CN112383933A - 一种无线cpe及基于无线cpe实现负载均衡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线通信技术领域,具体涉及是一种无线CPE及基于无线CPE实现负载均衡的方法,通过设置由CPE均衡聚合部件和无线聚合服务器,不同于传统使用单一运营商网络访问互联网,可使用多条运营商网络同时访问互联网,包含各家运营商的无线网络。在CPE均衡聚合部件中内置有智能负载、主备容灾和信号汇聚三种工作模式,能够在多种场景中进行切换,大幅度提高用户体验。解决了现有CPE设备,都只能接收单一无线网络信号,不具备容灾方案,当运营商网络信号出现质量差、干扰大甚至网络故障,导致在使用该CPE的多款终端也无法连接互联网,用户体验变差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,具体涉及是一种无线CPE及基于无线CPE实现负载均衡的方法。
背景技术
第五代移动通信技术即5th generation mobile networks或5th generationwireless systems、5th-Generation,简称5G或5G技术是最新一代蜂窝移动通信技术,也是继4GLTE-A、WiMax、3GUMTS、LTE和2GGSM***之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高***容量和大规模设备连接。2018年6月14日,国际标准组织3GPP全会TSG#80批准了第五代移动通信技术标准5G NR独立组网功能冻结。加之2017年12月完成的非独立组网 NR 标准,5G已经完成第一阶段全功能标准化工作。这意味着5G标准按时完成,5G 网络商用进程随之开启。5G正以超乎想象的速度加速到来,全球领先运营商正加速5G商用部署。5G产业在标准、产品、终端、安全、商业等各领域已经准备就绪。
CPE英文全称为Customer Premise Equipment,接收运营商的无线网络信号,转成Wi-Fi信号,提供给多款设备进行上网服务,手机、ipad、笔记本电脑,基本有Wi-Fi功能,都可以借助CPE进行上网。
目前使用的CPE设备,都只能接收单一无线网络信号,不具备容灾方案,当运营商网络信号出现质量差、干扰大甚至网络故障,将无法连接上网络,导致在使用该CPE的多款终端也无法连接互联网,用户体验变差。
另外一方面,5G网络建设还处于起步阶段,有的地方甚至4G网络覆盖都不好,CPE在该区域使用时,无法享受高速上网体验。提高网络质量和上网速率也是CPE装置提升方向之一。
发明内容
本发明针对以上问题,提供一种无线CPE及基于无线CPE实现负载均衡的方法。
采用的技术方案是,一种无线CPE包括CPE均衡聚合部件和无线聚合服务器,CPE均衡聚合部件与带Wi-Fi功能的终端和无线聚合服务器信号连接,CPE均衡聚合部件内置有CPE管理***和智能负载管理***,CPE管理***能分配管理连接到CPE均衡聚合部件的带Wi-Fi功能的终端的资源,智能负载管理***包括智能负载、主备容灾和信号汇聚三种工作模式,无线聚合服务器的信号输出端与互联网连接。
可选的,CPE均衡聚合部件包括主控板、无线模块和Wi-Fi模块,无线模块和Wi-Fi模块均与主控板信号连接,无线模块通过智能负载管理***进行三种工作模式切换,无线模块内安装有多张运营商SIM卡,Wi-Fi模块通过CPE管理***交互报文给连接CPE均衡聚合部件的带Wi-Fi功能的终端。
进一步的,主控板的型号为AAEON UPC-PLUS;CPU型号为Intel(R) Atom(TM)Processor E3950;内存型号为DIMM DDR3 Synchronous 8G;闪速存储器型号为NettacN5M;无线模块型号为FM150-AE;Wi-Fi模块型号为Qualcomm Atheros AR93xx Wireless。
同时本申请还提供了一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其通过CPE均衡聚合部件进行工作模式切换,且包括智能负载方法、主备容灾方法和信号汇聚方法。
进一步的,智能负载方法包括以下步骤:
S1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件中智能负载管理***的UI管理界面;
S2,选择智能负载模式;
S3,在智能负载模式中配置信息。
可选的,S3中,配置信息包括配置自动信息和配置手动信息,配置自动信息,客户端使用中的软件对无线模块对网络测时延以及测速,将测试出来的时延和速率从低到高进行排列,当用户进行上网服务时,该软件会对其流量报文进行识别,判断出网络服务类型,对不同流量需求选择时延最低的无线模块进行传输或者带宽最大的无线模块进行传输,配置手动模式,客户端手动配置无线模块中上网业务类型。
进一步的,主备容灾方法包括以下步骤:
D1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件中智能负载管理***的UI管理界面;
D2,选择主备容灾模式;
D3,在主备容灾模式下,配置主用网络和备用网络,所有客户端上的上网流量均使用主用网络进行传输;
D4,当网络质量低于设定阈值后启动备用网络,主用网络传输关闭,客户端传输报文不再通过主用网络,所有客户端上的上网流量均使用备用网络进行传输;
D5,原主用网络转为备用网络,原备用网络转为主用网络;
D6,原主用网络定时对网络质量进行测试,网络质量恢复后,所有客户端上的上网流量再次使用主用网络进行传输;
D7,原主用网络再次转为主用网络,原备用网络由主用网络再次转为备用网络。
进一步的,信号汇聚方法包括以下步骤:
L1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件中智能负载管理***的UI管理界面;
L2,选择信号汇聚模式;
L3,设置聚合通道,配置无线聚合服务器的地址;
L4,设置无线聚合服务器,无线聚合服务器能够将CPE均衡聚合部件传输的流量聚合并输送至互联网。
可选的,CPE均衡聚合部件内设置有多个无线模块,且每个无线模块能支持连接多家运营商网络,支持TDD-LTE、FDD-LTE、WCDMA、5GNR多种网络制式,每个无线模块选择一家运营商安装一张SIM卡。
本发明的有益效果至少包括以下之一;
1、通过设置由CPE均衡聚合部件和无线聚合服务器,不同于传统使用单一运营商网络访问互联网,可使用多条运营商网络同时访问互联网,包含各家运营商的无线网络。
2、在CPE均衡聚合部件中内置有智能负载、主备容灾和信号汇聚三种工作模式,能够在多种场景中进行切换,大幅度提高用户体验。
2、解决了现有CPE设备,都只能接收单一无线网络信号,不具备容灾方案,当运营商网络信号出现质量差、干扰大甚至网络故障,导致在使用该CPE的多款终端也无法连接互联网,用户体验变差的问题。
附图说明
图1为负载均衡CPE网络示意图;
图2为CPE均衡聚合部件结构示意图;
图3为主控板结构示意图;
图中标记为: 1为带Wi-Fi功能的终端、2为CPE均衡聚合部件、21为主控板、211为CPU、212为内存、213为闪速存储器、214为显示模块、215为电源模块、22为无线模块、23为Wi-Fi模块、3为无线聚合服务器、4为互联网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白,以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明保护内容。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语 “上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制;术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,此外,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示,一种无线CPE包括CPE均衡聚合部件2和无线聚合服务器3,CPE均衡聚合部件2与带Wi-Fi功能的终端1和无线聚合服务器3信号连接,CPE均衡聚合部件2内置有CPE管理***和智能负载管理***,CPE管理***能分配管理连接到CPE均衡聚合部件2的带Wi-Fi功能的终端1的资源,智能负载管理***包括智能负载、主备容灾和信号汇聚三种工作模式,无线聚合服务器3的信号输出端与互联网4连接。
这样设计的目的在于,通过设置由CPE均衡聚合部件和无线聚合服务器,不同于传统使用单一运营商网络访问互联网,可使用多条运营商网络同时访问互联网,包含各家运营商的无线网络。解决了现有CPE设备,都只能接收单一无线网络信号,不具备容灾方案,当运营商网络信号出现质量差、干扰大甚至网络故障,导致在使用该CPE的多款终端也无法连接互联网,用户体验变差的问题。
本实施例中CPE均衡聚合部件2包括主控板21、无线模块22和Wi-Fi模块23,无线模块22和Wi-Fi模块23均与主控板信号连接,无线模块22通过智能负载管理***进行三种工作模式切换,无线模块22内安装有多张运营商SIM卡,Wi-Fi模块23通过CPE管理***交互报文给连接CPE均衡聚合部件2的带Wi-Fi功能的终端1。主控板21包括CPU211、内存212、闪速存储器213、显示模块214和电源模块215,电源模块215对内存212、闪速存储器213、显示模块214进行供电,CPE管理***和智能负载管理***存储于闪速存储器213内,显示模块214显示主控板21信息,CPU211分别与无线模块22和Wi-Fi模块23信号连接,主控板21的型号为AAEON UPC-PLUS;CPU211型号为Intel(R) Atom(TM) Processor E3950;内存212型号为DIMM DDR3 Synchronous 8G;闪速存储器213型号为Nettac N5M;无线模块22型号为FM150-AE;Wi-Fi模块23型号为Qualcomm Atheros AR93xx Wireless。
本实施例中,基于无线CPE还有一种实现负载均衡的方法,其中CPE均衡聚合部件2进行工作模式切换,且包括智能负载方法、主备容灾方法和信号汇聚方法。
智能负载方法包括以下步骤:
S1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端1信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件2中智能负载管理***的UI管理界面;
S2,选择智能负载模式;
S3,在智能负载模式中配置信息,配置信息包括配置自动信息和配置手动信息,配置自动信息,客户端使用中的软件对无线模块22对网络测时延以及测速,将测试出来的时延和速率从低到高进行排列,当用户进行上网服务时,该软件会对其流量报文进行识别,判断出网络服务类型,对不同流量需求选择时延最低的无线模块22进行传输或者带宽最大的无线模块22进行传输,配置手动模式,客户端手动配置无线模块22中上网业务类型。
实际使用中,配置自动中,使用中的软件会对网络测时延及测速,并将测试出来的时延和速率从低到高进行排列,当用户进行上网服务时,该软件会对其流量报文进行识别,判断出网络服务类型,当判断出用户使用微信、QQ、支付宝等的流量,将选择时延最低的无线模块进行传输,当判断访问视频网站或流媒体文件时,将选择带宽最大的无线模块进行传输,其他网络服务的会随机选择其他网络进行传输,而在配置手动中,软件可在每个无线模块的网络,配置相应上网业务类型,如无线模块1使用微信,无线模块2使用视频流媒体。
从而能够按服务类型,按需分配上网路径,降低对单一网络的使用依赖,对网络质量要求高的服务,使用优质的网络,合理分配网络资源。
主备容灾方法包括以下步骤:
D1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端1信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件2中智能负载管理***的UI管理界面;
D2,选择主备容灾模式;
D3,在主备容灾模式下,配置主用网络和备用网络,所有客户端上的上网流量均使用主用网络进行传输;
D4,当网络质量低于设定阈值后启动备用网络,主用网络传输关闭,客户端传输报文不再通过主用网络,所有客户端上的上网流量均使用备用网络进行传输;
D5,原主用网络转为备用网络,原备用网络转为主用网络;
D6,原主用网络定时对网络质量进行测试,网络质量恢复后,所有客户端上的上网流量再次使用主用网络进行传输;
D7,原主用网络再次转为主用网络,原备用网络由主用网络再次转为备用网络。
实际使用中,设定的阈值通常默认为丢包率大于10%,网络测速小于1Mbps;同时在主用网络转变为备用网络后按照1分钟1次的频率进行丢包率和传输效率测试,当丢包率小于5%,传输效率大于5Mpbs时,将上网流量切回主网络,关闭原备用网络通道,这样主备模式下,由于存在一条或多条备用网络连接,某一条或几条故障,总体通道可用,容灾能力强大。
信号汇聚方法包括以下步骤:
L1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端1信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件2中智能负载管理***的UI管理界面;
L2,选择信号汇聚模式;
L3,设置聚合通道,配置无线聚合服务器3的地址;
L4,设置无线聚合服务器3,无线聚合服务器3能够将CPE均衡聚合部件2传输的流量聚合并输送至互联网4。
在实际使用中,带Wi-FI功能的终端1、CPE均衡聚合部件2、无线聚合服务器3以及互联网4,带Wi-FI功能的终端1与CPE均衡聚合部件2通过wifi连接,CPE均衡聚合部件2与无线聚合服务器3连接,无线集合服务器3与互联网4连接,CPE均衡聚合装置2内装有智能负载管理***配置聚合模式,智能负载管理***聚合模式能够通过聚合技术将上述无线连接汇聚,增加传输带宽。并且软件会定时频率1分钟1次计算每条无线链路的带宽、相加的总带宽,以及每条无线链路占总带宽的权重,当带Wi-FI功能的终端1的数据流量到达CPE均衡聚合部件2时,软件根据基于权重值的随机算法,来选择传输的链路,一般权重高的链路选中的几率大,从而实现进行流量负荷分担,报文打上设备标识,发往无线聚合服务器3,同样当收到无线聚合服务器3发过来的报文,转发至Wi-FI功能的终端1,如此多条链路一起传输报文,传输速率及带宽相应增加;无线聚合服务器3内装有聚合管理软件,聚合管软件用于接收各CPE均衡聚合部件2的数据,根据数据上标识,识别CPE均衡聚合部件2的装置号,将不同链路通道同一装置号过来的数据流汇聚,发往互联网4,同样从互联网4收到的数据,识别目标的装置号,将待发数据根据负荷分担算法,通过不同链路发到该CPE均衡聚合部件2上。
这样设计的目的在于,当现场环境受限,单一网络速率带宽较低的场景下,可使用聚合模式,参考专利CN201611190880.9,采用无线聚合技术后理论带宽是几条网络通道之和。并且与无线聚合服务器的通道,采用ipsec加密技术,即使有人可以截获报文,也没法分析报文的真正内容。是对信息安全的二次保障。
同时需要指出的是,CPE均衡聚合部件2内设置有多个无线模块22,且每个无线模块22能支持连接多家运营商网络,支持TDD-LTE、FDD-LTE、WCDMA、5GNR多种网络制式,每个无线模块22选择一家运营商安装一张SIM卡,无线聚合服务器规格为2U/3U/14U标准硬件服务器,带Wi-Fi的终端通常可以为手机、iPad、笔记本电脑等。
最后应说明的是:以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无线CPE,其特征在于:包括CPE均衡聚合部件(2)和无线聚合服务器(3),所述CPE均衡聚合部件(2)与带Wi-Fi功能的终端(1)和无线聚合服务器(3)信号连接,所述CPE均衡聚合部件(2)内置有CPE管理***和智能负载管理***,所述CPE管理***能分配管理连接到CPE均衡聚合部件(2)的带Wi-Fi功能的终端(1)的资源,所述智能负载管理***包括智能负载、主备容灾和信号汇聚三种工作模式,所述无线聚合服务器(3)的信号输出端与互联网(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种无线CPE,其特征在于:所述CPE均衡聚合部件(2)包括主控板(21)、无线模块(22)和Wi-Fi模块(23),所述无线模块(22)和Wi-Fi模块(23)均与主控板信号连接,无线模块(22)通过智能负载管理***进行三种工作模式切换,无线模块(22)内安装有多张运营商SIM卡,所述Wi-Fi模块(23)通过CPE管理***交互报文给连接CPE均衡聚合部件(2)的带Wi-Fi功能的终端(1)。
3.根据权利要求2所述的一种无线CPE,其特征在于:所述主控板(21)包括CPU(211)、内存(212)、闪速存储器(213)、显示模块(214)和电源模块(215),所述电源模块(215)对内存(212)、闪速存储器(213)、显示模块(214)进行供电,所述CPE管理***和智能负载管理***存储于闪速存储器(213)内,所述显示模块(214)显示主控板(21)信息,所述CPU(211)分别与无线模块(22)和Wi-Fi模块(23)信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种无线CPE,其特征在于:所述主控板(21)的型号为AAEONUPC-PLUS;所述CPU(211)型号为Intel(R) Atom(TM) Processor E3950;所述内存(212)型号为DIMM DDR3 Synchronous 8G;所述闪速存储器(213)型号为Nettac N5M;所述无线模块(22)型号为FM150-AE;所述Wi-Fi模块(23)型号为Qualcomm Atheros AR93xx Wireless。
5.一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其特征在于:通过所述CPE均衡聚合部件(2)进行工作模式切换,且包括智能负载方法、主备容灾方法和信号汇聚方法。
6.根据权利要求5所述的一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其特征在于:所述智能负载方法包括以下步骤:
S1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端(1)信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件(2)中智能负载管理***的UI管理界面;
S2,选择智能负载模式;
S3,在智能负载模式中配置信息。
7.根据权利要求6所述的一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其特征在于:所述S3中,配置信息包括配置自动信息和配置手动信息,所述配置自动信息,客户端使用中的软件对无线模块(22)对网络测时延以及测速,将测试出来的时延和速率从低到高进行排列,当用户进行上网服务时,该软件会对其流量报文进行识别,判断出网络服务类型,对不同流量需求选择时延最低的无线模块(22)进行传输或者带宽最大的无线模块(22)进行传输,所述配置手动模式,客户端手动配置无线模块(22)中上网业务类型。
8.根据权利要求5所述的一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其特征在于:所述主备容灾方法包括以下步骤:
D1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端(1)信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件(2)中智能负载管理***的UI管理界面;
D2,选择主备容灾模式;
D3,在主备容灾模式下,配置主用网络和备用网络,所有客户端上的上网流量均使用主用网络进行传输;
D4,当网络质量低于设定阈值后启动备用网络,主用网络传输关闭,客户端传输报文不再通过主用网络,所有客户端上的上网流量均使用备用网络进行传输;
D5,原主用网络转为备用网络,原备用网络转为主用网络;
D6,原主用网络定时对网络质量进行测试,网络质量恢复后,所有客户端上的上网流量再次使用主用网络进行传输;
D7,原主用网络再次转为主用网络,原备用网络由主用网络再次转为备用网络。
9.根据权利要求5所述的一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其特征在于:所述信号汇聚方法包括以下步骤:
L1,通过客户端与带Wi-Fi功能的终端(1)信号连接,并通过客户端进入CPE均衡聚合部件(2)中智能负载管理***的UI管理界面;
L2,选择信号汇聚模式;
L3,设置聚合通道,配置无线聚合服务器(3)的地址;
L4,设置无线聚合服务器(3),所述无线聚合服务器(3)能够将CPE均衡聚合部件(2)传输的流量聚合并输送至互联网(4)。
10.根据权利要求5至 9之一权利要求所述的一种基于无线CPE实现负载均衡的方法,其特征在于:所述CPE均衡聚合部件(2)内设置有多个无线模块(22),且每个无线模块(22)能支持连接多家运营商网络,支持TDD-LTE、FDD-LTE、WCDMA、5GNR多种网络制式,每个无线模块(22)选择一家运营商安装一张SIM卡。
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