基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法

摘要

本发明公开一种基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，该方法包括：所述客户端初始记录其对应服务器的电话号码；客户端向其对应的服务器发送该包含自身的电话号码、终端类型以及IP地址的信息；服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该客户端；若鉴定结果为是，则服务器将自己的电话号码、终端类型以及IP地址发送至所述客户端；客户端根据接接收的IP地址向服务器发送连接请求。本发明部署成本低、应用范围更广。

权利要求

1.一种基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其应用于信息化教学演示系统，所述系统包括多个服务器，每个所述服务器对应多个下属的客户端，所述服务器、客户端通过4G/5G网络通信；

其特征在于，所述方法包括：

所述客户端初始记录其对应服务器的电话号码；

所述客户端向其对应的服务器发送该包含自身的电话号码、终端类型以及IP地址的信息；

所述服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该所述客户端；

若鉴定结果为是，则所述服务器将自己的电话号码、终端类型以及IP地址发送至所述客户端；

所述客户端根据接接收的IP地址向所述服务器发送连接请求；

所述多个服务器之间利用第三方即时通信软件进行认证并建立服务器群组列表；

在“所述服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该所述客户端”的步骤之后，所述方法还包括：若鉴定结果为否，所述服务器通过查询所述服务器群组列表寻找能够接纳该客户端的服务器，并作为替代服务器；

所述服务器将所述替代服务器对应的电话号码、终端类型以及IP地址发送至所述客户端；

所述客户端根据接接收的IP地址向所述替代服务器发送连接请求；

所述下属的客户端包括第一客户端和第二客户端，所述第一客户端和第二客户端均具备短信互通功能，所述第一客户端支持即时通软件，所述第二客户端不支持即时通软件。

2.如权利要求1所述的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，在“所述服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该所述客户端”的步骤之前，所述方法还包括：所述服务器鉴定该客户端是否属于自己管辖列表中。

3.如权利要求1所述的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，在“所述客户端根据接接收的IP地址向所述服务器发送连接请求”的步骤之后，所述方法还包括：所述服务器接收连接请求并发送确认信息给所述客户端；

所述客户端收到确认消息后，发送自身的电话号码和IP地址对应的接入鉴权命令给所述服务器；

所述服务器在接收到鉴权命令后判断所述客户端是否为合法客户端；

若是，则向所述客户端发送该服务器对应的电话号码和IP地址的反向接入鉴权命令；

所述客户端根据接收到反向接入鉴权命令后，判断该服务器是否为合法服务器；

若是，所述客户端与服务器建立通讯连接。

4.如权利要求1所述的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，在“所述服务器将自己的电话号码、终端类型以及IP地址发送至该客户端”的步骤之后，所述方法还包括：所述客户端验证接收到的服务器的电话号码与初始记录的电话号码是否相同，并在不同时，对记录的该服务器的电话号码进行更新。

5.如权利要求1所述的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，所述方法还包括：所述服务器记录客户端发送的信息以形成一会话句柄，并且发送给所述客户端；

所述客户端记录服务器发送的信息以形成会话信息；

所述客户端根据所述服务器发送的会话句柄监听该服务器的动态端口。

6.如权利要求5所述的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述服务器的IP地址发生变化时，所述服务器更新所述服务器群组列表，同时向其余所述服务器发送自身的电话号码、终端类型和IP地址的信息；

所述其余服务器在接收到信息后，将自身的电话号码、终端类型和IP地址的信息发送至所述服务器。

7.如权利要求6所述的于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，所述方法还包括：所述服务器向下属的客户端发送IP地址更换的消息；

所述客户端在接收到消息后，根据自身会话信息判断所述服务器的地址变化是否可信，并在判断结果为可信时，根据信息中的IP地址向所述服务器发送连接请求。

8.如权利要求1所述的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其特征在于，所述服务器之间使用UDP协议互相交互系统表格信息，并互相提供负载均衡。

说明书

基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法

技术领域

[0001] 本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法。

背景技术

[0002] 实验室信息化是全世界公认的实验室发展方向，现有的实验室多是相对独立的，缺乏相关信息化的教学演示系统。目前的各个院校之间信息化互联方式，一种是各个院校之间建立网络物理连接和组建无线校园网，这种方式主要缺点是应用范围有限，无法应用于校外环境。其次费用较高，以北京联合大学为例，建设一个跨联合大学二十多个学院的无线校园网，需要建立各学院间的物理网络二十多条，建设费用高，效果不佳。另一种是搭建因特网服务器，配合4G/5G 终端共同组网，这种方式需要铺设电信专线，并且需要专门铺设主备用服务器，每年需固定支付租用线路的成本，才能提供可靠的服务，总的维护成本高昂。

[0003] 传统的2G/3G移动网解决方案有以下问题，导致本系统提到的自动发现网络难以实行，也因此本发明定将位于基于4G/5G网络。

[0004] 1、2G/3G网络提供的网络速度慢费用高，终端运算能力差，不满足教学演示的需求。4G/5G网络应用后大大改善上述问题。

[0005] 2、2G/3G网络中使用的是IPV4地址，公网地址不够分配，故此只能分配私网地址，导致各个移动蜂窝内部IP地址可能重复。例如北京的地址和上海的地址重复。在4G/5G网络中引入了IPV6地址，每个终端IP地址全球唯一，是本发明可以实行的基础原因。

[0006] 另外，2G/3G/4G/5G网络共同存在的问题在于移动终端和服务器IP地址是动态变化的，是运营商分配的地址，并且分配方式是不可改变的。这个问题在固定网络中是可以靠分配固定地址来解决，但在移动网络中，因是运营商固定的分配模式，不可更改，所以解决该问题相对困难。传统的解决方式根据IP 地址鉴定终端和服务器是否属于本系统，确定提供服务与否，这种方式在移动网络中效率变低，影响系统稳定性。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种利用手机、PAD、摄像头、VR眼镜等常见移动互联网设备快速地构建信息化教学演示系统的方法，并在此过程中解决因终端(客户端)和服务器IP地址动态变化引起的难以互联的问题。

[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0009] 一种基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其应用于信息化教学演示系统，所述系统包括多个服务器，每个所述服务器对应多个下属的客户端，所述服务器、客户端通过4G/5G网络通信；

[0010] 所述方法包括：

[0011] 所述客户端初始记录其对应服务器的电话号码；

[0012] 所述客户端向其对应的服务器发送该包含自身的电话号码、终端类型以及 IP地址的信息；

[0013] 所述服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该所述客户端；

[0014] 若鉴定结果为是，则所述服务器将自己的电话号码、终端类型以及IP地址发送至所述客户端；

[0015] 所述客户端根据接接收的IP地址向所述服务器发送连接请求。

[0016] 在一优选实施例中，所述多个服务器之间利用第三方即时通信软件进行认证并建立服务器群组列表；

[0017] 在“所述服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该所述客户端”的步骤之后，所述方法还包括：

[0018] 若鉴定结果为否，所述服务器通过查询所述服务器群组列表寻找能够接纳该客户端的服务器，并作为替代服务器；

[0019] 所述服务器将所述替代服务器对应的电话号码、终端类型以及IP地址发送至所述客户端；

[0020] 所述客户端根据接接收的IP地址向所述替代服务器发送连接请求。

[0021] 在一优选实施例中，在“所述服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该所述客户端”的步骤之前，所述方法还包括：

[0022] 所述服务器鉴定该客户端是否属于自己管辖列表中。

[0023] 在一优选实施例中，在“所述客户端根据接接收的IP地址向所述服务器发送连接请求”的步骤之后，所述方法还包括：

[0024] 所述服务器接收连接请求并发送确认信息给所述客户端；

[0025] 所述客户端收到确认消息后，发送自身的电话号码和IP地址对应的接入鉴权命令给所述服务器；

[0026] 所述服务器在接收到鉴权命令后判断所述客户端是否为合法客户端；

[0027] 若是，则向所述客户端发送该服务器对应的电话号码和IP地址的反向接入鉴权命令；

[0028] 所述客户端根据接收到反向接入鉴权命令后，判断该服务器是否为合法服务器；

[0029] 若是，所述客户端与服务器建立通讯连接。

[0030] 在一优选实施例中，在“所述服务器将自己的电话号码、终端类型以及IP 地址发送至该客户端”的步骤之后，所述方法还包括：

[0031] 所述客户端验证接收到的服务器的电话号码与初始记录的电话号码是否相同，并在不同时，对记录的该服务器的电话号码进行更新。

[0032] 在一优选实施例中，所述方法还包括：

[0033] 所述服务器记录客户端发送的信息以形成一会话句柄，并且发送给所述客户端；

[0034] 所述客户端记录服务器发送的信息以形成会话信息；

[0035] 所述客户端根据所述服务器发送的会话句柄监听该服务器的动态端口。

[0036] 在一优选实施例中，所述方法还包括：

[0037] 在所述服务器的IP地址发生变化时，所述服务器更新所述服务器群组列表，同时向其余所述服务器发送自身的电话号码、终端类型和IP地址的信息；

[0038] 所述其余服务器在接收到信息后，将自身的电话号码、终端类型和IP地址的信息发送至所述服务器。

[0039] 在一优选实施例中，所述方法还包括：

[0040] 所述服务器向下属的客户端发送IP地址更换的消息；

[0041] 所述客户端在接收到消息后，根据自身会话信息判断所述服务器的地址变化是否可信，并在判断结果为可信时，根据信息中的IP地址向所述服务器发送连接请求。

[0042] 在一优选实施例中，所述下属的客户端包括第一客户端和第二客户端，所述第一客户端和第二客户端均具备短信互通功能，所述第一客户端支持即时通软件，所述第二客户端不支持即时通软件。

[0043] 在一优选实施例中，所述服务器之间使用UDP协议互相交互系统表格信息，并互相提供负载均衡。

[0044] 本发明的优点在于：本发明提供的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，解决了终端和服务器IP地址动态变化引起的难以互联的问题，其部署成本低，只要是在网络覆盖范围内都能实现教学效果，应用范围更广，可应用于校园内的实验室信息化，解决实验室内的资产管理，实验进度管控，电子化交接等问题。

附图说明

[0045] 图1是一种基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法的主要步骤示意图；

[0046] 图2是服务器与客户端之间进行双向鉴权的步骤示意图；

[0047] 图3是在服务器IP地址更换时，与其余服务器间进行IP地址更新的流程；

[0048] 图4是在服务器IP地址更换时，与下属客户端间进行IP地址更新的流程。

具体实施方式

[0049] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

[0050] 一个好的信息化教学演示系统至少能够做到以下几点：其一，覆盖范围广，能够同时将学校内所有学院实验室互联互通到一起；其二，各个终端(客户端) 可移动，且移动范围不局限于校内，还应包括野外、校外实训基地，教师可随时随地参与指导；其三，软件部署方便，成本低；其四，教师可方便掌握学生所使用终端的位置，获得实验进展等信息。基于此，本发明提供一种基于4G/5G 通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，应用于信息化教学演示系统，相较于传统的系统，其更易部署、成本更低、覆盖范围更广。下面结合附图，对本实施例提供的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法进行详细说明。

[0051] 参阅表1，本实施例提供的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，其应用于信息化教学演示系统，该系统包括多个服务器，每个服务器对应多个下属的客户端，服务器、客户端通过4G/5G网络通信。例如表1 所示，该系统包含服务器1和服务器2，服务器1对应的下属客户端包括客户端A、客户端B、客户端C、客户端D，服务器2对应的下属客户端包括客户端M、客户端N、客户端O、客户端P、客户端Q。为了保证服务质量，服务器选择永远开机，客户端可以后继接入网络。需要说明的是，该系统仅以服务器1和服务器2作为示例，该系统还可以包括更多数量的服务器，对服务器的数量不作限制。每个服务器下属客户端的数量同样不作限制。服务器可以是教师机，教师机之间可以互相备份。而教师使用的终端(客户端)可以是自己的手机，也可以是实验室配发的设备。

[0052] 表1

[0053]

[0054] 该多个服务器采用第三方即时通信软件(如：微信、支付宝等)进行认证并且建立服务器群组列表(即，上述文件的整体列表)。采用即时通信软件沟通效率高且日志可查。服务器之间使用UDP(发送后无需确认)协议互相交互系统表格信息，并互相提供负载均衡。

[0055] 客户端包括第一客户端和第二客户端，第一客户端和第二客户端均具备短信互通功能，第一客户端支持即时通软件，此类客户端与服务器类似，可以是手机、笔记本电脑、平板电脑等等。第二客户端不支持即时通软件，比如：摄像头，无人设备、VR设备等。本发明中信息化教学演示系统包含了上述设备，两种客户端一并纳入考虑，并支持即时通信软件崩溃的时候补措施，第二客户端可采用短信互通，换言之，上述设备均具有自己的电话号码。为了简化发送短信的次数，设计如下信息化教学演示方法。

[0056] 参阅附图1，图1示例示出了一种基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法的主要步骤。如图1所示，本实施例提供的一种基于4G/5G 通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法包括：

[0057] 步骤S1：客户端初始记录其对应服务器的电话号码。例如，客户端C初始记录服务器1的电话号码，写在自己软件内部配置表中。

[0058] 步骤S2：客户端向其对应的服务器发送该包含自身的电话号码、终端类型以及IP地址的信息。例如，客户端C启动后向服务器1发送自己的电话号码、终端类型、IP地址等信息。终端类型包括服务器和客户端，客户端C的终端类型为“客户端”。

[0059] 步骤S3：服务器根据接收消息中的电话号码鉴定是否能够接纳该客户端。例如，服务器1记录自己所管辖的客户端的管辖列表，根据接收到的电话号码查询该管辖列表以鉴定该客户端C是否属于自己的管辖列表之中。或者，服务器1接纳的客户端数量有限，通过鉴判断接纳余量鉴定是否有能力接纳客户端。若是，转至步骤S4，否则转至步骤S6。

[0060] 步骤S4：服务器将自己的电话号码、终端类型以及IP地址发送至客户端。其中服务器的终端类型为“服务器”。例如服务器1将自己的电话号码、终端类型以及IP地址发送至客户端C。

[0061] 步骤S5：客户端根据接接收的IP地址向服务器发送连接请求。例如，客户端C根据接接收的IP地址向服务器1发送连接请求

[0062] 步骤S6：服务器通过查询服务器群组列表寻找能够接纳该客户端的服务器，并作为替代服务器。即，选择其它有余量的服务器作为替代。

[0063] 步骤S7：服务器将替代服务器对应的电话号码、终端类型以及IP地址发送至客户端。例如，以服务器2作为替代，则服务器1将替代服务器2对应的电话号码、终端类型以及IP地址发送至客户端C。

[0064] 步骤S8：客户端根据接接收的IP地址向替代服务器发送连接请求。例如，客户端C向替代服务器2发送连接请求

[0065] 步骤S9：客户端验证接收到的服务器的电话号码与初始记录的电话号码是否相同，并在不同时，对记录的该服务器的电话号码进行更新。具体为，在服务器IP地址发生变化时，客户端对记录的服务器地址进行更新，例如，通过更新客户端自己软件内部的配置表来实现该步骤。

[0066] 服务器和服务器之间存在数据连接，互相交互更新系统列表信息。为了避免客户端和服务器双方被虚假设备诈骗，在双方连接流程中接入双向鉴权的步骤。参阅附图2，图2示例示出了一种服务器与客户端之间进行双向鉴权的主要步骤。即在客户端根据接接收的IP地址向相应服务器发送连接请求的步骤之后，还包括：

[0067] 步骤S11：服务器接收连接请求并发送确认信息给客户端。例如服务器1 在接收到客户端C发送的连接请求后，向客户端C发送确认信息。

[0068] 步骤S12：客户端收到确认消息后，发送自身的电话号码和IP地址对应的接入鉴权命令给服务器。例如，客户端C收到确认消息后，发送自身(客户端 C)的电话号码和IP地址对应的接入鉴权命令给服务器1。

[0069] 步骤S13：服务器在接收到鉴权命令后判断客户端是否为合法客户端，若是转至步骤S14，否则停止连接。例如，服务器1在接收到鉴权命令后判断客户端C是否为合法客户端。

[0070] 步骤S14：向客户端发送该服务器对应的电话号码和IP地址的反向接入鉴权命令。例如，向客户端C发送该服务器1对应的电话号码和IP地址的反向接入鉴权命令.[0071] 步骤S15：客户端根据接收到反向接入鉴权命令后，判断该服务器是否为合法服务器；若是转至步骤S16，否则停止连接。例如，客户端C根据接收到反向接入鉴权命令后，判断该服务器1是否为合法服务器。

[0072] 步骤S16：客户端与服务器建立通讯连接。例如，客户端C与服务器1建立通讯连接。

[0073] 服务器记录客户端发送的信息以形成一会话(session)句柄(handle)，并且发送给客户端；客户端记录服务器发送的信息以形成会话(session)信息；客户端根据所述服务器发送的会话句柄监听该服务器的动态端口(此端口由会话句柄及时间戳算出，每个终端不同，每次开机不同)。

[0074] 该信息化教学演示系统应尽量避免IP地址更新，具体办法是减少设备的移动使用。在移动网络中只有设备移动到核心网的地址边缘，才会发生IP地址的更换。IP地址频繁更换只会发生在反复在两个核心网之间往返切换过程。在信息化教学演示系统建立后，尽量减少服务器的位置变化，以减少或避免IP地址更新。客户端IP地址更新影响较小，持客户端的用户可以移动。在系统设计中，尽量利用固定位置的设备作为服务器。客户端IP地址更新后，直接走正常连接流程即可。客户端单机重新刷断状态即可。而服务器在IP地址更新后，配合参阅附图3和图4，则按下述步骤执行：

[0075] 步骤S21：在服务器的IP地址发生变化时，服务器更新服务器群组列表，同时向其余服务器发送自身的电话号码、终端类型和IP地址的信息；

[0076] 步骤S22：其余服务器在接收到信息后，将自身的电话号码、终端类型和 IP地址的信息发送至服务器。

[0077] 步骤S31：服务器向下属的客户端发送IP地址更换的消息；

[0078] 步骤S32：客户端在接收到消息后，根据自身会话信息判断服务器的地址变化是否可信，并在判断结果为可信时，根据信息中的IP地址向服务器发送连接请求。

[0079] 举例说明如下：假设服务器1下属A、B、C、D四个客户端，同时还有服务器2、服务器3等，并负责更多客户端。服务器1的IP地发生变化。此时客户端A、B、C、D，尚且无法判断自己的服务器掉线。需要等待一个超时时间，此时需要用短信发送消息，因为短信消息延迟较大，等待时间更长。

[0080] 服务器1在IP地址变化后，在即时通信软件内更系统表格信息并发出。

[0081] 服务器1使用UDP向服务器2、服务器3发送自己的电话号码、终端类型 IP地址。

[0082] 服务器2、服务器3在收到后，将自己的信息(电话号码、终端类型、IP地址)发送给服务器1形成双向鉴权。

[0083] 服务器1根据会话(session)内的信息，利用UDP向客户端A、B、C、D的对应端口发送服务器IP地址变化消息。

[0084] 客户端A、B、C、D收到服务器IP地址变化消息后，根据自身会话(session) 信息判断服务器1的地址变化是否可信，如判断无误(主要判断时间戳，服务器1的前IP地址和现在IP地址，会话(session)端口变化)，向服务器1的新IP 地址发起连接请求。

[0085] 在发起连接请求后，重现完成上述接入鉴权的步骤。据此，基于上述流程可以减少客户端判断服务器离线所需要的时间。按照终端判断短时平均30秒为基础，每次服务器IP地址更新，能减少25秒左右的时间消耗，如此使网络更加平稳。

[0086] 综上所述，本发明提供的基于4G/5G通信系统的自动发现网络信息化教学演示方法，客户端和服务器均以4G/5G无线方式接入网络，不自己组网。采用微信(短信)或其他即时通信系统更新IP地址变化消息，各客户端及服务器只要记录电话号码即可。该方式解决了终端和服务器IP地址动态变化引起的难以互联的问题，其部署成本低，只要是在运营商网络覆盖范围内都能实现教学效果，应用范围更广。

[0087] 以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。