CN108632944B - 用户面功能实体的选择方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用户面功能实体的选择方法和装置。其中，该方法包括：根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。解决了相关技术中由于访问业务服务器的路由过长导致的网络延迟较大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用户面功能实体的选择方法和装置。
背景技术
目前业界正在研究下一代无线通信系统(即5G)，图1为5G的架构示意图，主要功能实体的功能如下：
用户设备(User Equipment，简称为UE)，主要通过无线空口接入4G网络并获得服务，终端(即用户设备)通过空口和基站交互信息，通过非接入层信令(Non AccessStratum，简称为NAS)和核心网的接入和移动性管理功能单元交互信息。
基站(Radio Access Network，简称为RAN)，负责终端接入网络的空口资源调度和以及空口的连接管理，还负责检测用户的上下行速率，以保证不能超过该用户允许的最大上下行速率。
接入和移动性管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)，主要负责接入认证、授权以及移动性管理。
会话管理功能(Session Management Function,SMF)，主要负责会话管理、IP地址分配。
用户面功能(User Plane Function,UPF)，为外部PDU会话的连接点，负责分组数据的路由、转发，以及对分组数据的策略执行等。
策略功能(Policy Function，PCF)，主要负责策略决策。
需要说明的是，图1中接口Ni(如N1、N2等)表示所连接的两个实体之间通讯的接口。
相关技术中，用户访问业务时不一定是使用的最近的业务服务器，网络延迟较大，用户访问业务的路径迂回造成核心网的过负荷，为了能够缩短网络延迟，避免用户访问业务的路径迂回造成核心网的过负荷，应该尽量使用户就近访问业务。
针对相关技术中由于访问业务服务器的路由过长导致的网络延迟较大的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种用户面功能实体的选择方法和装置，以至少解决相关技术中由于访问业务服务器的路由过长导致的网络延迟较大的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用户面功能实体的选择方法，该方法包括：根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
可选地，在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，方法还包括：为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
可选地，在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，方法还包括：接收应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，方法还包括：接收第一用户面功能实体或第三用户面功能实体发送的应用检测信息，其中，应用检测信息包括应用的应用标识和业务数据流描述。
可选地，应用信息包括应用检测信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，业务数据流描述包括UE通过第一锚点访问的应用的第一应用服务器的地址信息。
可选地，方法还包括：根据UE的位置信息、应用检测信息及应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定经过第一锚点的路径不是优化路径。
可选地，方法还包括：根据UE的位置信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定应用的第二应用服务器的地址信息。
可选地，在路由选项信息中，目标应用服务器的地址信息包括第一应用服务器的地址信息和第二应用服务器的地址信息。
可选地，若存在多个第二应用服务器的地址信息，则在路由选项信息中携带多个第二应用服务器的地址信息。
可选地，方法还包括：向第二锚点提供分组检测规则，其中，分组检测规则包括处理源地址与第二IPv6前缀匹配、目的地地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配的上行数据的分组检测规则，和/或，处理源地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配、目的地地址与第二IPv6前缀匹配的下行数据的分组检测规则。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用户面功能实体的选择装置，该装置包括：第一选择单元，用于根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；第一发送单元，用于向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
可选地，装置还包括：第二选择单元，用于在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；第二发送单元，用于向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
可选地，装置还包括：第一接收单元，用于在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，接收应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，装置还包括：第二接收单元，用于接收第一用户面功能实体或第三用户面功能实体发送的应用检测信息，其中，应用检测信息包括应用的应用标识和业务数据流描述。
可选地，应用信息包括应用检测信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，业务数据流描述包括UE通过第一锚点访问的应用的第一应用服务器的地址信息。
可选地，装置还包括：第一确定单元，用于根据UE的位置信息、应用检测信息及应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定经过第一锚点的路径不是优化路径。
可选地，装置还包括：第二单元，用于根据UE的位置信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定应用的第二应用服务器的地址信息。
可选地，在路由选项信息中，目标应用服务器的地址信息包括第一应用服务器的地址信息和第二应用服务器的地址信息。
可选地，若存在多个第二应用服务器的地址信息，则在路由选项信息中携带多个第二应用服务器的地址信息。
可选地，装置还包括：规则提供单元，用于向第二锚点提供分组检测规则，其中，分组检测规则包括处理源地址与第二IPv6前缀匹配、目的地地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配的上行数据的分组检测规则，和/或，处理源地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配、目的地地址与第二IPv6前缀匹配的下行数据的分组检测规则。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种控制面功能实体，该控制面功能实体包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；用于根据处理器的控制进行信息收发通信的传输装置；其中，处理器用于执行以下操作：根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
可选地，处理器还用于执行以下操作：为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
通过本发明，根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息，在用户设备当前使用的路由不是优化路由的情况下，重新为其选择用户面功能实体，并为其推送优化路由，解决了相关技术中由于访问业务服务器的路由过长导致的网络延迟较大的技术问题，降低了用户设备访问网络时的网络延迟。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中可选的5G系统的架构示意图；
图2是本发明实施例的可选的控制面功能实体的硬件结构框图；
图3是根据本发明实施例的可选的5G系统的架构示意图；
图4是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择方法的流程图；
图5是根据本发明实施例的可选的5G系统的架构示意图；
图6是根据本发明实施例的可选的5G系统的架构示意图；
图7是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择方法的流程图；
图8是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择方法的流程图；
图9是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择方法的流程图；
图10是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择装置的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
本申请实施例一所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机终端(即控制面功能实体)上为例，图2是本发明实施例的可选的控制面功能实体的硬件结构框图。如图2所示，控制面功能实体20可以包括一个或多个(图2中仅示出一个)处理器202(处理器202可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储数据的存储器204、以及用于通信功能的传输装置206。本领域普通技术人员可以理解，图2所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，控制面功能实体20还可包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。
存储器204可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的用户面功能实体的选择方法对应的程序指令/模块，处理器202通过运行存储在存储器204内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器204可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器204可进一步包括相对于处理器202远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机终端20。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
存储器中存储的程序可以包括：根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
可选地，存储器中存储的程序还可以包括：在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
传输装置206用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机终端20的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输装置206包括一个网络适配器(Network Interface Controller，NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输装置206可以为射频(Radio Frequency，RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
相关技术中，用户访问业务时不一定是使用的最近的业务服务器，网络延迟较大，用户访问业务的路径迂回造成核心网的过负荷。
为了能够缩短网络延迟，避免用户访问业务的路径迂回造成核心网的过负荷，应该尽量使用户就近访问业务。为了实现上述需求，在5G系统中引入了如图3所示的网络架构，图3提供的为多归属(Multi-Homing)的方案，在该架构中，网络在靠近UE接入点的UE用户面链路中引入了分叉点(Branching Point),并选择一个用户面功能UPF。通过这个UPF，UE就能就近业务访问，当然这个用于分流的UPF可以和分叉点合一。
对于如何引入分叉点，以及如何在引入分叉点后如何进行正确的业务路由，下面结合本申请的方法进行详细说明。
在本实施例中提供了一种运行于控制面功能实体的用户面功能实体的选择方法，图4是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
步骤S402，根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；
步骤S404，向UE发送第二路由通告消息，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
通过上述步骤，根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息，在用户设备当前使用的路由不是优化路由的情况下，重新为其选择用户面功能实体，并为其推送优化路由，解决了相关技术中由于访问业务服务器的路由过长导致的网络延迟较大的技术问题，降低了用户设备访问网络时的网络延迟。
可选地，在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
可选地，在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，接收应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，接收第一用户面功能实体或第三用户面功能实体发送的应用检测信息，其中，应用检测信息包括应用的应用标识和业务数据流描述。
可选地，应用信息包括应用检测信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，业务数据流描述包括UE通过第一锚点访问的应用的第一应用服务器的地址信息。
可选地，根据UE的位置信息、应用检测信息及应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定经过第一锚点的路径不是优化路径。
可选地，根据UE的位置信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定应用的第二应用服务器的地址信息。
可选地，在路由选项信息中，目标应用服务器的地址信息包括第一应用服务器的地址信息和第二应用服务器的地址信息。
可选地，若存在多个第二应用服务器的地址信息，则在路由选项信息中携带多个第二应用服务器的地址信息。
可选地，向第二锚点提供分组检测规则，其中，分组检测规则包括处理源地址与第二IPv6前缀匹配、目的地地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配的上行数据的分组检测规则，和/或，处理源地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配、目的地地址与第二IPv6前缀匹配的下行数据的分组检测规则。
下面结合具体实施方式详述本申请的实施例：
在如图5所示的网络架构中，引入分组过滤器描述功能(Packet FilterDescriptions Function,PFDF)和能力开放功能(Network Explore Function，NEF)，其中，NEF用于向第三方暴露由3GPP网络提供业务和能力的实体，在这里NEF从应用层(如第三方应用)获取过滤器描述信息，并对分组流描述PFD进行授权等操作后，进一步提供给PFDF，PFDF用于保存由应用层提供的与一个应用标识相关的分组流描述PFD，并将其提供给合适的UPF。在具体部署时，PFDF也可以集成在NEF中(如图6所示)，这里的PFD唯一标识在该UPF适合接入的应用的服务器的信息，如服务器的IP地址，三元组(协议类型，服务器地址，端口号)等信息。
在图7中，示出了为PFDF将应用提供的分组流描述信息提供给合适的UPF的流程，具体包括以下步骤：
步骤S701，应用(如第三方业务内容提供商SCS或应用服务AS)向NEF发送PFD管理请求消息，消息中携带SCS/AS标识、SP参考标识、外部Application Id(即外部应用的标识)和请求添加或修改的PFD以及对应的位置信息，其中，位置信息可以是地理位置信息(如经纬度)，或是3GPP位置区域(如路由区/跟踪区列表、小区列表、基站列表等)。一种应用可能会在多个区域部署应用服务器，以便实现负荷分担或就近访问。因此，对于同一个外部Application Id，不同的位置信息对应的PFD通常是不相同的。在虚拟化环境下，应用服务器可以理解为在虚拟化应用平台上动态生成的应用服务实例，本发明中的应用服务器地址可理解为虚拟化应用平台的地址信息。
步骤S702，NEF进行授权，并将外部Application Id转换成PFDF知道的Application Id，若应用提供的位置信息为地理位置信息，则SCEF需要将其映射成对应的3GPP位置区域。
步骤S703，NEF向第三方应用返回确认消息。
步骤S704，NEF向PFDF发送PFD管理请求消息，消息中携带NEF标识、NEF参考标识、Application Id和请求添加或修改的PFD以及对应的3GPP位置区域。
步骤S705，PFDF保存接收到的信息。
步骤S706，PFDF向NEF返回确认消息。
若PFDF采用Push模式(即PFDF主动向SMF提供PFDs)向SMF提供PFD，则执行步骤S707a-709a；若PFDF采用Pull模式(PFDF根据SMF的请求向SMF提供PFDs)向SMF提供PFD，则执行步骤S707b-709b。
步骤S707a，PFDF根据各个PFD对应的位置区域决定推送的SMF后(即该SMF负责管理该PFD对应的位置区域)，PFDF向SMF发送PFD提供、更新消息。消息中携带应用标识Application Id、新增或修改的PFD和对应的位置区域。
步骤S708a，SMF保存接收到信息后，并更新本地保存的信息。
步骤S709a，SMF向PFDF返回确认消息。
步骤S707b，当Application Id的缓存定时器到期时或是SMF需要激活一个含有Application Id的策略规则，而SMF还没有对应的PFD时，SMF向PFDF发送获取PFD的请求消息，消息中携带Application Id。
步骤S708b，PFDF根据SMF管理的区域决定向SMF发送的PFD。在消息中携带Application Id、新增或修改PFD和对应的位置区域。
步骤S709b，SMF保存接收到信息后，并更新本地保存的信息。
对于基于图6的架构图，NEF与SMF交互，可以提供Application Id、PFD以及位置信息的对应关系。
通过上述流程，应用将其部署的应用服务器的PFD和位置信息的对应关系动态的通知给网络(SMF)，在其他实施例中，网络也可以通过网管配置的方法，将上述的对应关系配置在网络。
在图7的基础上或者通过网管配置的基站上，在图8中，提供了利用Multi-homing实现路由优化的方式。在这里，Branching point和新的锚点UPF不合一。如图8所示，包括以下步骤：
步骤S801，UE发起附着流程，完成网络注册。
步骤S802，UE向AMF发送PDU会话建立请求消息，消息中携带用户标识和DataNetwork Name(DN Name，即数据网的名称)。
步骤S803，AMF选择一个SMF后将消息转发给SMF。
步骤S804，策略会话建立，SMF与UDM(全称是Unified Data Manager，中文名是统一数据管理平台)交互，获取用户的签约信息，SMF为UE分配IPv6前缀(即IPv6 prefix1)，SMF向PCF发送策略请求消息，消息中携带用户标识、DN Name和IPv6前缀。
步骤S805，PCF向SMF返回确认消息，消息中携带相应的策略会话建立的应答。
步骤S806，SMF为PDU会话选择一个UPF作为锚点UPF(即第一用户面实体UPF1)。SMF向锚点UPF1发送N4会话建立请求消息，消息中携带PDR，PCF提供的策略等，锚点UPF向SMF返回确认消息(即应答消息)，其中，PDR规则中携带需要进行路由优化的应用对应的PDR。
步骤S807，SMF向AMF发送PDU会话建立应答消息，消息中携带QoS信息，锚点UPF用于接收到上行数据的隧道信息等。
步骤S808，AMF向基站发送N2PDU会话请求消息，消息中携带N2 SM信息以及PDU会话建立接受信息。
步骤S809，基站向UE发送RRC连接配置消息，UE返回确认消息。
步骤S810，基站向AMF返回N2PDU会话请求应答消息，消息中携带基站接收下行数据的隧道信息和PDU会话建立完成信息。
步骤S811，AMF向SMF发送会话管理请求消息，消息中携带基站接收到的下行数据的隧道信息。
步骤S812，SMF向锚点UPF1发送N4会话修改请求，消息中携带分组检测规则PDR，其中，PDR将来自锚点UPF1的数据转发给基站的PDR。
步骤S813，AMF向基站返回确认消息(会话建立应答)。
步骤S814，SMF指示UPF1向UE发送路由通告(router Advertisement)消息，携带分配的IPv6 prefix1(第一IPv6前缀)。
通过上述流程，基站和锚点UPF之间建立用户面隧道，并且在锚点UPF上激活了用于检测需要进行路由优化的应用对应的PDR。这个PDR中包含需要路由优化的应用的Application Id，而这些Application Id对应的PFD是通过图7所示的流程进行动态添加和更新的，SMF可以根据选择的锚点UPF的位置在PDR中携带Application Id对应的PFD。
步骤S815，UE发起应用访问，也即UE采用IPv6前缀进行业务访问。
步骤S816，锚点UPF1根据安装的PDR检测出该应用。
步骤S817，锚点UPF1向SMF发送上报检测到的应用信息，消息中携带ApplicationId和业务流描述信息，业务流描述信息中包括该应用的IP五元组或三元组，其中包括正在向UE提供服务的应用服务器(应用服务器1)地址的描述信息(用PFD1表示)。
步骤S818，SMF向锚点UPF1返回确认消息。
步骤S819，SMF会实时的获取UE当前的位置信息，当SMF根据UE当前的位置区域、锚点UPF1的位置区域以及上报的业务流描述信息(即应用服务器1的地址信息)判断当前的锚点UPF1不是最优的，SMF决定对该UE访问应用进行路由优化(发起Multi-Homing PDUsession)。SMF选择一个合适的分叉点，以及一个新的锚点UPF(即UPF2)，并为UE分配一个对应的IPv6前缀(即IPv6 prefix2)。同时SMF根据UPF2(第二用户面实体)的位置确定Application Id对应的应用服务器(应用服务器2，也即第二应用服务器)地址(用PFD2表示)。或者SMF根据UE的当前位置和应用服务器分组描述和应用服务器的位置的对应关系，确定应用服务器(应用服务器2)地址(用PFD2表示)。再根据选择的应用服务器选择新的锚点UPF(SMF上会配置UPF服务的区域信息)。可选地，SMF可以确定Application id对应的多个应用服务器的地址(用多个PFD表示)，即UE将来可能会访问这多个应用服务器中的一个。
步骤S820，SMF向PCF发送策略会话修改请求，消息中携带Multi-Homing指示，以及新分配的IPv6 prefix2。
步骤S821，策略会话修改应答，PCF向SMF返回确认消息，消息中携带制定的策略。
步骤S822，SMF向选择的分叉点发送N4会话建立消息，消息中携带PDR，PDR中包括将源地址与IPv6 Prefix1匹配的上行数据发送给UPF1，将源地址与IPv6 Prefix2匹配的上行数据发送给UPF2的PDR，以及将来自UPF1、UPF2该UE的下行数据发送给基站的PDR，分叉点向SMF返回确认消息。
步骤S823，SMF向UPF2发送N4会话建立消息，消息中携带PDR，其中包括将与IPv6prefix2(即第二IPv6前缀)匹配的下行数据发送给分叉点的PDR，以及处理源地址与IPv6prefix2匹配、目的地地址与应用服务器1的地址和应用服务器2的地址匹配的上行数据和/或处理源地址分别与应用服务器1的地址和应用服务器2的地址匹配、目的地地址与IPv6prefix2匹配的下行数据的PDR，UPF2安装PDR后向SMF返回确认消息。若在步骤S819中，SMF确定了多个应用服务器，那么SMF将向UPF2发送携带以及源地址为IPv6 prefix2、目的地地址为这多个应用服务器的地址的PDR。
步骤S824，SMF向UPF1发送N4会话修改消息，消息中携带PDR，其中包括将与IPv6prefix1匹配的下行数据发送给分叉点的PDR。
步骤S825，用户面进行更新，SMF向AMF发送会话管理请求消息，消息中携带UPF2用于接收上行数据的隧道信息，AMF向基站发送N2会话修改消息，消息中携带会话管理信息，包含分叉点用于接收上行数据的隧道信息，基站更新上行数据的隧道信息，向AMF返回确认消息，AMF进一步向SMF返回确认消息。
步骤S826，分配IPv6前缀，SMF指示UPF2向UE发送路由通告消息，携带分配的IPv6prefix2，同时在消息中还携带2个路由信息选项(route information option)，一个路由信息选项中携带的prefix域取值为应用服务器1的地址(PFD1)，另一个路由信息选项中携带的Prefix域的取值为应用服务器2的地址(PFD2)。若在步骤S819中，SMF确定了多个应用服务器，那么SMF将在路由通告消息中携带多个Prefix域分别为这些应用服务器地址的路由选项信息。
步骤S827，进行应用层重选。由于UE在获得IPv6 prefix1(第一IPv6前缀)时没有接收到路由信息选项，因此UE在获得IPv6 prefix2后，将根据路由信息选项采用IPv6Prefix2(第二IPv6前缀)构造的IPv6地址与应用服务器1进行交互，分叉点将UE发送的数据包发送给UPF2，当应用服务器1接收到上述数据包后，判断其不是最优的应用服务器，将通知控制管理层进行应用层的重选。控制管理层将根据UPF2的位置选择对应的应用服务器2，从而将应用迁移到应用服务器2上。此后，UE将根据路由信息选项采用IPv6 prefix2与应用服务器2交互。分叉点将该数据包发送给UPF2。
在图7的基础上或者通过网管配置的基站上，在图9中，提供了利用Multi-homing实现路由优化的实施例，在这里，Branching point和新的锚点UPF合一，如图9所示，包括以下步骤：
步骤S901至步骤S918与步骤S801至步骤S818一致，在此不再赘述。
步骤S919，决定进行路由优化。SMF会实时的获取UE当前的位置信息，当SMF根据UE当前的位置区域、锚点UPF1的位置区域以及上报的业务流描述信息(即应用服务器1的地址信息)判断当前的锚点UPF1不是最优时，SMF决定对该UE访问应用的路由进行优化，SMF选择一个合适的分叉点，同时这个分叉点作为一个新的锚点UPF(即UPF2)，并为UE分配一个对应的IPv6前缀(即IPv6 prefix2)，同时SMF根据UPF2的位置确定Application Id对应的应用服务器(应用服务器2)地址(用PFD2表示)。或者SMF根据UE的当前位置和应用服务器分组描述和应用服务器的位置的对应关系，确定应用服务器(应用服务器2)地址(用PFD2表示)。再根据选择的应用服务器选择新的锚点UPF。(SMF上会配置UPF服务的区域信息)可选地，SMF可以确定Application id对应的多个应用服务器的地址(用多个PFD表示)，即UE将来可能会访问这多个应用服务器中的一个。
步骤S920，SMF向PCF发送策略会话修改请求，消息中携带Multi-Homing指示，以及新分配的IPv6 prefix2。
步骤S921，PCF向SMF返回策略会话修改应答的确认消息，消息中携带制定的策略。
步骤S922，SMF向选择的UPF2发送N4会话建立消息，消息中携带PDR，PDR中包括将源地址与IPv6 Prefix1匹配的上行数据发送给UPF1，将源地址与IPv6 Prefix2匹配，目的地地址分别与应用服务器1的地址和应用服务器2的地址匹配的上行数据发送N6接口的PDR，以及将来自UPF1该UE的下行数据发送给基站的PDR和处理源地址分别与应用服务器1的地址和应用服务器2的地址匹配，目的地地址与IPv6 Prefix2匹配的该UE的下行数据的PDR，UPF2向SMF返回应答的确认消息。
步骤S923，N4会话建立，SMF向UPF1发送N4会话修改消息，消息中携带PDR，其中包括将与IPv6 prefix1匹配的下行数据发送给分叉点(即UPF2)的PDR。
步骤S924，用户面更新，SMF向AMF发送会话管理请求消息，消息中携带UPF2用于接收上行数据的隧道信息，AMF向基站发送N2会话修改消息，消息中携带会话管理信息，包含UPF2用于接收上行数据的隧道信息，基站更新上行数据的隧道信息，向AMF返回确认消息。AMF进一步向SMF返回确认消息。
步骤S925，SMF指示UPF2向UE发送路由通告消息，携带分配的IPv6 prefix2，同时在消息中还携带2个路由信息选项(route information option)，一个路由信息选项中携带的prefix域取值为应用服务器1的地址(PFD1)，另一个路由信息选项中携带的Prefix域的取值为应用服务器2的地址(PFD2)。若在步骤S919中，SMF确定了多个应用服务器，那么SMF将在路由通告消息中携带多个Prefix域分别为这些应用服务器地址的路由选项信息。
步骤S926，进行应用层重选。由于UE在获得IPv6 prefix1时没有接收到路由信息选项，因此UE在获得IPv6 prefix2后，将根据路由信息选项采用IPv6 Prefix2构造的IPv6地址与应用服务器1进行交互，分叉点将UE发送的数据包发送给UPF2，当应用服务器1接收到上述数据包后，判断其不是最优的应用服务器，将通知控制管理层进行应用层的重选，控制管理层将根据UPF2的位置选择对应的应用服务器2，从而将应用迁移到应用服务器2上。此后，UE将根据路由信息选项采用IPv6 prefix2与应用服务器2交互。分叉点将该数据包发送给UPF2。
在上述实例中，SMF通过在UPF1上面安装检测应用的分组检测规则来对需要进行路由优化的应用进行检测。在其他实施例中，SMF在PDU会话建立的过程中或建立后，插入一个UPF3(即第三用户面功能实体)来用于应用的检测。这个方法特别适用于漫游场景，即在拜访地的SMF(V-SMF)在拜访地选择UPF3。这样V-SMF可以根据拜访地的UPF3检测到的应用信息，保存的应用服务器的分组过滤器描述信息和服务器的位置信息的对应关系和UE当前的位置信息在拜访地为UE选择一个锚点UPF，减少了对归属网的依赖。
在上述实施例中，SMF保存应用服务器地址和位置信息的对应关系，并根据检测到的应用信息和UE的位置信息进行决策，来选择新的IP锚点，进行路由优化。在其他实施例中，网络中可以部署一个独立的功能实体(可称为用户面管理功能，User PlaneManagement Function,简称UPMF)来执行上述功能。UPMF保存应用服务器地址和位置信息的对应关系。SMF向UPMF上报UE的位置信息和UPF检测到的应用信息，UPMF进行决策后，将新的IP锚点通知SMF，进行路由优化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
实施例2
在本实施例中还提供了一种用户面功能实体的选择装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
相关技术中，用户访问业务时不一定是使用的最近的业务服务器，网络延迟较大，用户访问业务的路径迂回造成核心网的过负荷。
为了能够缩短网络延迟，避免用户访问业务的路径迂回造成核心网的过负荷，应该尽量使用户就近访问业务。为了实现上述需求，在5G系统中引入了如图3所示的网络架构，图3提供的为多归属(Multi-Homing)的方案，在该架构中，网络在靠近UE接入点的UE用户面链路中引入了分叉点(Branching Point),并选择一个用户面功能UPF。通过这个UPF，UE就能就近业务访问，当然这个用于分流的UPF可以和分叉点合一。
对于如何引入分叉点，以及如何在引入分叉点后如何进行正确的业务路由，下面结合本申请的装置进行详细说明。
图10是根据本发明实施例的用户面功能实体的选择装置的结构框图，如图10所示，该装置包括:第一选择单元1002和第一发送单元1004。
第一选择单元1002，用于根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；
第一发送单元1004，用于向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
通过上述单元，根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息，在用户设备当前使用的路由不是优化路由的情况下，重新为其选择用户面功能实体，并为其推送优化路由，解决了相关技术中由于访问业务服务器的路由过长导致的网络延迟较大的技术问题，降低了用户设备访问网络时的网络延迟。
可选地，该装置还包括：第二选择单元，用于在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；第二发送单元，用于向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
可选地，该装置还包括：第一接收单元，用于在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，接收应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，该装置还包括：第二接收单元，用于接收第一用户面功能实体或第三用户面功能实体发送的应用检测信息，其中，应用检测信息包括应用的应用标识和业务数据流描述。
可选地，应用信息包括应用检测信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系。
可选地，业务数据流描述包括UE通过第一锚点访问的应用的第一应用服务器的地址信息。
可选地，该装置还包括：第一确定单元，用于根据UE的位置信息、应用检测信息及应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定经过第一锚点的路径不是优化路径。
可选地，该装置还包括：第二单元，用于根据UE的位置信息、应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与应用服务器的位置信息的对应关系确定应用的第二应用服务器的地址信息。
可选地，在路由选项信息中，目标应用服务器的地址信息包括第一应用服务器的地址信息和第二应用服务器的地址信息。
可选地，若存在多个第二应用服务器的地址信息，则在路由选项信息中携带多个第二应用服务器的地址信息。
可选地，该装置还包括：规则提供单元，用于向第二锚点提供分组检测规则，其中，分组检测规则包括处理源地址与第二IPv6前缀匹配、目的地地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配的上行数据的分组检测规则，和/或，处理源地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配、目的地地址与第二IPv6前缀匹配的下行数据的分组检测规则。
本实施例中的实施方式与前述方法实施例中的实施方式类似，在此不再赘述。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
实施例3
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S11，根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；
S12，向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
可选地，存储介质还被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S21，在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；
S22，向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行：根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向UE发送第二路由通告消息，其中，第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，路由选项信息包括应用的目标应用服务器的地址信息。
可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行：在根据用户设备UE的位置信息和UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；向UE发送第一路由通告消息，其中，第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (22)
1.一种用户面功能实体的选择方法，应用于控制面功能实体，其特征在于，包括：
根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；
向所述UE发送第二路由通告消息，其中，所述第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，所述路由选项信息包括所述应用的目标应用服务器的地址信息；
其中，在根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，所述方法还包括：
接收所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的对应关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，所述方法还包括：
为所述UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；
向所述UE发送第一路由通告消息，其中，所述第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述第一用户面功能实体或第三用户面功能实体发送的应用检测信息，其中，所述应用检测信息包括所述应用的应用标识和业务数据流描述。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述应用信息包括应用检测信息、所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的对应关系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，业务数据流描述包括所述UE通过第一锚点访问的所述应用的第一应用服务器的地址信息。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述UE的位置信息、所述应用检测信息及所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的所述对应关系确定经过第一锚点的路径不是优化路径。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述UE的位置信息、所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的所述对应关系确定所述应用的第二应用服务器的地址信息。
8.根据权利要求5或7所述的方法，在所述路由选项信息中，所述目标应用服务器的地址信息包括第一应用服务器的地址信息和第二应用服务器的地址信息。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于,若存在多个所述第二应用服务器的地址信息，则在所述路由选项信息中携带多个所述第二应用服务器的地址信息。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向所述第二锚点提供分组检测规则，其中，所述分组检测规则包括处理源地址与所述第二IPv6前缀匹配、目的地地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配的上行数据的分组检测规则，和/或，处理源地址分别与所述第一应用服务器的地址和所述第二应用服务器的地址匹配、目的地地址与所述第二IPv6前缀匹配的下行数据的分组检测规则。
11.一种用户面功能实体的选择装置，其特征在于，包括：
第一选择单元，用于根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；
第一发送单元，用于向所述UE发送第二路由通告消息，其中，所述第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，所述路由选项信息包括所述应用的目标应用服务器的地址信息；
其中，所述装置还包括：第一接收单元，用于在根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，接收所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的对应关系。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二选择单元，用于在根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，为所述UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；
第二发送单元，用于向所述UE发送第一路由通告消息，其中，所述第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二接收单元，用于接收所述第一用户面功能实体或第三用户面功能实体发送的应用检测信息，其中，所述应用检测信息包括所述应用的应用标识和业务数据流描述。
14.根据权利要求11或13所述的装置，其特征在于，所述应用信息包括应用检测信息、所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的对应关系。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，业务数据流描述包括所述UE通过第一锚点访问的所述应用的第一应用服务器的地址信息。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一确定单元，用于根据所述UE的位置信息、所述应用检测信息及所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的所述对应关系确定经过第一锚点的路径不是优化路径。
17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二单元，用于根据所述UE的位置信息、所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的所述对应关系确定所述应用的第二应用服务器的地址信息。
18.根据权利要求15或17所述的装置，在所述路由选项信息中，所述目标应用服务器的地址信息包括第一应用服务器的地址信息和第二应用服务器的地址信息。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于,若存在多个所述第二应用服务器的地址信息，则在所述路由选项信息中携带多个所述第二应用服务器的地址信息。
20.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
规则提供单元，用于向所述第二锚点提供分组检测规则，其中，所述分组检测规则包括处理源地址与所述第二IPv6前缀匹配、目的地地址分别与第一应用服务器的地址和第二应用服务器的地址匹配的上行数据的分组检测规则，和/或，处理源地址分别与所述第一应用服务器的地址和所述第二应用服务器的地址匹配、目的地地址与所述第二IPv6前缀匹配的下行数据的分组检测规则。
21.一种控制面功能实体，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
用于根据所述处理器的控制进行信息收发通信的传输装置；
其中，所述处理器用于执行以下操作：根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点；向所述UE发送第二路由通告消息，其中，所述第二路由通告消息中携带有第二IPv6前缀和路由选项信息，所述路由选项信息包括所述应用的目标应用服务器的地址信息；
其中，所述处理器还用于执行以下操作：在根据用户设备UE的位置信息和所述UE访问的应用的应用信息选择第二用户面功能实体作为第二锚点之前，接收所述应用提供的应用服务器的分组过滤器描述与所述应用服务器的位置信息的对应关系。
22.根据权利要求21所述的控制面功能实体，其特征在于，所述处理器用于执行以下操作：为所述UE选择第一用户面功能实体作为第一锚点；向所述UE发送第一路由通告消息，其中，所述第一路由通告消息中携带有第一IPv6前缀。
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