利用UDP隧道技术实现非对称业务的分流设备及其方法与流程

本发明涉及业务分流设备技术领域，属于通讯领域，具体地涉及一种利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备及其业务分流方法。

背景技术：

目前在网络上运行的业务，按照上行/下行流量的特点，可以将业务分为2类。一类是对称业务，其包括语音通信、视频通信等；另一类是非对称业务，包括视频直播、视频点播(ott/vod)、视频监控、vr、游戏、浏览网页、电子邮件、文件下载等。这些非对称业务的共同特点是：下行(从网络到终端)要求宽带高(1mbps～100mbps)，上行(从网络到终端)要求带宽相对较低(10kbps～100kbps)。其中，以视频、游戏为主的业务逐渐成为许多运营商的主要收入来源，这些业务除了对带宽有上述要求以外，网络的qos(误码、丢包、时延、时延抖动等)也对业务质量和用户体验有很大的影响。

目前，广电和电信网络广泛使用的传输方案是利用epon提供固定上下行1.25gbps，gpon上行速率为1.25g，下行速率为2.5g，均不能满足上述非对称业务高达数百倍的上下行速率比。目前部分运营商广泛使用视频应用采用的ott系统，无论是直播还是点播，其三层/四层/应用层数据报类型分别为单播/tcp/http(hls)，这样就无法较好地实现非对称业务。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一在于：针对现有技术的不足而提供一种不仅能够提供带宽利用率，而且可有效地降低设备成本的利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备。

本发明所要解决的技术问题之二在于：提供一种上述利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备的业务分流方法。

作为本发明第一方面的一种利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备，包括：

一用于发送上行数据报文和接收下行数据报文的综合网关，所述综合网关具有一上行数据发送端口和一下行数据接收端口；

一光线路终端，所述光线路终端具有一上行数据输入端口和一上行数据输出端口，所述光线路终端的上行数据输入端口通过一第一光分路器与所述综合网关的上行数据发送端口连接；

一交换网络单元，所述交换网络单元具有第一、第二、第三交换端口，所述交换网络单元的第一交换端口与所述光线路终端的上行数据输出端口连接；

一由若干服务器相互连接构成的服务器集群，所述服务器集群与所述交换网络单元的第三交换端口连接；

一分流设备，所述分流设备具有一分流交互端口和一分流数据输出端口，所述分流设备的分流交互端口与所述交换网络单元的第二交换端口连接，其分流数据输出端口依次通过一光放大器和一第二光分路器与所述综合网关的下行数据接收端口。

作为本发明第二方面的一种上述利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备的业务分流方法，包括以下步骤：

步骤s1，综合网关100发送包含udp隧道信息的上行数据报文，上行数据报文通过第一光分路器、光线路终端和交换网络单元到达指定分流设备；

步骤s2，分流设备在udp隧道中提取出负载数据并进行相关处理，通过交换网络与服务器集群进行数据交互；

步骤s3，分流设备将服务器集群反馈回的数据添加udp隧道报文头，通过光放大器和第二光分路器传至综合网关。

由于采用了如上的技术方案，本发明相对于现有技术而言的有益效果在于：

1)有利于提供带宽利用率且降低成本，由于上行对汇聚设备的要求较高，而下行不存在汇聚点，实现方式简单，因此上行带宽成本高于下行带宽成本。而实际运用中，下行的流量需求是高于上行的，利用udp隧道技术来实现非对称业务的分流设备有了其应用价值；

2)非对称业务流在专用万兆通道上传输，不经过运营商的内部ip网，qos(误码、丢包、时延、时延抖动等)能得到很大提高，能减缓或消除目前常见的视频卡顿或马赛克现象；

3)对单个非对称业务流的码率没有限制，可以很好地支持4k等高质量节目；

4)有利于运营商未来各类业务的扩展；

5)信令和业务分离，常见的网络攻击不奏效，极大提高了网络的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的分流设备业务报文端口处理流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中给出的是一种利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备，包括综合网关100、光线路终端olt200、交换网络单元300、服务器集群400以及分流设备500。

综合网关100用于发送上行数据报文和接收下行数据报文，综合网关100具有一上行数据发送端口110和一下行数据接收端口120。光线路终端olt200具有一上行数据输入端口210和一上行数据输出端口220，光线路终端olt200的上行数据输入端口210通过一光分路器600与综合网关100的上行数据发送端口110连接。交换网络单元300具有交换端口310、320、330，交换网络单元300的交换端口310与光线路终端olt200的上行数据输出端口220连接。服务器集群400由若干服务器相互连接构成，服务器集群400与交换网络单元300的交换端口330连接。分流设备500具有一分流交互端口510和一分流数据输出端口520，分流设备500的分流交互端口510与交换网络单元300的交换端口320连接，其分流数据输出端口520依次通过一光放大器700和一光分路器800与综合网关100的下行数据接收端口120。

本发明的利用udp隧道技术实现非对称业务的分流设备的业务分流方法，包括以下步骤：

步骤s1，综合网关100发送包含udp隧道信息的上行数据报文，上行数据报文通过光分路器600、光线路终端200和交换网络单元300到达指定分流设备500；

步骤s2，分流设备500在udp隧道中提取出负载数据并进行相关处理，通过交换网络单元300与服务器集群400进行数据交互；

步骤s3，分流设备500将服务器集群400反馈回的数据添加udp隧道报文头，通过光放大器700和光分路器800传至综合网关100。

参见图2，本发明的分流设备的上行非对称业务处理流程的一个具体实施例的步骤如下：

1、自机顶盒发出的报文由原始报文内容封装一层udp包头，udp报文头中的目的ip与目的mac即为分流设备设置的ip与mac；

2、分流设备接收上行业务报文要求：

2.1接收报文头部中的源mac地址、源ip地址与分流设备设置值一致(广播，组播除外)；

2.2接收报文头部中的ethernet类型必须为ip；

2.3剥除报文头部后，仍为完整的以太网报文。

3、分流设备上行报文转发流程：

3.1分流设备接收报文，判断报文的准确性。首先判断是否为有效信息，否则将过滤无效信息(包括接收错误、vlan_id错误、组播、广播和非ip报文)；

3.2剥除报文头部，再次判断payload的准确性；

3.3记录payload中的源mac信息，并分配tcp端口、；

3.4替换payload中的源mac地址,源ip地址,源端口字段，目的mac,目的ip字段保留，目的是为了解决非对称业务服务组群多ip的问题；

3.5通过分流设备指定接口(最好采用10g接口)发送处理完的payload报文。

参见图2，本发明的分流设备的下行非对称业务处理流程的一个具体实施例的步骤如下：

1、分流设备接收下行业务报文要求：

1.1接收报文头部中的源mac地址、源ip地址与分流设备设置值一致(广播，组播除外)；

1.2由于后面需要添加udp报文头，会占用58字节，为了避免报文超长，报文长度需小于1460字节。

2、分流设备下行报文转发流程：

2.1分流设备指定接口接收报文，判断报文的准确性。首先判断是否为有效信息，否则将过滤无效信息(包括接收错误、vlan_id错误、组播、广播和非ip报文)；

2.2根据报文的目的端口，查表确认该端口包含在端口分配表中，并记录表中对应信息；

2.3替换报文指定内容，包括源mac地址，目的mac地址、源ip地址、目的ip地址和源端口替换为端口分配表中对应字段；

2.4将整个报文作为payload，添加udp报文头，报文头的源地址(mac，ip，port)由软件自动指定，目的地址为组播地址(含目的端口)，通过软件接口配置指定；

2.5下行添加udp报文头中的组播地址通过与非对称业务终端的交互消息获取；

2.6将添加了udp报文头的数据报，通过分流设备广播发送口进行发送。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。