CN109495855A - 一种核心网信令处理装置 - Google Patents

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陈俊杰
李占武
陶晓明
杨永杰
葛宁
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Nantong Research Institute for Advanced Communication Technologies Co Ltd
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Nantong University
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    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/10—Integrity

Abstract

本发明公开了一种核心网信令处理装置，包括网元主线程和多个网元次线程，所述网元主线程用于信令的业务逻辑处理，所述网元次线程分别对应信令接口中的唯一一层协议，所述网元主线程和多个网元次线程构成栈式结构。具体的处理装置可以包括MME网元S1‑MME信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置，所述MME网元S1‑MME信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置分别包括网元主线程和多个网元次线程。本发明的优点：可以实现不同信令、同一信令不同协议层处理过程的解耦，改变传统技术方案中信令处理过程紧耦合的问题，推动网元功能的模块化、微服务化发展，满足5G通信的要求。

Description

一种核心网信令处理装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种核心网信令处理装置。
背景技术
EPC是LTE系统的核心网，为了实现LTE系统的业务流程，EPC核心网需要对各种信令进行处理。EPC核心网的网元主要包括：MME、S/PGW、HSS。MME负责S1-MME信令、S11信令和S6a信令的处理，S/PGW负责S11信令的处理，HSS负责S6a信令的处理。现有技术中的EPC核心网实现方案中，各网元在对信令进行处理时紧耦合。然而，5G的发展趋势要求核心网的功能模块化，以便实现服务化架构，因此，传统的EPC核心网实现方案不适应5G的发展要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现EPC核心网网元的信令处理，能够对传统的EPC核心网实现方案的信令处理过程进行解耦，实现核心网网元功能的模块化、微服务化的核心网信令处理装置。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种核心网信令处理装置，包括网元主线程和多个网元次线程，所述网元主线程用于信令的业务逻辑处理，所述网元次线程分别对应信令接口中的唯一一层协议，所述网元主线程和多个网元次线程构成栈式结构。
进一步的，其包括MME网元S1-MME信令的处理装置、MME网元S11信令的处理装置、MME网元S6a信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置，所述MME网元S1-MME信令的处理装置、MME网元S11信令的处理装置、MME网元S6a信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置分别包括网元主线程和多个网元次线程。
进一步的，所述MME网元S1-MME信令的处理装置包括MME线程，所述MME线程为主线程，用于对MME网元S1-MME信令的业务逻辑处理；所述网元次线程为SCTP线程、S1AP线程和NAS线程，所述SCTP线程用于对SCTP报文的处理；所述S1AP线程用于对S1AP报文的处理；所述NAS线程用于对NAS消息的处理。
进一步的，所述MME网元S11信令的处理装置包括MME线程，所述MME线程为主线程，用于对MME网元S11信令的业务逻辑处理；所述网元次线程为UDP线程和S11线程，所述UDP线程，用于UDP报文的处理；所述S11线程用于GTPv2-C报文的处理。
进一步的，所述MME网元S6a信令的处理装置包括MME线程，所述MME线程为主线程，用于对MME网元S6a信令的业务逻辑处理；所述网元次线程为S6A线程，所述S6A线程用于Diameter报文的处理。
进一步的，所述S/PGW网元S11信令的处理装置包括UDP线程，用于UDP报文的处理；S11线程，用于GTPv2-C报文的处理；S/PGW线程，用于S11信令的业务逻辑处理，所述S/PGW线程为网元主线程，所述UDP线程和S11线程为网元次线程。
进一步的，所述HSS网元S6a信令的处理装置包括S6A线程，用于Diameter报文的处理；HSS线程，用于S6a信令的业务逻辑处理；所述HSS线程为网元主线程，所述S6A线程为网元次线程。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对EPC核心网中各网元采用栈式结构的多线程对信令进行处理，每个线程负责对应协议层报文的处理。可以实现不同信令、同一信令不同协议层处理过程的解耦，改变传统技术方案中信令处理过程紧耦合的问题，推动网元功能的模块化、微服务化发展，满足5G通信的要求。
附图说明
图1为MME网元信令处理装置的功能结构图；
图2为S/PGW网元S11信令处理装置的功能结构图；
图3为HSS网元S6a信令处理装置的功能结构图；
图4为MME网元从eNodeB接收S1-MME信令的处理流程图；
图5为MME网元向eNodeB发送S1-MME信令的处理流程图；
图6为MME网元向S/PGW网元发送S11信令的处理流程图；
图7为S/PGW网元向MME网元发送S11信令的处理流程图；
图8为MME网元向HSS网元发送S6a信令的处理流程图；
图9为HSS网元向MME网元发送S6a信令的处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-9所示，本具体实施方式披露了一种核心网信令处理装置，包括MME网元S1-MME信令的处理装置、MME网元S11信令的处理装置、MME网元S6a信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置。
如图1所示，本发明的MME网元S1-MME信令的处理装置，包括：SCTP线程，负责SCTP报文的处理；S1AP线程，负责S1AP报文的处理；NAS线程，负责NAS消息的处理；MME线程，负责S1-MME信令的业务逻辑处理。本发明的MME网元S11信令的处理装置，包括：UDP线程，负责UDP报文的处理；S11线程，负责GTPv2-C报文的处理；MME线程，负责S11信令的业务逻辑处理。本发明的MME网元S6a信令的处理装置，包括：S6A线程，负责Diameter报文的处理；MME线程，负责S6a信令的业务逻辑处理。
如图2所示，本发明的S/PGW网元S11信令的处理装置，包括：UDP线程，负责UDP报文的处理；S11线程，负责GTPv2-C报文的处理；S/PGW线程，负责S11信令的业务逻辑处理。
如图3所示，本发明的HSS网元S6a信令的处理装置，包括：S6A线程，负责Diameter报文的处理；HSS线程，负责S6a信令的业务逻辑处理。
每种信令的处理装置都由多个线程组成，网元主线程负责信令的业务逻辑处理，其他线程都对应信令接口中的某一层协议，因此信令处理装置的结构构成了类似于协议栈的栈式结构，栈中每一层负责对应协议层报文的处理，并通过消息队列与上下层进行通信。
可行的，MME网元与HSS网元中S6A线程基于开源的freeDiameter实现Diameter报文的处理，在具体实现时亦可基于其他的Diameter开源库。
如图4所示，MME网元从eNodeB接收S1-MME信令的处理流程包括以下步骤：
步骤1当SCTP线程接收到S1-MME信令，将其发送至S1AP线程。
步骤2S1AP线程对S1AP报文进行解析，若S1AP报文承载了NAS消息，将其发送至NAS线程，否则，将其发送至MME线程。
步骤3NAS线程对NAS消息进行完整性检验、解密及解析，并将其发送至MME线程。
步骤4MME线程对接收到的S1-MME信令进行进一步的业务逻辑处理。
如图5所示，MME网元向eNodeB发送S1-MME信令的处理流程包括以下步骤：
步骤1MME线程生成S1-MME信令，若信令中包含NAS消息，将其发送至NAS线程，否则，将其发送至S1AP线程。
步骤2NAS线程对NAS消息进行完整性保护、加密及封装，并将其发送至S1AP线程。
步骤3S1AP线程对S1AP报文进行封装，将其发送至SCTP线程。
步骤4SCTP线程将S1-MME信令发送给eNodeB。
如图6所示，MME网元向S/PGW网元发送S11信令的处理流程包括以下步骤：
步骤1MME线程生成S11信令，并将其发送至MME网元S11线程。
步骤2MME网元S11线程对GTPv2-C报文进行封装，并将其发送至MME网元UDP线程。
步骤3MME网元UDP线程将S11信令发送给S/PGW网元。
步骤4S/PGW网元UDP线程接收到S11信令，并将其发送至S/PGW网元S11线程。
步骤5S/PGW网元S11线程对GTPv2-C报文进行解析，并将其发送至S/PGW线程。
步骤6S/PGW线程对接收到的S11信令进行进一步的业务逻辑处理。
如图7所示，S/PGW网元向MME网元发送S11信令的处理流程包括以下步骤：
步骤1S/PGW线程生成S11信令，并将其发送至S/PGW网元S11线程。
步骤2S/PGW网元S11线程对GTPv2-C报文进行封装，并将其发送至S/PGW网元UDP线程。
步骤3S/PGW网元UDP线程将S11信令发送给MME网元。
步骤4MME网元UDP线程接收到S11信令，并将其发送至MME网元S11线程。
步骤5MME网元S11线程对GTPv2-C报文进行解析，并将其发送至MME线程。
步骤6MME线程对接收到的S11信令进行进一步的业务逻辑处理。
如图8所示，MME网元向HSS网元发送S6a信令的处理流程包括以下步骤：
步骤1MME线程生成S6a信令，并将其发送至MME网元S6A线程。
步骤2MME网元S6A线程对Diameter报文进行封装，并将S6a信令发送给HSS网元。
步骤3HSS网元S6A线程接收到S6a信令，对Diameter报文进行解析，并将其发送至HSS线程。
步骤4HSS线程对接收到的S6a信令进行进一步的业务逻辑处理。
如图9所示，HSS网元向MME网元发送S6a信令的处理流程包括以下步骤：
步骤1HSS线程生成S6a信令，并将其发送至HSS网元S6A线程。
步骤2HSS网元S6A线程对Diameter报文进行封装，并将S6a信令发送给MME网元。
步骤3MME网元S6A线程接收到S6a信令，对Diameter报文进行解析，并将其发送至MME线程。
步骤4MME线程对接收到的S6a信令进行进一步的业务逻辑处理。
MME网元与HSS网元中S6A线程对Diameter报文的解析、封装，以及S6a信令的收发，都是基于开源的freeDiameter实现的。
本发明通过对EPC核心网中各网元采用栈式结构的多线程对信令进行处理，每个线程负责对应协议层报文的处理。可以实现不同信令、同一信令不同协议层处理过程的解耦，改变传统技术方案中信令处理过程紧耦合的问题，推动网元功能的模块化、微服务化发展，满足5G通信的要求。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (7)

1.一种核心网信令处理装置，其特征在于，包括网元主线程和多个网元次线程，所述网元主线程用于信令的业务逻辑处理，所述网元次线程分别对应信令接口中的唯一一层协议，所述网元主线程和多个网元次线程构成栈式结构。
2.根据权利要求1所述的一种核心网信令处理装置，其特征在于，包括MME网元S1-MME信令的处理装置、MME网元S11信令的处理装置、MME网元S6a信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置，所述MME网元S1-MME信令的处理装置、MME网元S11信令的处理装置、MME网元S6a信令的处理装置、S/PGW网元S11信令的处理装置和HSS网元S6a信令的处理装置分别包括网元主线程和多个网元次线程。
3.根据权利要求2所述的一种核心网信令处理装置，其特征在于，所述MME网元S1-MME信令的处理装置包括MME线程，所述MME线程为主线程，用于对MME网元S1-MME信令的业务逻辑处理；所述网元次线程为SCTP线程、S1AP线程和NAS线程，所述SCTP线程用于对SCTP报文的处理；所述S1AP线程用于对S1AP报文的处理；所述NAS线程用于对NAS消息的处理。
4.根据权利要求2所述的一种核心网信令处理装置，其特征在于，所述MME网元S11信令的处理装置包括MME线程，所述MME线程为主线程，用于对MME网元S11信令的业务逻辑处理；所述网元次线程为UDP线程和S11线程，所述UDP线程，用于UDP报文的处理；所述S11线程用于GTPv2-C报文的处理。
5.根据权利要求2所述的一种核心网信令处理装置，其特征在于，所述MME网元S6a信令的处理装置包括MME线程，所述MME线程为主线程，用于对MME网元S6a信令的业务逻辑处理；所述网元次线程为S6A线程，所述S6A线程用于Diameter报文的处理。
6.根据权利要求2所述的一种核心网信令处理装置，其特征在于，所述S/PGW网元S11信令的处理装置包括UDP线程，用于UDP报文的处理；S11线程，用于GTPv2-C报文的处理；S/PGW线程，用于S11信令的业务逻辑处理；所述S/PGW线程为网元主线程，所述UDP线程和S11线程为网元次线程。
7.根据权利要求2所述的一种核心网信令处理装置，其特征在于，所述HSS网元S6a信令的处理装置包括S6A线程，用于Diameter报文的处理；HSS线程，用于S6a信令的业务逻辑处理；所述HSS线程为网元主线程，所述S6A线程为网元次线程。
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