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一种基于网络功能虚拟化技术的车联网LTEVPDN组网模型设计

一、业务背景

随着汽车保有量不断增加,基于车联网的各类智能车载应用进入了蓬勃发展阶段,车载智能应用的多元化为车联网的发展提供无限前景,而传统移动互联网组网扩展性差、安全性低等不足也对车联网的发展带来了挑战：

1.组网扩展性差：

目前车载拨号设备主要通过3G/4G 上网卡直接接入公网,每辆车仅可获得单个动态拨号IP,车载终端的二、三层网络信息不能有效传递至位于云计算节点的智能车载应用平台,增加平台对每个终端的识别难度.

2.组网安全性低：

随着Internet 的飞速发展, 其安全问题越来越突出, 利用移动互联网实现车联网组网,使得个人数据、车辆数据的传输存在安全隐患,智能车载应用平台也存在被攻击的可能,安全问题不容忽视.

针对上述传统移动互联网存在的不足之处,一种基于NFV 技术的车联网LTE VPDN 组网模型应运而生,下文将对该模型进行详细的介绍.

二、架构设计

2.1 模型架构设计

基于NFV 的车联网LTE VPDN 组网模型是一种云网融合的创新服务模式,主要设计如下：

1、通过LTE VPDN 专网为每张4G 拨号卡分配固定的私网IP,以建立固定的underlay 通道,并全面提升车辆和个人数据安全性.

2、通过GRE 隧道技术或Vxlan 大二层技术实现车载终端的固定IP 策略,满足终端快速识别要求,避免应用平台不必要的开发,使得车联网网络层和应用层松耦合,提高了组网的灵活性.

3、结合云计算、NFV 网络功能虚拟化技术实现网络功能的按需弹性化部署,避免一次性投入成本过高,有效实现了成本的节省和控制.

2.2 关键技术

2.2.1 LTE VPDN

LTE VPDN 是运营商推出的一种基于L2TP 隧道技术为客户组建虚拟专用网络的解决方案,确保客户网络与公众Internet 网络实现安全隔离,包含P-GW、VPDN 鉴权服务器、LNS 和LNS AAA 等网元,主要通过LNS AAA 为每辆车载的拨号设备分配单个固定IP.

2.2.2 GRE ／ Vxlan

GRE 模式：GRE 是通用协议封装格式,可实现所有三层协议的封装和传输,具有很高灵活性,也是目前设备支持面最广的一种隧道技术,可确保车载智能终端三层IP 地址信息通过Tunnel 传送到智能车载应用平台.

Vxlan 模式：VxLAN 是对传统vlan 的一种扩展,可以跨越三层IP 网络实现二层报文的封装和转发,使得两端的网络跨越三层连接仍能处于同一个LAN 之中,确保车载智能终端二层以上的网络参数均可以通过overlay 传送到智能车载应用平台.

2.2.3 NFV

为了确保组网的灵活性,本模型设计采用NFV 网络功能虚拟化技术为智能车载应用平台部署支持GRE/Vxlan 技术的虚拟网络路由器,并按需部署虚拟防火墙网元功能提升平台安全能级.同时,随着智能应用车辆接入规模的逐步增长,通过按需弹性部署策略有效实现成本的节省和控制.

三、网络安全设计

本文设计的组网模型,主要解决了车联网面向车辆侧的组网安全性问题,但基于公网提供服务的智能车载应用平台仍面临着诸多安全隐患,本模型通过在公网边界侧均设计了防DDOS 服务、SSL 安全接入、入侵防护系统,实现对病毒、攻击、滥用等行为的有效检测和实时阻断,从而达到对车联网应用层的防护.

四、模型验证

为了强化上海市驾校考试考场纪律,规范考试流程,并提升考试效率,某政府主管单位计划部署驾考科目三的智能驾考监考平台,主要涉及车载音视频数据、传感器数据等与智能驾考监考平台的实时同步传输,验证方案设计如下：

? 针对智能驾考监考平台组网：通过电信LTE VPDN实现智能驾考专用车联网APN 组网,接入电信支持固定IP的车联网LNS 平台,并将LTE VPDN 总头部署在电信综合智能信息服务云节点.

? 由于驾考车载拨号设备仅支持GRE,故本次方案设计采用GRE 模式实现.在电信综合智能信息服务云节点开通1 套总虚拟FW 和总ROS,并根据实际上线计划为每个驾校各自按需开通1 套驾校FW 和ROS,对应同一驾校下的所有考试车辆.每辆车车载拨号设备和所属驾校ROS 间开启GRE Tunnel,确保该驾校车载设备固定IP 可被部署于综合智能信息服务云节点内的智能驾考监考平台VDC 直接访问.

? 电信综合智能信息服务云节点通过上联电信IP 城域网B 平面的大通道,开通MPLS VPN 业务,接入政府主管单位与驾校所在的VPN 群组,实现智能驾考监考平台与政府主管单位主监考中心、各驾校分监考中心的无缝组网对接.

结束语：本模型将LTE VPDN、GRE/Vxlan、NFV 与云计算技术的相结合,为车联网提供了一种全新的、具备高安全性和灵活性的组网模式,为车联网的多元化高速发展提供了有力的保障.

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