[發明專利]一種無線多鏈路帶寬聚合的系統

有效

• 申請號: 201611225550.9
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106850455B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 王嘉;趙志強
• 申請（專利權）人: 河北遠東通信系統工程有限公司
• 主分類號: H04L12/803
• 分類號: H04L12/803;H04L12/815;H04L12/863;H04L12/46;H04L29/12;H04L12/26
• 代理公司: 13124 河北東尚律師事務所
• 代理人: 王文慶

1.一種無線多鏈路帶寬聚合的系統，包括多條VPN鏈路，其特征在于：還包括無線傳輸終端(102)及聚合服務器(107)，

無線傳輸終端(102)用于接收外部上行IP數據流，根據各VPN鏈路的實時狀態數據分別計算出對應的負載均衡信息，并根據負載均衡信息將上行IP數據流分發到各VPN鏈路上；還用于通過各VPN鏈路接收目的地址轉換后的各IP數據包，將接收到的各IP數據包進行排序后輸出；所述VPN鏈路基于無線鏈路來創建，每條VPN鏈路設置有一個鏈路標識；

聚合服務器(107)通過各VPN鏈路接收上行IP數據流，對上行IP數據流中的各IP數據包進行排序并進行源地址轉換后，將源地址轉換后的IP數據包輸出；還用于接收外部下行IP數據流，將下行IP數據流中的各IP數據包進行目的地址轉換后輸出至各VPN鏈路；所述上行IP數據流和下行IP數據流均包含多個IP數據包，各IP數據包均包含一個序列號；

所述的無線鏈路終端(102)包括第一VPN池(202)、第一數據排序模塊(203)、第一鏈路檢測及負載均衡模塊(204)、第一數據收發模塊(205)和第一用戶配置模塊(206)，

第一數據收發模塊(205)用于接收外部上行IP數據流，通過本地報文處理規則判斷接收到的上行IP數據流是否符合轉發條件，將符合轉發條件的上行IP數據流輸出至第一VPN池(202)；還用于將接收到的排序后且滿足數據包序列號順序的IP數據包輸出；

第一鏈路檢測及負載均衡模塊(204)用于通過向聚合服務器(107)實時發送鏈路探測數據包并接收反饋信息來獲取各VPN鏈路的實時狀態，并根據各VPN鏈路的實時狀態數據預估各VPN鏈路能夠承載的帶寬，得出各VPN鏈路的負載均衡信息，將各VPN鏈路的負載均衡信息發送至第一VPN池(202)；所述的實時狀態包括鏈路往返時延和丟包率；

第一用戶配置模塊(206)用于接收外部用戶配置信息，并將用戶配置信息輸出至第一VPN池(202)；

第一VPN池(202)用于基于無線鏈路與聚合服務器(107)建立多個VPN鏈路，通過將所有VPN鏈路組成第一VPN池把多個VPN鏈路進行捆綁；還用于根據各VPN鏈路的負載均衡信息和用戶配置信息為上行IP數據流中的當前IP數據包計算出可用的鏈路標識，并將當前IP數據包發送至該鏈路標識對應的VPN鏈路上；還用于通過各VPN鏈路接收目的地址轉換后的各IP數據包，將所有IP數據包輸出至第一數據排序模塊(203)；

第一數據排序模塊(203)用于將所有IP數據包進行排序，判斷排序后的IP數據包是否符合數據包序列號順序，將符合數據包序列號順序的IP數據包依次送入第一數據收發模塊(205)；對不符合數據包序列號順序的IP數據包設置等待延遲，如果等待延遲時超后，該IP數據包的序列號滿足數據包序列號順序，則送入第一數據收發模塊(205)；如果等待延遲時超后，該IP數據包的序列號不滿足數據包序列號順序，則丟棄該IP數據包；

所述的聚合服務器(107)包括第二VPN池(302)、第二數據排序模塊(303)、第二鏈路檢測及負載均衡模塊(304)、地址轉換模塊(305)、第二數據收發模塊(306)和第一用戶配置模塊(307)，

第二鏈路檢測及負載均衡模塊(304)用于通過向無線傳輸終端(102)實時發送鏈路探測數據包并接收反饋信息來獲取各VPN鏈路的實時狀態，并根據各VPN鏈路的實時狀態數據預估各VPN鏈路能夠承載的帶寬，得出各VPN鏈路的負載均衡信息，將各VPN鏈路的負載均衡信息發送至第二VPN池(302)；所述的實時狀態包括鏈路往返時延和丟包率；

第二用戶配置模塊(306)用于接收外部用戶配置信息，并將用戶配置信息輸出至第二VPN池(302)；

第二VPN池(302)用于通過各VPN鏈路接收上行IP數據流，并輸出至第二數據排序模塊(303)；還用于根據各VPN鏈路的負載均衡信息和用戶配置信息為下行IP數據流中的當前IP數據包計算出可用的鏈路標識，并將當前IP數據包發送至該鏈路標識對應的VPN鏈路上；

第二數據排序模塊(303)用于將上行IP數據流的所有IP數據包進行排序，判斷排序后的IP數據包是否符合數據包序列號順序，將符合數據包序列號順序的IP數據包依次送入地址轉換模塊(305)；對不符合數據包序列號順序的IP數據包設置等待延遲，如果等待延遲時超后，該IP數據包的序列號滿足數據包序列號順序，則送入地址轉換模塊(305)；如果等待延遲時超后，該IP數據包的序列號不滿足數據包序列號順序，則丟棄該IP數據包；

地址轉換模塊(305)對接收到的所有IP數據包分別進行源地址轉換后輸出至第二數據收發模塊(306)；還用于對接收到的下行IP數據流中各IP數據包進行目的地址轉換，并將目的地址轉換后的各IP數據包輸出至第二VPN池(302)；

第二數據收發模塊(306)用于接收源地址轉換后的IP數據包并輸出；還用于接收下行IP數據流，通過本地報文處理規則判斷接收到的下行IP數據流是否符合轉發條件，將符合轉發條件的下行IP數據流輸出至地址轉換模塊(305)；

所述的第一VPN池(202)和第二VPN池(302)的結構相同，第一VPN池(202)包括多條VPN鏈路、調度模塊(404)、鏈路信息存儲模塊(405)、用戶配置存儲模塊(406)和接收總隊列(407)，各VPN鏈路在無線傳輸終端(102)啟動時建立；

鏈路信息存儲模塊(405)用于實時從第一鏈路檢測及負載均衡模塊(204)獲取每條VPN鏈路的負載均衡信息，并保存最新的各VPN鏈路的負載均衡信息，將最新的各VPN鏈路的負載均衡信息輸出至調度模塊(404)；

用戶配置存儲模塊(406)用于接收并保存外部用戶配置信息，將用戶配置信息輸出至調度模塊(404)；所述用戶配置信息包括鏈路與IP五元組相關性、鏈路資費和鏈路優先級；

調度模塊(404)用于根據負載均衡信息及用戶配置信息為當前IP數據包計算出可用的鏈路標識，并將當前IP數據包發送至該鏈路標識對應的VPN鏈路上；

接收總隊列(407)用于接收各VPN鏈路上的上行IP數據流并輸出至第二數據排序模塊(203)；

所述的第一鏈路檢測及負載均衡模塊(204)和第二鏈路檢測及負載均衡模塊(304)的結構相同，第一鏈路檢測及負載均衡模塊(204)包括鏈路探測模塊(501)、鏈路信息計算模塊(502)及負載均衡信息計算模塊(503)；

鏈路探測模塊(501)用于實時發送鏈路探測數據包，獲取各VPN鏈路實時狀態，并將該實時狀態輸出至鏈路信息計算模塊(502)；

鏈路信息計算模塊(502)用于從鏈路探測模塊(501)收取各VPN鏈路的實時狀態，根據實時狀態中的鏈路探測數據包長、鏈路往返時延、丟包率、鏈路系數計算各VPN鏈路的預估帶寬，并將各VPN鏈路的預估帶寬輸出至負載均衡信息計算模塊(503)；

負載均衡信息計算模塊(503)用于從鏈路信息計算模塊(502)收取各VPN鏈路的預估帶寬，根據預設帶寬閾值和當前VPN鏈路的預估帶寬判斷是否丟棄該條VPN鏈路；對于滿足帶寬閾值的VPN鏈路根據帶寬大小計算負載均衡信息，并將負載均衡信息輸出至第一VPN池(202)或第二VPN池(302)；

所述的第一數據排序模塊(203)和第二數據排序模塊(303)的結構相同，第一數據排序模塊(203)包括IP數據包緩存模塊(601)、IP數據包調度與排序模塊(602)及定時模塊(603)；

IP數據包緩存模塊(601)用于根據接收的各IP數據包的序列號確定當前IP數據包在緩存區的儲存地址，并按照儲存地址將該IP數據包存入；

IP數據包調度與排序模塊(602)用于從IP數據包緩存模塊(601)中獲取IP數據包，當IP數據包符合數據包序列號順序時，直接發送出去；當IP數據包不符合數據包序列號順序時，向定時模塊(603)設置等待時間，時超后，定時模塊(603)會通知IP數據包調度與排序模塊(602)，如果IP數據包的序列號滿足數據包序列號順序，則直接發送出去，否則丟棄；

定時模塊(603)用于向IP數據包調度與排序模塊(602)提供定時服務；

所述根據實時狀態中的鏈路探測數據包長、鏈路往返時延、丟包率、鏈路系數計算各VPN鏈路的預估帶寬，具體計算公式為：

其中，L為鏈路探測數據包長、RTT為鏈路往返時延、p為丟包率、μ為鏈路系數。