2層傳輸通道進行報文的正常轉發。
附圖說明
圖1為多個無線寬帶通信系統的互聯需求示意圖；
圖2為本申請中路由交換設備的功能框圖；
圖3為本申請中組網方法的示意圖1；
圖4為本申請中組網方法的示意圖2；
圖5為本申請中組網方法的示意圖3。
具體實施方式
為了使本申請的目的、技術手段和優點更加清楚明白，以下結合附圖對本申請做進一步詳細說明。
一套完整的車載或可搬移無線寬帶多媒體通信系統包括無線寬帶通信子系統(基站、核心網、交換設備、網管設備)和應用子系統。這種車載或可搬移通信系統可以獨立為所屬終端及下掛設備提供語音、數據等通信功能。在某些應用中(例如應急通信)，會將多套車載或可搬移無線寬帶多媒體通信系統組合起來或者實現系統間的互通，或者聯合覆蓋一片區域，共同對區域內的所有終端及其下掛設備提供服務。多套無線寬帶多媒體通信系統間可以使用衛星、微波或者其他類型的無線寬帶傳輸系統連接。多套系統間的連接拓撲圖也可能發生改變。無線終端在這些系統的聯合覆蓋區域間移動時，無線終端從其中一個無線系統漫遊至另一個無線系統時一般會改變IP位址，需要一種傳輸組網方法實現對這些無線終端以及下掛設備的訪問。
以圖1為例，3個LTE系統通過光纖或3層傳輸設備串行連接，無線終端在其中一個LTE系統中開戶，可以在3個系統的聯合覆蓋區內漫遊，並由所在服務小區的LTE系統提供接入服務，並由該系統分配IP位址，由開戶系統中的應用系統提供語音、視頻、數據等應用服務，無線數據終端還可以下掛有著固定IP位址的計算機或IP攝像頭，這些下掛設備需要可以相互訪問(圖1中的PC1和PC2)，應用系統和下掛設備之間可以相互訪問。
本發明提供一種基於L2TP橋接技術的層2隧道傳輸組網方法，實現圖1的業務需求。每套車載或可搬移無線寬帶系統由一個特殊的路由交換設備將本套的無線寬帶通信子系統、本套的應用子系統和傳輸設備連接起來，並通過傳輸設備與相鄰的其他車載或可搬移無線寬帶系統互通。每套車載或可搬移無線寬帶系統的數據終端可直接或通過乙太網集線器(HUB)或2層交換機連接要求使用固定IP位址的設備(例如PC或IP攝像頭等)。為實現圖1中的業務需求，適應網絡拓撲結構的變化，在相鄰的兩個無線寬帶通信系統中的路由交換設備間建立基於L2TP橋接的L2VPN連接，用於在該兩個無線寬帶通信系統間進行2層報文轉發。 從而利用2層傳輸通道實現網絡拓撲結構變化下的報文傳輸。下面對本申請中的具體傳輸組網方法和系統進行詳細介紹。
如圖2所示，在每個路由交換設備上包括一個L2TP伺服器(LNS)，一個L2TP客戶端(LAC)，一個3層路由模塊，若干乙太網埠(2層埠)。其中L2TP伺服器、L2TP客戶端、一個或多個2層埠和3層路由的一個埠使用遵從IEEE 802.1D協議的透明網橋模塊連接起來。各模塊間傳輸的是2層乙太網報文。各模塊可以是獨立的設備也可以是一個設備中的邏輯功能模塊。L2TP LAC使用2層或3層傳輸系統通過相鄰無線寬帶通信系統中路由交換設備的3層路由交換模塊向該路由交換設備中的L2TP LNS發起L2TP隧道建立PPP連接，為了使L2TP隧道支持乙太網報文(二層報文)的傳輸，LAC通過PPP-BCP橋接控制協議與LNS協商後，將二層報文封裝在PPP報文內傳輸。LAC和其所在路由交換設備中的透明網橋間使用一個2層乙太網口連接。L2TP LNS用於接收相鄰無線寬帶通信系統中路由交換設備中的L2TP LAC發起的建立L2TP隧道的請求，與之建立L2TP隧道，建立PPP連接，協商BCP協議，建立2層傳輸通道，並為每個成功建立的2層通道在LNS所在路由交換設備中的透明網橋上建立一個對應的2層虛埠。
透明網橋模塊在各埠和虛埠間按IEEE 802.1D/1G協議(即2層交換機的工作方式)進行2層報文交換。為了防止發生環路，透明網橋支持STP、MSTP等防止環回的算法。
3層路由模塊完成IP路由功能，通過乙太網口與透明網橋連接。3層路由模塊與每套無線寬帶無線系統內的無線寬帶子系統和應用子系統的設備連接，實現這些設備間IP報文的互聯互通，以及這些設備與透明網橋所連接的2層網絡互聯互通。另外3層路由模塊還負責L2TP LNS與外界的IP報文的路由交換。
本地系統與其他系統通過路由交換設備對接2層或3層傳輸系統實現互聯，本申請中給出兩種互聯方式：一、3層傳輸系統互聯，一個系統的路由交換設備的3層路由模塊和另一個系統的路由交換設備的L2TP LAC模塊相連；二、2層傳輸系統互聯，直接連接兩個系統的2層埠，也可以像3層傳輸系統那樣連接。其具體連接如圖3所示。
不管採用上述何種方式連接，其目的都是為了在兩個系統間建立一條2層傳輸通道。2層傳輸系統直接連接兩個系統的2層埠的作用顯而易見，能夠建立2層傳輸通道。而通過2層或3層傳輸系統連接一個系統的路由交換設備的3層路由模塊和另一個系統的路由交換設備的L2TP LAC模塊，則是由一個系統的L2TP LAC模塊通過傳輸系統與另一個系統的L2TP LNS模塊間建立L2TP的層2隧道。
按照上述互聯方式，互聯的多個系統可以抽象成多個通過透明網橋連接的網關(3層路由)和固定IP設備。通過透明網橋的埠學習功能，網關/固定IP設備的MAC/IP位址學習功能，自適應互聯繫統的拓撲結構改變，實現2層報文在網關/固定IP設備間轉發。
在單個系統內部通過網關(3層路由)實現互通。由於無線寬帶終端由服務系統分配IP位址，該地址為本系統所屬網段的地址。它與本系統內的應用系統互通直接通過本系統的網關路由，與其他系統的應用系統的IP報文互通需要先由本系統的網關將IP報文路由到透明網橋上，再由透明網橋送到對應系統的網關上，再由該網關路由到該系統的應用系統上。如圖4所示。
另外，為實現應用子系統對固定IP設備的直接訪問，優選地，無線數據終端可以與一L2TP LAC/BCP模塊相連。該模塊可以集成在無線數據終端內，也可以外接一個相應模塊，該模塊還使用固定IP位址的設備連接。上述模塊的功能與前述路由交換設備中的LAC相同，即與無線數據終端的服務系統的路由交換設備中的L2TP LNS之間建立基於L2TP的2層隧道，實現應用系統對固定IP位址設備的直接訪問。如圖3和圖4所示。
當應用系統訪問固定IP設備時，先通過本系統的網關(3層路)由進入透明網橋,由透明網橋通過2層隧道發往固定IP設備。如圖4所示。
對於寬帶通信系統中的IP位址分配，每個系統規劃各自的IP位址網段(每個系統可有多個網段,例如終端一個IP網段,應用子系統一個網段,無線寬帶網絡設備一個網段),其網關在透明網橋上的IP位址(所有網關在透明網橋上的IP位址必須在同一網段),L2TP LAC的接口IP位址由對接的3層傳輸系統動態分配。在網關上配置到其他系統IP位址網段的靜態路由，下一跳為其他系統的網關在透明網橋上的IP位址。網關同時配置對接3層傳輸系統的接口IP和路由。為了實現互聯繫統拓撲結構發生改變時免配置，每個系統的L2TP LNS使用同一IP環回地址，L2TP LAC上設定的LNS地址均為該地址。
上述即為本申請中的組網方法。下面通過圖5給出一個具體示例，該示例與圖3及圖4的差別在於：每個無線寬帶多媒體通信系統將自身的無線通信子系統同時作為與相鄰系統連接的一個3層無線寬帶通信系統(由於LTE系統本身就是一個3層的無線寬帶通信系統)。其中該3層傳輸系統由本無線傳輸子系統和大功率無線數據終端組成。大功率無線數據終端位於與之連接的相鄰系統中，與該系統的L2TP LAC模塊連接。
通過上述本申請的具體實現可見，本申請中，系統核心設備為路由交換設備 和支持L2TP橋接功能的無線數據終端設備，從而在系統間以及系統與數據終端間使用基於L2TP橋接技術的L2VPN連接，從而在系統間建立2層傳輸網絡，能夠在動態網絡架構下實現系統間的報文正常轉發。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。