一种基于船用多卫星链路自动切换策略和用户管理方法、网关设备与流程

1.本发明涉及船舶网络通信技术领域，尤其涉及一种船用多卫星链路及4g或5g自动切换策略和用户管理方法、网关设备。


背景技术：

2.由于船舶运行过程中环境复杂，对通信技术提出了更高的要求，目前船舶上应用的通信技术一般为卫星、4g等，但单一使用某种通信方式会有一定的局限性，船舶在行驶的过程中，若遇到极端天气，单一线路容易断链，使船舶短暂失联，这非常不利于船舶行驶的安全，为了确保船舶运动的过程中船舶时刻处于良好的通信状态，需要进行多链路融合。而为了通信的经济性，又要选择通信成本低且通信效果好的链路进行通信，目前的通信链路切换方法基于人为判断，具有极大的不便利性。
3.专利cn202021933155.8提供了一种对于不同卫星和卫星之间、以及4g信号和卫星之间自动切换的方法，主要是根据网络的连接状况进行通信设备直接的链路切换，没有涉及根据资费策略进行卫星链路的切换以及没有配置5g连接，也没有阐述用户层面根据链路变化对网络服务的管理的问题。
4.综上所述，需要一种船舶网络链路自动切换的网关系统来解决现有技术中所存在的不足之处。


技术实现要素：

5.为了解决船舶在行驶过程中根据通信信号覆盖范围和流畅度、通信资费进行链路自动切换以及用户网络服务管理的问题，本发明提出一种船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法：根据网络的连接状况和资费策略实现卫星与卫星、卫星与4g/5g网络之间切换。以及用户网络服务管理的方法：包括根据不同的网络通信特点进行用户服务等级变更，并根据用户服务等级进行计费。实现了卫星、5g/4g链路的快速、实时切换，使船端通信保证流畅度和可用性的同时，进行经济性的配置，解决给予用户网络服务时产生高昂资费的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法，
8.s1:根据通信流畅度和资费成本配置切换策略中不同切换场景，基于vlan维度的切换规则和切换场景配置切换策略路由表；
9.s2：利用ping或bfd方法检测当前通信链路的流畅度，判断是否进行链路切换，满足所述切换场景立即发出指令；
10.s3：接收指令后触发链路切换，所述链路切换为自动修改默认路由和dns代理；
11.s4：切换策略完成后将信息传输给用户管理端执行用户服务等级策略变更并通过计费服务器执行计费；
12.s5：将所述链路切换和服务等级变更信息上报到外部系统及网关服务器管理端。
13.所述vlan维度的切换规则包括设置船舶设备、船员的不同用网等级并对应不同的vlan模块，根据不同的切换场景接入不同等级的vlan模块。
14.所述配置切换场景的方式包括利用web界面、后台命令或配置文件、陆岸控制中心配置不同链路的优先值，根据不同链路的优先值设置主线链路和备用链路。
15.所述切换策略路由表根据配置规则配置，所述切换场景的配置规则包括：
16.1)所述主线链路故障/遮挡/雨衰会切换至备份链路，当主线链路恢复后，再切换为主线链路；
17.2)当船舶航行到两种卫星网络同时覆盖的区域时，通信网关设备主动将链路切换到低资费卫星网络，当船舶航行到低资费卫星网络无法覆盖区域时，通信网关设备主动将链路切换回高资费卫星网络；
18.3)预置4g/5g上网卡号，当船舶航行到4g/5g网络覆盖的区域时，通信网关设备主动将链路切换到4g/5g网络。
19.所述ping方法为网络体系结构中应用层的一个服务命令，由ping不同接口获得域名与ip地址映射的dns，当dns不通或指定的ip不通时判断为down,满足所述切换场景立即进行切换策略；所述bfd方法是一种双向转发检测机制，实现链路毫秒级的快速检测。
20.所述用户服务等级策略为通过源ip地址、源端口、目的ip地址、目的端口和传输层协议定义的不同服务等级策略。
21.所述服务等级策略变更具体实现方式为利用包过滤技术和限流算法限制单个ip、ip网段的最大速率，利用所述包过滤技术限制用户上网行为，利用mangle工具修改相应的报文优先级，在出口处利用流量管理工具tc进行各个等级的流量控制。
22.所述链路切换和服务等级策略变更信息上报通过标准api等方式与外部系统打通，通过配置、导入接收人、接收方式等目的端地址列表，把所述切换信息通过syslog协议传输给外部系统，所述外部系统为陆岸控制中心。
23.所述链路切换包括切换时间、切换策略、切换耗时等信息。
24.所述从满足切换场景到切换策略完成的响应时长低于10秒，所述切换策略完成到所述外部系统终端接到上报结果时限低于30秒。
25.一种网关设备，包括：一个或多个处理器；储存器，用于储存一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法。
26.设置与卫星调试解调器相连的wan接口，且个数不小于4个，设置与船端设备相连的lan接口，且个数不小于4个。
27.一种计算机可读储存介质，其上储存有计算机程序，该程序被处理器执行时实现船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法。
28.有益效果
29.本发明提出一种船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法和用户管理方法，在满足船舶通信需求的基础上控制通信成本，根据资费成本进行通信链路切换，以及根据通信链路对用户网络服务进行管理，包括根据不同的网络通信特点进行用户服务等级策略变更，并根据用户服务等级进行计费。并将信息及时反馈给外部系统及管理人员。实现
了不同卫星之间、卫星与5g/4g之间链路的快速、实时切换，使船端通信保证流畅度和可用性的同时，进行经济性的配置，解决给予用户网络服务时产生高昂资费的问题。
30.首先，定义了不同卫星链路的切换策略和对应的服务等级策略功能。根据船舶行驶环境和通信成本设置了不同的切换场景，并提供了多种实现方法。
31.其次，根据不同的切换链路进行用户网络服务等级策略变更，在保证航行通信流畅的基础上，降低通信成本。
32.最后，支持与外部系统接口对接，将卫星链路切换情况进行及时通知和反馈到相关系统或人员。
附图说明
33.图1船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法流程图。
具体实施方式
34.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述：
35.一种船用网关多卫星链路自动切换策略和用户管理方法，包括如下步骤。
36.s1:根据通信流畅度和资费成本配置切换策略中不同切换场景，基于vlan维度的切换规则和切换场景配置切换策略路由表。
37.所述vlan维度的切换规则包括设置船舶设备、船员的不同用网等级并对应不同的vlan模块，根据不同的切换场景接入不同等级的vlan模块。
38.在实施例中，可将船员用网设置在vlan-1模块，当选用高资费的通信卫星时，则不接入vlan-1模块，从而实现控制通信链路高资费。
39.在实施例中，所述配置切换场景的方式包括利用web界面、后台命令或配置文件、陆岸控制中心配置不同链路的优先值，根据不同链路的优先值设置主线链路和备用链路。
40.所述切换场景的配置规则包括：
41.(1)主线链路故障/遮挡/雨衰会切换至备份链路：
42.例如全球网vsat资源a，海事卫星b。当a卫星网络由于设备故障或天线遮挡或雨衰原因导致链路不畅情况时，通信网关设备主动切换到b卫星网络，同时服务等级变更为预制的策略。
43.当a卫星网络链路恢复后，应及时由b网络切换回a网络，同时服务等级恢复到初始策略。
44.(2)高资费切换至低资费：
45.例如全球网vsat资源a，亚太网vsat资源b(b资费低于a)。船舶由于全球航线特性，默认使用a网络。当船舶航行到a、b网络同时覆盖的区域时，通信网关设备应主动将链路切换到b网络。
46.当船舶航行到b网络无法覆盖区域时，通信网关设备应主动将链路切换回a网络。
47.(3)卫星网路切换到4g/5g网络：
48.例如亚太网vsat资源a，通信网关设备集成4g/5g模块，并预置4g/5g上网卡号。船舶默认使用a网络。当船舶航行到4g/5g网络覆盖的区域时，通信网关设备应主动将链路切换到4g/5g网络。
49.当船舶航行到4g/5g网络无法覆盖区域时，通信网关设备应主动将链路切换回a网络。
50.s2：利用ping或bfd方法检测当前通信链路的流畅度，判断是否进行链路切换，满足所述切换场景立即发出指令；
51.所述ping方法为网络体系结构中应用层的一个服务命令，由ping不同接口获得域名与ip地址映射的dns，当dns不通或指定的ip不通时判断为down,满足所述切换场景立即向切换策略模块发出指令；所述bfd方法是一种双向转发检测机制，实现链路毫秒级的快速检测。
52.s3：接收指令后触发链路切换，所述链路切换为自动修改默认路由和dns代理；
53.所述策略配置路由表对各条链路进行了优先级配置，接收指令后，切换策略路由表将允许该条链路的数据包通过，实现默认路由和dns代理修改。
54.s4：切换策略完成后将信息传输给用户管理端执行用户服务等级策略变更并通过计费服务器执行计费。
55.所述用户服务等级策略为通过源ip地址、源端口、目的ip地址、目的端口和传输层协议定义不同服务等级策略。所述服务等级变更具体实现方式为利用包过滤系统和限流算法限制单个ip、ip网段的最大速率，利用所述包过滤系统限制用户上网行为，利用mangle工具修改相应的报文优先级，在出口处利用流量管理工具tc进行各个等级的流量控制。
56.s5：将所述链路切换和服务等级变更信息上报到外部系统及网关服务器管理端。
57.所述链路切换和服务等级变更信息上报通过标准api等方式与外部系统打通，通过配置、导入接收人、接收方式等目的端地址列表，把所述切换信息通过syslog协议传输给外部系统，所述外部系统为陆岸控制中心。所述链路切换信息包括切换时间、切换策略、切换耗时等信息。
58.所述用户计费方式为网关支持前置计费，船员上网先要portal认证，使用账号密码登录，可以按流量计费、也可以按使用时长计费，用完限定流量自动断网。对于船端应用来说，免portal认证，通过ip地址或mac地址绑定，不受计费规则影响。
59.用户管理客户端
60.在web用户管理界面对用户资费进行管理，具体界面设置功能如表1所示：
61.表1
[0062][0063][0064]
所述从满足切换场景到切换策略完成的响应时长低于10秒，所述切换策略完成到所述外部系统终端接到上报结果时限低于30秒。
[0065]
在实施例中，此网关设备由一个或多个处理器；储存器组成，用于储存一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的链路自动切换策略方法。
[0066]
网关设备中设置与卫星调试解调器相连的wan接口，且个数不小于4个，设置与船
端设备相连的lan接口，且个数不小于4个。
[0067]
一种计算机可读储存介质，其上储存有计算机程序，该程序被处理器执行时实现链路自动切换策略方法。
[0068]
上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动，仍处于本发明的范围之内。