一种实现5G局域网上下行转发的方法和硬件模块与流程

本发明涉及一种以低成本的硬件模块实现5g局域网上下行转发通信的方法。

背景技术：

1、5g局域网(5g lan)是一种私有的蜂窝网络，能集成到机构的现有it架构中。5g局域网要求通信延迟低、延迟稳定。

2、5g局域网通信中，cpe(customer-premises equipment，用户驻地设备)是指位于用户端的与电信运营商对接服务的网络终端和配套设备。cpe用来接入电信运营商的服务，并以wifi或局域网形式提供本地网络。从cpe的调制解调器(modem)端口进来和出去的数据包，都带有mac头部。这是数据包格式上与非5g局域网通信的主要区别。

3、下面以5g局域网中的cpe的以太网(ethernet)网口到调制解调器端口的数据收发为例，来说明5g局域网中上下行转发通信的工作原理。

4、上行数据包是cpe的以太网网口发往调制解调器端口的数据包。分析该上行数据包的源mac地址和vlan(虚拟局域网)信息，在预先存储的信息中查找该上行数据包属于哪一个5g局域网承载信道，以及该5g局域网承载信道的主序列号(main_cid)。然后为该上行数据包添加该5g局域网承载信道的主序列号对应的调制解调器头信息后转发到cpe的调制解调器端口。根据5g局域网承载信道添加对应的调制解调器头信息属于现有技术，在此不做赘述。

5、下行数据包是cpe的调制解调器端口发往以太网网口的数据包。在调制解调器头信息里包含有5g局域网承载信道的主序列号的信息。在预先存储的信息中查找属于这个5g局域网承载信道的主序列号的目的mac地址和vlan匹配的端口信息，并将下行数据包转发到对应的端口。

6、现有的5g局域网的上下行转发通常采用软件实现。cpe一般采用linux系统，使用linux协议栈实现5g局域网的上下行转发。cpe里一般包含应用处理器(ap)或者数字信号处理器(dsp)，在这些处理器上面运行软件来做这些匹配和处理的工作。软件实现的处理方法复杂，冗余度高，但是会大量占用执行该软件的处理器的计算资源。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：如何使用低成本、资源少的硬件模块来实现5g局域网的上下行转发通信。

2、为解决上述技术问题，本发明提出了一种实现5g局域网上行转发的方法，包括如下步骤。步骤s1：在用于执行5g局域网上下行转发的硬件模块中设置lan承载表，用来保存所有5g局域网承载信道的信息；还根据用户驻地设备cpe有哪些非调制解调器类型的端口，在该硬件模块中设置相对应类型端口的表，用来保存这种类型端口的所有客户端的信息。所述lan承载表中的每一项数据对应着一个5g局域网承载信道的信息；lan承载表中的每一项数据包括：该项数据的索引、该5g局域网承载信道是否用于5g局域网、该5g局域网承载信道所属的vlan id、该5g局域网承载信道的主序列号。某种非调制解调器类型的端口的表中的每一项数据对应着一个这种类型端口的客户端的信息；这种类型端口的表中的每一项数据包括：该客户端的mac地址、该客户端所属的vlan id、该客户端在lan承载表里对应的索引。步骤s2：对于5g局域网的上行转发通信，假设是从cpe的非调制解调器类型的a端口发往调制解调器端口；该硬件模块解析a端口收到的上行数据包，去掉该上行数据包的a类型的包头，解析出源mac地址和vlan id；如果该上行数据包是广播包或者组播包，整个流程结束；否则继续处理。步骤s3：该硬件模块将该上行数据包的源mac地址和vlan id与a类型端口的表里的每一项数据进行比较；如果与a类型端口的表里的某一项数据中的源mac地址和vlan id都相同，则从a类型端口的表里的该项数据中获取客户端在lan承载表里对应的索引，随后进入步骤s4；否则整个流程结束。步骤s4：该硬件模块根据所获取的a类型端口的客户端在lan承载表里对应的索引，访问lan承载表里对应的那项数据；如果lan承载表里的该项数据中记录着5g局域网承载信道是用于5g局域网，则从lan承载表里的该项数据中获取该5g局域网承载信道的主序列号，然后为该上行数据包添加该5g局域网承载信道的主序列号对应的调制解调器的头信息，随后将该上行数据包发往该a类型端口；否则直接结束整个流程。

3、进一步地，所述lan承载表里的每一项数据中，该项数据的索引用于在lan承载表里唯一定位到该项数据，每项数据的索引都不同。

4、进一步地，所述某种非调制解调器类型的端口的表里的每一项数据中，该客户端在lan承载表里对应的索引是指该种类型端口的客户端允许使用的唯一一个5g局域网承载信道在lan承载表里对应的那项数据的索引。

5、进一步地，每一种非调制解调器类型的端口的客户端和5g局域网承载信道之间都是一对多的对应关系。

6、示例性地，所述非调制解调器类型的端口包括usb端口、以太网端口、wifi接口中的一种或多种。

7、进一步地，如果cpe同时有多种非调制解调器类型的端口，则所述步骤s3中搜索相对应的多种类型端口的表。

8、本发明还提出了一种实现5g局域网下行转发的方法，包括如下步骤。步骤s1：在用于执行5g局域网上下行转发的硬件模块中设置lan承载表，用来保存所有5g局域网承载信道的信息；还根据用户驻地设备cpe有哪些非调制解调器类型的端口，在该硬件模块中设置相对应类型端口的表，用来保存这种类型端口的所有客户端的信息。所述lan承载表中的每一项数据对应着一个5g局域网承载信道的信息；lan承载表中的每一项数据包括：该项数据的索引、该5g局域网承载信道是否用于5g局域网、该5g局域网承载信道所属的vlan id、该5g局域网承载信道的主序列号。某种非调制解调器类型的端口的表中的每一项数据对应着一个这种类型端口的客户端的信息；这种类型端口的表中的每一项数据包括：该客户端的mac地址、该客户端所属的vlan id、该客户端在lan承载表里对应的索引。步骤s2a：对于5g局域网的下行转发通信，假设是从cpe的调制解调器端口发往非调制解调器类型的b端口；该硬件模块解析调制解调器端口收到的下行数据包，在该下行数据包的调制解调器头信息中解析出该下行数据包是否属于5g局域网、以及该下行数据包所属5g局域网承载信道的主序列号，随后去掉该下行数据包的调制解调器的头信息；如果该下行数据包属于5g局域网，继续处理；否则整个流程结束。步骤s3a：该硬件模块提取该下行数据包的目的mac地址和vlan id；如果该下行数据包是广播或者组播包，整个流程结束；否则继续处理。步骤s4a：该硬件模块将该下行数据包所属5g局域网承载信道的主序列号、vlan id，与lan承载表里的每一项数据进行比较；如果与lan承载表里的某一项数据中的5g局域网承载信道的主序列号以及所属vlan id都相同，则从lan承载表里的该项数据中获取该项数据的索引；否则整个流程结束。步骤s5a：该硬件模块根据该下行数据包的目的mac地址、vlan id、以及从lan承载表中找到的那项数据的索引，与b类型端口的表里的每一项数据进行比较；如果与b类型端口的表里的某一项数据中的mac地址、vlan id、客户端在lan承载表里对应的索引都相同，则将b类型端口的表里的该项数据对应的b类型端口的客户端作为目标，将该下行数据包添加b类型的包头后，转发往目标所在的b类型端口；否则退出整个流程。

9、进一步地，如果cpe同时有多种非调制解调器类型的端口，则所述步骤s5a中搜索相对应的多种类型端口的表。

10、本发明还提出了一种实现5g局域网上行转发的硬件模块，包括数据保存单元、上行解析单元、第一比较单元、第一处理单元。所述数据保存单元用来在该硬件模块中设置lan承载表，其中保存所有5g局域网承载信道的信息；还根据cpe有哪些非调制解调器类型的端口，在该硬件模块中设置相对应类型端口的表，用来保存这种类型端口的所有客户端的信息。所述lan承载表中的每一项数据对应着一个5g局域网承载信道的信息；lan承载表中的每一项数据包括：该项数据的索引、该5g局域网承载信道是否用于5g局域网、该5g局域网承载信道所属的vlan id、该5g局域网承载信道的主序列号。某种非调制解调器类型的端口的表中的每一项数据对应着一个这种类型端口的客户端的信息；这种类型端口的表中的每一项数据包括：该客户端的mac地址、该客户端所属的vlan id、该客户端在lan承载表里对应的索引。所述上行解析单元用来对于5g局域网的上行转发通信，假设是从cpe的非调制解调器类型的a端口发往调制解调器端口；解析a端口收到的上行数据包，去掉该上行数据包的a类型的包头，解析出源mac地址和vlan id。所述第一比较单元将该上行数据包的源mac地址和vlan id与a类型端口的表里的每一项数据进行比较；如果与a类型端口的表里的某一项数据中的源mac地址和vlan id都相同，则从a类型端口的表里的该项数据中获取客户端在lan承载表里对应的索引。所述第一处理单元根据所获取的客户端在lan承载表里对应的索引，访问lan承载表里对应的那项数据；如果lan承载表里的该项数据中记录着5g局域网承载信道是用于5g局域网，则从lan承载表里的该项数据中获取该5g局域网承载信道的主序列号；然后为该上行数据包添加该5g局域网承载信道的主序列号对应的调制解调器的头信息，随后将该上行数据包发往该调制解调器端口。

11、本发明还提出了一种实现5g局域网下行转发的硬件模块，包括数据保存单元、下行解析单元、提取单元、第二比较单元、第二处理单元。所述数据保存单元用来在该硬件模块中设置lan承载表，其中保存所有5g局域网承载信道的信息；还根据cpe有哪些非调制解调器类型的端口，在该硬件模块中设置相对应类型端口的表，用来保存这种类型端口的所有客户端的信息。所述lan承载表中的每一项数据对应着一个5g局域网承载信道的信息；lan承载表中的每一项数据包括：该项数据的索引、该5g局域网承载信道是否用于5g局域网、该5g局域网承载信道所属的vlan id、该5g局域网承载信道的主序列号。某种非调制解调器类型的端口的表中的每一项数据对应着一个这种类型端口的客户端的信息；这种类型端口的表中的每一项数据包括：该客户端的mac地址、该客户端所属的vlan id、该客户端在lan承载表里对应的索引。所述下行解析单元对于5g局域网的下行转发通信，假设是从cpe的调制解调器端口发往非调制解调器类型的b端口；解析调制解调器端口收到的下行数据包，在该下行数据包的调制解调器头信息中解析出该下行数据包是否属于5g局域网、以及该下行数据包所属5g局域网承载信道的主序列号，随后去掉该下行数据包的调制解调器的头信息。所述提取单元提取该下行数据包的目的mac地址和vlan id。所述第二比较单元将该下行数据包所属5g局域网承载信道的主序列号、vlan id，与lan承载表里的每一项数据进行比较；如果与lan承载表里的某一项数据中的5g局域网承载信道的主序列号以及所属vlan id都相同，则从lan承载表里的该项数据中获取该项数据的索引。所述第二处理单元根据该下行数据包的目的mac地址、vlan id、以及从lan承载表中找到的那项数据的索引，与b类型端口的表里的每一项数据进行比较；如果与b类型端口的表里的某一项数据中的mac地址、vlan id、客户端在lan承载表里对应的索引都相同，则将b类型端口的表里的该项数据对应的b类型端口的客户端作为目标，将该下行数据包添加b类型端口的包头后，转发往目标所在的b类型端口。

12、本发明取得的技术效果是：实现了以硬件模块处理5g局域网的上下行转发通信，速度快、延时小，并且释放了cpe的处理器资源用于处理其他事务。